Sidesüsteemid ja -võrgud (2)

Raadioside
8 põhikanalit, see tähendab 8 üheaegset kasutajat, ei ole just suur arv.
Võimalusi avardab käsisaatjate piiratud leviala .
Suurim lubatud kiirgusvõimsus on 0.5W ja keelatud on kasutada lisaantenni.
Teiseks võimalusi täiendavaks vahendiks on selektiivkutsungi kasutamine.
Selektiivkutsung
Selektiivkutsungit kasutades ei võta lähipiirkonnas samal sagedusel töötavad raadiod vastu teiste saatjate signaale, millele on programmeeritud erinev kood.
CTCSS (Coded Tone Control Squelch System) ja DCS madalaid toone.
Kodeerimisega tgatakse, et kasutaja kuuleb vaid oma gruppi kuuluvaid saatjaid.
Selektiivkutsungi teiseks eeliseks on võimalus samal raadiokanalil sõltumatute kõnekanalite (alamkanalite moodustamine.
Selektiivkutsung on raadiosaatjate lisavõimalus ja paigaldatud vaid kõrgemasse hinnaklassi kuuluvatele seadmetele.
Selektiivsuskutsungiga jagatakse iga põhikanal 38 sõltumatuks alamkanaliks.
Näide:
Oletame, et suure rahvahulga sees on juba 8 gruppi, kes kasutavad sidepidamiseks raadiosaatjaid.
Seega on kõik põhikanalid hõivatud ja ühtegi vaba kanalit kasutamiseks ei ole.
Selektiivkutsungit (CTCSS) kasutades segistab see teie kõne teatud sagedussignaaliga, mis vastab ühele alamkanalitest.
Oletame, et te valite sõnumi edastamiseks 5. põhikanali 23. alamkanali.
Sellisel juhul filtreerib teie vastuvõtja välja kõik 5. põhikanalil toimuvad edastused, mis ei sisalda teie poolt valitud alamkanali (23) sagedusega signaali.
See tähendab, et jagate ühte (5) põhikanalit mitme kasutajagrupiga, kuid kuulete vaid oma alamkanali sõnumeid.
Selektiivkutsung (järg...)
Selektiivkutsung võimaldab luua 8 kanali asemel kuni 304 (8x38) samaaegselt toimivat virtuaalset kanalit.
Selektiivkutsungita raadiosideseadmed toimivad alati alamkanalil 0, kõik filtrid välja lülitatuna.
Sellise seadmega kuuleb kõiki põhikanalil edastatavaid sõnumeid sõltumata alamkanalist.
Tasub meeles pidada, et edastades sõnumeid 0 erineval alamkanalil tähendab seda, et te kuulete vaid oma alamkanalil kõnesid, kuid teie kõnet võtavad vastu ka teised grupid.
Seega ei ole tegemist privaatse sidevahendiga.
Kõik selektiivkutsungi võimaluseta seadmed võtavad vastu kõik antud põhikanalil edastatavad kõned, kuna neil puudub võimalus alamkanalite sõnumite väljafiltreerimiseks.
Selleks, et selektiivkutsungiga varustatud seadmega pidada sidet sellist võimalust mitteomavate seadmetega, peate kasutama alamkanalit 0.
Uuemad ja kallimad seadmed võivad olla varustatud ka digitaalse selektiivkutsungiga DCS.
DCS võimaldab igal põhikanalil kasutada 83 alamkanalit, seega kokku 664 (8x83) virtuaalset kanalit.
Kasutamisvõimalused on sarnased CTCSS omadega.
DCS varustatud seadmetel on ka „tavalise“ selektiivkutsungi CTCSS võimalus.
Digitaalne PMR446
Digitaalne PMR446 on jõudnud tootmisesse alles käesoleva aasta algul.
Kasutab 4FSK/ FDMA modulatsiooni.
Kanali ribalaius on 2 korda kitsam analoogvariandist, see on 6,25kHz.
100KHz sagedusvahemik (446,103125 kuni 446,196875MHz) on jagatud 16 kanaliks.
Võimalik on edastada 32 erinevat eelnevalt fikseeritud olekusõnumit.
Võimalik on programmeerida ja edastada 16 sümboli pikkused sõnumid ja ka 6 erinevat helisignaali, leviulatus vabas looduses kuni 3km.
Telefonivõrk
Üldist
Kasutuses olevatest telekommunikatsioonivõrkudest vaneim on avalik telefonivõrk PSTN.
Tükk aega oli avalik telefonivõrk ainus tugivõrk, mida kasutati telefoniühenduseks.
Tänaseks päevaks on lisandunud mitmeid, analoogseid võimalusi pakkuvaid võrke nagu mobiilside (GSM), ISDN , VOIP jne.
Avalikku telefonivõrku iseloomustavad põhiparameetrid on:

• Ribalaius analoogsignaalile on 300 kuni 3400Hz
  
• Kanalikommutatsiooniga dupleksühendus
  
• Paikne või vähese mobiilsusega võrk
  

Pika ajaloo kestel, alates aastast 1876 on avalik telefonivõrk läbi teinud põhjaliku tehnilise muutuse.
Radikaalselt on muutunud ka sellised omadused kui võrgu struktuur ja kasutamine.
Suurimad muudatused pärinevad aastatest 1960.
Sellest ajast pärinevad sellised leiutised ja rakendused nagu:

• Andmeedastus
  
• Telefaks
  
• Protsessoriga juhitav tehnikaõrgu
  
• Digitaalne heliedastus
  
• Satelliitide kasutamine kommunikatsiooniks
  
• Digitaalne kommutatsioon
  
• Optoelektroonika
  
• Võrgu inteligentsus
  

PSTN 1960 ja 2000
Mudeli põhielemendid, mida võrrelda, on:

• Terminalid
  
• Edastus
  
• Juurdepääs
  
• Võrgu inteligentsus
  
• Võrgu juhtimine
  

Need on põhielemendid, mida 1960 aastatel kasutati veel väga harva, kui üldse kasutati.
Kui tänapäevased digitaaltelefonivõrgud on valdavalt loogilised võrgud, mis kasutavad teiste võrkudega samu ressursse, siis 1960 aastate telefonivõrk oli puhtal kujul füüsiline võrk.
Tänapäeval telefonivõrkudes kasutatavad tarkvaralised lahendused olid 1960 aastatel veel täiesti tundmata.
Terminalid
Kuna telefonivõrgud on vanimad ja suurimad võrgud on nendega ühendamiseks olemas suur hulk erinevaid terminale:

• Püsitelefon
  
• Traadita telefon
  
• Faksiaparaat
  
• Arvuti
  
• Kodukeskjaam (PBX, private branch exchange )
  

Telefon
Alexander Graham Bell võttis telefonile patendi 1876 aastal.
Esimene, lihtne telefon koosnes kahest patareitoitega seadmest, mis paiknesid erinevates ruumides ja olid omavahel ühendatud püsiliiniga.
Ühel nendest seadmetest vänta pöörates tekkis teises seadmes põrisev heli.
Ühel päeval kuulis Bell’i assistent lisaks põrinale ka esimesi telefonis edastatud sõnu „Hr. Watson tulge siia, ma vajan teid“.
Tänapäeva telefonid saavad toite keskjaamast.
Toonvalimisega telefon
Lihtsustatult saab vaadelda telefoni koosnevana neljast osast:

• Kell ja sellega järjestikku kondensaator
  
• Harklüliti
  
• Valija: klaviatuur või ketasvalija
  
• Kõneahel, mis sisaldab kuulari ja mikrofoni
  

Kell – kell on läbi kondensaatori ühendatud liinile kui kõnetoru on hargil. Kui telefonile tuleb kutsung, siis kellale tuleva vahelduvpinge toimel kell heliseb.
Harklüliti – kui kutsuv abonent tõstab kõne alustamiseks kõnetoru hargilt ühendatakse klaviatuur ja kõneahel harklüliti kaudu liiniga ning kellahel katkestatakse. Selle sammuga antakse keskjaamale teada, et abonent tahab alustada ühendust. Kui kõnet vastuvõttev abonent tõstab kellahelina järel kõnetoru hargilt, katkestab harklüliti kellaahela ja ühendab liinile tema telefoni kõneahela ja valija. Ümberlülitamisega tekkiv voolumuudatus annab keskjaamale teada, et kutsutav abonent on kutsele vastanud.
Klaviatuur - toonvalimisega telefoni klaviatuur on ühendatud kodeerijaga, mis moodustab klaviatuurilt tulevate numbrite koodidele vastavad erinevate sagedustega siinussignaalide kombinatsioonid ja väljastab need liinile. Igale klaviatuuri sümbolile ( numbrid , „*“ ja „#“) vastav kodeeritud toon saadakse kahe erineva sagedusega signaali liitmisel. Signaalid on standardiseeritud mitmesagedusliku toonvalimisena DTMF (dual – tone multi frequency ).
Signaaliedastus
Signaalide edastamiseks on odavam kasutada kahejuhtmelist liini neljajuhtmelise asemel.
Sellega kaasneb kaks probleemi:

• Sumbumus, mida ei saa kompenseerida suurte vahemaade korral
  
• Sumbumuse olenevus sagedusest, kõrgematel sagedustel on sumbumus suurem
  

Seega ei saa kahejuhtmelist liini kasutada signaalide edastamiseks suurte vahemaade korral.
Seetõttu kasutatakse siin neljajuhtmelist edastussüsteemi.
Üleminek kahejuhtmeliselt süsteemilt neljajuhtmelisele süsteemile tehakse tavaliselt kohalikus (abonendile lähimas) keskjaamas.
Üleminekul kahejuhtmelise ja neljajuhtmelise süsteemi vahel kasutatakse silda.
Sildlülitus eraldab kahte heli liikumissuunda kahejuhtmelises süsteemis ja kohandab need neljajuhtmelisele süsteemile.
Vanemates süsteemides kasutati differentsiaaltafodega lülitust.
Komplekstakistus on võrdne liini lainetakistusega.
Selle tingimuse täitmise korral ei kanta neljajuhtmeliselt liinilt tulevat helienergiat üle samasse liini väljuvale suunale.
Tasakaalulülitus tekib aga märgatav sumbumus, sest sissetulev helivõimsus jagatakse kaheks võrdseks osaks.
Helivõimsuse jagamine kaheks võrdseks osaks tähendab sumbumust ligikaudu 3dB.
Selle lisandub veel lülis endas tekkiv sumbumus ligikaudu 0,5dB.
Summarne sumbumus on seega 3,5dB.
Kaasaegsed sildlülitused on realiseeritud operatsioonivõimenditel.
Kaja vähendamine
Mitmesuguste multipleksimisvõimaluste ja pikkade sideliinide kasutamisega kaasnevaks probleemiks on kaja esinemine.
Telefonivestluse ajal esinev kaja on tõsiselt häiriv tegur.
Teie oma kõne peegeldumine mõnesaja millisekundi pärast häirib kõnerütmi.
Kaja põhjustajaks on tasakaalust väljas olev sildlülitus üleminekul neljajuhtmeliselt süsteemilt kahejuhtmelisele edastussüsteemile.
Märgatav oli kaja esinemine satelliitide kasutamisel kui pikkadest vahemaadest tulenes ka suur heli levimisaeg.
Probleem on muutunud laialdasemaks seoses digitaalside laiema levikuga .
Digitaaltelefonides toimivad kooderid vajavad teatud aega oma funktsiooni täitmiseks ja põhjustavad sellega samuti heli levimisaja suurenemise.
Segav kaja on eriti märgatav siis kui olete mobiiltelefonilt ühenduses püsitelefoniga.
Kaja saab neutraliseerida sildlülituse täpse häälestamisega.
Kui see ei ole piisav, võib kaja vähendada kaja piirava seadmega.
Kaja vähendamiseks on kasutusel kahte liiki seadmeid:

• Kaja summutaja
  
• Kaja kustutaja
  

Kaja summutaja
Kaja kustutaja võrgus sisaldab lahutamislülitust, mis lahutab vastuvõetud signaalist arvutusliku kajasignaali. Kaja kustutaja mõju suurendatakse sageli piirikuga, mis blokeerib seadistatud nivoost nõrgemad signaalid. Kaja kustutaja on efektiivsem kui kaja summutaja. Mõlemat seadet kasutatakse paljudel juhtudel koos, sest nad on teineteist täiendavad seadmed.
Kaja kustutaja paiknemine
Kaja kustutaja paikneb tavaliselt rahvusvahelise ühenduse keskjaamades või rahvusvahelistes transiitjaamades juhul kui ühenduspunktide vahemaad on suured.
Varem oli kaja summutaja alati IKM ühenduse seadmetes, seega keskjaama terminaaliahelas.
Tänapäeval kasutatakse paindlikumaid lahendusi: kaja kustutaja aktiveeritakse vajaduse korral.
Kui kaja kustutaja on vajalik, lülitab grupilüliti selle sisend- ja väljundliini vahele.
Andmeedastusprobleemid
Kaja summutajat ei saa kasutada andmete edastuse ajal.
Kaja summutaja põhjustab signaali piiramist ja järske amplituudi muutusi, mis segavad andmeedastust ja teevad andmete dupleksedastuse võimatuks.
Bitivoo tüürimisel võimendust muutes võib kaja summutaja põhjustada bitivigu.
Erinevalt ISDN-st ei kasuta tavatelefonivõrk abonendi signaale, et teada anda erinevatest teenindustest.
Selleks, et kaja summutaja andmeedastuse ajaks välja lülitada edastavad modemid kindlat helisagedust (tavaliselt 2100Hz).
Kui kaja summutaja tuvastab sellise sagedusega signaali lülitub see konkreetse ühenduse ajaks välja.
Kaja vähendamisega tegeleb sel juhul modem.
Kommuteerimine
Telefonivõrkudes on ühenduste loomiseks olnud kasutusel kanalikommutatsioon.
Selline kommuteerimisviis loodigi algselt kõneedastuseks.
Küllalt kaua kestnud analoogtelefonide ajastul tekitati kahe abonendi ühendamiseks nende vahel füüsiline liin.
Kaasaegsemates digitaalkommutatsiooniga võrkudes edastatakse kahe abonendi vahel digitaliseeritud kõnepakette kasutades selleks loogilist ühendust.
Kuna heli digitaliseerimiseks kasutatakse standartset IKM koodi, luuakse digitaaljaamades 64 kb/s ühendus.
Telefonivõrgu sõlmed saab jagada kolme põhikategooriasse:

• Kohalikud keskjaamad
  
• Transiitjaamad
  
• Rahvusvahelised keskjaamad
  

Kohalike keskjaamadega ühendatakse abonendid.
Transiitjaamad kommuteerivad andmevooge erinevate geograafiliste alade sees ja nende vahel.
Rahvusvahelised keskjaamad ja teised lüüs-tüüpi jaamad kommuteerivad ühendusi erinevate operaatorite (teenusepakkujate) vahel.
Kohalike keskjaamade esmased ülesanded on:

• Ühendada keskjaama abonendi kõne teise sama keskjaama abonendiga või mõne muu keskjaamaga ühendatud eriseadmega
  
• Kommuteerida keskjaama abonendi kõneühendusi teiste võrkude abonentidega
  
• Pidada kõnede kohta arvestust ja võimaldada lisateenuseid
  

Kohaliku keskjaama funktsioonid
Kaasaegsete kohalike keskjaamade kommutatsiooniosa koosneb kahest kommutatsioonipunktist:

• Keskne grupilüliti
  
• Väiksemate võimalustega lülitusseade abonendiastmes, mis ühendab abonendi grupilülitiga
  

Abonendiaste ja ühendusliinid teiste keskjaamadega ning muud kommuteeritavad seadmed (nagu signalisatsiooniseadmed) on ühendatud keskse grupilülitiga.
Ühenduste loomist juhib reaal-ajas töötav protsessor .
Kaasaegseid kohalikke keskjaamu iseloomustab nende ülesehitus moodulitena.
See võimaldab lihtsalt suurendada jaama mahtu ja panna juurde lisavõimalusi.
Kõik jaamad omavad teatud põhifunktsioone, olenemata nende paiknemisest üldises võrgus.
Jaama põhifunktsioonid on:

• Kommutatsioon grupilüliti tasemel
  
• Tugiaste, kaasa arvatud jaama terminalilülitus (ETC)
  
• Signalisatsioon ühenduse pidamiseks teiste jaamadega (SS7)
  
• Juhtimisfunktsioon
  
• Hoolduse võimaluste toetamine
  

Jaamal on lisaks põhifunktsioonidele veel funktsioone:

• Abonendiaste, mille kaudu antakse abonentliinile toitepinge , milles tehakse A/D ja D/A muundamised, tihendatakse ühendusi grupilüliti suunas ja antakse edasi signaale abonendile ja abonendilt ning mis täidab ja juhtimisfunktsioone
  
• Abonendi teenindusfunktsioonid
  

Abonendiaste
Abonendiastme põhikomponendid on:

• Liiniliitmik
  
• Väike aeglüliti
  

Iga abonent on ühendatud liiniliitmikuga, mis sobitab digitaalse jaama analoogliitmikuga.
Liiniliitmik
Liiniliitmik sisaldab:

• Ülepinge kaitse
  
• Testimisseadmed, mida saab lülitada abonentliini automaatseks testimiseks
  
• Kutsesignaali generaator (vahelduvpinge)
  
• Telefoni toitepinge allikas ( alalispinge )
  
• Harklüliti asendi detektor
  
• Telefoni valimisimpulsside detektor
  
• Ailslülitus üleminekuks kahejuhtmeliselt neljajuhtmelisele süsteemile
  
• A/D ja D/A muundajad
  

Aeglüliti abonendiastmes
Aeglüliti ühendab abonendi vajaliku seadmega, on see siis valimisnumbriga vastuvõtja, testimisseade, jne.
Aeglüliti toimib ka kontsentraatorina ühendades abonendi IKM ühenduse ajapiludega. Mis ühendavad abonendiastet grupilülitiga.
Kontsentreerimisaste on vahemikus 10:1 kuni 3:1 ja oleneb abonendi andmevoo suurusest .
Kontsentreerumisaste tähendab ajapilude hulka grupilüliti poole vastavalt 10% või 33% abonentide arvust.
Kontsentreerumisaste oleneb abonendi tüübist (era- või äriabonent)
Aeglülitil on üks siin sissetulevate ja üks siin väljaminevate ajapilude jaoks.
Igal abonendil või mõnel teisel ühendataval seadmel on oma ajapilu siinil.
Kui abonent alustab ühendust, täituvad tema ajapilud andmetega , muul ajal on need tühjad.
Aeglülitil on kõnemälu ajapiludelt tuleva informatsiooni salvestamiseks.
Juhtimisseade moodustab analüüsi tulemustena ajalise järjekorra, milles neid salvestusi tuleb lugeda ühenduste loomiseks.
Sellekohased andmed salvestatakse juhtimismälusse.
Grupilüliti
Ühenduse loomist tagavat seadet nimetatakse seniajani grupilülitiks.
Grupilüliti põhiülesanne on korraldada ajapilude voogu selliselt , et abonentide vahel oleks olemas ühendus.
Digitaalne grupilüliti sisaldab kahesuguseid komponente, aeglüliti ja kommutaator (ruumiline lüliti).
Kaks andmepilude voogu – üks kummaski suunas – on omavahel seotud.
Oletame, et abonent A helistab abonendile B
Juhtimissüsteem omistab ajapilu 3 grupilülitisse sisenevaks ja ajapilu 1 sealt väljuvaks (abonendi B suunas).
Selleks, et ühendus oleks kahepoolne tuleb lisada ka teine suund.
See tähendab, et peab olema võimalik kommuteerida ajapilusid (muuta nende numbreid ) kui ka füüsiliselt kommuteerida (valida vastav väljund).
Selleks on digitaalses grupilülitis kaks funktsionaalset plokki: aeglüliti ja kommutaator.ˇ
Kommutaator sisaldab maatriksi n x n ühenduspunktiga.
Kodeerimine
Sissejuhatus
ITU-T on välja töötanud rea soovitusi heli ja pildi (video) kodeerimiseks .
Mõned neist:

• MPEG1 – Videosalvestus