View
96
Download
10
Category
Preview:
DESCRIPTION
Телекомуникациски склопови и уреди
Citation preview
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 1
Glava 1
Voved
Ovaa kniga e nameneta za ~itateli koi se interesiraat za oblasta na
telekomunikaciite. Toa denes e golema oblast koja e podelena na pove}e delovi
koi se prepokrivaat pove}e ili pomalku. Taka, imame `i~ni komunikacii (kade
{to informaciite se prenesuvaat preku `ici ili kabli- bakarni ili opti~ki)
i bez`i~ni komunikacii (kade {to informaciite se prenesuvaat preku eterot
t.e. bez`i~niot medium). Nekoj mo`e da napravi podelba na
telekomunikaciskite disciplini zavisno od toa dali sme poblisku do mediumot
za prenos (na primer: eterot, bakarot ili optikata) ili do aplikacijata (na
primer: prikaz na informacii na ekran od personalen kompjuter). Vo ovaa kniga
gi opfa}ame i `i~nite i bez`i~nite sistemi i mre`i, pri {to diskutirame za
komutacijata i rutiraweto kako su{tinski procesi vo funkcioniraweto na
sekoja telekomunikaciska mre`a vo minatoto, denes i vo idnina.
Zamislata pri pi{uvawe na knigata be{e taa da poslu`i kako u~ebnik za
predmetot Komutacija i rutirawe koj se slu{a vo treta godina na
dodiplomskite studii na Fakultetot za elektrotehnika i informaciski
tehnologii vo Skopje. No, pokraj studentite, sodr`inata na knigata e napravena
da bide mnogu korisna i za in`inerite koi rabotat vo telekomunikaciskata
sfera, vo kompanii, operatori, institucii ili vo industrijata.
Verojatno pogolem broj od ~itatelite na ovaa kniga }e gi imaat osnovnite
poznavawa od telekomunikaciite kako oblast. Me|utoa, pri pi{uvaweto se
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 2
nastojuva{e da nema pobaruvawe od nekoi predznaewa na ~itatelot za da mo`e da
se sledi i razbere materijalot.
Sodr`inata na ovaa kniga e podelena vo 10 glavi. Vo prvata glava se dava
voved vo poimite za komutacija i rutirawe, pri {to se pravi podelba na
tipovite na komutacija i se objasnuva arhitekturata na telefonskite mre`i.
Vtorata glava gi obrabotuva komutaciskite sistemi za komutacija na
kanali. Pritoa ~itatelot se zapoznava so poimite za komutaciska matrica i
komutacisko pole, kako i so ednostepeni i pove}estepeni komutaciski poliwa.
Vo tretata glava e opfatena digitalnata komutacija i principite na
digitalnite komutaciski poliwa koi se osnova vo dene{nite sovrementi
komutaciski sistemi (centrali) vo telefonskite mre`i.
Signalizacijata vo telekomunikaciskite mre`i, bez koja ne mo`e da se
ostvari vospostavuvawe, odr`uvawe i terminirawe na konekciite, kako i
sevkupno funkcionirawe na edna telekomunikaciska mre`a za da se obezbedi
daden servis (kako na primer: govor, video striming, veb pretra`uvawe itn.) e
opfatena vo ~etvrtata glava.
Za da mo`e da funkcioniraat digitalnite telekomunikaciski mre`i,
kade {to site informacii se pretstaveni preku nizi od digiti (na primer,
biti) potrebno e da ima sinhronizacija me|u razli~nite elementi vo mre`ata, a
na~inite na koi taa mo`e da se ostvari se dadeni vo pettata glava od ovaa kniga.
[estata glava od knigata dava voved vo Internet kako najra{irena
globalna paketska mre`a denes koja se zasniva na komutacija na paketi i TCP/IP
rutirawe na paketi.
Mehanizmite za paketska komutacija, kako i za komutacija na paketi pri
golemi bitski brzini, }e bidat pretstaveni vo sedmata glava od ovaa kniga.
Zapoznavaweto so osnovnite koncepti i teorijata na rutiraweto, kako i
prakti~nata implementacija na rutira~kite tabeli vo mre`nite jazli- ruteri e
cel na osmata glava.
Vo devettata glava }e bidat zapoznaeni glavnite protokoli za rutirawe
vo Internet spored standardite za rutirawe na IETF (Internet Engineering Task
Force).
Vo poslednata desetta glava od ovaa kniga }e bidat opfateni
komutacijata na paketi i rutiraweto na paketi za konkretni tipovi na servisi
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 3
vo Internet, kako na primer govor preku Internet (Voice over IP), IP multikast,
a }e bide daden osvrt i na signalizacijata vo Internet, voveduvaweto na
poddr{ka na kvalitetot na servisot (Quality of Service – QoS) i novite koncepti
vo Internet tehnologiite.
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 4
1.1 [to e komutacija?
Telekomunikaciite zapo~nuvaat u{te od sredinata na 19-ot vek, so
pojavata najprvo na telegrafot, a potoa i na telefonot, i ottoga{ se razvivaat
so se pozasilen ritam. Denes telefonijata, t.e. govorniot servis, e seu{te
primaren telekomunikaciski servis, ako ne po volumen na prenesenite
informacii, toga{ po broj na povici. Kon krajot na 20-ot vek
telekomunikaciite dojdoa do usvituvawe vo razvojot so pojavata na digitalnite
mobilni komunikacii (kako {to e GSM sistemot) i Internet tehnologijata, i
nivno eksponencijalno {irewe vo svetski ramki.
Tradicionalno, telekomunikaciskite servisi bile povrzani so postoewe
na odredena infrastruktutra. Na kraevite na takva telekomunikaciska
infrastruktura se nao|aat izvorite na informaciite i korisnicite na
informaciite. Celata su{tina na telekomunikaciskite mre`i i sistemite od
koi tie se sostaveni e da se obezbedi veren prenos na informacijata od izvorot
do krajniot korisnik (destinacijata). Pritoa informacijata se prenesuva preku
nekoj medium (bakar, optika, bez`i~en medium) koj e postaven me|u predavatel i
priemnik. Predavatelot i primenikot zaedno so mediumot za prenos go
so~inuvaat komunikaciskiot kanal preku koj se prenesuva informacijata, ~ij
{to model e prika`an na slika 1.1. Pri prenosot niz komunikaciskiot kanal na
informacijata vlijaat razni pre~ki koi se karakteriziraat so edno ime {um.
Predavatelite i priemnicite se obedinuvaat obi~no vo eden terminalen ured
(telefon, mobilen terminal, kompjuter) ili nakratko terminal. Terminalot
mo`e da go koristi ~ovek ili kompjuter (на пример: веб сервер, сервер за email,
автоматска говорна машина и сл.).
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 5
Извор на информација Предавател
Медиум за пренос (бакарна парица/кабел, оптичко
влакно, безжичен медиум)Приемник Корисник
Шум
Канал
Предавателна страна Приемна страна
Slika 1.1 Model na komunikaciski kanal
Vo praktikata modelot na komunikaciskiot kanal ne e ednostaven kako
{to e prika`an na slika 1.1. Imeno, samiot pat od izvorot do desinacijata vo
najgolem broj na slu~ai e podelen na pove}e delnici, a meu delnicite se
postavuvaat sistemi koi vo naj~est slu~aj se komutatori (na primer, pri prenos
na govorni signali tie se vikaat centrali) ili ruteri (koga imame prenos na
informacii preku Internet).
Da zememe kako primer edna telefonska mre`a vo koja postoi samo prenos
na govor. Vo takva mre`a ima parici (parica e par `ici na koi se priklu~uva
klasi~en telefonski aparat, koj go ima denes vo sekoj dom) koi se priklu~eni na
nekoj komutaciski centar (centrala). No, taa centrala treba da bide povrzana
so drugi centrali, a tie so drugi i taka natamu, za da mo`e korisnikot da mu
zavrti na bilo koj drug telefonski korisnik vo svetot. Na samo edna centrala
mo`e da ima iljadnici korisnici. Za da mo`e istovremeno da se prenesuvaat
pove}e razgovori me|u dve centrali potrebno e da se postavi medium za prenos
koj denes mo`e da bide: bez`i~en ili `i~en (ovoj vtoriov mo`e da bide bakaren
kabel/parica ili opti~ki kabel). Da zememe kako primer `i~en medium za
prenos me|u centralata ({to ja razgleduvame vo primerov) i nekoja druga
centrala so koja e povrzana. Pritoa, edna mo`nost e da stavime poseben kabel za
prenos na sekoj govoren signal me|u dvete centrali. Vo takov slu~aj }e ni
trebaat onolku kabli kolku {to sakame da imame istovremeni konekcii me|u
dvete centrali. No, ako mo`eme da prenesuvame pove}e govorni signali od
razli~ni parovi korisnici koi komuniciraat vo isto vreme preku eden ist
kabel, vo toj slu~aj mo`e mnogu da se za{tedi na tro{ocite pri prenosot
(za{tedata e pogolema kolku {to e pogolemo rastojanieto me|u centralite). Na
ovoj na~in vsu{nost pravime mnogukratno iskoristuvawe na mediumot za prenos,
{to vo slu~ajov e bakaren kabel.
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 6
Терминал 1
Терминал 2
Терминал 3
Терминал 4
Терминал 5
Терминал 1
Терминал 2
Терминал 3
Терминал 4
Терминал 5
Комутациски јазол
Slika 1.2 Povrzuvawe na korisnici bez i so komutaciski jazel
Definicija za komutacija: spored ITU (Internation Telecommunication Union)
kомутација (switching) e vospostavuvawe na konekcija od dadena vlezna linija
(kanal - circuit) do dadena izlezna linija (kanal) pri daden broj na vlezovi i
izlezi, se dodeka toa e potrebno za prenos na informacii (od daden izvor do
daden korisnik). Sistemite (jazlite ) vo koi se vr{i komutacijata se narekuvaat
komutaciski sistemi (t.e. komutaciski jazli).
1.2 Arhitektura na telefonska mre`a
Bidej}i komutacijata zapo~nala da se primenuva najprvo vo telefonijata
(telefonija e prenos na govor od eden korisnik do drug vo realno vreme vo dve
nasoki preku odredena infrastruktura), vo ovoj del }e izlo`ime generalna
arhitektura na edna telefonska mre`a vo dene{no vreme.
Telefonskata mre`a e sostavena od krajni korisnici koi imaat
telefonski aparati koi preku parici (parica e par bakarni `ici koja doa|a do
domovite) se priklu~eni na komutaciski sistemi (koi vo telefonskite mre`i
se vika centrali), koi se povrzani me|u sebe so prenosni sistemi.
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 7
Dvojnik
Telefonski linii
Vodovi PBX
Legenda:PBX (Private Branch eXchange) – ku}na centrala
Vodovi
MultiplekserKanaliOddale~en stepen
(koncentrator)
Комутацискиsistem
(centrala)
Prenosni sistemi (kon drugi centrali)
Slika 1.3 Opkru`uvawe na komutaciski jazel
Opkru`uvaweto na centrala vo edna telefonska mre`a e prika`ano na
slika 1.3. Kako {to mo`e da se zabele`i od slikata, kako lokalno opkru`uvawe
na centralata (pod lokalno opkru`uvawe mislime na liniite do krajnite
korisnici) mo`e da bidat linii (parici) do korisnicite, multiplekseri za
krajni korisnici, oddale~en stepen (koncentrator), ku}na centrala (PBX- Public
Branch Exchange).
Linijata do krajniot korisnik t.e. paricata vo telefonska mre`a se
narekuva i lokalna jamka (local loop). Vo minatoto edna parica bila delena me|u
dva korisnika (t.n. dvojnici) kade {to korisnikot koj prv }e ja podignel
slu{alkata dobival pristap do linijata. Na toj na~in vsu{nost se {tedelo na
brojot na parici na stranata na korisnicite, vo t.n. pristapen del od mre`ata.
Vo uslovi koga telefonijata bila ubedlivo najva`niot telekomunikaciski
servis, toa mo`elo id a se opravda. No, so pojavata na razli~nite i se pobrojni
telekomunikaciski servisi koi se nudat do krajnite koriscnici, posebno so
ra{iruvaweto na Internet po izmisluvaweto na vebot vo 1993 godina, vakviot
na~in na delewe na edna korisni~ka linija izumrel. Vp dene{no vreme za
pove}ekratno iskoristuvawe na edna korisni~ka parica, koga nema dovolno (na
primer, vo nekoja zgrada), a ima pobaruvawe od strana na korisnicite, toga{ se
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 8
primenuva multipleksirawe na pove}e govorni kanali na edna korisni~ka
parica so pomo{ na t.n. PCM (Pulse Code Modulation) multiplekseri. Vsu{nost,
tie vr{at digitalizacija na analogniot govor u{te pred da se donese na vlezot
na centralata za da mo`at digitalno da gi multpleksiraat govornite signali na
edna parica.
Kaj paricite (lokalnite jamki) po koi odi edna linija od korisni~kiot
aparat (telefon) do centralata, digitalizacija na govorot se vr{i na stranata
na centralata kade {to ima uredi za analogno-digitalna konverzija na govorot.
Pritoa, ovaa konverzija se vika digitalizacija na govorot i se realizira
isklu~ivo so koristewe na Impulsno Kodna Modulacija-IKM, t.e. na angliski
Pulse Code Modulation – PCM. Zna~i, obi~nite telefonski aparati koi se
priklu~uvaat na paricata vo domot se analogni i govorot se prenesuva vo svojata
originalna analogna forma preku paricata do centralata na koja e priklu~ena
taa parica.
Se razbira, denes po paricata mo`e da se prenesuva i digitalen signal,
kako {to e slu~ajot koga imame prenos na ISDN (Integrated Services Digital Network)
signali ili koga imam ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line) postaveno na
korisni~kata linija. Vo takov slu~aj digitalizacijata na signalot
(konverzijata od analogna vo digitalna forma) se vr{i vo ISDN mre`niot
terminal (NT- Network Terminal) koj se postavuva na stranata na korisnikot ili
vo ADSL modemot koj isto taka se postavuva na stranata na korisnikot. Se
razbira, vo ovie slu~ai kon i od centralata doa|aat signali koi se vo digitalna
forma bez razlika dali prenesuvaat govor, podatoci, video ili ne{to drugo.
Oddale~enite sistemi (koncentratori) se postavuvaat naj~esto vo
ruralni podra~ja kade {to ima pomal broj na korisnici i slu`at za da se
koncentrira soobra}ajot od korisnicite vo pomal broj na kanali kon
centralata. Na primer, ako imame 100 korisnici vo nekoe naseleno mesto, toga{
zavisno od procenkite za nivnata aktivnost vo najoptereteniot ~as vo tekot na
denot }e bidat postaveni odreden broj na kanali me|u koncentratorot i
centralata, koj broj e dosta pomal od brojot na korisnici koi se priklu~eni na
koncentratorot. Na primer, ako prose~nata aktivnost na korisnicite vo
normalen raboten den (ne na Nova godina) vo najoptereteniot ~as vo tekot na
denot e 10%, toga{ 10 ili 15 kanali me|u koncentratorot i centralata }e bidat
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 9
dovolni za tie da se opslu`uvaat so dadena verojatnost na zagubi na povici. Pod
zaguba na povik se podrazbira barawe za povik od korisnik koe e odbieno zaradi
nemawe na slobodni resursi (vo slu~ajov resursite se kanalite me|u
koncentratorot i centralata). Kanalite se smestuvaat na t.n. vodovi po koi se
prenesuvaat naedna{ po pove}e kanali. Na toj na~in vsu{nost se pravi
pove}ekratno iskoristuvawe na eden ist medium za prenos (na primer, eden
kabel). Bidej}i paricite imaat poslabi karakteristi (pomal frekventen
propusen opseg) vo sporedba so koaksijalnite kabli, za multipleksirawe na
signalite vo vodovi se koristele i seu{te se koristat i denes (glavno za
pokratki rastojanija) i koaksijalnite kabli.
Za golemi rastojanija me|u komutaciski jazli, kako na primer desetici,
stotici ili iljadnici kilometri, se koristi prenos preku multipleksirawe na
kanali na opti~ki vlakna (koi se poznati i kako svetlovodi ili skrateno kako
optika). Multiplesiraweto na kanalite se pravi na kanalite koi izleguvaat od
komutaciskite jazli kon prenosnite sistemi kon drugi komutaciski jazli
(centrali), a demultipleksiraweto vo obratnata nasoka.
Definicija na telekomunikaciska mre`a: Jazlite (komutatori, ruteri) i
prenosnite sistemi koi gi povrzuvaat formiraat telekomunikaciski mre`i.
1.3 Sistemi za prenos
Postapkata na pove}ekratno iskoristuvawe na daden medium za prenos se
narekuva multipleksirawe. Sistemite vo koi se vr{i multipleksiraweto i
demultipleksiraweto se narekuvaat multiplekseri. Pri multipleksiraweto,
koe se vr{i sekoga{ na predavatelnata strana od komunikaciskiot link, pove}e
dojdovni signali se smestuvaat na eden ist medium za prenos bez da pre~at eden
na drug. Pri demultiplesiraweto, koe se vr{i sekoga{ na priemnata strana, se
izdvojuvaat oddelnite signali od multipleksot (t.e. multipleksniot signal).
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 10
Dem
ulti
plek
sera
we
Korisnik 1
Korisnik 2
Korisnik N
Mul
tipl
ekse
raw
e
Izvor 1
Izvor 2
Izvor NP
red
avat
el
Pri
emni
k
Sistem za prenos
Slika 1.4 Model na komunikaciski link
Sistemot za prenos go koristime za prenos na N signali namesto za prenos
na samo eden signal, kako {to e prika`ano na slika 1.4. Toa se pravi so cel
poefikasno da se iskoristi skapiot medium za prenos.
Vo klasi~nite telekomunikacii za prenos na govor (t.e. telefonijata)
telekomunikaciskite sistemi se delat na:
• Komutaciski sistemi (ili skrateno komutacija)
• Sistemi za prenos (ili skrateno prenos)
Voobi~aeno, jazlite (komutatori, ruteri) povrzani so prenosni sistemi vo
telekomunikaciite gi narekuvame telekomunikaciski mre`i. Pritoa,
praktikata potvrduva deka okolu 2/3 od tro{ocite na edna telekomunikaciska
mre`a (vklu~uvaj}i gi i `i~nite i bez`i~nite mre`i) se tro{oci za
prenosnite sistemi, a 1/3 se tro{oci za komutaciskite sistemi. Vo toj kontekst,
namaluvaweto na tro{ocite vo prenosniot del zna~itelno vlijae na
namaluvaweto na vkupnite tro{oci na ~inewe na sistemot (vklu~uvaj}i ja i
cenata na sistemot i tro{ocite potrebni za negovo natamo{no odr`uvawe).
Imeno, vo su{tinata na telekomunikaciite se sodr`i trgovijata me|u
cenata na sistemot i negovite performansi. ^estopati ne e pra{awe dali
ne{to mo`e da se izvede ili ponudi kako usluga, tuku e pra{awe kolku }e ~ini
taa usluga i koj ili kolku korisnici }e mo`e da platat za nea. Vo taa nasoka, za
da se ovozmo`i prifatliva cena na ~inewe na telekomunikaciskite uslugi se
nastojuva da se minimiziraat tro{ocite na telekomunikaciskite mre`i i
oddelenite sistemi kolku {to e mo`no pove}e. Vo sprotivno, cenata na uslugata
}e bide previsoka, nema da mo`e da se privle~at korisnici, pa i samiot sistem
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 11
nema da bide rentabilen, odnosno nema da mo`e da se postavi komercijalno, a
u{te pomalku }e mo`e da se razviva ponatamu. Tuka e zgodno da se navratime i na
samiot proces na planirawe na kapacitetite na dadena telekomunikaciska
mre`a, kako eden primer. Na primer, pri planirawe na edna telefonska mre`a
sekoga{ se koristat statisti~kite pokazateli za najgolemata aktivnost na
korisnicite vo prose~en raboten den za da se dimenzionira sistemot so
odnapred zadaden procent na odbieni povici koj bi se toleriral kako
zadovolitelen kvalitet na uslugata za krajnite korisnici. I vo vakviot proces
e prisutna trgovijata me|u cenata na sistemot i negovite performansi (t.e.
kvalitetot na uslugite {to gi nudi). Imeno, vo telefonskata mre`a ne se site
korisnici aktivni vo isto vreme (statisti~ki gledano) taka da centralite se
dimenzioniraat za dadena aktivnost na korisnicite i soodvetno na toa se
presmetuva brojot na vlezni kanali. Toa doa|a do izraz vo nesekojdnevni uslovi,
na primer, na Nova godina site korisnici nastojuvaat da se javat nekomu i da
~estitaat, {to rezultira vo golem broj na odbieni povici, bidej}i
komutaciskite sistemi ne se dimenzionirana za tolkava aktivnost na
korisnicite, nitu pak istata e voobi~aena za obi~en den. Istata filosofija
va`i i za prenosnite sistemi koi u~estvuvaat vo vkupnata cena na ~inewe na
eden telekomunikaciski sistem so u{te pogolem procent.
Mo`eme da zaklu~ime deka postoeweto na jazlite za komutacija i
rutirawe i soodvetnite multipleksni sistemi pri prenosot e potrebno zaradi
poefikasno iskoristuvawe na resursite. No, isto taka toa doprinesuva i za
poednostavno upravuvawe i odr`uvawe na istite, {to isto taka vlijae da imame
poniski vkupni tro{oci za telekomunikaciskata mre`a.
1.4 Multipleksirawe na digitalni kanali vo sistemi za prenos
Telekomunikaciskite mre`i denes poteknuvaat od potrebata za prenos na
govor. Vo minatoto glaven i osnoven servis vo ovie mre`i bil govorot, pa ~es-
topati gi narekuvame takvite sistemi i POTS (Plane-Old Telephone Systems). Komu-
tacijata i prenosot vo POTS bil prilagoden za telefonija (govorniot servis).
Vakvite telekomunikaciski mre`i bile nameneti za koristewe od strana na
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 12
celata populacija (bile javni), pa zaradi toa se narekuvaat i javni komutirani
telefonski mre`i PSTN (Public Switched Telephone Networks).
Site korisnici na edna PSTN mre`a mora da bidat priklu~eni na centra-
la (komutaciski centar), kade {to se vr{i procesot na komutacija vrz osnova na
signalnata informacija (na primer, brojot na pretplatnikot {to se povikuva).
Za da mo`e da se vospostavi telefonska vrska me|u korisnici koi se priklu~eni
na razli~ni centrali, potrebno e da bidat centralite povrzani me|u sebe so sis-
temi za prenos. Ottuka, vo telekomunikaciite ~esto pati se koristi podelbata
na telekomunikaciskite mre`i na dva dela: komutacija i prenos. Vo ovaa glava
}e se zapoznaeme so PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) sistemite za prenos.
Istoriski gledano, na PDH sistemite im prethodele prenosni sistemi
zasnovani na analognata tehnika, kade {to multipleksnite signali se formira-
le so koristewe samo na FDM (Frequency Division Multiplexing). Mediumi za prenos
na vakvite multipleksni signali na golemi rastojanie bile koaksijalnite vodo-
vi. Vakvite sistemi za prenos bile prilagodeni za prenos na govor vo negovata
izvorna analogna forma. Pokraj govorot, vo ovie sistemi se prenesuvale i mal
broj na drugi servisi (na primer: telegraf, teleks).
Digitalizacijata na telekomunikaciskite mre`i zapo~nuva vo 1970-te go-
dini so razvojot na elektronikata i pojavata na kompjuterite, no zema zamav vo
1980-te i 1990-te, za denes re~isi da nemame prenos na analogni signali vo javni-
te telekomunikaciski mre`i. Vo osnovata na digitalnite mre`i se nao|a digi-
talniot govoren signal, koj se dobiva so primena na impulsno kodna modulacija
(IKM) vrz analogniot govoren signal. Iako IKM (PCM – Pulse Code Modulation)
e pronajdena i patentirana od Alec Reeves vo 1938 godina, masovnata nejzina pri-
mena zapo~nala vo 1970-te godini (toa bilo usloveno od razvojot na tehnologija-
ta). So voveduvawe na digitalnite signali se preminalo od FDM na vremensko
multipleksirawe – TDM (Time Division Multiplexing).
Od aspekt na mediumite za prenos, vo 1970-te godini se pojavilo opti~ko-
to vlakno (t.e. svetlovod), koe so svoite karakteristiki za prenos na signali so
golemi bitski protoci, po~nalo da gi istisnuva koaksijalnite kabli kako gla-
ven `i~en medium za prenos.
Prviot sistem koj bil standardiziran i {iroko rasprostranet za multi-
pleksirawe i prenos na digitalni signali bil PDH sistemot.
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 13
1.4.1 Impulsno kodna modulacija - IKM (Pulse Code Modulation – PCM)
Impulsno-kodnata modulacija e tehnika koja ovozmo`uva kontinualniot
analogen signal da se pretstavi vo digitalna forma. So primena na ovaa tehnika
se ovozmo`uva standardniot analogen telefonski signal da se pretvori vo bina-
ren digitalen signal so protok od 64 Kbit/s.
Sekoja postapka na impulsno-kodna modulacija, a so toa i postapkata na
impulsno-kodna modulacija na govorniot signal ja so~inuvaat tri osnovni pro-
cesa na obrabotka na signalot i toa:
• Odbirawe (diskretizacija po vreme);
• Kvantizacija (diskretizacija po amplituda);
• Kodirawe;
Odbirawe pretstavuva proces na diskretizacija na kontinualniot signal
po vreme koe se vr{i vo to~no opredeleni vremenski intervali, pri {to se
dobiva povorka od impulsi ~ija anvelopa go pretstavuva originalniot signal.
Od teoremata za odbirawe primeroci sledi deka frekvencijata na zemawe na
primeroci mora da bide pogolema ili ednakva na 2 × fm, kade fm pretstavuva
maksimalna frekvencija vo spektarot na analogniot signal vrz koj se vr{i
postapkata na odbirawe. Bidejki spektarot na analogniot telefonski signal se
nao|a vo opsegot 300÷3400 Hz, usvoeno e frekvencijata na odbirawe da iznesuva
8000 Hz, {to zna~i deka intervalot pome|u dva posledovatelni odbiroka od
analogniot telefonski signal iznesuva 125 µs.
Rabotniot opseg na amplitudata na kontinualniot signal e podelen na ko-
ne~en broj intervali koi se narekuvaat intervali na kvantizacija, a za sekoj od
niv odgovara po edna vrednost na amplitudata koja se narekuva kvantizacisko
nivo.
Kvantizacija e proces pri koj vrednosta na odbirokot se klasificira vo
eden od spomenatite intervali na kvantizacija, a potoa se zaokru`uva na vred-
nost na kvantizaciskoto nivo na koe odgovara. Vsu{nost kvantizacijata pret-
stavuva postapka na diskretizacija na kontinualniot signal po amplituda. Za
telefonskiot signal e usvoeno brojot na kvantizaciski nivoa da iznesuva 256.
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 14
Bidejki kaj telefonskiot govoren signal malite amplitudi se so pogole-
ma verojatnost na povtoruvawe otkolku golemite, se primenuva neramnomerna
kvantizacija, {to vsu{nost pretstavuva pofino kvantizirawe na amplitudite
so pogolema verojatnost na pojavuvawe otkolku onie so pomala verojatnost na
pojavuvawe, so {to se minimizira izobli~uvaweto koe e rezultat na samata po-
stapka na kvantizacija.
Kodiraweto pretstavuva postapka na generirawe na kodni zborovi – zbir
od digiti koi go ozna~uvaat kvantizaciskoto nivo na koe e zaokru`en odbiro-
kot. Bidej}i digitite naj~esto pretstavuvaat biti, sledi deka kodniot zbor na
telefonskiot digitalen signal se sostoi od 8 bita1, {to sledi od binarnata
pretstava na broevite 28 = 256. Od ovde se gleda deka binarniot protok koj odgo-
vara na eden telefonski govoren signal iznesuva 64 Kbit/s.
sKbits
bit /641258 =
µ
(1.1)
1.4.2 Vremensko multipleksirawe
Traeweto na sekoj koden zbor mora da zavr{i pred po~etok na sledniot
odbirok. Me|utoa dokolku elektronskite kola dozvoluvaat, traeweto na kodni-
ot zbor mo`e da se napravi proizvolno malo, pa vo prazniot del pome|u dva kod-
ni zbora od eden signal mo`e da se prenesuva koden zbor od drug signal, {to
vsu{nost pretstavuva princip na vremensko multipleksirawe (TDM).
1 Vo Evropskite PDH sistemi. Vo amerikanskiot sistem, govorot se kodira so 7 biti po primerok (128 kvantizaciski nivoa), a osmiot bit vo vremenskiot otse~ok se koristi za in-band signalizacija.
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 15
1 1 1 1
2 2 2 2
3 3 3 3
4 4 4 4
d d d d c c c c b b b b a a a a4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1
125 s / 4 = 31.25 µ µs
Kanal 1
Kanal 2
Kanal 3
Kanal 4
125 sµ
A/Dkonverzija
Multipleksirawe
Analognigovorni signali
Zbiren digitalen signalso protok od 256 Kbit/s
d c b a
d c b a
d c b a
d c b a
Slika 1.5 Princip na vremensko multipleksirawe
Na slika 1.5 prika`an e princip na vremensko multipleksirawe na ~eti-
ri digitalizirani govorni telefonski signali. Gledame deka multupleksirawe-
to se vr{i "koden zbor po koden zbor", odnosno "bajt po bajt" (byte interleaving).
Treba da napomeneme deka site ~etiri signala pred multipleksiraweto imaat
isti protoci od 64 Kbit/s.
Vo Evropa kako i vo pogolemiot del od svetot, primarniot multipleksen
signal go so~inuvaat 30 kanali so protok od 64 Kbit/s, nameneti za prenos na ko-
risni~ka informacija (govorni signali, podatoci,...) i dva dodatni kanali so
protok 64 Kbit/s, od koi prviot namenet za sinhronizacija i kontrola, a drugiot
za prenos na signalizacijata. Vaka dobieniot multipleksen signal se narekuva
primaren evropski multipleks i pretstavuva signal so protok 2048 Kbit/s (32 ×
64 Kbit/s).
Vo Amerika primarniot multipleksen signal ima protok od 1544 Kbit/s i
pretstavuva multipleks na 24 telefonski kanali. Iako ovaa verzija e prva raz-
viena, vo svetot pove}e se koristi "evropskiot primaren multipleks".
Bidej}i od na{ interes e primarniot evropski multipleks, vo ostatokot
od tekstot pod primaren multipleksen signal }e podrazbirame signal so protok
2048 Kbit/s.
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 16
Struktura na primarniot signal so protok 2048 Kbit/s
Ramkata na primarniot multipleksen signal pretstavuva zbir od biti po-
me|u dva posledovatelni odbiroka od eden telefonski govoren signal, pri {to
nejziniot po~etok e ednozna~no opredelen so signalot za sinhronizacija na ram-
kata. Traeweto na ramkata e 125 µs i podelena e na 32 vremenski intervala koi
se narekuvaat kanalski vremenski intervali (time slots – TS), i se bele`at
TS0÷TS31. Sekoj vremenski kanal trae 3.9 µs i sodr`i po 8 bita. Na slika 1.6
prika`ana e strukturata na ramkata na primarniot multipleksen signal so pro-
tok od 2048 Kbit/s.
0 1 2 15 16 17 18 31. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Si 0 0 1 1 0 1 1
Si 1 A Sn Sn Sn Sn Sn
0 0 0 0 X Y X X
a i b i c i d i a k b k c k dk
Parna ramka
Neparna ramka
Ramka 0
Ramka Ii=1,2,......,15; k=i+15;
Signal za sinhronizacija na multiramka (MFAS)
Signal zasinhronizacijana ramka (FAS)
3.9 sµ
125 sµ
1 2 16 17 30Kanali
Kanalski vremenski intervali
Slika 1.6 Struktura na ramkata na primarniot digitalen
signal so protok 2048 Kbit/s
Kanalskite vremenski intervali TS1÷TS15 i TS17÷TS31 slu`at za prenos
na korisna informacija (govor, podatoci i sl.). Kanalskiot vremenski interval
TS0 slu`i za prenos na signalot za sinhronizacija na ramkata (FAS – Frame Alig-
nement Signal) i alarmni kriteriumi koi naizmeni~no se prenesuvaat vo parnite
odnosno neparnite ramki, dodeka kanalskiot vremenski interval TS16 se koris-
ti za prenos na signalizacija. Bidej}i za prenos na signalizaciskite poraki na
site 30 kanala ne se dovolni 8 bita, kolku {to gi ima vo eden vremenski otse~ok
TS16, se formira multiramka (nadramka) so traewe od 2 ms koja se sostoi od 16
ramki.
Bitot broj 1 od kanalskiot vremenski interval TS0 od sekoja ramka se ko-
risti za CRC (Cyclic Redundancy Check) kontrolna postapka za za{titno kodira-
we (preporaka ITU G.704). Ovaa postapka slu`i za kontrola na pojava na gre{ka
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 17
na patot na nabquduvaniot signal od mestoto kade {to se formira primarniot
signal do mestoto kade {to toj terminira. Poradi toa toj ima zna~ajna uloga vo
nadgleduvaweto i odr`uvaweto na digitalnite mre`i.
Signalot za sinhronizacija na ramkata e neophoden za priemnikot da mo-
`e da go odredi po~etokot na sekoja ramka, t.e prenesenite biti pravilno da se
dekodiraat na priemnata strana. Signalot za sinhronizacija na ramkata go so~i-
nuva kodot "0011011" koj gi zafa}a mestata od 2÷8 bit vo kanalskiot vremenski
interval TS0 od sekoja vtora, odnosno sekoja parna ramka.
Bitot broj 2 vo kanalskiot vremenski interval TS0 koj ne sodr`i signal
za sinhronizacija na ramkata (neparnite ramki) treba da bide fiksiran na vred-
nost "1".
Bitot broj 3 (A bit) vo kanalskiot vremenski interval TS0 od neparnite
ramki treba da ima vrednost "0" koga nema alarm, odnosno vrednost "1" koga ima
alarm.
Bitite Sn se rezervirani biti predvideni za nacionalni potrebi, a vo
slu~aj na me|unarodna vrska ili koga ne se koristat treba da bidat fiksirani na
vrednost "1"
Koristeweto i rasporedot na bitite do kanalskiot vremenski interval
TS16 prika`an e na slikata 1.5. Za sekoj telefonski kanal se koristat maksimum
~etiri bita za signalizacija na sekoi 16 ramki (2 ms), taka {to na i-tiot tele-
fonski kanal (i = 1÷15) mu se dodeleni bitite ai, bi, ci i di, a na k-tiot telefonski
kanal (k = 16÷30) biti ak, bk, ck i dk. Ako bitite bi, ci i di odnosno bk, ck i dk ne se ko-
ristat za prenos na signalizaciskite kriteriumi, tie treba da imaat vrednost
"1", "0", "1" soodvetno. Koga se koristat za prenos na signalizaciskite kriteri-
umi, bitite ai, bi, ci i di nikoga{ ne se koristat vo kombinacija "0000", bidejki
toa e kod koj se koristi za sinhronizacija na multiramkata. Signalot za sinhro-
nizacija na multiramkata (MFAS – Multiframe Alignment Signal), koj e neophoden za
odreduvawe na po~etokot na multiramkata, ednakov e na "0000" i gi zazema biti-
te 1÷4 od 16-tiot kanalski vremenski interval vo sekoja nulta ramka. Vo istiot
kanalski vremenski interval bitite 5, 7, 8 (X biti) treba da imaat vrednost "1"
ako ne se koristat za drugi potrebi, dodeka bitot broj 6 (Y bitot) se koristi za
najavuvawe na gubewe na sinhronizacija na multiramkata.
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 18
Ako 16-tiot kanalski vremenski interval ne se koristi za prenos na sig-
nalizaciski kriteriumi, mo`e da se koristi za prenos na podatoci so protok od
64 Kbit/s.
Hierarhija na vremensko multipleksirawe
Te`neeweto za ponatamo{no zgolemeno iskoristuvawe na prenosniot pat,
pogolem od 30 odnosno 24 kanala so primena na vremenskiot multipleks, dovela
do potreba da se definiraat hierarhiski protoci so cel da se izbegne {areno-
likost od digitalni uredi.
Vo preporaka G.702 od ITU-T definirani se dve hierarhii na vremensko
multipleksirawe (evropska i amerikanska) bazirani na razli~ni primarni di-
gitalni protoci (2048 Kbit/s odnosno 1544 Kbit/s). Pokraj toa, vo G.703 definira-
ni se standardnite interfejsi potrebni za me|usebno povrzuvawe na digitalni-
te delnici, digitalnite multiplekserski uredi i digitalnite centrali.
Tabela 1.1 Hierarhija na vremenskoto multipleksirawe bazirana
na primarniot protok 2048 Kbit/s
Hierarhiski nivoa Protok na biti (Kbit/s)
Broj na telefonski kanali
Faktor na multi- pleksirawe
64 1 1 2048 30 30 2 8448 120 4 3 34368 480 4 4 139264 1920 4 5 564992 7680 4
Evropskiot hierarhiski vremenski multipleks se karakterizira so fak-
tor 4 na preminite kon povisokite hierarhiski nivoa. Toa zna~i deka sekoe po-
visoko hierarhisko nivo se dobiva so multipleksirawe na 4 signala koi pripa-
|aat na prethodnoto hierarhisko nivo. Taka na primer, 4 primarni signala so
protok 2048 Kbit/s posle multipleksiraweto davaat sekundaren multipleksen
signal so protok 8448 Kbit/s. Spomenatite ~etiri primarni signali gi
narekuvame "pritoki" na uredot vo koj se formira sekundarniot multipleksen
signal. Pokraj sekundarniot multipleksen signal postojat i: tercijaren (34368
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 19
Kbit/s ← 4×8448 Kbit/s), kvaternaren (139264 Kbit/s ← 4×34368 Kbit/s) i kvintaren
(564992 Kbit/s ← 4×139364 Kbit/s). Poslednoto hierarhisko nivo seu{te ne e
standardizirano od strana na ITU-T.
Pregled na evropskata hierarhija na vremensko multipleksirawe daden e
vo tabela 1.1 vo koja se prika`ani hierarhiskite nivoa, hierarhiskite protoci,
brojot na telefonski kanali koi odgovaraat na definiranite hierarhiski ni-
voa i faktorot na multipleksirawe koj se koristi za dobivawe na odredeno hie-
rarhisko nivo. Ovde treba da se zabele`i deka faktorot na multipleksirawe e
to~no 4 vo pogled na brojot na telefonski kanali vo povisokoto hierarhisko
nivo vo odnos na brojot na telefonski kanali vo poniskoto hierarhisko nivo
(na primer, 480 = 4 × 120). Vo pogled na bitskite protoci, faktorot e ne{to
pogolem od 4 (na primer, 34638 Kbit/s > 4 × 8448 = 33792 Kbit/s).
Slika 1.7 Evropska i amerikanska hierarhija na
vremensko multipleksirawe
Na slika 1.7 prika`ani se evropskata i amerikanskata hierarhija na vre-
mensko multipleksirawe.
Protocite na multipleksniot signal obi~no se bele`at vo skraten oblik
i toa kako 2 Mbit/s, 8 Mbit/s, 34 Mbit/s i 140 Mbit/s za standardiziranite signali od
evropskata, odnosno 1.5 Mbit/s, 6 Mbit/s i 45 Mbit/s za standardiziranite signali
od amerikanskata hierarhija.
Problemot na vospostavuvawe na digitalnite vrski pome|u zemjite koi
koristat razli~ni hierarhii za vremensko multipleksirawe, re{en e so defi-
nirawe na me{ovita hierarhija za vremensko multipleksirawe (2048 – 6312 –
44736 – 139264 Kbit/s) koja e prika`ana na slika 1.7 so isprekinati linii.
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 20
Pritoa, PDH bila tehnika na multipleksirawe na prenosnite sistemi vo
70-te i 80-te godini, dodeka od 1990-te godini navamu globalna tehnika koja se
koristi za multipleksirawe na digitalnite signali vo prenosnite sistemi e
SDH (Synchronous Digital Hierarchy), ~ij pandan vo Amerika e SONET (Synchronous
Optical NETwork). Pritoa, naj~esto SDH se koristi preku opti~ki vlakna iako e
mo`no da se prenesuva i preku bez`i~en medium. Na primer, novite operatori
koi se pojavuvaat zaradi poevtina implementacija praktikuvaat da koristat
bez`i~na implementacija na SDH, pri {to bitskite brzini koi mo`e da se
postignat se mnogu pogolemi kaj monomodnite opti~ki vlakna. Vo prodol`enie
se dadena binarnite protoci spored SDH standardot.
Binarni protoci vo SDH standardot
Osnovnoto nivo vo SDH pretstavuva signal so protok 155520 Kbit/s i se na-
rekuva STM-1. Protocite na signalite na povisokite hierarhiski nivoa se for-
miraat so celobrojno mno`ewe na binarniot protok na STM-1. Vo tabelata 1.2
se dadeni binarnite protoci kako i imiwata na signalite koi odgovaraat na se-
koe nivo vo SDH. Za razlika od PDH (Tabela 1.1), faktorot na multipleksirawe
pri premin od ponisko na povisoko hierarhisko nivo e to~no 4 i vo pogled na
binarniot protok i vo pogled na brojot na signali {to se prenesuvaat.
Tabela 1.2 Osnovni binarni protoci vo SDH standardot
Hierarhisko nivo Binaren protok (Kbit/s) Ime na SDH signalot
1 155520 STM-1
4 622080 STM-4
16 2488320 STM-16
Pokraj osnovnoto definirani se u{te nekolku hierarhiski nivoa. Na
primer, kaj nas se koristat najmnogu 622080 Kbit/s (STM-4 signal) i 2488320 Kbit/s
(STM-16 signal). Signalite na povisokite hierarhiski nivoa od ovie se
definiraat koga prenosot na takvite signali stanuva mo`en {to zavisi od
tempoto na ponatamo{noto usovr{uvawe na tehnikata na prenos po opti~kite
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 21
vlakna. Taka, denes postojat i STM-64 (10 Gbit/S) I STM-256 (40 Gbit/S). Pokraj
toa, generalno ka`ano, mo`e da se kreira STM-N, kade {to N e nekoj priroden
broj (N=1,2,3,...).
1.5 Organizacija na telefonska mre`a
Edna telefonska mre`a, sostavena od korisni~ki del, komutaciski jazli
i prenosni sistemi, mo`e da bide orgazinirani na razli~ni na~ini i po
razli~ni osnovi. Samata organizacija na telefonska mre`a se odnesuva, pred se,
na na~inite na koi se povrzuvaat me|usebe komutaciskite jazli i funkciite koi
tie gi izvr{uvaat vo mre`ata. Postojat pove}e tipovi na orgaznizacija na
telefonski mre`i:
Na baza na geografsko podra~je (gradska, ruralna, me|umesna)
Administrativna organizacija (mre`ni grupi povrzani preku tranzitni
centrali na baza na politi~ki i geografski faktori i tarifiraweto)
Hierarhiska organizacija (definirana od ITU-T, so hierarhiski nivoa)
Vo svetot e prifaten hierarhiskiot na~in na organizacija na
telefonskite mre`i pri {to brojot na t.n. hierarhiski nivoa vo ramkite na
edna zemja se dvi`i od ~etiri do pet. Na najdolnoto hierarhisko nivo se nao|aat
pomali centrali (krajni centrali) na koi se prika~eni krajni korisnici,
dodeka na najvisokoto hierarhisko nivo se nao|aat me|unarodnite centrali koi
povrzuvaat telefonski mre`i od razli~ni zemji.
Spored hierarhiskata organizacija na telefonska mre`a so pet
hierarhiski nivoa gi razlikuvame slednite tipovi centrali (slika 1.8):
Krajna centrala
Jazlova (~vorna) centrala
Glavna centrala
Tranzitna centrala
Me|unarodna centrala
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 22
Slika 1.8 Hierarhiska organizacija na telefonska mre`a
Na krajnite, jazlovite i glavnite centrali se priklu~eni krajnite
korisnici. Pritoa, hierarhiskata organizacija na edna telefonska mre`a se
pravi i pod vlijanie na drugite faktori kako {to e geografskata polo`ba na
korisnicite. Taka, vo oblast na eden grad so negovata okolina voobi~aeno ima
edna glavna centrala koj ima svoj poseben me|umesen kod (na primer,
me|umesniot kod za Skopje e 2), a zavisno od goleminata na geografskata oblast
i brojot na korisnici mo`e da ima pove}e krajni i jazlovi centrali.
Rastojanieto me|u korisnicite i glavnata centrala mo`e da bide pri~ina za
voveduvawe na krajni centrali ili poednostavni koncentratori, bidej}i
paricite ne treba da bidat podolgi od 6-7 km od korisnikot do prviot jazel vo
telefonskata mre`a. Povrzuvaweto me|u centralite e sekoga{ me|u centrali
od isto hierarhisko nivo ili od sosedni hierarhiski nivoa. Na primer, ne se
povrzuva glavna centrala direktno na me|unarodna centrala, tuku na tranzitna
centrala, a tranzitnata na me|unarodna. Isto taka, ne se praktikuva povrzuvawe
na glavni centrali direktno me|usebe, tuku sekoga{ glavnite centrali se
povrzuvaat preku tranzitni centrali. Tranzitnite centrali imaat glavna cel
da vr{at komutacija na povici od edna kon druga glavna centrala ili komutacija
na povici od glavna kon me|unarodna centrala (me|unarodni povici) i obratno.
Primer: Vo Republika Makedonija najgolemiot operator na fiksna telefonija
Makedonski telekomunikacii (pod fiksna telefonska mre`a }e podrazbirame
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 23
telefonska mre`a kade {to korisni~kite terminali t.e. telefonite se
priklu~eni na fiksna linija t.e. linija koja e vrzana so dadena fiksna lokacija
na telefonot, bez razlika dali linijata se ovozmo`uva preku parica, t.e. `i~no,
ili preku nekoj bez`i~en link) ima tri tranzitni centrali: vo Skopje, vo [tip
i vo Bitola. Site glavni centrali koi gravitiraat kon geografskoto podra~je
kade {to e postavena dadena tranzitna centrala se povrzuvaat na taa tranzitna
centrala. Taka, glavnata centrala vo Strumica }e bide povrzana na tranzitnata
centrala vo [tip, nema logika da se povrzuva na tranzitnite centrali vo
Skopje ili Bitola. Vsu{nost, tranzitnite centrali slu`at za regionalno
akumulirawe na telefonskiot soobra}aj od razli~nite glavni centrali koi
postojat vo dadeniot region. Taka, naj~est kriterium za priklu~uvawe na nekoja
glavna centrala na tranzitna centrala e rastojanieto, iako i soobra}ajniot
intenzitet mo`e da vlijae (vo vtoriov slu~aj mo`e da bide presudno
ramnomernoto koristewe na instaliranite kapaciteti vo broj na kanali vo
sekoja od tranzitnite centrali).
1.6 Principi na komutacija
Denes mo`at da se diferenciraat dva razli~ni principi na komutacija:
• Komutacija na kola (circuit switching)
• Komutacija na paketi i rutirawe (packet switching, routing)
Imeno, vo dene{nite telekomunikacii mo`at da se diferenciraat dva
razli~ni principi na prenos na informacijata od izvorot do destinacijata t.e.
od kraj do kraj.
1.6.1 Komutacija na kola (kanali)
Vo komutacijata na kola (t.e. kanali) se dodeluva eden kanal od kraj do
kraj za prenos na informaciite, pri {to vo slu~aj na telefonija, se prenesuva
govor. Govorot vo digitalnite telekomunikaciski mre`i se prenesuva preku 64
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 24
kbit/s kanali. Pritoa, koga zboruvame za telefonija treba da se ima vo predvid
deka imame eden 64 kbit/s kanal vo edna nasoka (od korisnikot koj baral,
korisnik A, kon korisnikot {to e baran, korisnik B) i 64 kbit/s kanal vo
sprotivna nasoka (od korisnikot B kon korisnikot A) za da imame dvonaso~na
konverzacija na lu|eto koi se od dvete strani na konekcijata. Zna~i, sekoga{ vo
telefonijata imame par na 64 kbit/s kanali, no toa posebno ne go naglasuvame
(sekoga{ }e se podrazbira). Komutacijata na kanali vsu{nost pretstavuva
privremeno povrzuvawe na 64 kbit/s kanal na vlez vo daden komutaciski jazel so
daden 64 kbit/s kanal na negoviot izlez. Pri toa, vo digitalnite telefonski
mre`i, komutacijata vo jazlite na mre`ata se pravi istovremeno za dvete nasoki
od konekcijata, t.e. za dvata 64 kbit/s kanali, od korisnikot A koj baral kon
korisnikot B koj e baran, i obratno. Koga }e se raskine vrskata me|u krajnite
korisnici, toga{ se osloboduvaat i vospostavenite komutaciski vrski po pat za
taa konekcija.
Kanal (64 kbit/s) vo edna telefonska mre`a e dodelen od po~etokot na
vrskata (vrz osnova na odredena adresna informacija od korisnikot {to bara,
t.e. baran korisni~ki telefonski broj) i dodeleniot kanal ne mo`e da go
koristat drugi korisnici se dodeka trae vrskata (t.e. dodeka ne zavr{i
telefonskiot razgovor).
Zo{to se narekuva komutacija na kola?
Ovde e zgodno da dademe odgovor na ova pra{awe. Za da mo`e da se
vospostavi odredena telefonska vrska potrebno e korisnikot da ja podigne
telefonskata slu{alka so {to se zatvara elektri~noto kolo (circuit) preku
dvete `ici od korisni~kata parica. Istoto treba da go napravi i korisnikot B
od drugata strana (baraniot korisnik) po {to se vospostavuva vrska od kraj do
kraj. Tokmu zatoa komutacijata na kanali se narekuva i komutacija na kola.
Pritoa, govorniot signal se prenesuva preku paricata vo svojata originalna
analogna forma, pri {to govorot vo ednata nasoka (od korisnikot A kon B) i vo
sprotivnata nasoka (od B kon A) se superponiraat vo paricata (bidej}i toa e
samo edno elektri~no kolo), a se razdeluvaat vo telefonskiot aparat (edniot
signal odi od mikrofonot na slu{alkata kon paricata, a drugiot signal odi od
paricata kon slu{alkata na telefonot). Na stranata na centralata isto taka se
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 25
razdvojuvaat signalite od sprotivnite nasoki i sekoja nasoka obi~no se
prenesuva preku poseben kanal.
Komutacijata na kanali mo`e da bide na osnova na:
Komutacija na baza na prostorna raspredelba na kanalite
Komutacija na baza na vremenska raspredelba na kanalite
Komutacija na baza na frekvenтна raspredelba na kanalite
Kaj komutacijata na kanali so prostorna raspredelba imame fizi~ko
prespojuvawe na daden vlez so daden izlez vo komutaciskite jazli za
vremetraeweto na komutacijata me|u dadeniot par vlez-izlez.
Kaj komutacijata na baza na vremenska raspredelba na kanalite ({to e
vozmo`no samo vo digitalnite komutaciski jazli), komutacijata e vospostavuwe
na vrska me|u daden vlez i izlez od komutatorot samo vo daden vremenski
interval (nare~en vremenski otse~ok t.e. time slot). Na primer, na vlezot na
digitalnite centrali voobi~aeno ne se doveduvaat 64 kbit/s kanali po vlezna
ili izlezna linija, tuku 2,048 Mbit/s linii so po 32 kanali vremenski
multiplesirani (od koi 30 se koristat za govor), kako {to e objasneto vo 1.3.1.
Toga{, komutacijata me|u eden 64 kbit/s kanal vo vlezna 2 Mbit/s linija so drug
64 kbit/s vo izlezna 2 Mbit/s od komutaciskiot jazel, e vsu{nost komutacija na
kanali so vremenska raspredelba. Vo sovremenite komutaciski sistemi
(centrali) se koristi naj~esto kombinacija na komutacija so prostorna i so
vremenska raspredelba na kanalite, pri {to vo digitalnite komutaciski
sistemi neophodno e da se ima komutacija na baza na vremenska raspredelba za da
mo`e da se prefrli signalot od eden vremenski otse~ok na vlezot na
komutaciskiot sistem vo drug vremenski otse~ok na nekoj od negovite izlezi.
Komutacijata na kanali so frekventna raspredelba podrazbira
modulacija na vleznite kanali na razli~ni frekventni nositeli (vo razli~ni
frekventni opsezi), a istoto se pravi i za izleznite kanali. Komutacijata vo
vakov slu~aj bi bila prefrluvawe na kanal na daden vlez koj e postaven vo
odreden frekventen opseg vo kanal na daden izlez koj e postaven generalno vo
drug frekventen opseg. Vakviot na~in na komutacija e neprakti~en zaradi
postapkite na modulacija koi bi se primenuvale pri samata komutacija, zaradi
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 26
{to ne na{ol primena vo praktikata, taka da }e ostane spomant samo tuka
zaradi seopfatnost vo izlagaweto.
1.6.2 Komutacija na paketi
Vo vtoriot slu~aj digitaliziranite informacii (toa mo`e da bide i
govor, no mo`e da bidat i podatoci, veb strani, sliki, poraki, video,
multimedija i sl.) se delat na pomali grupi od biti, potoa na sekoja takva grupa
biti im se dodavaat kontrolni biti i biti koi ja nosat adresnata informacija
na ispra}a~ot i prima~ot (adresna informacija vo Internet se IP adresite na
prima~ot i ispra}a~ot), so {to se dobiva t.n. paket koj prenesuva eden del od
informacijata od izvorot do destinacijata. Za razlika od prviot slu~aj kaj
komutacija na kanali (t.e. kola), paketite go zafa}aat kanalot samo dodeka se
prenesuvaat bititi od dadeniot paket, dodeka vo ostanatiot del od vremeto
mo`at da se prenesuvaat paketi od istiot izvor za drug servis (na primer,
simnuvawe na fajl od nekoj server, dodeka korisnikot preku istata mre`na
karti~ka istovremeno surfa ili koristi govor preku Internet) ili od drug
konekcija me|u drug par izvor-destinacija. Vo mre`nite jazli paketite se
upatuvaat po eden ili drug link, zavisno od adresnata informacija. Na koj na~in
toa se pravi vo jazlite, paketski komutatori ili ruteri, }e stane pove}e zbor vo
vtoriot del od ovaa kniga. Ovde treba da ja napravime razlikata me|u
komutacijata na paketi i rutiraweto:
• Komutacija na paketi e komutacija na paketi od daden vlez kon daden
izlez vo mre`niot jazel (paketskiot komutator), pri {to dol`inata na
site paketi e ista (dol`inata na paketite se izrazuva obi~no vo bajti)
• Rutirawe na paketi e upatuvawe na paketi so razli~na dol`ina od daden
vlez kon daden izlez vo mre`niot jazel (ruterot), pri {to celiot paket
nezavisno od negovata dol`ina se rutira od daden vlez na soodveten izlez
od ruterot koga }e mu dojde redot.
Pri definicijata na rutiraweto na paketite be{e spomnato deka paketot se
rutira od daden vlez kon daden izlez koga }e mu dojde redot. Imeno, paketite
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 27
kako {to doa|aat vo mre`niot jazel (paketski komutator, ruter) se memoriraat
vo t.n. bafer memorija (samiot proces se vika baferirawe) i dokolku ima drugi
paketi koi se pred niv za opslu`uvawe kon dadeniot izlez ~ekaat na red da bidat
opslu`eni. Tokmu zatoa komutacijata na paketi i rutiraweto se narekuva vo
literaturata i kako smesti (vo memorija) i prosledi (na daden izlez), t.e. store
and forward. Postojat razli~ni na~ini na koj mo`at da se opslu`uvaat paketite
vo mre`nite jazli, za koi }e stane zbor podocna vo ovaa kniga. Ovde mo`e da
napomneme deka najprostiot od niv e principot paketot koj prv }e dojde vo
jazelot prv da bide opslu`en (FIFO- First In First Out, a se sretnuva i pod imeto
FCFS- First Come First Serve).
1.7 Minato, sega{nost i idnina
Na krajot od ovaa prva vovedna glava vo komutacija i rutirawe zgodno e da
se navratime nakratko na minatoto, no da vidime kade sme sega i {to doa|a vo
bliska idnina vo ovaa oblast.
Samata telefonija zapo~nuva vo 19-ot vek so izmisluvaweto na telefonot
od strana na Aleksandar Graham Bel vo 1876 godina. Me|utoa, za da mo`elo da
ima po{iroka korist od telefonijata bilo potrebno {to pogolem na korisnici
da imaat telefonski aparati. Koga golem broj na korisnici imale telefonski
aparati, se pojavila potrebata od organizirano povrzuvawe na korisni~kite
telefoni vo telefonska mre`a, so {to se pojavila i potrebata od komutacija.
Prvata komutacija bila manuelna, odnosno telefonist detektiral koga nekoj od
korisnicite }e ja podignel slu{alkata na baza na svetnuvawe na lampa po
zatvarawe na nejzinoto elektri~no kolo preku paricata i telefonskiot aparat
i po barawe na korisnikot ja prespojuval negovata parica so paricata na
drugiot korisnik. Po prekinuvaweto na vrskata (gaseweto na lampata vrzana na
paricata na korisnikot) ja raskinuvam vospostavenata kusa vrska me|u dvete
parici. Ovoj manuelen na~in so porastot na brojot na korisnici stanal
neprakti~en, i nabrzo se avtomatiziral so pojavuvawe na prvite avtomatski
komutaciski sklopki od koi prvite bile bira~ite ~ekor po ~ekor (izmisleni od
Strowger vo 1889 godina), a vo 1919 godina bil izmislen i krozbar sistemot (no
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 28
po~nal da se koristi od 1940-te godini), koj se upotrebuval dosta dolgo, duri do
1990-te godini.
Klu~niot element vo komutacijata i voop{to vo telekomunikaciite bila
digitalizacijata, odnosno preminot od prenos na analogni signali vo prenos na
digitalni signali. Toa bilo ovozmo`eno so pojavata i razvojot na
elektronikata i kompjuterskite sistemi po~nuvaj}i od 1960-te godini. Kako
rezultat na toj razvoj najprvo se pojavile hibridnite komutaciski sistemi, kaj
koi upravuvaweto stanalo kompjtersko (programski bazirano), dodeka
komutacijata i ponatamu ostanala da bide za analogni signali
(elektromehani~ka komutacija). Vakvite sistemi se narekuvale
kvazielektronski sistemi.
Podocna, vo 1970-te/1980-te i posebno vo 1990-te godini komutacijata
stanala celosno digitalna, se digitalizirale i prenosnite sistemi, so {to se
ovozmo`ilo telekomunikaciskite mre`i da bidat celosno digitalni, so
isklu~ok na korisni~kata pristapna mre`a kade {to se zadr`ale analognite
telefonski aparati, bidej}i bilo poevtino digitalizacija za govorniot signal
vo telefonskata mre`a da se vr{i na stranata na centralata otkolku na
stranata na korisnikot. Samata digitalizacija na korisni~kite linii
zapo~nala so {ireweto na ISDN (Integrated Services Digital Network) liniite vo
1990-te kade {to preku korisni~kata linija se prenesuva digitalen signal i
istovremeno se obezbeduvaat dva digitalni kanali od po 64 kbit/s i eden kanal za
signalizacija po korisni~ka linija od 16 kbit/s (ili vkupno 144 kbit/s). Me|utoa,
ISDN ne do`iveal uspeh kako {to bilo predviduvano koga se kreiral. Glavnata
pri~ina za toa bilo pojavata na Internet vo globalni ramki i negovoto
eksponencijalno {irewe vo svetot od 1993 godina (toga{ bil izmislen vebot t.e.
World Wide Web – WWW, koj e dominanten Internet servis i e glavna pri~ina
pokraj elektronskata po{ta e-mail za dominacijata na Internet vo paketskite
mre`i) do denes, a toj trend prodol`uva i vo idnina. So drugi zborovi gladot za
bitski brzini postojano rastel, bidej}i Internet ovozmo`uva preku ista mre`a
da se prenesuvaat razli~ni servisi (podatoci, govor, sliki, televizija, audio,
radio, multimedija, video konferencii, igri, fajlovi, ~et itn.) i toj glad
nikoga{ nema da zapre. ISDN ne mo`el da gi zadovoli vakvite pobaruvawa za se
pogolemi bitski brzini na korisni~kata strana zaradi {to se pojavuvaat i
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 29
tehnologii koi ovozmo`uvaat pogolemi bitski brzini na korisni~kata parica
za Internet pristap, koi se nare~eni xDSL tehnologii (od koi momentalno
najra{irena e ADSL tehnologijata), kade {to DSL e akronim za digitalna
korisni~ka linija (Digital Subscriber Line).
Taka, vo 2000-te godini ve}e e celosno ra{irena i digitalizacijata na
korisni~kite linii preku xDSL tehnologiite za pristap do Internet so
pogolemi bitski brzini. Pokraj toa, brziot razvoj na alternativnite bez`i~ni
tehnologii (bez`i~en lokalni mre`i poznat kako Wi-Fi, ili bez`i~ni
metropoliten mre`i poznati kako WiMAX) ovozmo`uva krajnite korisnici, no
i operatorite, da imaat izbor so koja tehnologija }e gi ovozmo`uvaat servisite.
A so razvojot na Internet tehnologiite i nivnoto komercijalizirawe od 1990-
te godini zapo~na novata era vo razvojot na telekomunikaciite, a toa e
integracijata na klasi~nite telekomunikaciski mre`i so komutacija na kanali
so Internet mre`ata kade {to imame rutirawe i komutacija na paketi. Takov
primer, poznat od sekojdnevnieto, e GSM/GPRS mobilnata mre`a, kade {to
telefonskite konekcii se obezbeduvaat preku komutacija na kanali vo GSM
delot od mre`ata, a Internet pristapot se obezbeduva preku rutirawe na paketi
vo GPRS delot na mre`ata.
Kakva e idninata?
Idninata e sekoga{ neizvesna na nekoj na~in, no vo telekomunikaciite
taa mo`e dosta dobro da se predvidi, barem pobliskata idnina, vo slednite
nekolku godini ili vo slednata decenija, a i podaleku.
Tendencijata e da se namaluva postepeno zastapenosta na komutacijata na
kanali koja e kreirana isklu~ivo za telefonija (komutacija na govorni
signali), a da se zgolemuva koristeweto na Internet i vo prenosot na govorot
(govor preku Internet protokol, t.e. Voice over IP). No, toa }e bide postapen
proces koj }e se odviva verojatno vo slednite nekolku decenii. Klu~nata rabota
e kreiraweto na mehanizmi koi }e poddr`uvaat soodveten kvalitet na servisot
(docnewe, zagubi na paketi i sli~no) od kraj do kraj, {to denes ne e slu~aj so
Internet, bidej}i Internet kako mre`a e kreirana na principot best-effort, ili
raspolo`ivite resursi na daden kanal (bitskiot protok) podednakvo se delat
me|u site vospostaveni konekcii. Zna~i, vo daden moment vo idninata }e
Проф.д-р Тони Јаневски, Комутација и рутирање
Glava 1 - 30
prestane da postoi komutacijata na kanali kako {to }e ja izlo`ime vo prvata
polovina na ovaa kniga, no mnogu verojatno e deka konceptite koi se koristele
}e se preslikaat soodvetno vo Internet sredinata. Isto taka, bitskite protoci
vo pristapnata mre`a (na korisni~kata strana) }e rastat, bidej}i }e se
pojavuvaat novi servisi koi }e pobaruvaat se pogolem protok (na primer:
digitalna televizija so visoka rezolucija, teleprezens ili sozdavawe na
virtuelno prisustvo na drugo mesto zaradi koneferencija na oddale~enost ili
zabava i sl.), {to direktno }e rezultira vo srazmerno pogolemi bitski protoci
i po prenosnite sistemi (ako denes zboruvame za Gbit/s ili desetici Gbit/ s po
prenosnite sistemi, vo bliska idnina }e zboruvame za terabiti i desetici
terabiti vo sekunda po prenosni sistemi).
Zna~i, razvojot prodol`uva, bidej}i komunikacijata me|u lu|eto i
pristapot do razli~nite tipovi infomacii zaradi edukacija, rabota, zabava ili
ne{to drugo, spa|aat vo najva`nite ~ovekovi potrebi i se temel na
civilizacijata.
Recommended