Wydzzi iałł leekttrrotteecchni iki,, Auttomattyki i,, IInfforrmattyki i i leekttrroni ikii Katteedrra leekttrroni ikii
Tester mulator ieci IDN INTRUKCJA DO ĆWICZNIA: Tester emulator sieci IDN cz.1. Budowa systemu Instrukcja Tester - emulator sieci IDN powstała na bazie dokumentacji technicznej Trenażer IDN firmy Luccas Nulle, dotyczącej urządzenia AdapterBox wraz z kartą IDN oraz programu PIT. Instrukcja ta stanowi wstęp teoretyczny do wykonania zestawu ćwiczeń w ramach przedmiotu Urządzenia elektroniczne w sieciach cyfrowych. Prezentowana wersja dokumentacji nie jest wiernym tłumaczeniem opisu dostarczonego przez firmę Lucass Nulle, ze względu na rozbieżności między wersją dokumentacji a wersją dostarczonego oprogramowania (system posiada nowszą wersję oprogramowania, która zawiera opcje nie opisane w dokumentacji). Cel ćwiczenia: Tester - emulator sieci IDN to system pozwalający na analizę pracy sieci IDN na styku. Pozwala on na diagnozowanie warstwy fizycznej, a dołączone oprogramowanie umożliwia obserwację wymiany pakietów warstwy II i wiadomości warstwy III. Jako urządzenie IDN tester można sklasyfikować jako centralkę abonencką. Z tych też względów posiada ona interfejsy styku i jeden typu T do przyłączenia do sieci publicznej. pis treści BUDOWA YTMU Płyta adaptera testera sieci WARTWA PIRWZA fizyczna sieci IDN 7 Charakterystyki elektryczne. 7 Okablowanie styku. 11 Wskazówki do realizacji pomiarów: 1 chematy prezentujące błędy okablowania styku 0. 1 Włącznik 1 w położeniu ON. 1 Włącznik 2 w położeniu ON. 1 Włącznik w położeniu ON. 1 Włącznik w położeniu ON. 17 Włącznik w położeniu ON. 18 Włącznik w położeniu ON. 19 Włącznik 7 w położeniu ON. 20 2
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu Budowa systemu ystem testera-emulatora IDN składa się z następujących elementów: karta IDN jest kartą montowaną na szynie IA komputera PC. Pełni ona rolę centrali IDN, zapewniając dostęp do styku 0 zarówno od strony użytkownika jak i centrali. Karta realizuje także zasilanie styku 0 ; przystawka adaptacyjna (adapterbox) zapewnia podłączenie aparatów końcowych IDN oraz zapewnia dostęp do sieci publicznej IDN, a jej pomocą można także mierzyć sygnały na styku 0, a także symulować błędy w okablowaniu styku; aparaty końcowe IDN. Nad właściwą pracą systemu czuwa oprogramowanie zarządzające, wyposażone w mechanizm wizualizacji procesów zachodzących w sieci. pecjalizowana karta rozszerzająca IDN Zasilacz 0V/1A 220V LT/T Opcjonalnie dostęp do ieci IDN NT ieć IDN 0 Przystawka adaptacyjna 0 0 0 Aparat końcowy IDN T Aparat końcowy IDN T Aparat końcowy IDN T Rys. 1. Budowa testera-emulatora sieci IDN Konstrukcja karta testera IDN oparta jest o specjalizowane układy rodziny IOM 1 firmy iemens. Ciężar zarządzania i programowania układów znajdujących się na kracie spoczywa na komputerze PC. Na Rys.2. przedstawiono jej schemat blokowy. Karta składa się z dwóch głównych modułów: 1. moduł przyłącza liniowego (LT) - przejmuje zadania warstwy pierwszej i wstępne przetwarzanie warstwy drugiej (zabezpieczenie danych) protokołu kanału D. Moduł wytwarza także zasilanie terminali końcowych sieci (0V). 1 IOM- IDN Oriented Modular (firmowy interfejs między specjalizowanymi chipami IDN).
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu 2. moduł przyłącza centrali (T) wyposażony jest w logikę warstw wyższych, zapewnia komutację, i zarządzanie. Jego podstawowym zadaniem jest przekształcenie przychodzącego ze styku kbit/s strumienia informacji kanału B w grupę pierwotną traktu PCM0/2 (umieszczenie kanału w odpowiedniej szczelinie czasowej traktu). Każdemu z portów 0 (odpowiednie styki 0 na płycie adaptera) przyporządkowano własną szczelinę czasową w jednym z dwóch traków PCM oznaczonych jako HW0 lub HW1. Kierunki przepływu sygnałów nadawanych i odbieranych na obu traktów PCM zostały połączone w celu realizacji komutacji czasowej. Pozwala to na realizację połączeń między poszczególnymi portami jak i w ich obrębie (komunikacja między terminalami na tym samym styku). Digi. Tonmodul HW0 T 0-1 HW1 T 0-1 MUX PBC (Time Division Mux.) PC Interface T LT Adr./ Data -Interface IAC- -Interface IAC- -Interface IAC- INT- Contr. Power Controller IPC 0V/1A Port0 Port1 Port 0-0 - Gniazdo O Rys. 2. chemat blokowy karty testera sieci IDN Komunikacja między poszczególnymi układami scalonymi znajdującymi się na karcie odbywa się za pośrednictwem magistrali IOM. Połączeń między portami adaptera dokonuje matryca komutacyjna zbudowana z komutatora czasowo przestrzennego TDM o pojemności dwóch traktów PCM 0/2. Każdemu ze styków identyfikowanych na płycie adaptera jako Port 0 do przydzielono odrębne szczeliny czasowe, przy czym każdy z kanałów B (dla obu kierunków transmisji) komutowany jest normalnie połączeniowo. Natomiast kanał D komutowany jest jako pakiet. Obserwację sposobu pracy matrycy komutacyjnej umożliwia opcja pace z menu Animation programu PIT_TR (rys..). Konfigurację przyłączy pokazano na rys.. Tester oferuje podstawowych przyłączy na styku 0. Z czego cztery służą do komunikacji wewnętrznej (porty 1-), zaś port 0 przyporządkowano
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu dostępowi do miejskiej sieci IDN. Port 0 ma przekrój T (zapewnia tylko dostęp point to point, nie ma mechanizmu realizującego wielodostęp jaki występuje na styku ). a) b) Rys.. ymulacja pracy matrycy komutacyjnej a) komutowanie kanału B, b) komutowania kanału D.
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu płyta adaptera Płyta adaptera testera sieci Centrala telefoniczna typu IDN PIT (Bazuj ący na komputerze PC tester IDN) Port0 Port1 Port 0-0 - tyk 0 NT1 T T IDN T T trona sieciowa trona abonenta Rys.. Budowa płyty adaptera testera sieci IDN (adapterbox). Odpowiednia konstrukcja karty, znajdującej się wewnątrz komputera PC, płyty adaptera i oprogramowania, umożliwiają zapoznanie się z charakterystyką warstwy pierwszej (fizycznej) oraz drugiej i trzeciej siedmiowarstwowego modelu OI dla sieci IDN. Każde z przyłączy jest identyfikowane na płycie adaptera jako porty P0 do P. Do każdego z portów P1 P jest przypisany numer MN: odpowiednio 21x do 2x. Wartość x jest numerem rozszerzeniem numeru MN, w przypadku korzystania z centralek abonenckich, czyli tzw. numerem DDI. Numer ten jest programowany w telefonie, należy go wpisać w pozycję MN telefonu. LT 2000 MN 20 xxx 00 01 DDI Rys.. Rozróżnianie numeru MN od rozszerzenia adresowego DDI Do komunikacji wewnętrznej między terminalami przewidziano numer postaci ( v w x ), gdzie: 1. v=2, natomiast dla komunikacji zewnętrznej przewidziano v=0. Jest ona czynna tylko wtedy, gdy urządzenie jest przyłącze do publicznej sieci telefonicznej. 2. w=1,2,, - cyfra odpowiada numerowi portu.. x=0..9 - cyfra odpowiada wyborowi ostatniej cyfry numeru abonenta (DDI) odpowiedniego portu. Gdy x=0, to będą przywołane wszystkie aparaty podłączone do danego portu (połączenie globalne). Przykładowo: aby uzyskać połączenie wewnętrzne z aparatem o DDI=7 podłączonym do portu należy wybrać numer 27.
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA WARTWA PIRWZA fizyczna sieci IDN Charakterystyki elektryczne. Kodem transmisyjnym na styku sieci IDN jest zmodyfikowany kod AMI o szybkości bitowej 192kbit/s. Przesyłana informacja posiada strukturę ramki 2BD pokazano ją na Rys.. Kanał D jest kanałem sygnalizacyjnym natomiast dwa pozostałe służą do transmisji mowy, obrazu lub danych. Ramka w kierunku T NT/T (8 bitów w 20us) F L. 8 x B1 L. D L.F A L. 8 x B2 L. D L. 8 x B1 L. D L. 8 x B2 L. D L. Rys.. Kod transmisyjny na styku - zmodyfikowany kod AMI. W celu ograniczenia poboru mocy styk nie jest ciągle aktywny. Przy braku transmisji łącze przechodzi w stan jałowy wszystkie nadajniki przechodzą w stan wysokiej impedancji. Rozpoczęcie pracy styku poprzedza faza inicjacji i synchronizacji T do NT. Do nawiązania połączenia na styku i T wykorzystuje się pięć zdefiniowanych w tym celu sygnałów. ygnały te określają pięć stanów pracy łącza i zostały oznaczone symbolami INFO0 INFO. Ich zadaniem jest powiadomić urządzenie na drugim końcu styku o wykryciu zgłoszenia (abonenta lub centrali ) i umożliwić uzyskanie synchronizacji współpracujących układów (T z NT2, T z NT1 lub NT2 z NT1). Znaczenie poszczególnych symboli jest następujące: INFO0 odpowiada brakowi nadawania w linii jakiegokolwiek sygnału, wszystkie nadajniki przechodzą w stan wysokiej impedancji. Powoduje to utratę synchronizacji, ale skutecznie obniża pobór mocy; INFO1 zgłoszenie konieczności nawiązania połączenia wysyłane przez T, jest to cyklicznie nadawana sekwencja dwóch zer i sześciu jedynek. 7
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Rys. 7. ygnał INFO1 wysyłany z T do NT w celu nawiązania połączenia (oscylogram zarejestrowano na pierwszym porcie testera). INFO2 pełna ramka używana do transmisji, różniąca się jedynie zerową wartością bitu A (nieaktywność NT). ygnał INFO2 nie jest w żaden sposób zsynchronizowany z INFO1, a jego faza początkowa zostaje określona przez przebiegi na styku U (w naszym przypadku wewnątrz karty). 8
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Rys. 8. ygnał INFO2 wysyłany z NT do T po odebraniu żądania nawiązania synchronizacji: 1) sygnał żądania INFO1; 2) sygnał INFO2 (oscylogramy zarejestrowano na pierwszym porcie testera). INFO sygnał wysyłany przez T po uzyskaniu pełnej synchronizacji z sygnałem INFO2 (w tym również rozpoznaniu fazy czoła ramki); jest to pełna ramka podstawowa zawierająca wszystkie dane. INFO sygnał nadawany przez zakończenie sieciowe NT, jego struktura i faza jest zgodna z INFO2, ale bit A ustawiony jest na 1 co oznacza pełne uaktywnienie NT. W przypadku gdy nawiązanie połączenia zostanie zgłoszone przez centrale abonencką IDN (karta testera emulatora), w pierwszej kolejności nastąpi wysłanie sygnału odzyskania synchronizacji INFO2. Kolejne fazy synchronizacji transmisji na przekroju są identyczne z omówionymi powyżej. 9
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Rys. 9. Pełna ramka na styku 1) T NT ; 2) NT T. Na styku testera sieci IDN, na liniach każdego kierunku transmisji znajdują się gniazda BNC do podłączenia oscyloskopu elektronicznego. Dzięki wbudowanemu przełącznikowi możliwa jest obserwacja przebiegu napięcia w kilku punktach między dołączonymi urządzeniami T. 10
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Okablowanie styku. Podstawową cechą systemu PIT jest możliwość symulacji błędów w okablowaniu łącza. ą one symulowane przez odpowiednie ustawienie przełączników umieszczonych na płycie adaptera. Można obserwować przebiegi sygnałów w wybranych punktach pomiarowych styku, i na tej podstawie określać wpływ nieprawidłowego połączenia na pracę sieci. Wykorzystując zwykły omomierz i oscyloskop można również dokonywać diagnostyki stanu sieci i lokalizować usterki. Możliwości wprowadzenia różnego typu błędów pokazano na Rys.11. T1/TA źródło zasilania a b _ ZŁĄCZ RJ 1 2 a b NT odbiornik zasilania 1 c d e c d e źródło zasilania 1 transmisja liniowa f f _ odbiornik zasilania 2 g h 7 8 _ g h źródło zasilania 2 nadawanie odbiór (oznaczenia te są używane również w pozostałych rysunkach) Rys. 10. Gniazdo RJ. Numeracja, opis sygnałów i polaryzacji zasilania. 11
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Port 1 (21x) MP X1,X2 MP2 X1,X2 symulacja błędów okablowania - MP R1,R2 MP R1,R2 T B - T A MP1 X1,X2 symulacja błędów okablowania MP R1,R2 1 X 2 1 R 2 Rys. 11. ymulacja błędów okablowania styku 0 sieci IDN. Wymuszenie błędów odbywa się przy pomocy zainstalowanych na płycie adaptera przełączników. Zestawienie możliwych kombinacji błędów okablowania zawiera tabela 1. Tabela 1. Zestawienie błędów okablowania między stykami 0 Pozycja ON ygnał zgłoszenia: włącznika Terminal T A Terminal T B 1 Nie Nie 2 Tak Tak Tak Tak Tak Nie Tak Nie tak Tak 7 Nie Nie 2 Tak Tak Zachowanie sieci Nic nie działa; przerwa między MP1/MP2 i MP/MP 2 Pełne działanie; zmiana przewodów miedzy MP1/MP2 Pełne działanie; zamiana przewodów między MP/MP Ograniczone działanie; przerwa w obwodzie między MP2/MP Ograniczone działanie; przerwa w obwodzie między MP/MP Pełne działanie; zamiana przewodów między MP2/MP Nic nie działa; zamiana przewodów między MP/MP Pełne działanie; zamiana przewodów między MP1/Mp2, MP/MP, MP2/MP 2 MPx Measure Point punkty pomiarowe na płycie adaptera, patrz rys.11 i Rys.12 12
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Port 1 (21x) MP X1,X2 MP R1,R2 T B MP2 X1,X2 MP R1,R2 MP 10kΩ X1 10kΩ MP X2 T A MP1 X1,X2 MP R1,R2 1 X 2 1 R 2 Rys. 12. Punkty pomiarowe do lokalizacji uszkodzeń w okablowaniu styku (port 21x systemu testera sieci IDN). Wskazówki do realizacji pomiarów: W celu ochrony obwodów testera - emulatora i przyrządów pomiarowych szeregowo z każdym punktem pomiarowym MP1-MP został włączony rezystor 10kΩ ± 1%. Z tego względu pomiary należy przeprowadzać dokładnie. W tej sytuacji każdy pomiar rezystancji jest powiększony o 20kΩ. W celu eliminacji wpływu transformatorów liniowych zaleca się odłączenie wtyczki łączącej przystawkę adaptacyjną z komputerem. Z tych samych względów należy odłączyć aparaty końcowe podłączone do styku 0. Pomimo, zastosowania precyzyjnych rezystorów ograniczających (±1%), wykazują one w punktach pomiarowych małe odchylenia, zaleca się wcześniejsze ustalenie rezystancji w punktach pomiarowych MP1/MP2, MP2/MP, MP/MP, MP/MP przy prawidłowo połączonych obwodach (wyłączniki 1-7 w pozycji OFF). 1
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA chematy prezentujące błędy okablowania styku 0. Włącznik 1 w położeniu ON. Port 1 (21x) MP X1,X2 MP R1,R2 T B MP2 X1,X2 MP R1,R2 T A MP1 X1,X2 MP R1,R2 1 X 2 1 R 2 Rys. 1. Włącznik 1 w położeniu ON. Punkt pomiarowy Wielkość rezystancji MP 1 (1X) MP 2 (1X) MP 1 (2X) MP 2 (2X) MP (1R) MP (1R) MP (2R) MP (2X) MP 2 (1X) MP (1X) 0 MP 2 (2X) MP (2X) 0 MP 2 (1X) MP (2X) 100 ± 1% MP 2 (2X) MP (1X) 100 ± 1% MP (1R) MP (1R) 0 MP (2R) MP (2R) 0 MP (1R) MP (2R) 100 ± 1% MP (2R) MP (1R) 100 ± 1% Uwaga: wartości rezystancji są podane po odjęciu 20kΩ. 1
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Włącznik 2 w położeniu ON. Port 1 (21x) MP X1,X2 MP R1,R2 T B MP2 X1,X2 MP R1,R2 T A MP1 X1,X2 MP R1,R2 1 X 2 1 R 2 Rys. 1. Włącznik 2 w położeniu ON. Punkt pomiarowy Wartość rezystancji MP 1 (1X) MP 2 (1X) 100 ± 1% MP 1 (2X) MP 2 (2X) 100 ± 1% MP 1 (1X) MP 2 (2X) 0 MP 1 (2X) MP 2 (1X) 0 MP (1R) MP (1R) 0 MP (2R) MP (2R) 0 MP 2 (1X) MP (1X) 0 MP 2 (2X) MP (2X) 0 MP 2 (1X) MP (2X) 100 ± 1% MP 2 (2X) MP (1X) 100 ± 1% MP (1R) MP (1R) 0 MP (2R) MP (2R) 0 MP (1R) MP (2R) 100 ± 1% MP (2R) MP (1R) 100 ± 1% Uwaga: wartości rezystancji są podane po odjęciu 20kΩ. 1
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Włącznik w położeniu ON. Port 1 (21x) MP X1,X2 MP R1,R2 T B MP2 X1,X2 MP R1,R2 T A MP1 X1,X2 MP R1,R2 1 X 2 1 R 2 Rys. 1. Włącznik w położeniu ON. Punkt pomiarowy Wartość rezystancji MP 1 (1X) MP 2 (1X) 0 MP 1 (2X) MP 2 (2X) 0 MP 1 (1X) MP 2 (2X) 100 ± 1% MP 1 (2X) MP 2 (1X) 100 ± 1% MP (1R) MP (1R) 100 ± 1% MP (2R) MP (2R) 100 ± 1% MP (1R) MP (2R) 0 MP (2R) MP (1R) 0 Uwaga: wartości rezystancji są podane po odjęciu 20kΩ. 1
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Włącznik w położeniu ON. Port 1 (21x) MP X1,X2 MP R1,R2 T B MP2 X1,X2 przerwa MP R1,R2 T A MP1 X1,X2 MP R1,R2 1 X 2 1 R 2 Rys. 1. Włącznik w położeniu ON. Punkt pomiarowy Wartość rezystancji MP 1 (1X) MP 2 (1X) 0 MP 1 (2X) MP 2 (2X) 0 MP 2 (1X) MP (2X) MP 2 (2X) MP (1X) MP 2 (1X) MP (1X) MP 2 (2X) MP (2X) MP (1R) MP (1R) 0 MP (2R) MP (2R) 0 MP (1R) MP (2R) 100 ± 1% MP (2R) MP (2R) 100 ± 1% Uwaga: wartości rezystancji są podane po odjęciu 20kΩ. 17
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Włącznik w położeniu ON. Port 1 (21x) MP X1,X2 MP R1,R2 T B MP2 X1,X2 przerwa MP R1,R2 T A MP1 X1,X2 MP R1,R2 1 X 2 1 R 2 Rys. 17. Włącznik w położeniu ON. Punkt pomiarowy Wartość rezystancji MP 1 (1X) MP (1X) 0 MP 1 (2X) MP (2X) 0 MP 1 (1X) MP (2X) 100 ± 1% MP 1 (2X) MP (1X) 100 ± 1% MP (1R) MP (1R) MP (2R) MP (2R) MP (1R) MP (2R) MP (2R) MP (1R) MP (1R) MP (1R) 0 MP (2R) MP (2R) 0 MP (1R) MP (1R) MP (2R) MP (2R) Uwaga: wartości rezystancji są podane po odjęciu 20kΩ. 18
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Włącznik w położeniu ON. Port 1 (21x) MP X1,X2 MP R1,R2 T B MP2 X1,X2 MP R1,R2 T A MP1 X1,X2 MP R1,R2 1 X 2 1 R 2 Rys. 18. Włącznik w położeniu ON. Punkt pomiarowy Wartość rezystancji MP 1 (1X) MP (1X) 100 ± 1% MP 1 (2X) MP (2X) 100 ± 1% MP 1 (1X) MP (2X) 0 MP 1 (2X) MP (1X) 0 MP (1R) MP (1R) 0 MP (2R) MP (2R) 0 MP (1R) MP (2R) 100 ± 1% MP (2R) MP (1R) 100 ± 1% MP 2 (1X) MP (1X) 100 ± 1% MP 2 (2X) MP (2X) 100 ± 1% MP 2 (1X) MP (1X) 0 MP 2 (2X) MP (2R) 0 Uwaga: wartości rezystancji są podane po odjęciu 20kΩ. 19
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Włącznik 7 w położeniu ON. Port 1 (21x) MP X1,X2 MP R1,R2 T B MP2 X1,X2 MP R1,R2 T A MP1 X1,X2 MP R1,R2 1 X 2 1 R 2 Rys. 19. Włącznik 7 w położeniu ON. Punkt pomiarowy Wartość rezystancji MP (1R) MP (1R) 100 ± 1% MP (2R) MP (2R) 100 ± 1% MP (1R) MP (2R) 0 MP (2R) MP (1R) 0 MP (1R) MP (1R) 0 MP (2R) MP (2R) 0 MP (1R) MP (2R) 100 ± 1% MP (2R) MP (1R) 100 ± 1% MP (1R) MP (1R) 100 ± 1% MP (2R) MP (2R) 100 ± 1% MP (1R) MP (2R) 0 MP (2R) MP (1R) 0 Uwaga: wartości rezystancji są podane po odjęciu 20kΩ. 20
Tester mulator ieci IDN Budowa systemu WARTWA FIZYCZNA Gdy zamiana żył występuje między dwoma nadającymi informację aparatami końcowymi T A i T B wówczas niemożliwe jest funkcjonowanie przyłącza 0. Ponieważ oba wysyłające informację aparaty chcą jednocześnie uzyskać dostęp do przyłącza 0, to sygnały o przeciwnych polaryzacjach nakładają się na siebie, dając zero. Łącze pracuje poprawnie, gdy dołączony jest do niego tylko jeden terminal T A lub T B, problemy pojawiają się rywalizacji dostępu do łącza. 70 mv nadajnik. TA L. D L. F L. B1 B1 B1 B1-70 mv 70 mv TA L. D L. F L. B1 B1 B1 B1-70 mv MP,, L. D L. F L. B1 B1 B1 B1 Rys. 20. Zasada kompensacji sygnałów na styku 0 w przypadku zamiany żył między aparatami T A i T B. 21