TELEKOM DEVRELERĐ. Yard. Doç. Dr. Ünal Küçük

Transkript

1 TELEKOM DEVRELERĐ Yard. Doç. Dr. Ünal Küçük ĐÇERĐK Tarihçe Merkezi anahtarlamanın gerekliliği Anahtarlama türleri Telefon haberleşme şebekesi Yerel çevrim yerel çevrim fiziksel özellikleri Yerel çevrim elektriksel özellikleri Yerel çevrim üzerindeki işaretler Dengeli hatlar Telefon devreleri Koruma devreleri Zil devreleri ve zil işaretinin algılanması 1

2 Arama devreleri Konuşma devreleri CID devreleri DAA Abone hat arayüzü devreleri SLIC/ DLIC DTMF algılama Ücretlendirme darbeleri Görüşme modu Anahtarlama Analog anahtarlama Sayısal anahtarlama PCM Codec ST bus haberleşmesi Sayısal anahtarlayıcılar 2

3 Çoğullama FDM TDM TDM hiyerarşisi Telefon hatları üzerinde veri haberleşmesi ASK/FSK/PSK/QAM Bell serisi modem standartları ITU.T serisi modem standartları Kablo Modem DSL Teknolojisi 3

4 Kaynaklar Stephen J. Bigelow, Understanding Telephone Electronics, SAMS Publishing Texas Instruments, PCM Codec Filter Combo Device design-in and Application data, 1996 Warren Hioki, Telecommunications, Prentice-Hall 2001 Zarlink MSAN application reports ST microelectronics, Telecommunications data book Đnternet Adresleri Assp for wireline communication

5 Telgrafın Bulunuşu 1837 Samuel B. Morse ( ). Morse kodu, Alfred Vail and William Baxter Ses üreteci Pil Tuş Đlk telefon Alexander Graham Bell, 1876 Patent, 14 şubat 1876 Mr. Watson, come here. I want you! Đlk telefon santrali, 1878 New Haven 5

6 Đki nokta arasında ses işaretini taşıyan elektriksel enerji analog bir dalga formu şeklindeydi ve yeniden anlaşılabilir bir ses işareti haline dönüştürüldü. Đlk devreler, basit noktadan-noktaya bağlantı şekillerinden başka bir şey değildi. Hiçbir anahtarlama elemanı içermiyordu. 6

7 Merkezi anahtarlamanın gerekliliği 6 kişilik bir konuşma grubu n(n-1)/2=15 adet bağlantı Merkezi anahtarlama yapısı 7

8 Manuel anahtarlama, 1878 Manuel anahtarlamada kullanılan bağlantı kablosu Bağlantı panosu el ile bağlantıları sağlamak için kullanıldı. Her aboneye ilişkin bir kablo vardı. Abone santrali aradığında o aboneye ilişkin bir lamba yanar yada zil çalardı. 8

9 Manuel santral 9

10 Adım adım anahtarlama (Strowger ),

11 Crossbar anahtarlama (1920) Elektromekanik Strowger ın gelişmiş halidir. Crossbar Anahtarlama mantığı Elektromekanik crossbar switch 11

12 ilk çevirmeli elektronik anahtarlama, Bell System 1919, Standart FDM coaxial-kablo bilgi aktarımı (1941) Kuzey Amerika Numaralandırma Planı 1950 (NANP) ve alan kodlarının kullanılmaya başlanması Günümüzde, ITU.T E164 Numaralandırma planı 12

13 Crossbar santral Elektronik anahtarlama 1965 Bell telefon şirketi, ilk bilgisayar kontrollu crosspoint anahtarlama Günümüzde Analog crosspoint switchler ile küçük ve orta ölçekli PBX santraller üretilmektedir. Sayısal Anahtarlama PCM ile beraber ortaya çıkmıştır. Amerikada 1962 yılında ilk T1 sayısal taşıyıcısı kullanılmıştır. Günümüzün modern santralleri, bu teknolojiyi kullanmaktadır. Đlk sayısal santral AT&T 4ESS, NTI DMS200, Analog santrallerde işaretler, uçtan uca analogdur, sayısal santrallerde ise uç birimlerde analog yada sayısal, santralde ise tamamen sayısaldır. 13

14 PSTN üzerinde anahtarlamanın gelişimi Anahtar Đşlem Yöntem Kontrol Ağ 1878 operatör elle Uzay/analog insan fiş 1892 step-bystep Elektromekanik Uzay/analog Çok-Aşamalı Adımlı anahtarlama 1918 crossbar Elektromekanik Uzay/analog Ortak X-bar switch ESS Yarı-Elektronik Uzay/analog program Reed switch ESS Yarı-Elektronik Uzay/analog program Reed switch ESS Electronik Sayısal program PCM ESS Electronik Sayısal program PCM 14

15 TELEFON HABERLEŞME ALTYAPISI Basit bağlantı Özel telefonlar Telefon kutusu Telefon kabini yerel santral Ofis telefonları Ankesör PBX Ana santral Mobil telefon Baz istasyonu Mobil santral Uluslararası santral Ana Santral Telefon şebekesi, basit temel yapı 15

16 Aboneler ve santraller arası bağlantı 16

17 SANTRAL HĐYERARŞĐSĐ Tipik olarak santraller 5 sınıfa ayrılır. Class 1 en üst, Class 5 en alt hiyerarşideki santrallerdir. 17

18 Örnek PSTN haberleşme ağı 18

19 Detaylandırılmış PSTN haberleşme ağı 19

20 SANTRAL ABONE BAĞLANTI YAPISI 20

21 Santral- kabin arasındaki bağlantı kabloları genellikle 25 erli gruplar halindedir. 300 lü grup ise12 adet 25 erli gruplar içeren bir kablo şeklindedir. ITU.T G serisi standartları 21

22 MEVCUT TELEKOM ALTYAPISI Đstanbul 2005 Đstanbulda ten itibaren Cross-Bar santral kalmamıştır Büyük ve küçük tip abone santralleri ve kapasiteleri Santral tipi Adedi Kapasitesi DMS BÜYÜK TĐP SANTRALLER S12 EWSD AXE TOPLAM ERSU JIRSU DLU IRLCM REMOTE ve KÜÇÜK TĐP SANTRALLER ELĐF ANADOLU DĐCLE LEVENT FRA MDC TOPLAM 115 GENEL KAPASĐTE TOPLAMI

23 DMS SANTRALĐ (Notel Netaş) EWSD (Siemens) 23

24 AXE Santrali Ericsson S12 (Alcatel) 24

25 Ara bağlantı yerel tandem santralleri Ara bağlantı toll tandem santralleri 25

26 26

27 27

28 28

29 ULUSLARARASI SANTRALLER ĐST -300 ĐSTANBUL 300 ATAKÖY DMS TOLL TANDEM SANTRALI ANK-300 ANKARA 300 ULUS DMS TOLL TANDEM SANTRALI ĐZR-300 ĐZMĐR 300 ALAYBEY DMS TOLL TANDEM SANTRALI 29

30 Numara Hanesi Numara kategorisi prefix Kısa Numara Coğrafi Numaralar Mobil Numaralar Kullanılmıyor. Coğrafi olmayan Numaralar TÜRKĐYE PSTN NUMARALAMA PLANI Mevcut Kullanım Alanı 0 Ulusal, 00 uluslararası 1 XX formatında kısa numaralar ve 10XY formatında taşıyıcı seçim kodu Batı Anadolu ( ) Orta Anadolu ( ) Doğu Anadolu ( ) 53 Turkcell, 54-Telsim, Avea, NMT, 564 TES TSK, 512 Çağrı,592,594,596 GLOBAL STAR 800 : Ücretsiz Arama 822: Đnternet Servis Sağlayıcılar 811 : Ön ödemeli Kart Hizmeti 900 : Mesaj Servisleri 212 Alan kodunun altında 0,1 ve 9 la başlayan prefixler kullanılmamaktadır. 2-8 le başlayan 30

31 TÜRKĐYE HĐYERARŞĐK YAPISI -1 31

32 32 Malatya Đskenderun Antakya Bingöl Mersin Elazığ Tunceli Osmaniye Siirt Kilis Batman Adıyaman Mardin Kahramanmaraş Diyarbakır Şırnak Adana Gaziantep Şanlıurfa Ardahan Çanakkale Kars Iğdır Balıkesir Bandırma Bayburt Aydın Erzincan Uşak Ağrı Denizli Bitlis Manisa Muş Đzmir Muğla Erzurum Van Hakkari Tekirdağ Sinop Edirne Ordu Yalova Giresun Kırklareli Amasya Adapazarı Đzmit Gebze Artvin Bursa Gümüşhane Bilecik Samsun Trabzon Rize Đstanbul Eskişehir Kütahya CLASS-1 CLASS-2 CLASS-3 CLASS-1 CLASS-2 CLASS-3 TÜRKĐYE HĐYERARŞĐK YAPISI -2

33 TÜRKĐYE HĐYERARŞĐK YAPISI -3 CLASS-3 Burdur Karaman CLASS-2 Antalya Konya Kayseri Çorum Sivas Tokat Bolu Isparta Niğde Nevşehir Çankırı Kırşehir Yozgat Aksaray Kırıkkale CLASS-1 Ankara Afyon STP SANTRALLARI : ĐSTANBUL, ANKARA Kastamonu, ĐZMĐR, ADANA, Bartın Zonguldak SAMSUN - TRABZON, ERZURUM VAN, DĐYARBAKIR - MARDĐN 33

34 SEHĐRLER ARASI ARAMA SENARYOSU VE SS7 ĐŞARETLEŞME MESAJLARI IAM - Initial Address Message ACM - Address Complete Message ANM - Answer Message REL - Release Message RLC - Release Message Complete Service Switching Point SSP Đst. Yak. Tarabya Local San. DTMF Signali ABONE AHĐZEYĐ KAPATIR. ANM IAM REL RLC ACM Tarabya SSP secilen yöne doğru bir trunk ı reserve eder,trunkın CIC (Circut Identication Code ) bigisini,opc(originating Point Code),DPC(Destination Point Code) bilgilerini IAM mesajında karşı tarafa bildirir. KONUŞMA KANALI KONUŞMA KURULUR KANALI ÇÖZÜLÜR Service (Signal) Transfer Point STP ,3 Đst- 5 Đst-7 ACM IAM REL RLC ANM REL IAM ANM ACM RLC STP ANK-3 ANK-4 LĐNK KANALI mtp1 ve, mtp-2 seviyesine geçer. LĐNK XXX XX XX Abone AFYON a ait bir numara yı çevirir AFYON TOLL SSP CEVAP ZĐL ABONE AHĐZEYĐ KAPATIR. TRUNK HATTI 34

35 YEREL ÇEVRĐM l Yerel çevrim (Local Loop) 35

36 Yerel çevrim fiziksel özellikleri AWG (0.912mm mm 2 kablo) Santral ve evler arasında 28 AWG bükülmüş kablo Kablo kayıpları 28 AWG için 2 db/km Tipik direnç 100 ohm/km Santral abone mesafesi km Bazı yerlerde 10 km (hatalar oluşur.) Santral abone arasında iki telli kablo Santraller arasında 4 telli daha kalın kablolar Yüksek hızlarda koaksiyel ve fiber optik Yerel çevrim elektriksel özellikleri Ortak besleme gerilimi 48 VDC Çalışma akımı ma (off hook) Hat direnci ohm (off hook) Zo karakteristik empedans ohm(tipik değer 600 ohm kapasitif) 36

37 Hat empedansı kapasitiftir ve aşağıdaki gibi tanımlanır. Zonh Zoffh DC ~ 200 ohm AC 8 Kohm (25 Hz) 600 ohm (1 KHz) 37

38 Band içi Band dışı 38

39 Santraller arasındaki aktarım devreleri yada trunk devreleri bağlantıları Açık tel kablo çiftleri 50 km ye kadar çıkabilir. Crosstalk, hava koşullarından etkilenme vs. dezavantajları Coaxial kablo 1 MHz üzerindeki frekanslarda Herbir coaxial kablo birkaç bin ses kanalı taşıyabilir 39

40 Bell System L5 Coaxial taşıyıcı kablo 22 li koaksiyel grubundan oluşur konuşma kanalı taşıyabilir.l5 sistemi band genişliği 58 MHz dir. 1 Km aralıklarla tekrarlayıcılar kullanılır. Mikrodalga linkleri LOS aktarım km aralıklar Minimum crosstalk Daha az tekrarlayıcı, daha az maliyet, daha az bakım 40

41 Denizaltı kabloları Coaxial denizaltı kablosu Fiber optik denizaltı kablosu Tuzlu su korozyonu ve sızıntı engellenmeli Okyanus derinliği ve okyanus altı yüzey dikkate alınmalı. Isı ve basınç değişimleri dikkate alınmalı Sığ sulardaki kablolar gömülmeli Đlk kuşak denizaltı kabloları 1950 li yıllardaydı ve 48 ses kanalı taşıyorlardı. Bugün koaksiyel kablolar fiberoptik kablolara dönüşmüştür. 41

42 Uydu haberleşmesi Đlk ticari uydu EarlyBird 1965 te fırlatıldı ve 240 ses kanalı taşımak için tasarlanmıştı. Günümüzde uzun mesafeli haberleşme bağlantılarının büyük bir kısmı jeostasyoner uydular üzerinden yapılmaktadır. 42

43 Yerel çevrim üzerindeki işaretler ZONH ZOFFH VONH VOFFH IOFFH IONH DC ~ 200 ohm 48 V DC 6-12 V ma 50 µa max (sürekli) AC 8 Kohm (25 Hz) 600 ohm (1 KHz) Veff Zil çaldığında 2 Vpp 440 Hz sin. Zil işareti: PSTN üzerinde 43

44 Çevir sesi (çağrı gelişimi tonu, cp tone) Vpp=1-2V, f = 440 Hz Hat üzerindeki çağrı gelişimi işaretleri cp tonunun değişken sürelerde oluşmasıyla tanımlanır (cadence times-ritim süreleri). Meşgul tonu Geri zil tonu Hata tonu hatlar dolu tonu 44

45 Dengeli hatlar Zs Endüklenen parazitik gerilim + Vs - ZL Yerel çevrim modeli (AGS gibi davranır) 45

46 Telefon Devreleri Telefon 4 temel bloktan oluşur Koruma devresi Zil devresi OnOff hook devresi Arama devresi Konuşma devresi (hibrit) CID devresi (ops) Otomatik cevaplama devresi (ops) 46

47 Koruma Devreleri Neler Korunmalı? Santraldeki abone arayüzü Abone tarafında Telefon Mak Modem/ fax Diğer Nedenler Şebekedeki ani gerilim yükselmeleri Yıldırım EMI Standartlar ITU.T K20, K21 Telcordia (Bellcore) GR-1089 UL1950 FCC 47 Part68 10 kv yıldırım 0.1, 1, 2ms 47

48 Varistör Gerilime bağlı direnç Gerilim varistör gerilimini aşarsa direnç değeri hızla azalır Tepki süresi 0.1 1ms Tipik uygulama şekli 48

49 49

50 Zener diyot 5 10 ohm 1/4W metal film 1-2W Gas arrester 5 10 ohm 1/4W metal film Tepki süresi 1 µs Pahalı Devrede çok yer kaplar 200 V 50

51 Transil Trisil 10 ohm luk 1 ptc 1 sn içinde direncini 10 kohm a çıkarabilir. 51

52 52

53 Telefon Zil Devreleri Tipik zil işareti Elektromekanik zil devresi Zil işaretinin frekansı, elektromekanik sistemin ataleti yenebilmesi için biraz düşük tutulmuştur. 53

54 Elektronik zil devresi Çeşitli tümdevreler bulunabilir Bunlar arasında M764A, SAA1094, LS1240 örnek verilebilir. LS1240 fonksiyonel diyagramı DIP kılıf fsweep=750/c1 (nf) 54

55 Tipik uygulama Zil Algılama devreleri Modem, fax,answering Machine,Santraller Zil algılama devrelerinde optocoupler ların kullanımı 55

56 4N25 opto coupler 56

57 Tipik uygulama 470nF 10 K 27 V 27 V 4N25 C=10 uf, R=10 K 2s > RC > 100 ms Uygulamalar 57

58 On Hook /Off Hook Devresi Mekanik anahtar Elektromekanik röle Yarı iletken röle (SSR) Mekanik anahtar yük Elektromekanik röle SPST, NC, NO SPDT DPST NC, NO DPDT 58

59 Solid State Röleler 1 Form A NO Dual Form A, NO Dual Form B, NC Tipik uygulama 59

60 Telefon Hat tranformatörleri (izolasyon transformatörleri) Besleme gerektiren devreler kullanılır. Devre ile hattı manyetik olarak bibirine bağlar. Böylece santral devreleri etkilenmez. Beslemsini hattan alan sistemlerde (basit telefon makinaları) kullanılmaz Özellikler 1KHz de 600 empedans DC Ohm direnç 1:1 primer sekonder sarım oranı Islak Tip Büyük boyut DC akım geçirme yeteneği Kuru tip Küçük boyut DC akımda doyuma gider Hattı yüklemek için elektronik endüktor gerekir Ferrit/Saç nüveli 60

61 Elektronik endüktor Tipik hat yüklemesi 61

62 2-4 TEL DÖNÜŞTÜRÜCÜ Gönderme tx Alma Rx 2-4 TEL DÖNÜŞTÜRÜCÜ Giriş 2-tel Z2 Z3 Z1 ZH Hat empedansı Wheatstone Köprüsü ZH=600 ohm Köprü dengede ise Z1 x Z3 = Z2 x ZH 62

63 Optimize edilmiş 2-4 tel dönüştürücü DAA (Doğrudan Giriş düzenlemesi Direct Access Arrangement) Tx Rx 2-4 tel dönüştürme Đzolasyon (trf.) On H Off Hook Zil algılama 63

64 Telefon arama devreleri Darbeli arama Tonlu arama Darbeli Arama Yerel çevrim Digit süreleri ms Avrupa ms Amerika 64

65 Tonlu Arama (DTMF :Dual Tone Multi Frequency Dialing) Tonlama süresi min 85 ms TP5088 DTMF arayıcı Blok diyagramı 65

66 66

67 67

68 68

69 Telefon Konuşma Devreleri Side ton ayarı Hoparlör ve konuşma için hibrit devresi, mute devresi Düşük güç tüketimi 5 20 ma Hands Free ve Anti-Larsen seçeneği Electret mikrofon, Dinamik kulaklık Hat kaybı giderilmesi, Empedans uygunlaştırma, güç çıkarımı U4037 Blok Diyagram 69 U4037 tipik uygulama

70 AS2520 Telefon konuşma devresi Side tone köprüsü Otomatik kazanç Ayarı 70

71 Tipik uygulama Hat adaptasyon devresi:hat sürücüsü, ac emepdans, güç çıkarımı 2/4 tel dönüştürme Ahize devresi: Gönderme ve alma kanalı, mute özelliği hat regülasyonu ve ses kontrol devresi Hands free devresi: Anti larsen özellikli kuvvetlendiriciler 71

72 Arayanın Numarası Algılama Devreleri (CLI, CID ) Bu devreler, eğer santral üzerinde arayanın numarasını gönderme özelliği mevcut ise (CLIP) arayan kişi ile ilgili bilgilerin algılanmasını sağlarlar. Standartlar Bellcore GR-30-CORE ve SR-TSV BT SIN227 ve SIN242 ETSI (Parts 1 and 2), ETSI CID verileri Đki zil arasında (en çok kullanılan Türkiye dahil) 2130 Hz ve 2750 Hz den oluşan özel bir çitf ton un ardından Hat gerilimin kesilmesiyle ve polarite değişimi sonrası Gönderilir. Veriler Bell 202 yada ITU.T V23 e uyumlu olarak FSK standardında gönderilir. Fiziksel protokol ise start/ stop protokolüdür. Space : 1200 Hz +/- 12 Hz Mark : 2200 Hz +/- 22 Hz Đletim hızı: 1200 baud 72

73 CID işaretinin yapısı 73

74 Kanal yakalama işareti: On Hook data aktarımında gönderilir. 0 ile başlayıp alternatif olarak 0 ve 1 olan ve 1 ile biten bir işarettir. 300 bit uzunlukudur. Mark işareti : veri bloğunun gönderileceğini gösterern sürekli 1 dizisidir. Bundan sonra gelen ilk space değeri veri bloğunun başlangıcıdır. 80 +/- 10 bit uzunlukludur. Mesaj tipi:1 byte lık mesaj tipini gösterir. MDMF, SDMF Mesaj uzunluğu : 1 byte lık uzunluk bilgisidir. (Checksum hariç) Parametre mesajları: ASCII kodunda bilgilerdir. Checksum: Hata kontrol kelimesidir. 74

75 CMX602B CNIC Blok diyagramı MT88E41 CNIC 75

76 Đşaret zamanlamaları 76

77 DTMF ALGILAYICILAR Đnteraktif sistemler Telefon Cevaplama makineleri Uzaktan kontrol uygulamaları CO ve PBX ler Kişisel bilgisayarlar DTMF spektrumu 77 MT8870 DTMF alıcısı

78 MT8870 Filtre yanıtı 78

79 79

80 Uygulamalar Dağıtılmış bir kontrol sistemi Dtmf kontrollu veri toplama 80

81 Akıllı ev uzaktan kontrol sistemi Kataloglu alışveriş sistemi 81

82 TELEFON SANTRALLERĐ Değişik noktalardaki aboneleri birbiriyle görüştürmek için merkezi bir anahtarlamayı sağlayacak ortak elenmanların bulunduğu yapılardır Şehir santrali (CO, Central office, yerel santral) Özel santraler (PBX, Private branch exchange) Her iki yapının temel işlevi Abone Hat arayüzünü sağlamak Anahtarlamayı sağlamak Anahtarlama mimarileri açısından santraller 4 temel yapıda oluşturulmuştur. Manuel Elektromekanik (strowger, Elektromekanik crossbar) Analog (analog crossbar devre anahtarlama) Sayısal (devre ve paket anahtarlama) 82

83 Dış Hatlar, Trunk hatları Yerel Çevrim T R MDF Çevir sesi Üreteci SLIC 4 tel Anahtarlama Matrisi 4 tel SLIC MDF e Zil ve Hat Kontrol DTMF alıcı Analog anahtarlama yapan bir santralin bir abone için özet mimarisi Dış Hatlar, Trunk hatları T R MDF Çevir sesi Üreteci SLIC 4 tel PCM Codec Sayısal Anahtarlama ST bus PCM Codec 4 tel SLIC MDF e Zil ve Hat Kontrol DTMF alıcı Sayısal anahtarlama yapan bir santralin bir abone için özet mimarisi 83

84 Santrallerde Niç >> NDış ABONE HAT ARAYÜZÜ DEVRESĐ (SLIC) Yerel çevrim üzerindeki işaretleşmeyi, besleme gerilimlerini sağlayan, (yerel çevrimi oluşturan) devrelere verilen isimdir. Besleme (Battery feed) Aşırı gerilim koruması (Over voltage protection) Zil işareti üretimi (Ring signal) Đşaretleşme ve kontrol (Supervision) Hibrit (Hybrid) Test (Testing) BORSHT işlemleri Bir çok SLIC devresi var, SLIC le üç temel modda çalışır Stand-by modu Aktif mod Çalma (Ringing modu) 84

85 STLC3080 SLIC Power down Stand-by Aktif (görüşme modu) Çalma modu Yüksek empedanslı besleme modu 85

86 Power Down modu: Bu mod yalnızca sistem hizmet dışı bırakıldığında güç harcamasını azaltmak için kullanılır. Stand-by modu: Bu modda hat akımı sınırlandırılmıştır ve SLIC abonenin hattı açmasını beklemektedir. Aktif mod (Görüşme modu): Ses aktarımı modudur. Bu modda hat akımı değerleri 70 ma e kadar çıkabilir. Çalma modu: Bu mod seçildiğinde ring devresi aktif yapılır ve gelen zil işareti hatta aktarılır. Yüksek empedanslı besleme modu: 86

87 Tipik uygulama L3234 ve L3235 SLIC kiti Solid state Ringing Injector SLIC 87

88 Tipik uygulama 88

89 89

90 Stand-by modu Aktif mod Akım sınırlama bölgesi Gerilim kaynağı bölgesi Çalma modu 90

91 91

92 92

93 Burada ZB:Hat dengeleme empedansı ZA:SLIC dengeleme empedansı ZAC: AC hat sonlandırma empedansı Zl: Hat empedansı Zs = ZAC/ RP SLIC empedansıdır. Đyi bir denge için ZA / ZB = ZS / Zl sağlanmalıdır. 93

94 Analog Anahtarlama 4 4 4x4 analog matris adet 4x4 analog switch kullanarak 8x8 analog switch elde etme 94

95 MC4066 analog switch MT8812 8x12 Analog anahtar dizisi 95

96 96

97 97