Rəqəmsal abunəçi nəyə lazımdır: analoq xəttin məhdudiyyətləri

Evdəki telefonun dəstəyini qaldırırsınız — stansiyanın cavab siqnalını eşidirsiniz, nömrəni yığırsınız — çağırış gedir. Analoq abunəçi xətti onilliklərdir belə işləyir, lakin onun tənzimləmə ilə aşmaq olmayan dörd həddi var: bir cüt naqildə yalnız bir söhbət, son mildə maneələr, siqnalların kasıb «dili» və söhbətlə verilənlərin eyni anda ötürülməsinin mümkünsüzlüyü. Bu, kursun giriş dərsidir: bu hədləri adlandıracaq, hesablayacaq və ISDN şəbəkəsinin onları aradan qaldırmaq üçün hansı ideyanı təklif etdiyini görəcəyik. Təfərrüatlar növbəti dərslərdədir.

Məqsəd və nə bilmək lazımdır

Dərsdən sonra siz:

• analoq abunəçi xəttinin dörd həddini adlandırıb hər birini abunəçinin şikayətinə görə tanıya biləcəksiniz;
• eyni anda gedən söhbətlərin sayına görə neçə analoq cüt lazım olduğunu hesablaya biləcəksiniz;
• nömrənin impulslu yığılma vaxtını qiymətləndirib analoq siqnalizasiyanın «dilinin» niyə kasıb olduğunu izah edə biləcəksiniz;
• ISDN ideyasını izah edə biləcəksiniz: abunəçiyə qədər rəqəmsal ötürmə, xidmətlərin inteqrasiyası və siqnalizasiya üçün ayrıca kanal;
• ISDN-in bu gün harada istifadə olunduğunu və bu kursda niyə öyrənildiyini deyə biləcəksiniz.

Əvvəlcədən nə bilmək lazımdır: telbasics və pstn kurslarının hamısı. telbasics-dən bunlar lazım olacaq: 300–3400 Hs kanal zolağı (16-cı dərs), sönmə, küy və keçid maneələri (17-ci dərs), analoq və rəqəmsal (21-ci dərs), 64 kbit/s kanal (25-ci dərs). pstn-dən: abunəçi xətti (3-cü dərs), xəttin qidalanması və dəstəyin qaldırılması (9–10-cu dərslər), stansiyanın siqnalları və çağırış (11–12-ci dərslər), impulslu nömrəyığma (13-cü dərs), nömrənin təyini (14-cü dərs), DTMF (18-ci dərs) və CAS-ın çatışmazlıqları (48-ci dərs).

Həyatdan tapşırıq

Nigar Bakıdakı kiçik turizm agentliyinin menecejidir. Agentliyin bir şəhər xətti var: bir cüt naqil və bir nömrə. Nigar müştəri ilə danışır, bu vaxt ikinci müştəri zəng edir və «məşğul» siqnalını eşidir. Direktor Rəşad faks göndərmək istəyir — faks gedənə qədər telefon susur. Axşam o, kompüteri modemlə internetə qoşur — və yenə heç bir zəng keçmir. Direktorun kabinetindəki köhnə diskli aparatda sıfırları çox olan nömrə çox uzun yığılır. Rəşad operatordan xahiş edir: «Elə edin ki, xəttimdə eyni anda iki söhbət getsin, nömrə tez ötürülsün və verilənlərlə işləmək mümkün olsun».

İkinci hal Nigarın valideynlərinin qəsəbəsindədir. Stansiyaya qədər 5 km kabeldir, dəstəkdə səs zəifdir və xışıltı var. Montyor izah edir: «Stansiya rəqəmsaldır, şəbəkənin daxilində hər şey təmizdir — problem sizin xəttinizdədir».

Hər iki hal eyni analoq xəttin hədlərinə dirənir. Onları ardıcıl araşdıraq və ISDN şəbəkəsinin nə təklif etdiyinə baxaq.

Analoq xətt nə bacarır: qısa xatırlatma

Analoq xəttdə baş verən hər şey bir cüt a və b naqili ilə gedir (pstn kursunun 3-cü dərsi). Stansiya ona sabit qidalanma cərəyanı verir (9-cu dərs), telefon isə şleyfi qapayıb açmaqla cavab verir (10-cu dərs). Cədvəl xəttin hər «xəbəri» nə ilə ötürdüyünü xatırladır.

Hər şey bir cüt üzərindən gedir, bəzi «xəbərlər» isə birbaşa səs zolağında ötürülür. Hədlər buradan irəli gəlir.

Hədd 1: bir cütdə bir söhbət

a və b naqillərinin cütü bir ikinaqilli «oraya və geriyə» traktıdır (telbasics kursunun 18-ci dərsi). O, söhbətlə məşğul olduqca, eyni cütdə ikinci söhbət mümkün deyil. Bənzətmə — bir zolaqlı yol: maşınlar ardıcıl gedir, yan-yana sığmır. Bir xəttə paralel qoşulmuş telefonlar ikinci söhbət yaratmır: onlar eyni cütə qoşulub və ikinci aparatın dəstəyini qaldırsanız, artıq gedən söhbəti eşidəcəksiniz.

Eyni anda iki söhbət lazımdırsa, ikinci cüt lazımdır, onunla birlikdə stansiyada ikinci port və şkafa qədər kabelin hər hissəsində öz cütləri (3-cü dərs) tələb olunur. Ofisdə eyni anda n nəfər danışırsa, n analoq xətt lazımdır.

Nümunənin təhlili: agentliyə neçə cüt lazımdır

calls at once   analog pairs
1               1
2               2
4               4
12              12

rule: pairs = calls at once (1 pair = 1 call)

Sətir-sətir:

1. Bir cütdə bir söhbət olur, ona görə bir söhbət üçün bir cüt lazımdır.
2. İki eyni vaxtlı söhbət — iki cüt, dörd söhbət — dörd cüt.
3. 12 eyni vaxtlı söhbət üçün 12 cüt, stansiyada 12 port və yol boyu kabeldə 12 «damar» lazımdır. Artım xəttidir: hər yeni söhbət — yeni cüt.

Hədd 2: son mildə maneələr və sönmə

Müasir şəbəkənin daxilində səs bitlərə çevrilib — bu, 64 kbit/s kanaldır (telbasics kursunun 25-ci dərsi). Son hissə isə, abunəçi xətti, analoqdur: səs mis cüt üzrə dalğa kimi gedir və yalnız stansiyanın abunəçi xətti platasında kodek onu rəqəmsallaşdırır (pstn kursunun 30-cu dərsi). Xəttin dalğa ilə etdiyi hər şey səslə birlikdə rəqəmsallaşdırılır.

Xəttin nə etdiyini telbasics kursunun 17-ci dərsindən bilirik: sönmə (siqnal uzunluqla zəifləyir), təhriflər və keçid maneələri. Onları təmizləmək olmaz: qəbuledici səsi küydən ayırmır, gücləndirici isə həm səsi, həm də küyü ucaldır.

Nümunənin təhlili: 5 km-lik xətt

pstn-in 3-cü və telbasics-in 17-ci dərslərindən arayış qiymətlərini götürürük: damar 0.5 mm, 800 Hz-də itki 1.2 dB/km, şleyfin müqaviməti 180 Ω/km, stansiyanın həddi — tədris fərziyyəsi 1000 Ω.

line: 5 km, 0.5 mm, tone 800 Hz

loss: 5 km × 1.2 dB/km = 6 dB
      6 dB = 3 dB + 3 dB → power is 4 times weaker
loop resistance: 5 km × 180 Ω/km = 900 Ω → less than 1000 Ω, fits

two such lines in one call (caller and called party):
6 dB + 6 dB = 12 dB = 4 × 3 dB → power is 2 × 2 × 2 × 2 = 16 times weaker

Sətir-sətir:

1. İtki: 5 × 1.2 = 6 dB. Hər 3 dB güc üzrə təxminən iki dəfə zəifləmə deməkdir, ona görə 6 dB — dörd dəfə.
2. Şleyfin müqaviməti 5 × 180 = 900 Ω həddən (1000 Ω) azdır: xətt qidalanmaya görə yararlıdır. Amma onda yenə də 6 dB itirilir.
3. Söhbətdə iki abunəçi xətti iştirak edir — zəng edənin və zəng edilənin. Hər ikisi belədirsə, itkilər toplanır: 12 dB, yəni güc 16 dəfə zəifdir. Yalnız iki xəttin kabelləri hesablanır, stansiyalar və gücləndiricilər nəzərə alınmır.

Söhbətin keyfiyyətini ən zəif halqa müəyyən edir, o da analoq abunəçi xəttidir. ISDN ideyası «analoq / rəqəmsal» sərhədini abunəçiyə, telefonun özünə keçirməkdir: səs aparatda bitlərə çevrilir və xətt üzrə artıq dalğa yox, bitlər gedir. Qəbuledici sıfır və vahidləri ayırd etdikcə (telbasics kursunun 21-ci dərsi), xəttin küyü səsin hissəsinə çevrilmir.

Hədd 3: siqnallar yavaşdır, «dil» isə kasıbdır

Analoq xəttin stansiyaya abunəçinin hara zəng etdiyini necə bildirdiyini xatırlayaq.

İmpulslu nömrəyığma (13-cü dərs): rəqəm — saniyədə 10 impuls sürəti ilə şleyfin müəyyən qədər açılmasıdır. 0 rəqəmi — on impuls, tam bir saniyə. Rəqəmlər arasında fasilə lazımdır: stansiya onunla bir rəqəmin harada bitdiyini, digərinin harada başladığını anlayır.

Nümunənin təhlili: 5017 nömrəsinin yığılma vaxtı

13-cü dərsdəki tədris modeli: hər impuls 100 ms çəkir, rəqəmlər arasında fasilə 0,8 s-dir.

digit  pulses  time (100 ms per pulse)
5      5       0.5 s
0      10      1.0 s
1      1       0.1 s
7      7       0.7 s
pulses: 23  -> 2.3 s
pauses: 3 × 0.8 s = 2.4 s
total: 4.7 s

Sətir-sətir:

1. 5, 0, 1, 7 rəqəmləri 5 + 10 + 1 + 7 = 23 impuls verir, yəni 23 × 0.1 = 2.3 s.
2. Dörd rəqəmli nömrədə rəqəmlər arasında üç fasilə var: 3 × 0.8 = 2.4 s.
3. Cəmi 2.3 + 2.4 = 4.7 s — stansiya bütün nömrəni bu qədər vaxtdan sonra alır.

DTMF ton nömrəyığması (18-ci dərs) daha sürətlidir, lakin 4×4 matrisin ton cütlərindən ibarət 16 «sözdən» ibarət dildə danışır, özü də səslə eyni zolaqda ötürülür: qəbuledici bəzən səsin bir parçasını rəqəm sayır (talk-off, 20-ci dərs). Nömrənin təyini (14-ci dərs) yalnız iki zəng arasındakı fasilədə qısa ötürmə ilə mümkündür.

Əsas məsələ — dilin kasıblığıdır. Xətt deyə bilir: «dəstək qaldırılıb», «bu rəqəmdir», «çağırıram». Amma «mənə səs çağırışı yox, verilənlər üçün kanal lazımdır», «filan nömrədən zəng edirəm, amma onu göstərmək lazım deyil» və ya «çağırış filan səbəbdən keçmədi» — bunu deməyə vasitə yoxdur: bu məlumatlar üçün «söz» yoxdur. Üstəlik, bir çox siqnal söhbət zolağında gedir, orada səsə mane olur və özləri təhrif olunur.

Eyni hədləri siz stansiyalararası kanala bağlı siqnalizasiyada (CAS) artıq görmüsünüz (pstn kursunun 48-ci dərsi): yavaşdır, siqnal azdır, səs kanalına bağlıdır, zolaqdaxili tonlar həssasdır. Çıxış yolu ümumi siqnalizasiya kanalı idi — SS7 (= CCS7 = No.7 = N7; ss7 kursu). ISDN ayrıca kanal ideyasını «abunəçi — stansiya» hissəsində tətbiq edir: məlumatlar söhbət zolağında yox, öz kanalında gedir.

Hədd 4: verilənlər və səs birlikdə sığmır

Analoq xətt yalnız 300–3400 Hs zolağını buraxır (telbasics kursunun 16-cı dərsi). Kompüter verilənlərini onunla ötürmək üçün modem lazımdır: o, bitləri bu zolağın səslərinə və əksinə çevirir. Nəticələr:

• modem (və ya faks) seansı gedən müddətdə xətt məşğuldur: söhbət mümkün deyil, tərsinə də;
• sürət dar zolaqla məhdudlaşır: ITU-T standartlarına görə analoq modemlər hər iki istiqamətdə 33.6 kbit/s-ə, bir istiqamətdə isə 56 kbit/s-ə qədər verir.

💡 Sonradan DSL texnologiyası meydana çıxdı: o, verilənləri səsdən yuxarı tezliklərdə ötürür və onda səs və verilənlər bir cüt üzrə eyni anda gedir. Lakin bu, ayrıca üsuldur və söhbət zolağındakı xətti dəyişmir. ISDN məsələni başqa cür — rəqəmsal kanallarla — həll edir.

ISDN ideyası

İndi iradlar siyahımız var. ISDN (Integrated Services Digital Network, «xidmətləri inteqrasiya edən rəqəmsal şəbəkə») onlara üç ideya ilə cavab verir. Hər biri şəbəkənin adında və ya qurğusunda gizlənib.

1. Digital — abunəçiyə qədər rəqəmsal. Səs abunəçinin aparatında artıq bitlərə çevrilir. Xətt üzrə analoq dalğa yox, şəbəkənin daxilindəki ilə eyni 64 kbit/s kanallar gedir (telbasics kursunun 25-ci dərsi). Bitləri tanımaq və bərpa etmək olar, ona görə xəttin küyü səsi tədricən korlamır.
2. Integrated services — xidmətlərin inteqrasiyası. Səs, verilənlər və digər xidmətlər (rabitə xidmətləri) bir xətt və standart qoşulma üsulları dəsti ilə gedir — hər xidmət üçün ayrıca xətt əvəzinə. Verilənlər modemsiz, rəqəmsal kanalla ötürülür.
3. Siqnalizasiya üçün ayrıca kanal. Söhbət zolağında impulslar, tonlar və cərəyan əvəzinə — öz kanalında məlumatlar: bir məlumatda nömrəni tam, çağırışın növünü (səs, yoxsa verilənlər) və digər məlumatları ötürmək olar. Bu, SS7-dəki ümumi kanal ideyasının eynidir.

ITU-T-nin tərifinə görə (I.112 tövsiyəsi) ISDN — abunəçilərin qoşulma nöqtələri arasında rəqəmsal birləşmələr verən inteqrasiya olunmuş xidmətlər şəbəkəsidir.

ISDN-in iki forması: BRI və PRI

Hələlik yalnız adlardır; onları 6-cı və 13-cü dərslərdə öyrənəcəyik.

• BRI (basic rate interface, «baza girişi»; Huawei-də — BRA) — ev və kiçik ofis üçün xətt: adi mis cüt, eyni anda iki söhbət və siqnalizasiya kanalı.
• PRI (primary rate interface, «ilkin giriş»; Huawei-də — PRA) — böyük tutumlu xətt, məsələn, ofis ATS-i (PBX) üçün: E1 axını, eyni anda otuz söhbət və siqnalizasiya kanalı.

Q.921 və Q.931 — siqnalizasiya kanalında mübadilənin aparıldığı iki protokolun adlarıdır. Biz onları kursun 4-cü və 5-ci bölmələrində öyrənəcəyik.

Nümunənin təhlili: ofisə neçə cüt lazımdır

Ofisə eyni anda 5 söhbət lazımdır. İki variant üçün hesablayırıq.

calls at once: 5

analog:  1 pair = 1 call          → 5 pairs
ISDN:    1 pair = 2 calls         → 5 / 2 = 2.5 → round up → 3 pairs

calls at once: 8
analog:  8 pairs
ISDN:    8 / 2 = 4 pairs

Sətir-sətir:

1. Analoq: cütlərin sayı söhbətlərin sayı qədərdir, yəni 5.
2. ISDN, ev üçün xətt: cütdə iki söhbət olur, deməli 5 / 2 = 2.5. Cütü hissələrə bölmək olmaz, ona görə yuxarı yuvarlaqlaşdırırıq — 3 cüt. Siqnalizasiya kanalı eyni cütlərlə gedir, ayrıca cüt lazım deyil.
3. 8 söhbət üçün düz 8 / 2 = 4 cüt alınır: analoqdan iki dəfə az.

ISDN haradan gəlib və bu gün haradadır

ISDN standartlarını ITU-T yazır (1993-cü il martın 1-dək — CCITT: həmin gün onu ITU-T əvəz etdi). Onlar I seriyasında toplanıb. Tanışlıq üçün iki sənəd kifayətdir: I.112 («terminlər lüğəti») və I.120 («ISDN-in ümumi prinsipləri»). Mətnlərin özündə göstərilib ki, birinci redaksiya 1984-cü ilə aiddir (Malaga-Torremolinos); sonra onlar 1988 və 1993-cü illərdə yenidən işlənib (qüvvədə 03/93 redaksiyaları). I.120-də deyilir ki, ISDN rəqəmsal telefon şəbəkəsindən böyüyür və ona keçid «bir və ya bir neçə onillik» çəkə bilər.

Bu gün abunəçi üçün BRI xətti getdikcə az rast gəlinir: bir çox ölkədə operatorlar müştəriləri IP-telefoniyaya keçirir. PRI isə hələ də müəssisənin ofis ATS-i (PBX) ilə operatorun qoşulma nöqtəsində rast gəlinir, ona görə kurs praktikidir: PRI xətti üzrə məlumat mübadiləsini oxumağı öyrənəcək və ofis ATS-i ilə stansiyanın çağırış barədə necə razılaşdığını anlayacaqsınız. Siqnalizasiya üçün ayrıca kanal ideyası trekdə sonra da lazım olacaq.

Nə xarab ola bilər və bunu necə tapmaq olar

⚠️ ISDN xəttin fizikasını müalicə etmir. Qırılma, pis kontakt və nəmlənmiş kabel rəqəmsal xəttdə də nasazlıq olaraq qalır: cüt üzrə gedən şey dəyişir, cütün özü yox. Nasazlığı ən aşağı səviyyədən axtarmağa başlayın — cütün və onun kontaktlarının yoxlanmasından.

Təcrübə

1. Proqnozlaşdırın. Ofisə eyni anda 6 söhbət lazımdır. Neçə analoq cüt lazımdır? Bir cütdə iki söhbət yerləşirsə, neçə cüt tələb olunacaq?
2. Yoxlayın. «Analoq: cütlərin sayı söhbətlərin sayı qədər; ISDN: 2-yə bölüb yuxarı yuvarlaqlaşdırırıq» qaydası ilə hesablayın. Proqnozunuzla üst-üstə düşdümü?
3. İzah edin. Faks və telefon söhbəti nə üçün bir analoq xətt üzrə eyni anda gedə bilməz?
4. Dəyişin. 7090 nömrəsinin yığılma vaxtını modeldə hesablayın (impuls 100 ms, fasilə 0,8 s). 1111 nömrəsi üçün hansı vaxt alınacaq?
5. Özünüz edin (ulduzla ⭐). İki abunəçi rəqəmsal stansiyalar vasitəsilə birləşib, hər birinin 5 km analoq xətti var (damar 0.5 mm, 800 Hz-də 1.2 dB/km). İki xəttdə birlikdə neçə dB yığılır və güc neçə dəfə zəifləyir? Səs telefonun özündə bitlərə çevrilsəydi, mənzərə necə dəyişərdi?

Özünüyoxlama

Sual. Stansiya rəqəmsaldır, şəbəkənin daxilində hər şey 64 kbit/s kanallarla gedir, abunəçi isə xışıltı eşidir. Niyə?

Təhlil. Küy və itkilər səsin rəqəmsallaşdırıldığı stansiya platasına qədər analoq abunəçi xəttində yığılır. Kodek xətlə gələn hər şeyi rəqəmsallaşdırır: səsi küylə birlikdə. Bundan sonra küyü ayırmaq olmaz — o, ani qiymətlərin hissəsinə çevrilib. Xəttin küyü səsə düşməsin deyə, səsi daha əvvəl, telefonun özündə rəqəmsallaşdırmaq lazımdır: «abunəçiyə qədər rəqəmsal» ideyası məhz budur.

Sual. Ofisə 7 eyni vaxtlı söhbət və modemlə verilənlər üçün bir birləşmə lazımdır. Neçə analoq cüt lazımdır? ISDN xəttində (cütdə iki kanal) neçə cüt lazımdır, əgər verilənlər ayrıca kanalla, söhbətlər isə qalan kanallarla gedirsə?

Təhlil. Analoq: modem xətti bütövlükdə tutur, deməli 7 + 1 = 8 cüt. ISDN: 7 + 1 = 8 kanal lazımdır (verilənlər modemsiz rəqəmsal kanalla gedir), 8 / 2 = 4 cüt.

Təcrübənin cavabları. 1 — analoq: 6 cüt; cütdə iki söhbət: 6 / 2 = 3 cüt. 2 — üst-üstə düşdü: ISDN-də cütlər iki dəfə azdır. 3 — həm faks, həm modem siqnalı səslə eyni 300–3400 Hs zolağında ötürür və bütün cütü tutur, ona görə onların seansı zamanı söhbət mümkün deyil. 4 — 7090 nömrəsi: 7 + 10 + 9 + 10 = 36 impuls, 3.6 s; 0.8 s-lik üç fasilə 2.4 s verir; cəmi 6.0 s. 1111 nömrəsi: 4 impuls, 0.4 s üstəgəl fasilələrin 2.4 s-i — 2.8 s. 5 — 6 dB + 6 dB = 12 dB, güc 16 dəfə zəifdir. Səs telefonda bitlərə çevrilsəydi, xəttin itkiləri səsi tədricən təhrif etməzdi: qəbuledici sıfır və vahidləri ayırd etdikcə çıxışda səs eynidir. Xətt həddindən uzun olanda artıq keyfiyyət yox, rabitənin özü itir: qəbuledici bitləri ayırd etməyi dayandırır.

Təkrar və növbəti dərsə keçid meyarı

Aşağıdakıları ipucusuz bacarırsınızsa, növbəti dərsə keçin:

• analoq xəttin dörd həddini adlandırıb hər biri üçün abunəçinin şikayətini göstərməyi;
• analoqda və ISDN-də (cütdə iki söhbət) eyni anda gedən söhbətlərin sayına görə cütlərin sayını hesablamağı;
• nömrənin impulslu yığılma vaxtını hesablayıb məlumatın nə üçün daha sürətli və «zəngin» olduğunu izah etməyi;
• ISDN-in üç ideyasını danışmağı: abunəçiyə qədər rəqəmsal, xidmətlərin inteqrasiyası, siqnalizasiya üçün ayrıca kanal.

Sonra — 2-ci dərs: ISDN xəttinin qurulduğu kanallar B, D və H adlarını alacaq.

Standartlar və mənbələr

• ITU-T I.112 (03/93) «Vocabulary of terms for ISDNs» — ISDN-in tərifi (308-ci termin): abunəçilərin qoşulma nöqtələri arasında rəqəmsal birləşmələr verən inteqrasiya olunmuş xidmətlər şəbəkəsi.
• ITU-T I.120 (03/93) «Integrated services digital networks (ISDNs)» — ISDN prinsipləri: bir şəbəkədə səs və qeyri-səs tətbiqlərinin dəstəyi, yeni xidmətlərin 64 kbit/s kommutasiya olunan rəqəmsal birləşmələrlə uyğunluğu, rəqəmsal telefon şəbəkəsindən inkişaf; başlıqda — Malaga-Torremolinos, 1984; yenidən işləmələr 1988 və 1993.
• Q.921 və Q.931 — siqnalizasiya kanalı protokollarının adları; 4-cü və 5-ci bölmələrdə öyrənəcəyik. BRI və PRI xətləri üçün I seriyası tövsiyələri — 6-cı və 13-cü dərslərdə.
• ITU-T V.34 (02/98) — 33 600 bit/s-ə qədər analoq modemlər; ITU-T V.90 (09/98) — bir istiqamətdə 56 000 bit/s-ə, digər istiqamətdə 33 600 bit/s-ə qədər.
• telbasics (16, 17, 21, 25-ci dərslər) və pstn (3, 9–14, 18, 30, 48-ci dərslər) kursları — analoq xəttin hədlərinin təkrarı.