Plán přenosových parametrů veřejných telefonních sítí

V roce 2005 byl vydán plán přenosových parametrů mající významný dopad na návrh a provoz sítí poskytujících veřejnou telefonní službu, včetně tzv. sítí nové generace NGN pracujících na základě protokolu IP.

---

Plan of public switched telephone network transmission parameters

Abstract

In year 2005 plan of transmission parameters was released, which had important impact on proposal and operating of network, providing public phone service, including so called next generation networks NGN, working with protocol IP.

---

Když se v telefonních sítích ještě používaly analogové přenosové prostředky, byl pro sítě vypracováván útlumový plán tak, aby účastníci mezi různými body sítě neměli podstatně rozdílné podmínky pro telefonní spojení. Podstatný parametr pro analogové sítě byl tzv. vztažný útlum RE (Reference Equivalent) stanovený s ohledem na referenční přenosovou cestu. Bylo předepsáno rozložení útlumu v analogové síti mezi mezinárodní úseky, tranzitní, místní a přípojná vedení. Pro přesnější popis byl zaveden korigovaný vztažný útlum CRE (Corrected RE).

Význam vztažného útlumu klesal s digitalizací sítě a je zcela bezpředmětný v plně digitální síti ISDN, kde i na účastnických přípojkách probíhá digitální přenos a na úrovňové poměry mají vliv pouze koncová zařízení (analogové elektrické i akustické části telefonních přístrojů). Pro ně je zaveden parametr nazývaný míra hlasitosti LR (Loudness Rating) rozdělovaný na celkovou míru hlasitosti (Overall - OLR), míru hlasitosti ve vysílacím směru (Send – SLR) a míru hlasitosti v přijímacím směru (Receive – RLR).

Pro dnešní digitální sítě (ISDN, NGN) a zejména sítě využívající přenos pomocí protokolu IP (Voice over IP) není prioritní předepsání útlumových poměrů pomocí míry hlasitosti, ale jsou podstatné limity pro dobu zpoždění, míru ozvěn a použití nízkorychlostních kodeků. Požaduje se komplexní hodnocení všech vlivů na kvalitu hovorové komunikace. Uvedené trendy zohledňuje plán přenosových parametrů vytvářený již během roku 2004 v rámci pracovní skupiny APVTS.

Plán přenosových parametrů pro sítě nové generace

Vydání plánu přenosových parametrů bylo zpožděno v důsledku nového zákona o elektronických komunikacích, který mezitím vešel v platnost. Plán byl zveřejněn ČTÚ v Telekomunikačním věstníku 13/2005 - Příloha 2 - Síťový plán přenosových parametrů veřejných telefonních sítí č. SP/2/09.2005. Stejný Telekomunikační věstník obsahuje další dva již dříve sestavené, síťové plány, a sice v příloze 1 - Síťový plán synchronizace sítí elektronických komunikací založených na propojování okruhů č. SP/1/09.2005 a v příloze 3 - Síťový plán signalizace veřejných komunikačních sítí č. SP/3/09.2005.

Síťovým plánem přenosových parametrů veřejných telefonních sítí se vymezují základní přenosové parametry veřejných telekomunikačních sítí se spojováním okruhů i přepojováním paketů, případně kombinovaných, poskytujících veřejně dostupnou telefonní službu. A to i s ohledem na propojování sítí, připojování koncových zařízení a připojování zařízení poskytovatelů služeb a neveřejných sítí. Cílem je, aby při poskytování veřejně dostupné telefonní služby byla zajištěna integrita všech propojených sítí na území České republiky. Síťový plán stanovuje požadavky na přenosové vlastnosti sítí i jejich jednotlivých částí, které jsou nezbytné pro zajištění kvality přenášeného signálu v rámci všech propojených sítí.

Použití plánu přenosových parametrů

Pro každý ze sledovaných parametrů jsou síťovým plánem stanoveny doporučené hodnoty nebo doporučený rozsah hodnot a mezní hodnoty (maximální, pro některé přenosové parametry minimální hodnoty) mezi akustickými rozhraními koncových uživatelů. Překročení mezních hodnot není přípustné. Na základě dvoustranné dohody mohou jednotliví provozovatelé sítí čerpat přenosové parametry nevyužité v ostatních spolupracujících sítích.

V případech, kdy se některý ze sledovaných přenosových parametrů liší od doporučené hodnoty nebo vybočuje z doporučeného rozsahu hodnot, je nutné provedení kontroly přenosového činitele R výpočetním modelem (E-model) – viz článek Hodnocení kvality telefonního přenosu pomocí E-modelu. Alternativou je měření kvality hovorové komunikace transformované do přenosového činitele R – některé metody měření viz článek Hodnotenie kvality prenosu reči.

Celkový faktor zhoršení (I_tot) nesmí překročit hodnotu stanovenou síťovým plánem. Dílčí faktor zhoršení v jedné ze sítí může být překročen jen za předpokladu, že bude na základě dohody mezi provozovateli kompenzován nižší hodnotou faktoru zhoršení v druhé síti.

Obr. 1 Znázornění dílčích sítí a působnosti doporučených a mezních hodnot

Situaci naznačuje obr. 1. Plán přenosových parametrů počítá v referenční konfiguraci se dvěma propojenými sítěmi A a B, s případnou třetí sítí C, přes kterou jsou sítě A a B propojeny. Parametry jsou vymezeny mezi akustickými rozhraními účastníků, případně mezi propojovacími body sítí. Koncovým zařízením může být klasický analogový či ISDN telefon, bezšňůrový telefon (DECT), mobilní terminál (GSM, UMTS), IP telefon apod. Do kalkulace je nutno zahrnout i případné pobočkové ústředny (PABX) a privátní sítě (PN) podniků či institucí.

Doporučené a mezní hodnoty

Následující přehled uvádí sledované parametry a jejich doporučené a mezní hodnoty. Nejprve tab. 1 pro celkové hodnoty mezi akustickými rozhraními sítě, označené obecně ABC (přes všechny tři dílčí sítě). Klíčové je dodržení celkového činitele R vyššího než 50, čemuž odpovídá celkový faktor zhoršení (snížený o faktor očekávání A - u mobilních sítí se započítává hodnota 10, u bezšňůrových terminálů hodnota 5) roven 50.

Tab. 1 Doporučené a extrémní hodnoty mezi koncovými body sítě (akustickými rozhraními)

Významný je vliv zpoždění v sítích NGN (u klasických sítí se předpokládá nízká hodnota blízká nule ~0 ms, prakticky maximálně jednotky ms). U sítí s přepojováním paketů se podle doporučení ITU-T Y.1541 požaduje mezi koncovými body sítě a propojovacími body splnění parametrů kvality třídy 0, která je definována střední hodnotou zpoždění (IPTD) maximálně 100 ms a kolísáním zpoždění (IPDV) maximálně 50 ms. Vedle vlastního zpoždění při přenosu se v kombinaci s nevyvážením vidlic i akustickou vazbou mezi sluchátkem a mikrofonem projevují velice negativně ozvěny. Sítě, pro které nelze garantovat vzhledem ke zpoždění hovorového signálu dostatečně vysokou míru hlasitosti ozvěn na straně hovořícího TELR, musí být vybaveny potlačovači ozvěn.

Další tabulky uvádějí doporučené a mezní hodnoty pro dílčí části sítě A nebo B (tab. 2) a mezilehlou síť C (tab. 3). Klíčové je dodržení dílčího faktoru zhoršení.

Tab. 2 Doporučené a extrémní hodnoty pro koncové sítě (A nebo B)

Tab. 3 Doporučené a extrémní hodnoty pro mezilehlou síť C

Pozn. 1 – Celková hodnota mezi mikrofonem, nebo přijímačem, a bodem s 0 dBr.
Pozn. 2 – rozdíl mezi SLR a RLR musí být menší než 3,5 dB
Pozn. 3 – dáno graficky v závislosti na zpoždění; pro větší doby zpoždění nutno použít obvody pro potlačení ozvěn, přičemž se předpokládá hodnota 65 dB
Pozn. 4 – vyšší hodnota faktoru zhoršení v jedné síti (např. C) může být kompenzována nižší hodnotou v navazujících sítích (např. A nebo B)

Přenosový plán dále stanovuje jmenovité relativní výkonové úrovně v propojovacích bodech a požadavky na vyvažovače. Pro zajištění přenosu dat rychlostí 9,6 kbit/s nesmí útlum poloviční smyčky v propojovacím bodu v kmitočtovém pásmu 500 – 2500 Hz klesnout pod 14 dB. Maximální počet párů vidlic pro spojení v rámci sítě ČR, kterými se vytvářejí uzavřené zpětnovazební smyčky, je roven pěti, včetně dvou zařízení účastnické přípojné sítě a dvou pobočkových ústředen.

Program pro výpočet činitele R

Kontrolu přenosových parametrů v souladu s plánem přenosových parametrů pomocí E-modelu je možno provést pomocí aplikace dostupné na webových stránkách provozovaných katedrou telekomunikační techniky FEL, ČVUT v Praze. Program pro výpočet R-faktoru při spolupráci sítí umožňuje zadat nezávisle parametry pro sítě A a B, v nichž se zakončuje hovorová komunikaci u účastníka. Vedle toho umožní zadat zpoždění a typ kodeku v mezilehlé síti C, přes kterou je hovor směrován (v případě, že není síť C využita, bude zde nastaven kodek podle ITU-T G.711 a zpoždění 0 ms).

Program pro spolupracující sítě počítá R podle podle stejných algoritmů jako již dříve zveřejněný program, ale zavádí navíc možnost zadat délku účastnické přípojky v km, pokud je účastník připojen analogově. V tomto případě zadané parametry SLR a RLR odpovídají přímému připojení telefonního přístroje k 2-dr. rozhraní ústředny a jsou programem přepočítány vzhledem k délce vedení.

Jako typ terminálu lze zadat speciálně bezšňůrový telefon DECT připojený pomocí analogové telefonní přípojky, kdy se automaticky připočte faktor zhoršení pro kodek ADPCM i faktor A. V případě jiného pohyblivého terminálu (DECT připojený digitálně, bezšňůrový IP telefon), jakož i pro mobilní terminál se musí příslušný typ kodeku zadat zvlášť v příslušné síti (např. GSM Full-rate). Zároveň je nutno přizpůsobit hodnotu zpoždění, které musí zahrnovat i zpoždění kodeků.

Více nízkorychlostních kodeků v síti (tandemové řazení kodeků) a výsledný faktor zhoršení kódováním je stále předmětem výzkumu. Program započítává faktor zhoršení příslušného kodeku pouze jednou v případě, že je použit stejný kodek v navazujících sítích (A-C, C-B), a také jsou-li kodeky stejného typu digitálně propojeny pomocí G.711. V ostatních případech při kombinaci různých kodeků se výsledný faktor zhoršení počítá jako součet dílčích faktorů zhoršení kodeků.

Hodnocení kvality přenosu je obecně různé z pohledu účasníka A a B jakožto přijímací strany. Největší rozdíly může způsobit různá míra hlasitosti ozvěn a faktor očekávání A, který se započítává jen na straně příslušného pohyblivého či mobilního terminálu. Pro ověřování kvality se doporučuje ověřit různé kombinace sítí, kodeků a terminálů, vč. analogově připojených telefonů DECT a mobilních terminálů.

Příspěvek vznikl v rámci projektu NPV 1ET300750402.

Literatura

[1] Doporučení ITU-T G.107 (03-2003). The E-Model, a computational model for use in transmission planning.
[2] Doporučení ITU-T G.108 (09-1999). Application of the E-model: A planning guide.
[3] Doporučení ITU-T G.108.1 (05-2000). Guidance for assessing conversational speech transmission quality effects not covered by the E-model.
[4] Doporučení ITU-T G.108.2 (01-2003). Transmission planning aspects of echo cancellers.
[5] Doporučení ITU-T G.109 (09-1999). Definition of categories of speech transmission duality.
[6] Doporučení ITU-T G.113 (02-2001). Transmission impairments due to speech processing.
[6] Telekomunikační věstník, částka 13/2005 - Příloha 2 - Síťový plán přenosových parametrů veřejných telefonních sítí č. SP/2/09.2005.