3. Komutacija i kontrola komutacije

3.1 Uvod

3.1.1 Šta se podrazumeva pod komutacijomU telefonskoj mreži pod komutacijom se podrazumeva uspostava veze između

dva krajnja korisnika, koji vezu koriste za međusobne razgovore.ITU-T definiše komutaciju kao uspostavu veze, na zahtev, od zadatog izvora ka

zadatom odredištu za sve vreme trajanja prenosa informacije.Danas informacija ne podrazumeva samo govor nego i ostale vidove

telekomunikacionih servisa, kao što je prenos podataka i video informacije.Na početcima telefonije operater je manuelno uspostavljao vezu između krajnjih

korisnika telefonske mreže, dok je danas komutacija složeniji zadatak. Komutacija danas mora da obezbedi rukovanje sa različitim telekomunikacionim servisima kao što su audio signal visoke vernosti, različiti video servisi, veza dve lokalne računarske mreže ili prenos velikih datoteka i različite interaktivne servise kablovske televizije. Iz ovog razloga danas postoje više tehnika komutacije, za razliku od telefonske mreže gde je bila zastupljena samo komutacija kola. Sedamdesetih godina u sklopu prenosa podataka uvedena je komutacija paketa. Danas takođe imamo mreže za prenos okvira, ATM i DQDB (eng. Distributed Queue Dual Bus). Pregled tehnika komutacija prikazan je na slici 3.1.

Slika – 3.1 – Pregled tehnika komutacije

3.1.2 Zahtevi za komutacijomRazvoj komutacionih sistema bio je motivisan sledećim zahtevima :- dostupnost da se uspostavi veza sa bilo kojim korisnikom mreže,- transparentnost, osobina koja ne dozvoljava promene podataka koji se šalju

kroz mrežu,- ekonomičnost veze.

Zahtev za uspostavom veze između bilo kojih tačaka A i B u mreži ima nekoliko aspekata. Primarni zahtev mrežnog operatera je uspostava veze koja se može tarifirati. U slučaju da je kapacitet komutacije poddimenzionisan dolazi do neželjenih čekanja na uspostavu mreže, što je rezultat lošeg proračuna u mreži.

3. 1

Tehnike komutacije

Komutacija paketa

Komutacija ćelija

ATM DQDB

Komutacija kola

PSTN CSPDN ISDN PSPDN Prenosokvira

X.25IP

GSM

Komutaciona oprema mora imati veliki stepen dostupnosti što zavisi od arhitekture sistema i strukturnosti softvera koji upravlja radom komutacione opreme.

Pojava velikog broja novih servisa u telekiomunikacionoj mreži, zadnjih godina , uslovljava zahtev za transparentnošću. Dobra transparentnost podrazumeva malo kašnjenja, neizmenjeni tok informacija i mogućnost da propusni opseg mreže odgovara svim servisima. Zahtev za ekonomičnošću mreže se pre svega odnosi na dimenzionisanje paketske mreže koja treba da obezbedi komutaciju paketa u uslovima multipleksiranog sadržaja. Ova tehnika se može koristiti i u integrisanim mrežama. Tako na primer ATM omogućava i integrisani prenos i integrisanu komutaciju mrežnog saobraćaja.

3.2 Istorijat komutacionih sistema

3.2.1 Manuelni sistemiU začetku telefonije, telefonske sentrale su bile opremljene manuelnom

komutacionom opremom. Prva manuelna centrala je bila instalirana New Haven, SAD, 1878 godine. Operater je primao pozive i manuelno prespajao kolo između krajnjih korisnika. Otada potiče naziv komutacija kola. Kada je poziv bio završen operater bi, takođe manuelno, raskidao konekciju. Može se reći da je operater bio kontrolni sistem komutacije u to vreme.

3.2.2 Elektromehanički sistemiU narednim godinama telefonije manuelni sistemi su zamenjeni automatskim

elektromehaničkim sistemima. Iako ovi sistemi zahtevaju više održavanja ukupna performansa sistema, sa aspekta angažovanja radne snage, se poboljšava jer se smanjuje broj operaterskih radnih mesta. Elektromehanički sistemi povećavaju telefonski saobraćaj, a smanjuju cenu telefonskog razgovora. Ovi sistemi povećavaju efikasnost rutiranja kroz mrežu, a samim tim smanjuju zahteve za prenosnim putevima.

Almon B. Strowger se smatra za ocem automatske telefonije. Njegovo ime je povezano sa korak-po-korak selektorom, koji je patentirao 1889. godine, i koračnim centralama. Selektorom korak-po-korak se upravlja direktno iz telefonskog aparata korisnika, prilikom biranja pozvanog korisnika.

Nakon koračmih centrala razvijeni su registerski kontrolisani sistemi. Kod registarki kontrolisanih sistema birani broj se prvo smešta u registar, analizira se i tek zatim xxxxx selektor korak-po-korak. Jedna od funkcija registra je izbor alternativnih putanja , čime se prenos informacija kroz mrežu čini još ekonomičnijim. Primeri registarskih sistema su :

- 500-linijski selektor (1923) i- krosbar sistemi (1937).

3.2.3 Digitalni, računarski upravljani sistemiTelefonske centraleDalji razvoj telefonije doveo je do uvođenja frekventnog multipleska (eng. FDM –

Frequency Division Multiplex) i njegovog uvođenja u eksploataciju od 1950. godine. Digitalni multipleks, baziran na PCM (eng. Pulse Code Modulation) sistemu je uvedem počevši od 1970. godine. On je dalje smanjio troškove trnsmisije i poboljšao kvalitet prenosa signala. Cena se dalje smanjila uvođenjem digitalne komutacije, što je eliminisalo potrbu za skupin analogno-digitalnim (A/D) konvertorima. Preostalo je

3. 2

još samo da se digitalizuje upravljački deo komutacionog čvora, što je i urađeno 1960. godine kada je puštena u rad prva kompjuterski upravljana centrala. Ova centrala se nalazila u SAD. Prva računarski upravljana centrala u Evropi je puštena u rad 1968. godine.

Čvorovi mreže za prenos podatakaBrz razvoj mreža za prenos podataka doveo je do potrebe komutacionih čvorova

za komutaciju podataka. Ove mreže se susreću sa povećanim korisničkim zahtevima za kvalitet prenosa i brzinu transmisije. Paketska, X.25, mreža i mreža za prenos okvira (eng. Frame Relay) obezbeđuju efikasan i ekonomičan prenos podataka. Pouzdanost prenosa obezbeđena je mehanizmima retransmisije kada se ponovo šalju paketi kod kojih je detektovana greška u prenosu. Ove mreže obezbeđuju sortiranje, rutiranje i skladištenje (baferisanje) korisničkih podataka.

Čvorovi za uskopojasni ISDN (N-ISDN)Dalji razvoj čvorova komutacije doveo je do integrisanih (govor, podaci, video)

mreža, što zahteva privatne i javne N-ISDN čvorove (eng. N – Narrowband, uskopojasni). U principu N-ISDN čvor je kombinacija digitalne telefonske centrale i paketskog komutatora, što obezbeđuje komutaciju kola i komutaciju paketa.

Čvorovi za širokopjasni ISDN (B-ISDN)ATM tehnika, koja vrši komutaciju ćelija sa podacima i koja formira osnovu za

širokopojasni ISDN (eng. B – Broadband, širokopojasni), još nije u potpunosti standardizovana. Njena standardizacija je u toku, i kada se završi ATM tehnika komutacije će početi da se uvodi u telekomunikacione mreže.

Optička komutacijaU današnjim sistemima primarni uzrok smanjenog propusnog opsega je oprema

za komutaciju koja je realizovana elektronski, dok je oprema za transmisiju izvedena u optičkoj tehnologiji, koja dozvoljava velike brzine prenosa. U svakom slučaju kod komutacije je neophodan prelaz na električne signale sa manjom bitskom brzinom. Stoga se vrše istraživanja u cilju uvođenja optičke komutacije, koja bi i dalje bila upravljana elektronski. Ulažu se veliki napori u ova istraživanja i za očekivati je pojavu optičke komutacije u komercijalnoj upotrebi. Slika 3.2 ilustruje razvoj komutacije u zadnjih 50 godina.

Slika – 3.2 – Istorijski razvoj komutacije

3. 3

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Godina

koračni

krosbar

SPC, analogna komutacija

SPC, digitalna komutacija

širokopjasni

širokopojasni - optički

SPC – Stored Program Control (upravljanje računarom)

manuelni

3.3 Čvorovi za komutaciju kola

Čvorovi za komutaciju kola, ili telefonske centrale, imaju upravljački deo, koji sadrži procesor, i komutacioni deo, u formi specijalizovanog hardvera, kao što je prikazano na slici 3.3.

Slika – 3.3 – Struktura telefonske centrale

Slika 3.3 prikazuje centralizovano upravljanje komutacionim delom, mada kod nekih sistema može biti distributivno upravljanje. Kod distributivnog upravljanja mikroprocesor je lociran bliže kod specijalizovanih hardvera centrale, a svaki deo hardvera ima svoj mikroprocesor.

3.3.1 Centrale sa uskladištenim programomProcesorski upravljane centrale se nazivaju centralama sa uskladištenim

programom (eng. SPC – Stored Program Control). Program sadrži inteligenciju centrale , a izvršava je procesor.

Od samih početaka bila su velika očekivanja od SPC centrala. Neka očekivanja su ispunjena, neka nisu. Na primer, prvi SPC sistemi nisu postigli očekivanu fleksibilnost usled velikog softvera čije su izmene često imale neželjene bučne efekte. Stoga je softver SPC centrala postao modularan, tako da je lakše uneti izmene u pojedine module. Današnje SPC centrale se karakterišu sa :

- jednostavnim rukovanjem sa opremom,- fleksibilnim softverom,- smanjenim ukupnim troškovima (investicija, eksploatacija, održavanje),- proširenim skupom funkcija odnosno servisa i- velikim stepenom pouzdanosti.

3. 4

Komutacioni deo

Upravljački deo(računar)

naredbe podaci

ka drugim centralama

3.3.2 Procesorska struktura u SPC centralamaIako procesorska struktura u SPC centralama može biti implementirana na više

načina, dve strukture se izdvajaju kao dominantne i to :- centralizovano upravljanje, gde se ceo rad sistema nadgleda u centralnom

procesorsko upravljačkog dela sistema,- distribuirano upravljanje, gde se upravljačka funkcija raspodeljuje na više

procesrora, koji su manje ili više međusobno nezavisni.

Centralizovano upravljanjeKod centralizovanog upravljanja u najjednostavnijoj formi se koristi samo jedan

procesor. Taj procesor obavlja rutinske funkcije (nadgledanje korisničkih parica i ostale periferije) i napredne funkcije (kontrola poziva). Obzirom da rutinske funkcije zahtevaju veliko procesorsko vreme, može doći do preopterećenja procesora. Postoje dva rešenja ovog problema. Prvo rešenje podrazumeva multiprocesorski sistem u kome više procesorarade iste zadatke, kao što je prikazano na slici 3.4. Ovakvi sistemi se zovu centralizovani nehijerarhijski sistemi.

Slika – 3.4 – Centralizovani, nehijerarhijski sistem

Drugi pristup je baziran na hijerarhijskoj organizaciji poslova u telefonskoj centrali. Poslovi rutinske kontrole periferije dodeljuju se hijerarhijski podređenim regionalnim procesorima, dok kompleksnije poslove, kao što je na primer, kontrola poziva obavlja hijerarhijski nadređeni centralni procesor. Ovakvi sistemi se nazivaju centralizovani hijerarhijski sistemi, i šematski su prikazani na slici 3.5.

Slika – 3.5 – Centralizovan, hijerarhijski sistem sa jednim centralnim procesorom

3. 5

Komutacioni deo

Procesor n

Procesor 1

Komutacioni deo

RP

Centralni procesor

RP RP RP – Regionalni procesor

Distribuirano upravljanjeKod distribuiranih sistema ne postoji jedan procesor za globalno upravljanje

komutacionim sistemom. Umesto toga komutacioni deo je podeljen, a svaki deo ima svoj procesor za upravljanje. Slika 3.6 prikazuje strukturu komutacionog sistema sa distribuiranim upravljanjem.

Slika – 3.6 – Komutacioni sistema sa distribuiranim upravljanjem

3.3.3 Komutacioni deoGlavni zadatak komutacionog dela telefonske centrale je da prespoji dolazni

vremenski kanal PCM linka na odlazni vremenski kanal. Jedinica zadužena za ovu funkciju je grupno komutaciono polje, koje predstavlja sistem za rukovanje vremenskim kanalima PCM linkova povezanih na telefonsku centralu. Slika 3.7 prikazuje kako su povezani vremenski odbirci.

Slika – 3.7 – Prespajanje dolaznog i odlaznog vremenskog odbirka

Pretpostavimo da korisnik A realizuje poziv ka korisniku B. Upravljački deo centrale dodeljuje vremenski odbirak broj 3 dolaznom delu poziva (od A), a vremenski odbirak broj 1 odlaznom delu poziva (ka B). Vremenski odbirci se dodeljuju u fazi početne signalizacije i traju sve vreme trajanja poziva. Treba uočiti da govorna informacija nema labelu rutiranja koja govori o načinu prespajanja informacija za vreme trajanja poziva. Umesto toga uspostavlja se fiksna veza kroz govorno komutaciono polje, koja traje za sve vreme trajanja poziva. Kroz grupno komutaciono polje uspostavlja se dvosmerna veza, što je prikazano na slici 3.8.

3. 6

Komutacioni deosa procesorom

Komutacioni deosa procesorom

Komutacioni deosa procesorom

Komutacioni deosa procesorom

Grupnokomutaciono polje

A

B

7 6 5 4 3 2 1

1 2 3 4 5

Slika – 3.8 – Dvosmerna veza kroz grupno komutaciono polje

Postoje dva osnovna elementa u grupnom komutacionom polju :- vremenska komutacija i- prostorna komutacija.

Slika 3.9 prikazuje osnovnu strukturu ova dva elementa grupne komutacije.Vremenska komutacija radi na sledeći način. Dolazni vremenski odbirak se

smešta u govornu memoriju (eng. SS – Speach Store). Kontrolna memorija (eng. CS – Control Store), zatim određuje kojim se redosledom isčitava govorna memorija. Kao rezultat može se smatrati da je na primer vremenski odbirak broj 3 premešten na vremenski odbirak broj 1. Informacije za kontrolnu memoriju se pribavljaju za vreme faze signalizacije pre nego što započne konverzacija.

Slika – 3.9 – Vremenska i prostorna komutacija

3. 7

Grupnokomutaciono polje

A

B

3

1

1

3

3 2 1

1 2 3

SSn

0

CSn

0

Vremenska komutacija

SS – Speach storeCS – Control store

Prostorna komutacija

Kontrolna merenjaTačke prespajanja

3 1 2

n

1

2

n21

Prostorna komutacija se satoji od n x n matrice sa tačkama prespajanja u vidu elektronskih kola. Svakoj tački prespajanja je pridružena jedna lokacija u kontrolnoj memoriji koja definiše preslikavanje ulaznih kola na izlazna kola.

Male telefonske centraleU malim telefonskim centralamapostoji samo vremenska komutacija. Vremenska

komutacija prespaja ulazno kolo (korisničku paricu) ka kolu za prepoznavanje biranih cifara ili ka grupnoj komutaciji, gde se prespaja govorna putanja.

Velike telefonske centraleKada broj komutacionih tačaka prelazi kapacitet vremenske komutacije

neophodno je dodatno komutaciono polje. Stoga se obično koristi prostorna komutacija u kombinaciji sa vremenskom komutacijom. Slika 3.10 prikazuje komutaciju vreme-prostor-vreme (eng. TST – Time –Space-Time) u velikoj centrali.

Slika – 3-10 – Princip komutacije vreme-prostor-vreme (TST)

3.3.4 Povezivanje korisnika na telefonsku mrežuKomutacioni čvor preko koga su korisnici povezani na telekomunikacionu mrežu

se zove krajnja ili lokalna centrala. Načini na koje korisnik može biti vezan na lokalnu centralu su ilustrovani na slici 3.11.

Slika – 3.11 – Povezivanje krajnjih korisnika na lokalnu centralu

3. 8

Prostorna komutacija

n

n

1

1

VK 1

VK n

PCMlinkovi

PCMlinkovi

Grupnakomutacija

Korisnička komutacija

Korisnički multiplekser

Udaljena korisnička komutacija

Lokalna centrala

Ukoliko razdaljina između krajnjeg korisnika i lokalne centrale nije prevelika najjednostavniji način je direktno povezivanje korisničke opreme na centralu. Svaki korisnik ima svoju liniju na korisničkoj komutaciji u centrali. Korisnička komutacija obavlja sledeće funkcije prema korisničkoj opremi :

- napajanje korisničke linije ,- detekciju podizanja i spuštanja slušalice ,- prijem izabranih cifara telefonskog broja ,- A/D konverziju korisničkog govora , - koncetraciju i- proveru ispravnosti korisničke linije.Koncetracija znači dam je broj vremenskih odbiraka na korisničkoj komutaciji

manji od broja priključenih korisnika. Prespajanje između korisničke linije i grupne komutacije obavlja xxxx vremenska komutacija. U slučaju da istovremeno preveliki broj korisnika pokušava da uspostavi vezu dolazi do kašnjenja na korisničkoj komutaciji i do odbijanja poziva.

Da bi se izbegla upotreba predajničkih korisničkih parica (kablova) više korisničkih parica se kombinuje u multiplekser. Multiplekser je povezan na ccentralu PCM linkom, što znači da se korisnik vezuje na njega u inkrementima od po 30. Osim što ne obavlja funkciju koncetracije multiplekser ima iste funkcije prema korisničkoj parici kao i lokalna centrala.

Ukoliko broj udaljenih korisnika prelazi kapacitet multiplekera koristi se udaljeni komutacioni stepen. Udaljeni komutacioni stepen ima iste funkcije kao komutacioni stepen u centrali. Posle koncetracije, informacije između udaljenog komutacionog stepena i lokalne centrale se prenose sa nekoliko PCM linkova.

3.4 Čvorovi za paketsku komutaciju

Pre ulaska paketske mreže u upotrebu koristila se telefonska mreža za vezu između dva udaljena računara. Komunikacija se odvijala preko modaema povezanimna telefonsku paricu. Pre faze razmene podataka neophodno je povezivanje telefoskog broja na kome se nalazi udaljeni računar.Slabosti ovakve metode za prenos podataka su :

- relativno dugo vreme uspostave veze,- neiskorišćenost kapaciteta linije kada nema prenosa podataka,- nema mrežne funkcije za detekciju i korekciju greške. Ovu funkciju obavljaju

krajnji računariučesnici u mreži, i- ograničen propusni opseg (maksimum 33,600 kbit/s).

3.4.1 Komutacija u X.25 mrežiU paketskoj mreži podaci se šalju u paketima različite dužine. Zadatak mrežnog čvora je da distribuira pakete prema odgovarajućem prijemniku. Mrežni čvor čita adresnu labelu svakog paketa i distribuira ga prema odgovarajućem odlaznom linku, kao što je prikazano na sllici 3.12.

3. 9

Slika – 3.12 – Paketska komutacija

Adresa u X.25 paketu sadrži logički broj kanala (LCN – Logical Channel Number) kojim se podaci šalju od predajnika ka prijemniku. Kada se započinje poziv, prvi paket (start paket) se šalje od predajnnika ka prijemniku. U svakom čvoru kroz koji prolazi početni paket se čuva informacija o rutiranju, tj. Otvara se logički kanal za tu konekciju. Stoga preostali paketi koji se šalju tom konekcijom sadrže samo labelu (logički broj modula) koji specificira pripadnost paketa logičkoj mreži.

U mrežnom čvoru za paketsku komutaciju paketi se prvo smeštaju u ulazne bafere. Tu se radi iz razloga da čvor iima vremena da pročita adresu i druge podatke iz paketa u slučaju velikog saobraćaja. Centralni deočvora čini procesor (ili paketska sortirka) koji pribavlja pakete iz prijemnog bafera i nakon analze adrese labele (logičkog broja kanala) smešta paket u odgovarajući odlazni bafer, kao što je prikazano na slici 3.13.

Slika – 3.13 – Struktura čvora za paketsku komutaciju

3. 10

1 22 3

1

3

Ulazni baferi

Centralnaupravljačka

i komutacionajedinica

(Procesor)

Izlaznibafer

Izlaznibafer

Izlaznibafer

Odlazni linkovi

Dolazni linkovi

Za razliku od komutacije kola kod komutacije paketa ne postoji kanal posvećen samo komunikaciji dva korisnika. Prenos podataka koristi propusni opseg na zahtev, a u sklaadu sa ukupnim propusnim opsegom. U slučaju velikog saobraćaja paket ostaje u odlaznom baferu sve dok se ne oslobodi propusni opseg komutatora. Ovako ponašanje može rezultovati u neželjenim kašnjenjima u komutacionom čvoru, što je razlog zašto paketska mreža nije pogodna za prenos izosinhronih informacija kao što su govor i video.

Za svaki paket se proverava ispravnost prenosa. Ukoliko se na osnovu kontrole sume paketa zaključi da je paket pogrešno prenet vrši se retransmisija. X.25 mreža poseduje funkciju provere greške jer je razvijena u sedamdesetim godinama, kada ja na prenosnim linkovima bio slab kvalitet veze.

3.4.2 Komtacija u mrežama za prenos okvira (Frame Relay)Kao što je rečeno mreža za prenos okvira je razvijena na bazi paketske mreže,

sa podelom propusnog opsega između više virtualnih veza. Ali za razliku od paketske mreže koristi bolje tranzitne linkove, pretežno optičke, što joj omogućuje veće brzine prenosa i smanjeno kašnjenje kroz mrežu. Usled kvalitetnijih linkova koristi se jednostavniji protokol,naročito u smislu detekcije i korekcije greške koje ne postoje. Smatra se da je komutacija u mreži za prenos okvira deset puta brža od komutacije u paketskoj mreži. Naime, ybog jednostavnosti, komutacija je uglavnom realizovana hardverski za razliku od paketske mreže gde je ralizovana softverski. Za sada mreža za prenos okvira podržava samo permanentna virtuelna kola, a ne i komutirana virtuelna kola. To znači da se veze kroz mrežu uspostavljaju posredstvom operatera, i to na trajnoj bazi, odnosno nije moguće dinamički realizovati poziv u toku rada mreže. Današnje brzine na kojima radi mreža za prenos okvira su oko 2Mbit/s, a predviđa se rad na brzinama oko 40 Mbit/s. To je znatno brže od brzine paketske mreže koja radi na brzinama od 64Kbit/s do 2Mbit/s.

3.5 Čvorovi za uskopojasni ISDN (N-ISDN)

Korištenjem namenskih mreža uspostavljaju se veze kao na slici 3.14.

3. 11

Telefon

Računar

LANLAN

Komutacija kola

Komutacija paketa

Prenos okvira

Slika – 3.14 – različite veze u namenskim mrežama

U digitalnij mreži sa integrisanim servisima – ISDN (Integrated service Digital Network) nije samo integrisani prenos podataka između čvorova mreže, nego je i između korisničke opreme i krajnjeg čvora mreže. Moguće je ostvariti poziv sa komutacijom kola i poziv sa komitacijom paketa preko iste korisničke linije. Na slici 3.15 je prikazana struktura ISDN mreže. Ukoliko korisnik želi da ostvari poziv sa komutacijokm kola koristiće se samo komutacija kola, a poziv će se rutirati na telefonsku mrežu (PSTN – Public Switched Telephone Network) ili na ISDN mrežu. Ukoliko, pak korisnik želi poziv sa komutacijom paketa njegove informacije se prosleđuju do komutacije paketa (packet handler). Poziv se dalje rutira do javne mreže za komutaciju paketa (PSPDN – Public Switched Packet Data Network).

Slika – 3.15 – ISDN prenos informacija

U slučaju širokopojasnog ISDN (B-ISDN – Boadband ISDN) moguće je potpuna integracija između kraqjnjih korisnikana nivou ćelije, što je prikazano na slici 3.16.

Slika – 3.16 – Puna integracija u B-ISDN

3.6 Čvorovi za komutaciju ćelija

Postoje dve tehnike komutacije ćelija : ATM (Asynchronous Transfer Mode) i DQDB (Distributed Queue Dual Bus). DQDB se uglavnom koristi u Americi i biće potpuno zamenjen sa ATM.

3. 12

PSTN

PSPDN

ISDN

Paketski režim

Komutacija kolaTelefon

Računar

Govor Govor

Podaci Podaci

VideoVideo

TerminalTerminal

Ćelije Ćelije

3.6.1 Centralizovana komutacija - ATMATM jetehnika koja podžavaširokopojasni ISDN (B-ISDN), jer je fleksibilna i

pogodna za širokopojasnu komutaciju. ATM komutuje dobre strane komutacije kola i komutacije paketa i dozvoljava prenos svih vrsta servisa (govor, podaci, video) u zajedničkom, digitalnom formatu. Ujedno ATM je dobar za kičmu lokalnih računarskih mreža (LAN), 7za povezivanje LAN instalacije u privatnu računarsku mrežu, za korišćenje u virtualnim privatnim mrežama i za masovna prespajanja u B-ISDN transportnim mrežama. Takođe ATM podržava i video na zahtev za rezidencijalne korisnike, koa i pristup internetu.

Različite primene ATM čvorova uslovljavaju i različitu arhitekturu kod različitih proizvođača. Ipak, osnovni princip je isti : informacija o komutaciji se nalazi u zaglavlju ulazne ćelije, a na osnovu nje se određuje izlazna ćelija. ATM ćelija se sastoji iz 53 bajta, od kojih pet čini zaglavlje, a 48 korisnička informacija.

Osnovne funkcija ATM komutataoraU ATM komutatoru ATM ćelija se prenose iz ulazlogičkog linka u jedan ili više

odlaznih linkova. Logički kanal se identifikuje sa :- brojem fizičkog linka,- identifikacijom kanala : Identifikator virtuelne putanje VPI ( Virtual Path

Identifier) i identifikatora virtuelnog kanala VCI ( Virtual Channel Identifier), na fizičkom linku.

Komutacija u ATM komutatoru se obavlja korištenjem dve funkcije.

Prva funkcija se može porediti sa komutacijom vremenskih odbiraka kod komutacije kola. Ova funkcija prenosi vremenski odbirak iz ulaznog vremenskog kanala u odlazni vremenski kanal. U ATM mreži prenosi se informacija iz ulaznog logičkog kanala u izlazni logički kanal, što znači da vremenskom kanalu iz komutacije kola odgovara logički kanal iz ATM komutacije. Na slici 3.17 broj logičkog kanala je indetifikovan u zaglavlju ATM ćelije.

Slika – 3.17 – Princip ATM komutacije

Druga funkcija se može uporediti sa prostornom komutacijom kod komutacije kola. Ovo je prikazano na slici 3.17 gde je ilustrovano prebacivanje podataka između različitih fizičkoh linkova. Podaci sa ulaznog linka 0 se komutiraju na izlazni link n.

Struktura ATM komutatora

Slika 3.18 ilustruje strukturu ATM komutatora.

3. 13

Podaci A 18

Podaci B 14Podaci A 2

ATM0

nn

0

Podaci B 7

Slika – 3.18 – Struktura ATM komutatoraJedna uloga ulaznog stepena je da prihvati ćelije iz dolaznih linkova , najčešće SDH ( Syncronous Digital Hierarchy) linkova, čita adresno polje iz ulazne ATM ćelije i upiše novu adresu koja će se koristiti na odlaznom linku. Razlog promene adrese je što ona ima samo lokalni značaj, odnosno ona se odnosi samo na interfejsdva čvora u ATM mreži. Ulogu komutacionog stepena je da fizički rutira ATM ćeliju ka odlaznom linku. Izlazni stepen obezbeđuje interfejs sa baferovanjem ATM ćelije ka odlaznom linku. U slučaju da se koriste optički linkovi, što je najčešći slučaj, izlazni stepen takođe obavljakonverziju električnog signala u optički format.

3.7 Softver

U telefonskim centralama i čvorovima mreža (komutacija kola, komutacija paketa, prenos okvira i ATM) većina funkcija je implementirana softverski. Neke gunkice su realiziovane u kombinaciji softvera i hardvera, druge su potpuno softverske (recimo analiza primljenih cifara pozvanog korisnika).

Kompletan softver centrale je ogroman – preko milion naredbi višeg programskog jezika. Ovako kompleksan softver zahteva modularizaciju i pažljivu koordinaciju između softverskih modula. Što je više servisa telekomunikacione mreže to je kompleksniji softver. Mobilna telefonija, ISDN (uskopojasni i širokopojasni) i inteligentne mreže su primer mreža sa složenom strukturom softvera.

Do sada je razvoj brzine rada procesora pratio razvoj raznih servisa mreže. Po ovom trendu kapacitet procesora je povecan za dvesto puta u periodu 1980 – 2000 godine. Uobičajeno je da softver podeljen u funkcionalne blokove koji realizuju pojedine funkcije sistema. Jedan blok nadzire poziv, drugi blok analizira broj pozvanog korisnika, a trći blok upravlja komutacijom. Softver u čvoru sa centralizovanim hijerarhiskim konturom je podeljen na regionalni i centralni softver.

3. 14

Komutacionistepen

Izlaznistepen

Izlaznistepen

Odlazni linkovi

Dolazni linkovi

Izlaznistepen

Ulaznistepen

Ulaznistepen

Ulaznistepen

Centralni : softver se koristi za kompleksne funkcije sistema, dok se regionalni softver koristi za rutinske i ponavljajuće funkcije sistema, kao što sje na primer nadziranje korisničke linije. Slika 3.19 prikazije podelu softvera na centralni i regionalni deo.

Slika – 3.19 – Podela posla između centralnog i regionalnih procesora

Uloga regionalnih procesora je da :- nadgleda grupno komutaciono polje,- nadgleda korisničke linije,- upisuje podatke u kontrolnu memoriju,- određuje hardverske testne tačke.

Uloga centralnog procesora je da :- analizira greške,- analizira birani broj pozvanog korisnika,- analiza tarife,- analiza signalnih podataka.

3.7.1 Razvoj softveraSoftver za telefonske centrale se uglavnom piše u nekim od viših programskih jezicka, kao što PLEX (Programming Language for Exchanges), CHILL (CCITT High-Level Language) ili SDL (Specification and Description Language). Instrukcije izvornog jezika su relativno razumljive, što obezbeđuje jednostavniju modučaciju ili dodavanje novog koda. Prednost višeg programskog jezika je što progrmaer ne mora da zna detalje procesora i što se softver može izvršavati na različitim procesorima.

Nakon što je napisan kompletni izvorni kod se prevodi u objektni rad, koji je finalni i koga izvšava procesor, što je prikazano na slici 3.20.

3. 15

Komutaciona oprema

CP

RP RP RP

CP – Centralni procesor

RP – Regionalni procesor

Slika – 3.20 – Razvoj softvera

Neke aplikacije su programirane u asemblerskom jeziku, koji je bliži procesoru na kome se program izvršava, što znači da se instrukcije direktno prevode na objektni kod, a preslikavanje koje se ostvaruje je jednoznačno. Programeri koji rade u asembleru moraju biti upoznati sa detaljima rada procesrora. Programski listing je razumljiv samo treniranim programerima, jer se sastoji od skraćenica i brojeva. Prednost asemblerskog rada je brzina izizvršavanja i on se koristi kada je vreme izvršavanja programa kritično. Asembliranje je proces koji se koristi za prevođenje asemblerskog koda u objektni kod.

Softver predstavlja 70 – 80% razvojnih troškova komutacionih sistema. Veličina softvera u komutacionom sistemu raste sa brojem servisa koji se dodaju sistemu. Primer je Eriksonova AXE centrala. 1977. ona se sastojala od 150 blokova u centralnom procesorkom delu sa oko 300,000 16-bitnih reči programa. Petnaest godina kasnije (1992.) u istom centralnom procesoru je bilo 3,6 miliona 16-bitnih reči programa, što znači da je kompleksnost programa više nego udesetostručena.

Proces razvoja softvera podrazumeva :- razumevanje problema koji se rešava, tj. novih servisa,- analizu i definiciju funkcionalnosti koja se implementira,- izrada, odnosno kodiranje softvera,- implementacija, i- testiranje novih mogućnosti softvera.

3. 16

Kompilacija Asembliranje

Prenos u programsku memoriju

Objektni kod00100111011001001001

Programska memorija

Razvoj softvera u asemblerskom jeziku

Razvoj softvera u višem programskom jeziku

3.8 Hijerarhija u mreži

U početnim danima telefonije postojale su samo lokalne centrale, koje su povezivale korisnike iz istog mesta.

Vremenom se pojavila potreba za komunikacijom van mesta pa je došlo do povezivanja lokalnih centrala iz različitih mesta. Međutim, što je više lokalnih centrala bilo povezano to je struktura mreže postajala komplikovanija, što se vidi na slici 3.21.

Slika – 3.21 – Mešovita struktura telefonske mreže

Rešenje problema kompleksnosti telefonske mreže je uvođenje hijerarhije u mređžu. Uvode se novi čvorovi koji samo povezuju čvorovew na nižoj hijerarhijskoj ravni. Rezultat ovoga je da lokalne centrale ne moraju biti povezane svaka sa svakom. Mrežna struktura se bazira ne samo na mešovitoj vezi nego i na zvezdastim vezama.

Mrežna hijerarhija prema ITU-TITU-T definiše šest nivoa hijerarhije u mreži, kao što je prkazano na slici

3.22. No, međutim mrežna hijerarhija u praksi može biti drugačije realizovana.

3. 17

Slika – 3.22 – Mrežna hijerarhija prema ITU-T

Između lokalne centrale i internacionalnog nivoa nalazi se nekoliko nivoa tranzitnih centrala čiji je jedini zadatak distribucija saobraćaja između različitih oblasti.

Stvarna mrežna hijerarhijaU današnjim, savremenim, telefonskim mrežama obično postoje četri nivoa

hijerarhije. To su :- internacionalna centrala,- nacionalna tranzitna centrala,- regionalna tranzitna centrala, i - lokalna centrala

Kao što je ranije rečeno lokalne centrale su direktno povezane sa korisnicima, dok regionalne tranzitne centrale tranzituju saobraćaj prema višim hijerarhiskim nivoima i između lokalnih centrala. Nacionalne tranzitne centrale imaju sličan zadatak kao i regionalne tranzitne centrale. Ponekad se u lokalnoj mreži koriste tandem centrale. Tandem centrale povezuju lokalne centrale sa izuzetno jakim međsobnim saobraćajem, kao što je prikazano na slici 3.23.

3. 18

IC

WC

TC

LE

PC

SC

Internacionalni centar

Kvartenarni centar

Tercijalni centar

Sekundarni centar

Primarni centar

Lokalna centrala (Lokal Exchange)

Slika – 3.23 – Mrežna hijerarhija u praksi

Zadatak tandem centrala je da tranzitiraju saobraćaj između lokalnih tranzitnih centrala sa velikim međusobnim saobraćajem, što je slučaj u urbanim sredinama. Po ovome su tandem centrale slične regionalnim tranzitnim centralama, ali one ne tranzitiraju saobraćaj ka višim hijrarhijskim nivoima.

3. 19

Internacionalnitranzitni nivo

Nacionalnitranzitni nivo

Regionalnitranzitni nivo

Tandem nivo

Lokalne centrale