Telekomunikacioni sistemi - Hibridni sistemi

1. Hibridno optička - koaksijalna mreža (HFC) (kao i Headend)

Primarna mreza je ovde nacrtana kao dvostruki prsten. Ovo zeleno je uglavnom optika zbog velikog saobracaja. Gde to nije moguce imacete bezicnu mrezu. Narandzasti deo je sekundarna mreza, distribucioni pojacavaci su u elektricnom delu, kablovi najcesce pod zemljom. U gradovima pored klasicnih rovova i kanalizacije postoje i mikrorovovi (masine seku beton u sirini od 10cm, ubaci se opticko vlakno i odmah se zatrpava i asfaltira). Druga mogucnost je razvodjenje duz elektricnih mreza, po trasama dalekovoda, obicno po sredini. Postoji i varijanta da se to stavlja i duz ulicne rasvete. Poslednja varijanta koja nije dozvoljena ni preporucljiva je sa zgrade na zgradu (to cete videti u Beogradu). Kada se postavljaju mreze za mm saobracaj onda je dobro da bude kao na drugoj semi. Imate primarnu mrezu koja je prsten pa je sekundarna opet prsten pa opet prsten itd. samo se prstenovi dodaju. U okviru prstenova obezbedjujete distribuiranu mrezu, znaci nemate centralizovanu mrezu jer bi u tom centru bio ogroman saobracaj i lako bi doslo do zagusenja. - Headend je mesto gde mreža počinje. Glavno čvorište. To je mesto gde se sakupljaju svi signali iz razlicitih izvora (sateliti, udaljene lokacije - bilo kakva zemaljska mreza, radio, opticka, bilo kakvi podaci video, audio, internet). Kako nekad u Headend - u nisu idealni uslovi za prijem, signali se dovode iz udaljenih prijemnika (remote receiving site). U Headend-u se obavlja modulacija prijemnog električnog signala pomoću nosioca čiju frekvenciju određuje operator. Od Headend-a se različiti kanalni signali prenose kroz optičke kablove sa više vlakana. Oni tako stižu preko primarne mreže do optičkih čvorova. Ako je sistem većih dimenzija, tj. u pitanju višeslojna mreža, onda su instalirani i specijalni čvorovi, hub-

ovi. Hub-ovi su međusobno povezani višestrukim optičkim vlaknima u obliku prstena, i svi zajedno povezani sa Headend-om. Od svakog od hubova imate opticke veze pa opticke cvorove i pojacavace. Hibridno optičko-koaksijalna mreža (HFC)

A: PH – primarni hub, JTC – javna telefonska centrala. Deo A je optička mreža u obliku dvostrukog prstena. Optičkim vlaknima su povezani primarni hub-ovi (PH). U ovoj mreži postoji i centralna stanica (centar celog sistema). U centar se sakupljaju signali iz: satelitskih sistema, zemaljskih radio i TV sistema, mreža sa internet protokolom (IP), javna telefonska centrala (JTC), fiksna telefonska mreža, itd. Svi ovi servisi uvode se u deo mreže A, što je primarni prsten (svojim kapacitetom može da opsluži 50.000 300.000 korisnika). B: SH – sekundarni hub. Na svaki hub se priključuju drugi delovi mreže radi pokrivanja određenih delova teritorija, tako da su primarni hub-ovi povezani na sekundarne (SH). Kapacitet dela mreže B opslužuje 5.000-50.000 korisnika. - Za manji broj korisnika na manjoj teritoriji koriste se optički distributivni delovi mreže C i na kraju je postojeća koaksijalna infrastruktura D. - Koaksijalna infrastruktura je po topologiji zvezda magistrala. - Suštinska razlika u odnosu na funkciju analogne kablovske televizije je u tome da ova mreža mora da obezbedi dvosmerni prenos. U HFC postoji saobraćaj od centra ka korisnicima koji se naziva odlazni i saobraćaj od korisnika ka centru koji se naziva dolazni. - Zbog prirode servisa koje operator obezbeđuje korisnicima, saobraćaj je izrazito asimetričan. Odlazni saobraćaj je velikog protoka a dolazni pojedinačnog korisnika je malog protoka. - Delovi: centralna stanica, optička mreža, distributivni deo (koaksijalni kabl), korisnik i njegova oprema. - Centralni deo i korisnička oprema predstavljaju novinu unetu kablovskim distributivnim sistemima. Centar, glavno čvorište (headend) je tačka u kojoj se prikupljaju poruke (odlazne, dolazne).

2. Arhitektura headenda

Satelitski prijemnik (antena), demodulator i dekoder. Za terestrijalni - prijemna antena, demodulator, dekoder. Za IP - ruteri, svicevi, fleksibilne gejtveje za pstn. To je deo za prikupljanje tj. akviziciju signala. Sad da bi ste to slali dalje morate da imate multipleks, kodere za one sisteme kakve cete da podrzite u distribuciji signala ka krajnjem korisniku. Mozete da imate kodere sa cbr - constant bitrate, vbr - variable bitrate. Ako imate vbr mogu se koristite koderi koji su u istom bloku sa statistickim multiplekserom (u zavisnosti od slozenosti scene dodeljuju se razliciti protoci, za video). Koriste se uredjaji koji su gejtveji, njihova uloga je da formiraju ramove za signale koji se salju ka korisnicima.Mora da postoji i baza podataka u headendu. - Sastavne jedinice headend-a su: Satelitski prijemnik, TV demodulator sa konvertorom, TV modulator, TV procesor, FM procesor, FM radio konvertor, Stereo koder. - Satelitski prijemnik – prihvata signale sa satelita koji su u analognom prenosu FM modulisani. Kanali su širine 18 i 27 MHz. Za audio signal se rezerviše 150kHz, 280kHz ili 350kHz. Modulacija je QPSK jer je robusna i kao takva podesna za prenos po satelitskom kanalu. Ovde se moduliše stream, u koji su već utisnuti i video i audio kao i servisne informacije. - TV demodulator – demoduliše prijemni TV signal i dovodi ga u osnovni opseg od 5MHz širine. Nosilac tona je na 5.5MHz. - TV modulator sa konvertorom – obezbeđuje modulisanje nosioca za željeni odlazni kanal. Moduliše se interno generisani TV ili remodulisani signal sa satelita ili iz zemaljskog sistema. - TV kanalski procesor – obavlja konverziju kanala na kanal, na nivou međufrekvencije. - FM procesor – obezbeđuje modulisanje nosioca u standardnom UKT opsegu od 87.5-108MHz. Time se formira audio program.

3. Krajnja distribucija i etape prenosa signala • Mrežom optičkih vlakana se dolazi do postojeće koaksijalne strukture, pa se optički deo mreže završava sa FN (optičkim čvorom, čvor za vlakno ON). • U FN čvoru se vrši demodulacija optičkog signala (O/E konverzija), a zatim modulacija RF nosioca u električnom domenu. • Modulisani signali se koaksijalnim kablom prenose do krajnjih korisnika korišćenjem jednog ili više distribucionih pojačavača. • Rastojanja izmedu DA (distr. pojačavača) su reda 600 m. • Do krajnjih korisnika signali se prenose po pojedinačnim kablovima koji se razdvajaju i sustiču u razdelnicima. • Koaksijalni kabl se završava na lokaciji korisnika na mestu sprege sa mrežom, priključuje se na jedinicu sprege sa mrežom – NIU. • Na lokaciji korisnika se nalazi odgovarajuća oprema (CPE) radi prijema i predaje željenih signala. • Prenos je dvosmerni, pa se na koaksijalnom delu mreže koriste pojačavači za dva smera.

4. Kablovski razdelnik

• Šema povezivanja uređaja - preko splitera (razdelnika) se odvaja saobraćaj; za potrebe televizije stavlja STB (Set To Box). • Izdvajaju se analogna TV, a digitalni servis izdvajamo kablovskim modemom koji vrši obradu za kontrolu pristupa. Osnovna struktura: • Kroz ovakav sistem dobijaju se servisi podataka, analogni servisi, TV i telefonski, a ne dira se postojeća infrastruktura za javnu telefonsku mrežu, za analognu TV. • S obzirom na to da postoji veliki broj kablovskih modema koji komuniciraju sa CMTS (terminalni kablovski sistemi), potrebno je definisati protokol za višestruki pristup. • Ovde se to ostvaruje po principima zahteva i odobrenja.

5. Gruba blok šema analognog TV prijema

Kod analognog prenosa nas ceo sistem predstavlja analogni kanal, s druge strane racunar je digitalni, pa zato postoji modem koji ce to da prilagodi (imacemo QAM modulaciju)

6. Prijem digitalnog signala kod krajnjeg korisnika

Ukoliko korisnik prima digitalni signal, on mora koristiti odgovarajuće uređaje za prilagođavanje signala analognim uređajima. Za prilagođavanje digitalnog signala klasičnom TV prijemniku, koristi se set-topbox. Za neke druge prijemnike se koriste modemi kao AD konvertori. Digitalni signal, a analogni televizor (ili digitalni koji ne podrzava standard u kome operator vrsi emitovanje). Cak i ako podrzava, u praksi treba set top box jer svaki kablovski operator ima neki svoj middleware i njihov set top box radi samo za njih, to je obicno tako.

7. Distribucija servisa u okviru MHP (multimedijalne kućne platforme)

Ovo je stari slajd, to je sadasnjost. Broadband-ISDN je trebalo da ima ATM ali to vise ne postoji. Drugi slajd je connected tv, razmenjujete podatke kojim god sistemom da su dosli, mora set top box da ima ethernet prikljucak na internet i onda ostvarite punu vezu. Multimedia Home Platform (DVBMHP) je standard u okviru DVB za interaktivnu digitalnu televiziju. MHP omogućava prijem i izvršavanje intreaktivnih aplikacija baziranih na programskom jeziku Java. Primeri ovih aplikacija su informacioni servisi, video-igre, SMS, interaktivno glasanje, e-mail, šoping... Interaktivne TV aplikacije isporučuju se zajedno sa audio i video stream-om, s tim što za ovakve aplikacije mora postojati i dodatni povratni kanal. Osnovna struktura: - Preko razdelnika se odvoja saobraćaj; - Za potrebe televizije koristi se STB (Set To Box), a digitalni servis izdvajamo kablovskim modemom koji vrši obradu za kontrolu pristupa. Kroz ovakav sistem prenose se i servisi podataka i analogni servisi (TV i telefonski), a ne dira se postojeća infrastruktura za javnu telefonsku mrežu i za analognu TV. S obzirom na to da postoji veliki broj kablovskih

modema koji komuniciraju sa CMTS (Cable Modem Terminal System - krajnji sistem za kablovski modem), potrebno je definisati protokol za višestruki pristup. Ovde se to ostvaruje po principu zahteva i odobrenja. Svaki korisnik preko svog modema, korišćenjem opsega za dolazni saobraćaj, postavlja zahtev sa informacijom da ima poruku za slanje. CMTS prihvata te zahteve i daje odobrenje s tim da održava informacije važne za takt, sihnronizaciju, registraciju i prenos za svaki CM (Cable modem - kablovski modem). Da bi se obezbedio željeni kapacitet, koriste se različiti opsezi za odlazni i dolazni saobraćaj.

8. DWDM arhitektura To se koristi kada postoji potreba sa sirokim opsegom. Danas ide oko 40-50 talasnih duzina u DWDM. Dobro je i sto je odvojen saobracaj (npr. u kontribuciji ili primarnoj distribuciji ne bi hteli da mesamo video sa internetom, da neko kasnjenje ne razori vezu). Danas postoje zastite koje su navodno savrsene ali ipak. Postoje različiti standardi za kombinovanu optičko - koaksijalnu mrežu, npr. IEEE 802.14. Definiše tri različita fizička sloja za Ameriku, Evropu i Japan. Dolazni saobraćaj: QPSK, 16-QAM; opseg 5 ÷ 65 MHz. Odlazni: 64-QAM, 256-QAM; opseg 110 ÷ 862 MHz u Evropi; širina kanala 6/8 MHz. - Digitalni prenos TV signala po standardima DVB-C/C2 - Mreža telefonskih signala PTT Srbije (Tošin bunar): od glavne stanice ka distributivnoj stanici koristi se talasna dužina 1550 nm, u dolaznom smeru koristi se 1310 nm od optičkog čvora do distributivne stanice i 1550 nm od distributivne stanice do gl. stanice (koristi se “gusti” multipleks po tal duž – DWDM). DWDM sistem (Dense Wavelength Division Multiplex) se sastoji iz sledećih delova: • OSN - Optical Service Network, koji obuhvata DWDM muliplekser • hub - gde je smešten EDFA (Erbium-Doped Fibre Amlifier) pojačavač • headend - gde se nalazi DWDM demultiplekser

9. Objasniti na koje načine je moguće dovesti signal do korisnika Mogući medijumi koji se koriste: • Bakarni provodnici • Fiber optika • Radio prenos • Mikrotalasni radio prenos • Satelitski prenos SNI - sprega za čvorove servisa OLT - završetak optičke mreže ili linije NM - Network Manager koji služi za upravljanje mrežom ONU - optička mrežna jedinica NT - mrežni završetak. Može biti više ovakvih sprega koje se dalje vezuju za optičku mrežu. Na optičku mrežu krajnji korisnici se mogu vezati po više različitih scenarija. FTTH (Fiber to Home) je krajnji cilj razvoja optičkih mreža, tj. namera da sve kuće u budućnosti budu povezane preko optičkog vlakna. Trenutno, društvo je u fazi razvoja, optička mreža se sve više širi, i zamenjuje koaksijalnu. Optička vlakna se dovode do neke stanice koja je na određenom rastojanju od korisnika. Od nje do krajnjeg korisnika povezivanje vrši koaksijalnim kablovima ili nekim drugim, gore spomenutim medijumom. Znači, trenutno, većina mreža je hibridnog karaktera.

10.xDSL xDSL (Digital Subscriber Line) je digitalna pretplatnička linija koja se formira na postojećoj bakarnoj infrastrukturi. Nastala iz zelje da se postojeca infrastruktura efikasnije iskoristi. X označava postojanje više tipova pristupa kao što su ADSL, VDSL itd. Na obodu mreže postoje AN tj. čvorovi za pristup. U mreži postoji STM-1, STM-4 i STM-16. Iz čvora za pristup ide više optičkih vlakana prema odgovarajućim korisnicima. Vlakno dolazi do optičke mrežne jedinice (ONU), zatim sledi predaja, potom parica i oprema na lokaciji korisnika. To može biti analogni telefon, digitalni telefon, lokalna računarska mreža, računar, video ili televizor. Što se tiče povezivanja AN, u zavisnosti od primenjene tehnologije, lokacija optičke mrežne jedinice (ONU) se pomera ka korisniku. Mrežni završetak (NT) je na lokaciji korisnika tako da je ADSL na razdaljini manjoj od 6km, VDSL na razdaljini manjoj od 1,5km, VDSL na razdaljini manjoj od 0.3km i na kraju, vlakno koje ide do kuće.

Upstream sekvence koriste niži opseg da bi se ublažio uticaj NEXT-a:

Spliterom razdvojimo saobracaj kao sto je klasicni telefon (POTS - Plain old telephone service) od onoga sto dobijamo dslom kao vezu ka internetu. Imaju i filtri.

U HDSL primopredajnicima odvajanje smerova prenosa se obavlja pomoću skretnice uz pomoć sklopa za kompezaciju eha. Filter za kompezaciju eha iz emitovanog signala procenjuje očekivani eho i od prijemnog signala ga oduzima. Oblik i trajanje eho signala zavise od konstrukcije priključnog voda, stoga je filter za kompezaciju eha izveden prilagodljivo.

11.ADSL - ADSL predstavlja tehniku prenosa signala posredstvom modema protocima 1,5 - 6 Mb/s. - Širina PO je nesimetrično raspoređena za DOWNSTREAM i UPSTREAM (znatno veća za DOWNSTREAM). - Brzine protoka su 16 - 640 Kb/s u UPSTREAM smeru i 1,5 - 8 Mbit/s u DOWNSTREAM smeru.

- Modulacije koje se koriste: DMT, CAP, QAM. - Aplikacije kao što su VoD, Internet pristup, Lan pristup, multimedija, funkcionišu odlično i pri relativno malim protokom u UPSTREAM smeru pa ADSL predstavlja idealno rešenje za njih. - Podržava prenos signala govora klasičnog telefonskog servisa.

ADSL sa upstream i downstream, eho canceller ih razdvaja u onom delu u kome se preklapaju, sprecava da se saobracaj vrati u pogresnom smeru. Imaju dve grane, odlazna i dolazna, eho canceller je izmedju njih. Najniži opseg do 25kHz se rezerviše za POTS servise. Govor ide do 4kHz, a ostatak je zaštita od preslušavanja. Koriste se ili FDM ili echo canceller za upstream (uži opseg) i downstream (širi opseg), kao zaštita od preslušavanja. Koristi se FDM unutar opsega upstream i downstream. Tada se protok deli na više paralelnih protoka (koji zazuzimaju različite delove opsega). Cilj ADSL-a je da obezbedi da downstream zauzima “kvalitetniji” deo spektra (jer se pretpostavlja da će korisnici više da skidaju podatke sa mreže nego što će da postavljaju). Nedostatak: Potreba za canceller-om.

12.DMT (princip rada i predajnik) DMT (Discrete Multi Tone) je metod separacije DSL signala (Digital Subscriber Line), tako da se celokupni propusni opseg izdeli na 256 podopsega (kanala) od po 4 Khz, a razmak između kanala je takođe 4 KHz. U svakom od kanala koristi se QAM modulacija. DMT koristi FFT algoritam (Fast Fourier Transform) pri modulaciji i demodulaciji. Gore pomenuto deljenje frekvencijskog spektra na podopsege omogućava DMT-u da radi bolje sa AM radio signalom. DMT. Opseg je izdeljen na podopsege. Modem salje test signale od nas ka mrezi, oni se vracaju i razlicito su oslabljeni (u zavisnosti od kar. slabljenja u tom podopsegu). U onim podopsezima koji imaju los SNR smanjicemo protok. DMT predajnik. Delimo x na x1, x2..., xn. Ukupan protok je R. Mnozimo sa alfa i tako kontrolisemo gde ce biti veci/manji protok. Odvajanje smerova. Predajni, prijemni signal, kompenzator eha.

Pri startovanju modema najpre se u svaki kanal (podopseg) šalju test signali i meri SNR. Kanalima sa boljim odnosom SNR dodeljuje se više bita. Dodela resursa je dinamička, a ovaj postupak se naziva alokacija bita. Svaki podopseg “nosi” do 60kb/s, a koristi se do 256 podopsega. Protok iznosi do 9 Mbps i zavisi od rastojanja i kvaliteta veze. Tipično je da broj bita opada sa porastom frekvencije, tako da se nekoliko nosilaca u najvišem frekvencijskom opsegu i ne koriste.

A- asinhroni H - high-bit-rate V - very high bit rate S - simetricni