Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO

Transkript

1 FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO Garant předmětu: Doc. Ing. Vít Novotný, Ph.D. Autoři textu: Doc. Ing. Vít Novotný, Ph.D. BRNO * 2014 Vznik těchto skript byl podpořen projektem č. CZ.1.07/2.2.00/ Evropského sociálního fondu a státním rozpočtem České republiky.

2 FEKT Vysokého učení technického v Brně 2 Autor Doc. Ing. Vít Novotný, Ph.D. Název Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO Vydavatel Vysoké učení technické v Brně Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav telekomunikací Technická 12, Brno Vydání první Rok vydání 2014 Náklad elektronicky ISBN Tato publikace neprošla redakční ani jazykovou úpravou.

3 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 3 OBSAH ÚVOD VÝVOJ DATOVÝCH SÍTÍ A SLUŽEB SÍTĚ ISDN ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA SÍTÍ ISDN ÚZKOPÁSMOVÁ SÍŤ ISDN Služby úzkopásmové sítě ISDN Základní přístup BRA Basic Rate Access Primární přístup - 30B 64 +D Signalizace v ISDN Průběh sestavování spojení v síti ISDN ISDN koncová zařízení ŠIROKOPÁSMOVÁ ISDN - TECHNOLOGIE ATM Základy ATM Vrstvový model ATM: Třídy služeb v síti ATM Uživatelský přístup Uplatnění technologie ATM BEZDRÁTOVÉ DATOVÉ SÍTĚ DATOVÉ PŘENOSY V BEZDRÁTOVÝCH A MOBILNÍCH SÍTÍCH ÚVOD DO LOKÁLNÍCH BEZDRÁTOVÝCH TECHNOLOGIÍ ASPEKTY BEZDRÁTOVÉHO ZPŮSOBU KOMUNIKACE Techniky s rozprostřením spektra Infračervený přenos SÍTĚ WLAN DLE STANDARDŮ IEEE Architektury ve WLAN sítích Základní standard IEEE Standard IEEE b Standard a Standard g STANDARD IEEE N ZAJIŠTĚNÍ KVALITATIVNÍCH POŽADAVKŮ SLUŽEB OCHRANA PROTI CHYBOVOSTI:... 83

4 FEKT Vysokého učení technického v Brně ŘEŠENÍ PROBLEMATIKY ZPOŽDĚNÍ Integrované služby v IP sítích Diferencované služby v IP sítích ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY... 87

5 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 5 Úvod Elektronické komunikační a informační technologie jsou v současnosti jednou z nejdynamičtěji se rozvíjejících oblastí v oboru elektrotechniky. Jasným důkazem tohoto stavu je bouřlivý vývoj v oblasti bezdrátových komunikací, konkrétně jednak na poli bezdrátových lokálních sítí WiFi (poslední standardy IEEE ac/ad), tak i na poli rozsáhlých bezdrátových sítí s širokým stupněm mobility nastupujících mobilních sítí čtvrté generace EPS/LTE (Evolved Packet System/Long Term Evolution). Přenosové rychlosti v bezdrátových sítích se stále zvyšují, snižuje se latence průchodu paketů těmito sítěmi, a zavádějí se sofistikované techniky podpory kvalitativních požadavků služeb, a to buď na straně terminálů, což je případ modifikace náhodné přístupové metody CSMA/CA (viz kap ) v sítích WiFi, nebo centrálně řízené poskytování podpory pomocí tzv. nosičů dat, což je logická přenosová entita se specifikací parametrů k dané službě, jako jsou střední a maximální přenosová rychlost, velikost shluků dat, maximální latence, paketová ztrátovost, a některé další, které se pak mapují jednak na konkrétní způsob podpory QoS na úrovních síťové, spojové vrstvy či MPLS vrstvy, a jednak na konkrétní mechanizmus plánování u základnových stanic, což je případ rozsáhlých mobilních sítí. Telekomunikační sítě, které se dnes používají, jsou již digitální (až na stále hojně používané analogové telefonní přípojky), avšak samozřejmě nejsou to pouze sítě typu Ethernet či již výše zmíněné bezdrátové a mobilní sítě, ale i další typy, kam v oblasti přístupových sítí patří technologie xdsl, a v oblasti rozsáhlých sítí je to především tzv. Úzkopásmová ISDN (Integrated Services Digital Network). Ačkoli sítě ISDN, jakožto sítě založené na spojování fyzických okruhů, nejsou telekomunikační sítí budoucnosti, jsou stále hojně rozšířené, a to i když už neslouží původnímu názvu a účelu, tj. poskytovat prostředky pro přenos dat široké paletě služeb, ale především pro poskytování hovorové a videokonverzační služby. Proto je důležité, aby absolvent bakalářského studia znal nejenom nejnovější či nejrozšířenější technologie, ale i ty, které byly nasazeny již před mnoha lety, které však dosud existují, a ještě řadu let existovat budou. Absolvent tak bude připraven pro praxi, kdy existuje nemalá pravděpodobnost, že je bude moct uplatnit. Učební text si klade za cíl pokrýt oblast sítí ISDN i oblast bezdrátových datových sítí tak, aby doplnil informace z oblasti telekomunikačních sítí jinými současnými učebními texty opomíjené.

6 FEKT Vysokého učení technického v Brně 6 1 Vývoj datových sítí a služeb Telekomunikační sítě mají za sebou historii dlouhou již kolem jednoho a půl století 150 let, budeme-li uvažovat historii telefonie, a pokud bychom do toho započítali i historii telegrafu, pak bychom byli blízko dvěma stoletím. Během této historie se způsob transportu informace několikrát změnil. Obzvláště poslední čtyři desetiletí lze charakterizovat jako revoluci v této oblasti. Nejdříve s nástupem digitálního zpracování informace došlo k digitalizaci standardní telefonní sítě v podobě nástupu okruhově spojované technologie ISDN (Integrated Services Digital Network), zavedení transportní technologie PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), i pozvolnému rozšiřování zcela nového typu sítí, a to sítí založených na přepojování datových jednotek (paketů) známých jako počítačové sítě (neboť dlouhou řadu let sloužily jako prostředek elektronické komunikace pouze mezi počítači). V současnosti jsme svědky globálního přechodu služeb do oblasti paketových (IP) sítí, a rozdělování oblastí podnikání v telekomunikační branži na oblast poskytování přístupu do Internetu, oblast páteřního transportu dat a oblast poskytování služeb. Co se týče poskytování přístupu k Internetu, tak zde jsou zastoupeny přístupovými technologiemi, kam řadíme jednak kabelové systémy zastoupené technologiemi xdsl, kabelovým přístupem TKR (koaxiální sítě televizních kabelových rozvodů), technologií Ethernet (EFM po metalice), či skupinou FTTx využívající nejčastěji s techniku xpon (pasivní optické sítě), a jednak bezdrátové technologie zastoupené technologiemi Bluetooth, WiFi, WiMAX a dnes sem řadíme i mobilní sítě 3G a 4G, jak pozemní, tak i satelitní. Oblast páteřního transportu IP paketů je pak zajištěna pomocí vysokokapacitních optických spojů, kde transport je pak řešen buď technologiemi SDH či SONET nebo přímo technologií MPλS (MPLS over lambda). Na poli poskytování služeb elektronické komunikace a informačních služeb je to velice komplikované, protože díky jednotné transportní technologii i široké dostupnosti vysokorychlostního Internetu může služby poskytovat víceméně kdokoli, což má za následek ztrátu původně výlučné pozice tradičních telekomunikačních operátorů jakožto poskytovatele jak transportu dat, tak i telekomunikačních služeb. Současný Internet je tak zahlcen rozmanitými komunikačními a informačními službami, z nichž mnohé jsou cenově mnohem výhodnější, než služby od standardních operátorů, či jsou dokonce zdarma. Příkladem tohoto jsou globální služby sociálních komunikačních sítí, například Facebook, Twitter a řada dalších; dále telefonní či videokonverzační služby typu Skype; a mnoho tzv. cloudových služeb.

7 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 7 Tradiční operátoři řeší tuto obtížnou situaci pomocí reorganizace celé vlastní infrastruktury poskytování telekomunikačních služeb a její správy pomocí samostatného a jednotného systému poskytování služeb založeného na konvergované platformě IP sítí s otevřenými a standardizovanými rozhraními pro stávající i budoucí služby, a nezávislého na konkrétní transportní infrastruktuře. Řešení se označuje jako IMS (IP Multimedia Subsystem), které umožňuje začlenit i stávající technologie, a tudíž zachovat v činnosti stále fungující a prosperující síťové technologie a současně sjednotit, obohatit a výsledku zatraktivnit systém poskytování služeb.

8 FEKT Vysokého učení technického v Brně 8 2 Sítě ISDN 2.1 Základní charakteristika sítí ISDN Označení ISDN pro telekomunikační síť znamená Integrated Services Digital Network, což představuje čistě digitální telekomunikační síť, tj. včetně koncových zařízení a účastnických přípojek, s podporou řady služeb elektronické komunikace. Sítě ISDN se rozdělují do dvou typů: 1. Úzkopásmová ISDN, 2. Širokopásmová ISDN. Úzkopásmová síť ISDN je síť založená na technice přepínání fyzických okruhů a poskytuje telekomunikační služby do kapacity 2 Mb/s, zatímco širokopásmová síť ISDN je již síť využívající techniku přepojování datových jednotek, konkrétně techniku ATM - Asynchronnous Transport Mode, (pod tímto označením je širokopásmová ISDN známá), s teoreticky neomezenou adaptivitou a nabídkou libovolně náročných komunikačních služeb. Celkově jsou definované kanály dle Tab Tab. 2.1: Specifikace ISDN kanálů Označení kanálu Přenosová rychlost Využití B 64 kb/s Kanál pro přenos uživatelské informace, je možný multiplex kombinací rychlostí 8, 16 a 32 kb/s, spojování okruhů, spojování paketů, nebo pronajaté okruhy D 16 kb/s Primárně signalizační kanál pro kanály B nebo D, Sekundárně paketový kanál pro uživatelská data. H0 384 kb/s H H1 H2 H11 H12 1,536 kb/s 1,920 kb/s Mb/s Komunikační kanál pro uživatelská data, Okruhově spojovaný, paketově přepínaný, případně i pronajatý spoj. H Mb/s

9 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO Úzkopásmová síť ISDN Úzkopásmová ISDN poskytuje uživateli 2 základní typy přístupů, viz Obr. 2.1: - základní = Basic Rate Access (BRA) - 2 uživatelské B kanály po 64kb/s a 1 signalizační D kanál 16 kb/s. Uživatelské B kanály lze sdružit v kanál 128 kb/s. D kanál slouží pro signalizaci a bylo jej s nižší prioritou možno využít i pro pomalý paketový přenos dat např. podle protokolu X.25 (v současnosti však žádný veřejný operátor síť X.25 neprovozuje). - primární = Primary Rate Access (PRA) 30 uživatelských kanálů B po 64 kb/s a 1 signalizační kanál 64 kb/s. Používá se především k připojení pobočkových ISDN ústředen k veřejné síti. I zde je možnost uživatelské B kanály sdružit v rychlejší kanál, a to až 1920 kb/s. a) b) Obr. 2.1: Přenosové kapacity a) základního a b) primárního přístupu úzkopásmové sítě ISDN Služby úzkopásmové sítě ISDN Služby ISDN lze rozdělit na základní a doplňkové. Základní služby představují nosné služby, tj. služby zajišťující přenos hlavního druhu informace, pro který byla služba navržena, tj. například hlasová informace u hlasové služby. Doplňkové služby jsou služby, které jsou přidružovány k základním službám, čímž zvyšují komfort a hodnotu dané základní služby Základní služby V síti ISDN jsou základní služby rozdělovány na nosné (transportní, anglicky bearer services ) a telematické. Nosné služby poskytují pouhý transport libovolného obsahu danou sítí (v našem případě sítí ISDN), tj. je definováno rozhraní na vstupu / výstupu sítě, definující

10 FEKT Vysokého učení technického v Brně 10 pouze parametry a protokoly přístupu do sítě. Telematické služby jsou telekomunikační služby se standardizací až do úrovně aplikační vrstvy, tj. včetně obsahu, způsobu prezentace informace, apod. a) TELEMATICKÉ SLUŽBY Mezi telematické služby patří: Hovorová služba nejběžnější služba pro přenos hlasu. Jedná se buď o službu audio Hz nebo slibovaný, ale doposud neimplementovaný typ audio 7 khz. Faximilní služba služba pro přenos grafických dokumentů. Spojení lze realizovat mezi zařízeními implementujícími 2 typy faximilních komunikací: G3 - G3, G3 - G4, či G4 - G4. Pro spojení s faxy G3 se používá softwarová emulace protokolu a daného typu modulace pro danou přenosovou rychlost. Možnost implementace služby fax polling (služba klient či server) pro vzdálené vyzvednutí dokumentů. Emulace modemu (např. V.32) a emulace terminálu (např. VT100) Přenos souborů podle protokolu Euro-File Transfer (ETS ), případně i modernějších, avšak proprietary protokolů. Protokol Euro-File Transfer například neumožňuje spojovat více B kanálů do rychlejšího datového toku. Teletexová služba - služba pro přenos textových dokumentů Videokomunikace služba pro přenos videosignálu po síti ISDN podle doporučení H. 320 či H Tato doporučení jsou zastřešovací a pod nimi se skrývá celá řada doporučení pro činnost dílčích částí videokonferenčního zařízení. Jedná se buď o dvoubodové či konferenční spojení. Pro zajištění videokonference je zapotřebí centrální zařízení označované jako MCU (Multipoint Conferencing Unit). Koncovými zařízeními jsou buď videotelefon, počítač s ISDN kartou, kamerou, kartou pro zpracování signálu z kamery (pokud není toto zařízení součástí ISDN karty) a zvukovou kartou, případně speciální videokonferenční zařízení připojitelné k televizoru či monitoru. Pro kvalitní přenosy se sdružuje více B kanálů (služba Bonding, viz níže) do rychlejšího datového toku. b) TRANSPORTNÍ SLUŽBY Transportní služby jsou služby, kdy síť ISDN poskytuje pouze transport nespecifikovaného digitálního signálu a slouží především pro propojení jiných sítí přes ISDN či pro tzv. vzdálený přístup. ISDN spoj, viz Obr. 2.2, se pro propojení LAN v minulosti používal: - pro občasný přenos dat mezi dvěma sítěmi,

11 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 11 - jako záloha pevného spojení pro případ jeho nefunkčnosti, - případně pro dočasné zvýšení přenosové kapacity propojení, nedostačuje-li kapacita pevného spojení. ISDN ISDN směrovač ISDN směrovač LAN pevný spoj LAN Obr. 2.2: Záložní propojení sítí LAN pomocí spoje ISDN Automatické navazování spojení zajišťuje funkce dial-on-demand, čili vytočení při požadavku. Tato funkce se spojuje s funkcí ukončování spojení v době, kdy se nepřenáší data, čímž se při vhodném nastavení tzv. inactivity timeout (doby nečinnosti) a při zavedení filtrování paketů šetří poplatky za připojení. Vhodným doplňkem je k tomu i funkce nazývaná bandwidth-on-demand (šířka pásma na požádání) nebo Dynamic Bandwidth Allocation (DBA). Pomocí tzv. BACP (Bandwidth Allocation Control Protocol) umí koncové ISDN zařízení (datové) automaticky připojovat a odpojovat B-kanály, tak aby výsledná rychlost připojení odpovídala požadavkům na přenos dat. Dalším doplňkem datové komunikace může být funkce Call Bumping používá se pro možnost připojení 1 počítače či spíše malé LAN přes ISDN BRI přípojku k Internetu či k jiné LAN s využitím obou kanálů B a ještě navíc s možností telefonování, viz Obr LAN přístupový směrovač ISDN + TA BRI ISDN směrovač, přístupový server (RAS) analogový telefon INTERNET (LAN) Obr. 2.3: Propojení počítačových sítí a vzdálený přístup k počítačové síti přes ISDN Jsou-li využity oba kanály B a je zapotřebí uskutečnit odchozí hovor, pak směrovač s aktivovanou touto funkcí 1 B kanál odpojí a umožní tak realizaci odchozího volání. Pro příchozí volání při obsazení obou kanálů pro datové spojení je zapotřebí mít v místní (nebo pobočkové ústředně) aktivovanou službu Call Waiting, která zabrání vyslání obsazovacího

12 FEKT Vysokého učení technického v Brně 12 tónu volajícímu a upozorní směrovač, že přichází volání. Má-li směrovač (či jiné zařízení) aktivovanou službu Voice Priority, pak se 1 B kanál uvolní a propustí se volání na telefon. Pro IP komunikaci přes ISDN po více B kanálech je zapotřebí Multilink PPP protokol, což je varianta PPP, která umožňuje přenášet jeden tok IP paketů paralelně po více kanálech. Zvýšení datového toku lze dosáhnout bez přídavných peněžních nároků použitím online komprese přenášených dat. Zde je možno použít buď standardní kompresi V.42bis, nebo tzv. STAC kompresi, která je specifická pro ISDN a je o něco výkonnější. Na druhé straně je STAC komprese licencovanou technologií, takže nejlevnější sorta ISDN datových zařízení ji nemusí mít implementovánu. Kromě toho existují i nestandardní firemní řešení komprese dat Doplňkové služby ISDN Doplňkové služby jsou jedním ze základních parametrů, které charakterizují ISDN jakožto telekomunikační službu. Svůj základ mají v Signalizaci č.7, která se používá na digitální telekomunikační síti jak pro ISDN, tak pro mobilní i pevné telefony. Díky tomu je řada doplňkových služeb na těchto různých typech telefonů stejná nebo podobná - identifikace volajícího, přesměrování hovoru apod. Existují však doplňkové služby, které existují a fungují pouze v rámci ISDN. Každý operátor si však vybírá, které z nich bude nabízet a které ne. Výběr je limitován technickými možnostmi spojovacích systémů v síti, ale také obchodními záměry daného operátora. Call Forwarding (přesměrování hovoru) přesměrování příchozích hovorů podle řady kriterií (pevné přesměrování CFU, v nepřítomnosti CFNR, při obsazení CFB). AOC, Advice Of Charge - jedna z celého spektra "přidaných" služeb, které zvyšují komfort volajících účastníků. Tato služba poskytuje průběžné informace o protelefonovaných poplatcích. Konferenční hovor současné propojení více jak dvou účastníků s řadou funkcí pro řízení průběhu konferenčního hovoru. CLIP, Calling Line Identification Presentation (zobrazení čísla volajícího) v rámci navazování spojení je přeneseno i číslo volající stanice, a může být zobrazeno na displeji telefonu volaného účastníka. Této možnosti se využívá i při datových přenosech, kde číslo volajícího může být použito pro potřeby ověření přístupových práv.

13 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 13 CLIR, Calling Line Identification Restriction (zákaz zobrazení čísla volajícího) - opačná funkce, umožňující aby volající zakázal zobrazení svého čísla volanému. COLP, Connected Line Presentation (identifikace skutečné volané linky) předání identifikace propojené přípojky. Služba COLP umožňuje volajícímu účastníkovi přijmout identifikaci propojené přípojky, tj. národní nebo mezinárodní ISDN číslo včetně případné subadresy. Užitečnost služby se projeví zejména při přesměrování volání, kdy propojená přípojka není volaným účastníkem. COLR, Connected Line Identification Restriction zamezení předání identifikace propojené přípojky. Služba COLR umožňuje volanému účastníkovi zabránit předání jeho ISDN čísla včetně případné subadresy volajícímu účastníkovi. MCID, Malicious Call Identification (Identifikace zlomyslného volání) - i při nastaveném zákazu zobrazování (službou CLIR) přeci jen lze za spolupráce s telefonním operátorem identifikovat skutečného volajícího. MSN, Multiple Subscriber Number (Vícenásobné účastnické číslo) - ISDN přípojka typu BRI umožňuje připojení až osmi zařízení (z nichž ale jen dvě mohou být současně aktivní, vzhledem k existenci pouze dvou datových kanálů typu B). Standardně je k jedné přípojce BRI poskytnuto jen jedno telefonní číslo, stejného typu jako pro klasické (analogové) telefonní přípojky. Aby ale bylo možné jednoznačně identifikovat každé z těchto osmi zařízení, je nutné požádat provozovatele ISDN sítě o přidělení dalších telefonních čísel (MSN). Tato čísla přitom nemusí následovat za sebou, ale mohou to být libovolná čísla. AO/DI, Always On/Dynamic ISDN - použití BRI přípojky ISDN je zpoplatňováno analogicky, jako použití běžného telefonu - vedle pravidelného paušálního poplatku uživatelé platí ještě i časový tarif, za použití jednotlivých kanálů B (u nás jsou tyto časové tarify shodné s tarify klasické telefonní sítě, včetně časových délek impulsů. Zpoplatňováno však není použití služebního kanálu D, a tak se objevily pokusy využít tuto možnost pro cenově výhodnější komunikaci. Prostřednictvím technologie AO/DI lze využít služební kanál D k přenosu dat, rychlostí 9,6 kb/s, prostřednictvím protokolu X.25.

14 FEKT Vysokého učení technického v Brně 14 BONDing - jednou z výhod ISDN je možnost sdružovat jednotlivé kanály do větších celků v situaci, kdy je potřeba vytvořit přenosovou cestu s větší propustností. Jednou z technik, která toto umožňuje, je tzv. bonding (od: "Bandwidth On Demand Interoperability Group"). Při použití této metody dochází ke splynutí" B kanálů na bitové úrovni, takže výslednou přenosovou cestu je možné využít i pro přenos nestrukturovaných binárních dat (bitového proudu), například pro potřeby videokonferencí. MPPP, Multilink Point-to-Point Protocol - další metoda spojování B kanálů u přípojky BRI do větších celků s vyšší propustností (do jednoho kanálu o rychlosti 128 kb/s). Je alternativní k metodě BONDing a liší se v tom, že neprobíhá na bitové úrovni, ale na úrovni paketů. Jde v zásadě o vylepšený protokol PPP z prostředí TCP/IP. Call bumping -možnost dynamicky přidělovat jednotlivé B kanály platí i opačně, v tom smyslu že jsou-li právě oba B kanály u BRI přípojky používány jako jeden datový kanál o 128 kbps a náhle vnikne potřeba uskutečnit také telefonní hovor, pomocí tzv. "call bumping" je možné dočasně odebrat jeden B kanál datovým přenosům a použít jej pro potřeby telefonního hovoru. Subadresace přenos adresy pro adresaci uvnitř sítě napojené na síť ISDN. Provolba přímá adresace poboček v pobočkové síti. Podržení hovoru - až 2 hovory mohou být ve stavu podržení pro uskutečnění třetího hovoru Čekající volání (Call Waiting CW) při volání na obsazenou linku není vyslán volajícímu obsazovací tón, ale volaný je upozorněn na příchod dalšího volání a on se rozhodne, zda hovor převezme či odmítne. Omezení hovorů (Call Restrictions) a) úplné - pro odchozí i příchozí hovory b) odchozí - zamezení odchozích hovorů c) příchozí - A) dočasné - funkce nerušit B) trvalé d) selektivní - určitá pásma, určitá tlf. čísla

15 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 15 Přenositelnost terminálu (Terminal Portability) možnost podržení hovoru a následného převzetí z jiného telefonu na stejném S 0 rozhraní Základní přístup BRA Basic Rate Access Charakteristika základního přípoje Základní přípoj (BRA) poskytuje přípojku 2xB 64 +D 16, tedy nabízí 2 kanály s rychlostí 64 kb/s, označované jako kanály B 64 a 1 kanál s rychlostí 16 kb/s označovaný jako kanál D 16. B kanály jsou určeny pro přenos uživatelské informace a D kanál je určen primárně pro přenos signalizace, a sekundárně pro pomalý přenos paketových dat. Celý přípoj se skládá z několika stupňů, mezi kterými jsou definována rozhraní zachycená na Obr. 2.4 a Obr. 2.5: 1 TE1 NT Ústředna TE1 8 TE2 R TA S 0-4 drát U- 2drát Obr. 2.4: Základní přístup ISDN TE1 - ISDN terminál, TE2 - non-isdn terminál (analog. telefon, fax G.3, PC s V.24...), TA - terminálový adaptér, NT - síťové zakončení. TE1 NT2 NT1 Veřejná ústředna PBÚ TE1 S 0 /U T U Obr. 2.5: Připojení ISDN terminálů na pobočkovou ústřednu ISDN

16 FEKT Vysokého učení technického v Brně 16 Uživatelské rozhraní ISDN je tvořeno rozvodem S 0 sběrnice, zakončené zásuvkami RJ- 45, viz Obr. 2.6 a Obr Dosah S 0 sběrnice je určen typem, od tzv. mikrosběrnice až po rozšířenou sběrnici. Na sběrnici může být připojeno až 8 koncových zařízení ISDN, případně ne-isdn zařízení připojených přes terminálový adaptér TA. Obr. 2.6: Příklad rozvodu sběrnice S 0 Obr. 2.7: Konektor pro připojení k S 0 sběrnici rozhraní S 0 pro připojení až 8 koncových zařízení ISDN na 4-vodičovou sběrnici zakončenou 100Ω odpory a připojenou k síťovému zakončení NT, rozhraní U pro dvoudrátový přenos mezi síťovým zakončením a linkovým zakončením ústředny, rozhraní R pro připojení ne-isdn koncových zařízení, např. analogového faxu, telefonu či počítače přes RS-232. Rozhraní R je od rozhraní S 0 odděleno terminálovým adaptérem TA, rozhraní S 0 je od rozhraní U je odděleno síťovým zakončením NT. Protokolová struktura základního přípoje je zobrazena na Obr. 2.8 a Obr Signalizace DSS1 Q. 931 Q. 921 kanál D 16 kanály B1 64 a B2 64 Pomalý paketový služba 1 přenos (protokoly dat závislé do 9600 b/s na službě) I. 430 služba 2 (protokoly závislé na službě) základní přístup Obr. 2.8: Vrstvový model základního přístupu

17 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 17 signalizace signalizace DSS1 DSS1 ISDN ústředna ústředna ISDN po D kanálu po D kanálu UKZ SS7 UKZ 3 Q Q Q Q NT 1 1 NT 1 I. 430 U K0 U K0 I. 430 Obr. 2.9: Vrstvový model signalizačního systému DSS Rozhraní S 0 Po základním přípoji se přenáší řada informací uživatelské, signalizační, synchronizační, aktivační, informace managementu, aj. Z hlediska vrstev je pro všechny tyto typy přenášených informací společná pouze fyzická vrstva. Tato vrstva je pro BRA a rozhraní S 0 specifikována doporučením I.430 a poskytuje vyšším vrstvám tyto služby: přenos informace patřičné umístění informace (uživatelské a řídicí) do fyzického rámce a správné kódování signálu, aktivace a deaktivace v době nečinnosti koncových zařízení je základní přípojka v neaktivním stavu (stavu snížené spotřeby power-down mode ). Při příchodu volání, nebo při požadavku na vybudování spojení je nutné rozhraní aktivovat, a po ukončení komunikace zase deaktivovat. přístup k D-kanálu na sběrnici, kde může být připojeno až 8 koncových zařízení a jediný signalizační kanál, je nutné řešit problematiku mnohonásobného přístupu k tomuto kanálu, udržení činnosti fyzického spoje zahrnuje signalizaci a procedury potřebné k udržení spoje, jako je především synchronizace koncových zařízení, indikace stavu fyzická vrstva signalizuje spojové vrstvě stav fyzické vrstvy

18 FEKT Vysokého učení technického v Brně 18 Tab. 2.2: Primitivy mezi fyzickou a spojovou vrstvou napájení koncových zařízení koncová zařízení mají buď vlastní napájení, nebo jsou napájena přes S 0 rozhraní ze síťového zakončení NT (normální režim), v případě výpadku lokálního zdroje pak z ústředny (nouzový režim), a to nejčastěji po fantomu, viz Obr Obr. 2.10: Princip tvorby a přenosu energie pro napájení koncových zařízení na základní přípojce ISDN Existují však i další možnosti napájení specifikované v doporučení, viz Obr. 2.11, kdy je napájecí napětí posíláno po odděleném páru, a to buď z NT (PS2), a nebo dokonce některého z terminálů TE (PS3).

19 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 19 TE NT Zdroj energie PS3 Spotřebič energie PSi3 Spotřebič energie PSi1 Vysílání Příjem Příjem Vysílání Zdroj energie PS1 Spotřebič energie PSi2 Zdroj energie PS2 Obr. 2.11: Možné způsoby napájení koncových zařízení po S 0 rozhraní Z hlediska spotřeby elektrické energie platí pro koncová zařízení dva stavy aktivní a pasivní, a dva režimy normální a nouzový, které definují maximální množství odebírané elektrické energie z S 0 rozhraní, viz Tab Tab. 2.3: Hodnoty maximálních odběrů koncových zařízení z jednotlivých typů napájecích zdrojů napájecí zdroj normální režim nouzový režim PS1/aktivní stav 8 W 380 mw PS2/aktivní stav 8 W 2 W neaktivní stav PS1/PS2 100 mw 25 mw Prvky základního přípoje Základní přípoj ISDN zahrnuje následující prvky: ISDN koncové zařízení - Terminal Equipment - TE1 Označení TE1 představuje ISDN koncové zařízení, kam patří například ISDN telefon, fax G.4, ISDN datový terminál, videoterminál, teletexový terminál, multifunkční ISDN terminál. Non-ISDN Terminal Equipment TE2 TE2 je ne-isdn zařízení, které není určeno pro přímé napojení na základní přípojku. Připojuje se k ISDN přes terminálový adaptér. Mezi taková koncová zařízení můžeme zařadit

20 FEKT Vysokého učení technického v Brně 20 analogová koncová zařízení, jako analogový telefon, fax G3, záznamník, či datový terminál s rozhraními například RS-232, V. 24, V. 35 a podobně. Terminálový adaptér (TA - Terminal Adapter ) Terminálový adaptér umožnuje připojení analogových koncových zařízení (rozhraní a/b) a zařízení s protokolovými rozhraními jako jsou X.21, V.35, V.24 apod. Pomocí adaptérů mohou být připojena také analogová koncová zařízení jako faxy a telefony. TA bývají buď samostatné moduly, nebo jsou součástí některých ISDN zařízení, například ISDN směrovače pro propojení sítí LAN přes síť ISDN. Síťové zakončení (NT - Network Termination) Síťové zakončení tvoří zakončení sítě provozovatele (je v jeho vlastnictví) a plní u základního přístupu BRA tyto funkce: 1) převádí rozhraní S 0 na U 0 a naopak 2) zajišťuje napájení terminálů na S 0 rozhraní 3) generuje Echo kanál pro řízení přístupu terminálů k D-kanálu 4) umožňuje testování účastnického vedení a sebe samého 5) generuje rámec na rozhraní S 0 a umožňuje tak synchronizaci terminálů 6) zajišťuje aktivaci a deaktivaci rozhraní S a U. Síťové zakončení může být tvořeno dvěmi částmi - NT1 a NT2. NT1 poskytuje funkce pouze na úrovni fyzické vrstvy, zatímco NT2 poskytuje služby dalších dvou vrstev, linkové a síťové. NT2 bývá zastoupeno pobočkovou ústřednou. NT je vždy napájeno z veřejné ústředny. Je však připojeno do energetické sítě v místě zákazníka, avšak přípojka neslouží k napájení samotného síťového zakončení, nýbrž pro tvorbu napájení pro koncová zařízení Charakteristika S 0 rozhraní Fyzická vrstva S 0 rozhraní je specifikována standardem I.430. Charakterizují ho následující sady parametrů a rysů: mechanické vlastnosti - rozhraní S 0 je 4-drátové, maximální počet připojitelných koncových zařízení je 8. Existuje několik konfigurací: 1. krátká pasivní sběrnice (viz Obr. 2.12) - délka sběrnice je 100 až 200 m a koncová zařízení mohou být připojena kdekoliv podél celé sběrnice. Limit 100m je pro vedení o nízké charakteristické impedanci (75 Ω) a 200 m pro vedení s impedancí 150 Ω.

21 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 21 Zpoždění signálu z určitého místa na sběrnici v jednom směru do stejného místa v druhém směru musí být v rozsahu 10 až 14 µs. 10 µs platí pro KZ umístěné blízko síťového zakončení NT, neboť zahrnuje pouze 2-bitový offset mezi rámci a největší povolenou zápornou fázovou odchylku 7 % šířky pulzu. Hodnota 14 µs je pro nejvzdálenější KZ a skládá se ze 2-bitového offsetu (10.4 µs), přídavného zpoždění kvůli zatížení KZ a maximálního zpoždění vysílače (15% šířky pulzu= 0.8 µs) a dopravního zpoždění v dopředném a zpětném směru (2 µs) m U NT1 S o TE1 max. 8 terminálů TE1 TE1 Obr. 2.12: Sběrnicová topologie rozhraní S 0 krátká pasivní sběrnice 2. prodloužená pasivní sběrnice (viz Obr. 2.13) délka se může pohybovat v rozmezí 100 až 1000 m, maximální vzdálenost mezi prvním a posledním koncovým zařízením je asi 35 m, což je dáno maximálním rozdílem zpoždění 2 µs mezi nejvzdálenějšími KZ m 500 m U NT1 S o TE1 max. 4 terminály TE1 Obr. 2.13: Sběrnicová topologie rozhraní S 0 prodloužená pasivní sběrnice 3. dvoubodový spoj (viz Obr. 2.14) maximální délka je přibližně 1000 m, na sběrnici je připojeno pouze jediné koncové zařízení. U TE1 NT1 max. 1 terminál 1000 m S o Obr. 2.14: Konfigurace S 0 rozhraní dvoubodový spoj

22 FEKT Vysokého učení technického v Brně 22 Pozn. Sběrnice musí být impedančně přizpůsobena na obou koncích, aby nedocházelo k odrazům, což se v případě přenosu po S 0 rozhraní realizuje jednoduše pomocí zakončovacích odporů (TR Terminating Resistor) o hodnotě 100 Ω. Délka odbočky od sběrnice ke konektoru (zásuvce) by neměla přesáhnout 1m. Délky přípojných kabelů pro koncová zařízení by měly být delší než 5 m a kratší než 10 m, a pro NT kratší než 3 m. Minimální impedance je 75Ω na 96 khz, maximální kapacita přípoje je 350pF, maximální odpor vodičů je 3,2 Ω. Pro konfiguraci Point-to-Point je povolen kabel do 25 m. Vlastnosti konektoru jsou specifikovány normou ISO Zapojení konektorů na straně koncového zařízení (TE) a síťového zakončení (NT) je dle Tab Tab. 2.4: Zapojení zástrčky připojovacího kabelu na straně KZ a NT s vyznačením polarity vodičů vzhledem k napájení a vzhledem ke kladné polaritě rámcového bitu. Číslo pinu konektoru strana TE Funkce strana NT Polarita 1 Zdroj či spotřebič PS3 spotřebič PS3 + 2 Zdroj či spotřebič PS3 spotřebič PS3-3 Vysílání Příjem + 4 Příjem Vysílání + 5 Příjem Vysílání - 6 Vysílání Příjem - 7 spotřebič PS2 ZdrojPS2-8 spotřebič PS2 ZdrojPS2 + elektrické vlastnosti - přenosová rychlost na S 0 rozhraní je 192 kb/s ±100ppm, z toho 144 kb/s tvoří B a D kanály, dalších 40 kb/s je doplňková signalizace a 8kb/s je rámcová synchronizace. Jako symbolové kódování se používá inverzní AMI kód (log. 0 - pulzy o napětí 0,75 V střídající se polarity, log. 1 0 V), viz Obr Úkolem je odstranit stejnosměrnou složku a zajistit synchronizaci. Obr. 2.15: Inverzní AMI kódování Průběh pulzu je definován tolerančním polem uvedeném na Obr

23 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 23 Obr. 2.16: Toleranční pole impulzu (vyslání log. 0) Fázová odchylka vysílačů se musí pohybovat v rozmezí 7 až 15 % šířky impulzu. Maximální zpoždění ve smyčce je 42 µs. Výstupní impedance vysílače při vysílání log. 0 musí být alespoň 20 Ω a při vysílání log. 1 nesmí klesnout v pásmu khz (pro KZ) a khz (pro NT) klesnout pod 2500 Ω, jak je to ukázáno na Obr a Obr Obr. 2.17: Toleranční pole výstupní impedance vysílače NT pro stav log. 1

24 FEKT Vysokého učení technického v Brně 24 Obr. 2.18: Toleranční pole výstupní impedance vysílače KZ pro stav log. 1 Vstup je vždy vysokoimpedanční. Impedance sběrnice je Ω. Sběrnice je oboustranně zakončena přizpůsobovacími odpory 100 Ω ± 5%. Napájení KZ je buď vlastní, nebo ze sítového zakončení NT. struktura dat na S 0 rozhraní Data jsou po S 0 rozhraní v obou směrech přenášena v rámcích dlouhých 48 bitů s dobou přenosu 250 µs, viz Obr Rámce jsou rozdílné pro každý směr přenosu. Jsou časově posunuty o 2 bity a jsou tvořeny časovým multiplexem 2 oktetů kanálu B1, 2 oktetů kanálu B2, 4 bitů kanálu D (+ echo kanálu E pro přenos NT->TE), rámcového bitu, vyrovnávacích bitů pro odstranění stejnosměrné složky a dalších pomocných bitů. Časování rámců je řízeno hodinami sítě. NT na jejich základě produkuje rámec ve směru NT-KZ a z něj získávají KZ informaci pro časování rámce KZ-NT. Obr. 2.19: Struktura dat na příchozím a odchozím páru S 0 rozhraní

25 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 25 Rámec vždy začíná rámcovým synchronizačním bitem F vyjádřeným pulzem kladné polarity. Za ním následuje ihned vyrovnávací bit se záporným pulzem. K zasynchronizování se využívá skutečnosti, že rámcový synchronizační bit narušuje pravidlo střídání kladných a záporných pulzů. To, aby každý rámec končil kladným pulzem, zajišťuje poslední bit rámce bit L. Pro zaručení synchronizace se používají další bity: - směr NT-TE: bity F A a N, které mají opačnou binární hodnotu a způsobují sekundární porušení bipolarity ve vzdálenosti <=14 bitů od rámcového bitu F, - směr TE-NT: bity F A a L, které mají shodnou hodnotu log. 0. Nedekují-li se dvojice porušení bipolarity, dochází ke ztrátě synchronizace a stanice musí přestat vysílat. Snaží se opět zasynchronizovat, což je úspěšně provedeno, pokud stanice správně detekuje 3 po sobě jdoucí páry porušení bipolarity. aktivace S 0 rozhraní obvody S 0 rozhraní se mohou nacházet v síťovém zakončení NT (pak pracují v NT módu) nebo v koncovém zařízení (pak pracují v TE módu). Dále se tyto obvody mohou nacházet v různých stavech činnosti, což na venek vyjadřují určitými typy signálů: A. NT-mód INFO 0 NT vysílá samé jedničky nebo znaky (klid na D-kanálu), INFO 2 NT nastavuje všechny bity kanálů B1,B2, D, E na 0, což umožňuje zasynchronizování koncových zařízení. Aktivační bit A je nastaven na 0, INFO 4 aktivní stav, kanály B1,B2, D, E jsou v operačním módu. Aktivační bit A je nastaven na 1. B. TE-mód INFO 0 KZ vysílá samé jedničky (klid na D-kanálu), INFO 1 KZ vysílá opakovaně oktet rychlostí 192 kb/s, INFO 3 aktivní stav, kanály B1,B2, D jsou v operačním módu a rámec je zasynchronizován s rámcem vysílaným NT. Aktivaci rozhraní S 0 může způsobit buď příchozí žádost o spojení nebo KZ aktivované účastníkem či automatizovaně určitou událostí. Proces aktivace: A. od NT NT začne vysílat signál INFO 2 s bitem A=0, KZ detekuje signál, přejde ze stavu sníženého příkonu do plně funkčního režimu, zasynchronizuje se a začne vysílat signál INFO 3, NT po příjmu INFO 3 začne vysílat INFO 4.

26 FEKT Vysokého učení technického v Brně 26 B. od KZ Obvody rozhraní přejdou do režimu plného příkonu a začne se vysílat signál INFO 1. Současně se startuje časovač na limit 35 s, NT signál přijme a odpoví signálem INFO 2 s bitem A=0 a zahájí aktivaci rozhraní U, KZ detekuje signál, přestane vysílat a zasynchronizuje se a začne vysílat signál INFO 3 a čeká na INFO 4 od NT. Proces deaktivace rozhraní: vždy je iniciován síťovým zakončením NT. NT přestane vysílat (signál INFO 0), což je detekováno KZ, která přejdou do stavu sníženého odběru (signál INFO 0) a posléze NT také. Komunikace po S 0 rozhraní po S 0 rozhraní mohou po zasynchronizování komunikovat současně až 3 koncová zařízení, neboť jsou dostupné 3 kanály 2 kanály B a 1 kanál D. Tento případ je zachycen na Obr Obr. 2.20: Princip vícenásobné komunikace po S 0 rozhraní D-kanál D-kanál je kanál na základní či primární přípojce ISDN s kapacitami 16 a 64 kb/s. Je primárně určen pro přenos signalizace, ale u základního přístupu je možno kanál využít i pro pomalý paketový přenos dat do rychlosti b/s podle doporučení X.25. Na základní přípojku může být připojeno až 8 koncových zařízení, která sdílejí jediný D-kanál. Musí tedy existovat metoda řídící výlučný přístup. K tomu se využívá tzv. Echo- kanálu (E-kanálu) ve směru NT1-TE, což je vlastně reflektovaný D-kanál ze směru TE-NT1, jak ukazuje Obr

27 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 27 TE1 TE1 TE1 D -kanál E -kanál NT účastnické vedení Obr. 2.21: Princip vzniku E-kanálu (Echo) na rozhraní S 0 Rámce v odchozím a příchozím směru jsou vůči sobě posunuty o 2 bity. Vzdálenost mezi D-bitem v odchozím směru a odpovídajícím E-bitem v příchozím směru je 10 bitů. Koncová zařízení vysílají synchronně. Časovací signál odvozují ze signálu přicházejícího ze síťového zakončení. Rámcová struktura je řešena tak, že v daný okamžik mohou koncová zařízení vyslat do D-kanálu puls (tedy log. 0) pouze jedné polarity. Princip přístupu k D- kanálu je následující: Data D-kanálu jsou strukturována do HDLC rámců, kde se může vyskytnout maximálně 6 logických jedniček za sebou, a to pouze u rámcové značky F = vymezující datový rámec, viz dále. Mezirámcová mezera, neboli klid na D-kanálu je vyjádřen samými jedničkami, a proto kritériem volnosti D-kanálu v odchozím směru je delší posloupnost jedniček než 6, stanoveno bylo alespoň 8. Pro čtení stavu D-kanálu v odchozím směru (TE- NT) se využívá E-kanál, což je jeho kopie zpožděná o 10 bitových pozic. D-kanálem se přenáší nejenom signalizace, ale i paketová data. Signalizace má však vyšší prioritu, která je vyjádřena nižším počtem potřebných jedniček k zahájení vysílání. Napočítá-li koncové zařízení více jak 8 jedniček, může začít vysílat. Protože se tak mohlo rozhodnout více koncových zařízení ve stejném okamžiku, musí se provádět kontrola, a to pomocí E-kanálu, zda nedošlo k přepsání některé logické jedničky na logickou nulu. Pokud začalo ve stejný okamžik vysílat více zařízení (viz Obr. 2.22), tak dříve či později ke kolizi dojde, neboť rámce dvou byť stejných typů koncových zařízení nemohou být nikdy stejné. To zařízení, které zjistilo přepsání svých dat jiným zařízením, od D-kanálu odstupuje, pokouší se po náhodně generovaném časovém intervalu a přitom navrátí počet jedniček na 8. Nakonec tedy zvítězí pouze jedno koncové zařízení, které dokončí vysílání signalizační informace. Aby bylo umožněno i ostatním zařízením přistoupit k D-kanálu, zvýší se u úspěšného terminálu počet jedniček o 1. Napočítá-li pak zařízení požadovaný vyšší počet jedniček, znamená to, že žádné zařízení s nižším potřebným počtem jedniček (a tedy s vyšší prioritou) nepotřebuje vysílat signalizaci, a tak vrátí počet jedniček zpět na 8 a začne vysílat. Protože po D-kanálu lze přenášet i data uživatelská (paketová), je zajištěna nižším počtem

28 FEKT Vysokého učení technického v Brně 28 jedniček vyšší priorita signalizace. Tedy pro přenos uživatelských dat je potřeba napočítat např. 10 jedniček, než lze přistoupit k D-kanálu. I zde platí pravidlo, že po úspěšném odeslání paketu se zvýší potřebný počet jedniček na 11, aby se umožnilo ostatním koncovým zařízením na sběrnici poslat data. Obr. 2.22: Princip vícenásobného přístupu na D-kanálu a řešení případné kolize Rozhraní U 0 Při vývoji sítě ISDN byl požadavek využít stávající dvoudrátová účastnická vedení. Protože parametry účastnických vedení jsou různé v různých zemích, bylo ponecháno na nich, jakou techniku přenosu použijí. o mechanické vlastnosti - jsou u přístupu BRA určeny požadavkem využít stávajících dvoudrátových metalických účastnických vedení. Dosah pro rozhraní typu U K0 (viz níže) je až 8 km a s opakovačem až 12 km pro vedení Cu = 0,6 mm. o elektrické vlastnosti - přenosová rychlost v obou směrech je 160 kb/s. Byly vyvinuty dva základní principy přenosu po rozhraní U: U K0 - po dvoudrátovém vedení je provozován plný duplex, a proto vstupy všech zařízení musí být vybaveny obvody pro potlačování ozvěn (EC - Echo Canceller). Tento typ je nejčastěji používán. U P0 - využívá přepínání směru přenosu (tzv. ping - pong ). Protože přenosová rychlost v obou směrech musí být ve výsledku stejná jako u plného duplexu, je skutečná přenosová rychlost více než dvojnásobná, což má za následek nižší

29 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 29 dosažitelnou vzdálenost. Takže se využívá vzhledem k jednodušší realizaci především u pobočkových ISDN systémů. Používají se 2 druhy symbolového kódování: - 2B1Q - 4-stavová modulace, modulační rychlost 80 kbd, z dvojice bitů je vytvořen jeden čtyřstavový symbol, napěťové úrovně 2,5V; 0,5 až 0,83 V; -0,5 až -0,83 V; - 2,5V, viz Obr V ČR se používá tento typ. Obr. 2.23: Kódování 2B1Q - 4B3T - 3-stavová modulace, modulační rychlost 120 kbd. Z každé čtveřice bitů jsou vytvořeny 3 třístavové symboly, což vytváří určitou redundanci, kterou je možné využít např. pro odstranění stejnosměrné složky v signálu. Data se po rozhraní U K0 s modulací 2B1Q přenášejí v multirámcích složených z 8 rámců po 1,5 ms. Multirámce se pro oba směry přenosu liší významem informací v kanálech M. Každý rámec obsahuje 120 čtyřstavových symbolů, neboli 240 bitů. Rámce mají strukturu zachycenou na Obr. 2.24: FW DATA M1 M2 M3 M4 M5 M6 Obr. 2.24: Struktura rámce dat na U rozhraní Jednotlivá pole rámce mají následující význam: FW- rámcová značka 9 čtyřstavových symbolů, u prvního rámce v multirámci je značka invertovaná (IFW), DATA - uživatelská data B a D kanálu 108 čtyřstavových symbolů, M1-M6 - jednobitové kanály, celkem3 čtyřstavové symboly, kanály M1-M3 jsou využity pro přenos tzv. EOC zprávy (například uzavření smyčky v NT1 pro testování účastnického vedení, chybové stavy NT1 apod.), M4 je pro směr NT1-LT použit pro

30 FEKT Vysokého učení technického v Brně 30 různorodé zprávy, jako vstup do testovacího módu, problémy s napájením, studený start, aktivace, deaktivace aj., M5 a M6 jsou využity pro zabezpečení dat multirámce 12-bitovým cyklickým kódem Primární přístup - 30B 64 +D 64 Je specifikován doporučením I.431. Jsou definovány 2 formáty, 24 (Amerika, Japonsko,..) a 30 kanálový (Evropa,...). Struktura je shodná se systémem PCM 1. řádu s tím, že signalizační kanál D (64 kb/s) je umístěn do 16. kanálového intervalu. 0-tý kanál obsahuje rámcovou synchronizaci a některá provozní data. Fyzicky je to 4-drátové metalické vedení nebo optický spoj, po kterém se přenáší data rychlostí 2,048 Mb/s s kódováním HDB3. Pro zvětšení dosahu je možné použít standardní regenerátory digitálního signálu. Tento přípoj se nejčastěji používá pro připojení větších PbÚ, nebo multiplexorů a koncentrátorů sdružující celou skupinu ISDN základních přípojek. Na tomto spoji jsou definována rozhraní S 2M a U 2M, viz Obr Obvody rozhraní jsou nepřetržitě v aktivním stavu. Na tomto rozhraní lze vytvářet vysokorychlostní kanály H0 (384 kb/s) a H12 (1920 kb/s). ISDN PbÚ NT Opakovač Ústředna ISDN S 2M U 2M Obr. 2.25: Struktura primárního přístupu ISDN Signalizace v ISDN Hlavním znakem ISDN signalizace je její přenos odděleným kanálem od uživatelských kanálů. To umožňuje přenos signalizace sítí nezávisle na stavu vybudování uživatelského kanálu, a tedy takové služby, jakou je identifikace volajícího a další. Signalizace je rozdělena na 2 části: 1. uživatelskou - signalizace mezi koncovým a spojovým zařízením. U ISDN je tato část představována signalizací DSS1, 2. meziuzlovou - signalizace mezi jednotlivými spojovými uzly sítě. U ISDN je tato část představována signalizací signalizačním systémem č.7 (CCSS No.7) Signalizace DSS1 Signalizace DSS1 (Digital Subscriber Signalling System No. 1) je digitální účastnický signalizační systém pro ISDN síť. Signalizace je přenášena po zvláštním kanálu označovaném jako kanál D. Protokol účastnické signalizace je rozdělen do 3 vrstev:

31 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO Fyzická - poskytuje příslušné fyzické rozhraní, začlenění signalizace do celkového fyzického rámce, řízení přístupu k D-kanálu 2. Linková - zabezpečení dat, zpracování zpráv vrstvy 1, identifikace terminálů, 3. Síťová (Vrstva zpráv) - řízení sestavování spojení, zpracování zpráv vrstvy 2, poskytování uživatelsky požadovaných služeb, Fyzická vrstva Hlavním úkolem této vrstvy z hlediska signalizace je řízení přístupu koncových zařízení k D-kanálu. K tomu se využívá tzv. Echo- kanálu (E-kanálu) ve směru NT1-TE, což je vlastně reflektovaný D-kanál ze směru TE-NT Linková vrstva Je zodpovědná za bezchybný přenos informace z vrstvy 3 po D-kanálu, a to jak signalizační, tak i uživatelské. Dále se stará o zajištění jednoznačné identifikace terminálů. Protokol vrstvy 2 u D-kanálu se nazývá LAP-D (Link Access Procedure on the D-channel). Tato vrstva poskytuje jak potvrzované, tak i nepotvrzované přenosové služby. Pro potvrzované služby jsou rámce číslovány. Data jsou vkládána do rámců formátu HDLC (High Definition Link Control), viz Obr. 2.26: Obr. 2.26: Formát rámce vrstvy 2 FLAG Adresové pole Řídicí pole Informační pole Zabezpečení - FCS FLAG Jsou definovány 2 formáty rámců: - formát A - rámec neobsahuje informační pole a slouží pro řídicí a dohledové funkce

32 FEKT Vysokého učení technického v Brně 32 - formát B -slouží k přenosu signalizačních zpráv z vrstvy 3, nebo funkci managementu sítě s potřebnými informacemi. Ve zvláštních případech obsahuje paketová data. Maximální délka informačního pole je 260 oktetů. Význam jednotlivých částí rámce: FLAG - rámcová značka Adresové pole - 2 oktety pro identifikaci příjemce, viz Obr. 2.27: Obr. 2.27: Struktura adresového pole rámce EA0 C/R SAPI EA1 TEI Význam dílčích částí je následující: EA -rozšiřující bit adresy 0= následuje další adresový oktet, 1=poslední adresový oktet. C/R - bit, který určuje, zda daný rámec je příkazem či odpovědí směr TE-NT - příkaz-0, odpověď-1, směr NT-TE - příkaz-1, odpověď-0. SAPI (Service Access Point Identifier) - 6-bitové pole, které určuje druh informace přenášené po D-kanálu, a tím i přístupový bod k obslužné entitě ve vrstvě 3. = 0 - signalizace (řízení spojení), 1 - paketový mód podle dop. Q.931 pro řízení spojení, 16 - paketový mód podle protokolu X.25, 63 - procedury managementu (např. přidělování TEI), rezervováno pro národní použití, Ostatní - pro budoucí aplikace. TEI (Terminal End-point Identifier) - určuje log adresu terminálu na S 0 sběrnici na linkové vrstvě. Jedná se o 7-bitové pole. TEI může být na terminálu přednastaveno, pak musí mít hodnotu 0-63, nebo je přidělováno ústřednou na žádost TEI request v rozmezí Hodnota TEI=127 je vyhrazena pro signalizaci od ústředny pro všechny terminály (tzv. broadcast message). Pobočková ústředna s přípojkou BRA nebo PRA má TEI = 0. Před vlastní komunikací na úrovni vrstvy 2 je ústřednou zkontrolována jednoznačnost TEI. Řídicí pole - identifikuje typ rámce a případně určuje číslo přijatého či odeslaného rámce. Obsahuje 1 nebo 2 oktety. Jsou definovány 3 typy rámců, viz Tab. 2.5: 1. informační (I) - číslovaný přenos zprávy z vrstvy 3,

33 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO dohlížecí (S) - sledování, obnova a potvrzování I-rámců, 3. neočíslovaný (U) - nepotvrzovaný přenos, např. broadcast zprávy pro nastavení určitého režimu. Tab. 2.5: Typy rámců linkové vrstvy SABME se používá pro nastavení potvrzované komunikace s modulo 128, Nastavení tohoto režimu komunikace je potvrzeno vysláním rámce UA (Unnumbered Acknowledgement) s vynulování všech čítačů odeslaných a přijatých rámců, UI rámec nese informaci pro management vrstvy 3. Je nečíslovaný, takže se může ztratit bez upozornění, RNR rámec upozornění na nepřipravenost přijímače k příjmu informačních rámců, RR rámec upozornění na stav připravenosti, případně pro potvrzení přijatých rámců do čísla N(R), REJ rámec žádost o znovuvyslání rámců počínaje rámcem N(R), DISC rámec ukončení logického spojení,

34 FEKT Vysokého učení technického v Brně 34 DISC mode rámec - oznámení o nemožnosti přenášet informační rámce, FRMR rámec odmítnutí rámce se sdělením důvodu, ale bez žádosti o opakování, XID rámec (Exchange Identification) identifikace parametrů linkové komunikace mezi řídicími částmi entit linkové vrstvy. Informační pole - obsahuje zprávu z vrstvy 3, Zabezpečení - 2 oktety, zabezpečení cyklickým kódem: F(x) = x 16 + x 12 + x 5 + x + 1. Před vlastním přenosem signalizace za účelem budování spojení je nutné identifikovat jednoznačně spojení pomocí přidělení či kontroly jednoznačnosti TEI Procedury řízení přidělování TEI Entita dvoubodového linkového spoje určitého KZ se může nacházet v jednom ze 3 stavů: stav TEI nepřiděleno - nelze přenášet žádné zprávy vrstvy 3, stav TEI přiděleno TEI bylo právě přiděleno pomocí procedury přidělení TEI. Je možný pouze nepotvrzovaných rámců UI, stav sestavení linkového spoje (Multiple-frame-established state) je sestaveno linkové spojení pomocí rámců SABME a UA a jsou povoleny potvrzované i nepotvrzované rámce. Procedury managementu TEI zahrnují tyto funkce: přidělování TEI, přezkoušení platnosti či násobnosti TEI ze strany sítě, odmítnutí TEI (jedná li se o žádost o přidělení TEI s nabídnutou hodnotou > 64), zrušení TEI určitého nebo všech ze strany sítě, potvrzení TEI. Doporučení Q.921stanovuje, že procedury managementu linkové vrstvy by měly zajistit automatické zrušení přiděleného TEI v případě: odpojení KZ ze sítě, neschopnosti komunikace. ISDN KZ: Je povoleno přiřadit určitému KZ více TEI a navázat je na daná SAPI. Existují 2 typy

35 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 35 a) se schopností automatického řízení přidělování TEI, b) neschopné procedur pro automatické přidělování TEI. Procedury managementu se uskutečňují pomocí nečíslovaných informačních rámců UI se SAPI=63 a TEI=127, kde informační pole nese 5 oktetů s následujícím významem: Management Entity Identifier, Reference Number Ri náhodně generované 16 bitové číslo identifikující komunikaci, Message Type typ zprávy 1 oktet, Action Indicator Ai = 1 oktet obsahující informaci o žádaném TEI (0-63) nebo o libovolném možném TEI (127). Typy zpráv jsou (viz Tab. 2.6): ID request (TE-ET) žádost o přidělení TEI, ID assigned (ET TE) odpověď s přidělenou hodnotou, ID denied (ET-TE) zamítnutí žádosti z důvodu neexistence volného TEI, nebo explicitní vyjádření TEI pomocí Ai >64, ID Check req. (ET-TE) žádost o přezkoušení platnosti TEI (jedné Ai<127,všech Ai=127), ID Check resp. (TE-ET) odpověď na přezkoušení, Ai = TEI, ID remove (ET-TE) zrušení jednoho (Ai=TEI) nebo všech TEI (Ai=127), ID verify (TE-ET) přezkoušení platnosti TEI (Ai=TEI). Tab. 2.6: Seznam práv pro správu TEI Zpráva Identity Request (TE->NTW) Identity Assigned (NTW->TE) Identity Denied (NTW->TE) Identity Check Request (NTW->TE) Identity Check Response (TE->NTW) Identity Remove (NTW->TE) Identity Verify (TE->NTW) Identifikátor entity správy Referenční číslo Ri Ai = 127 Kód zprávy Indikátor akce Význam zprávy Libovolné TEI lze specifikovat Ai = Přidělené TEI (nevyužito) Ai = Odmítnuté TEI Ai = 127 Není volné TEI Ai = 127 Kontrola všech TEI Ai = Kontrola daného TEI Ai = TEI je použitelné (nevyužito) Ai = 127 Ai = (nevyužito) Ai = Odstranění všech TEI Odstranění daného TEI Žádost o kontrolu konkrétního TEI

36 FEKT Vysokého učení technického v Brně 36 AKTIVACE A DEAKTIVACE VRSTVY 2: Komunikace na linkové vrstvě se zahajuje a ukončuje pomocí nečíslovaných rámců: 1. SABME, 2. UA (DM), 3. přenos informace (signalizace / řízení / paketová data), 4. DISC, 5. UA Vrstva zpráv Zodpovídá za sestavení, udržení a ukončení spojení jak na D- tak i na B-kanálu. Dále realizuje ISDN doplňkové služby. Max. délka zprávy je 260 oktetů. Struktura zprávy je dle Obr Protokolový diskriminátor PD Reference spojení CR Typ zprávy Tělo zprávy Obr. 2.28: Struktura řídicích zpráv Jednotlivá pole mají následující význam: Protokolový diskriminátor - identifikuje protokol vrstvy 3. Pro signalizaci podle Q.931 je to 08H. Reference spojení - identifikuje jednoznačně každé spojení či doplňkovou službu. Umožňuje tak vícenásobné využití spojení na úrovni vrstvy 2. Typ zprávy - identifikuje funkci vysílané zprávy. Jsou definovány 4 skupiny zpráv. Tělo zprávy obsahuje informační elementy, které mohou mít dva formáty, viz Obr. 2.29: 1. jednooktetový 2. víceoktetový 1 Identifikátor Informační element 0 Identifikátor informačního elementu Délka informačního elementu Data informačního elementu Obr. 2.29: Struktury informačních elementů signalizačních zpráv

37 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 37 Jeden a ten samý typ zprávy může pro různý typ služeb či v závislosti na stavu spojení obsahovat rozdílné informační elementy. DRUHY ZPRÁV Řídicí zprávy se dělí do několika následujících skupin: 1. zprávy pro sestavení spojení ALERTING - zahájení vyzvánění CALL PROCEEDING - budování spojení probíhá CONNECT - přihlášení volaného CONNECT ACKNOWLEDGE - potvrzení platnosti přihlášeného volaného účastníka CALL PROGRESS průběh budování spojení SETUP - žádost o spojení SETUP ACKNOWLEDGE - přijetí žádosti o spojení 2. zprávy pro ukončení spojení DISCONNECT - zahájení uvolňování spojení RELEASE - potvrzení počátku rozpadu spojení RELEASE COMPLETE - spojení ukončeno 3. zprávy během spojení RESUME RESUME ACK RESUME REJ SUSPEND SUSPEND ACK SUSPEND REJ USER INFORMATION 4. různé zprávy CANCEL CANCEL ACK CANCEL REJ CONGESTION CONTROL FACILITY FACILITY ACK FACILITY REJ INFORMATION REGISTER REGISTER ACK REGISTER REJ STATUS Signalizační systém SS7 Signalizační systém číslo 7 je základním signalizačním systémem používaným v páteřních částech sítí ISDN i mezi sítěmi jednotlivých operátorů. Signalizace se přenáší po společných okruzích zvláštní signalizační sítí paketového typu oddělené od sítě určené pro přenos uživatelské informace. Signalizace může tedy být přenášena jinou cestou, než je přenášena uživatelská informace. Používají se zpravidla okruhy s přenosovou rychlostí 64 kb/s nejčastěji sdružené do dvoumegabitových toků. Přitom kapacita jednoho okruhu stačí pro obsluhu 500 až 1000 hovorových nebo datových kanálů. Tato signalizace se využívá i pro účely managementu sítě, pro zavádění služeb inteligentní sítě. Důležitou vlastností SS7 je to, že signalizační síť je oddělena od sítě pro přenos uživatelské informace, což umožňuje přenos signalizačních zpráv nezávisle na stavu a cestě

38 FEKT Vysokého učení technického v Brně 38 uživatelského spojení. To přináší celou řadu nových možností, především co se týče doplňkových služeb a služeb tzv. inteligentních sítí Architektura signalizační sítě Architektura sítě SS7 je nejčastěji víceúrovňová (hierarchická) a její uzly jsou podle vztahu k přenášeným signalizačním zprávám rozděleny na: 1. Signalizační bod SP (Signalling Point) - uzel vzniku či cíle signalizační zprávy, nejčastěji místní ústředny 2. Přenosový signalizační bod STP (Signalling Transfer Point) - průchozí uzel, signalizační zprávy nezpracovává, ale pouze směruje. Bývá to speciální ústředna vyhrazená pouze pro přepojování signalizace. 3. Smíšený signalizační bod SP/STP uzel, který může být jak zdrojovým či cílovým uzlem signalizace, tak i transportním uzlem. Tuto funkci plní tranzitní ústředny. 4. Bod řízení služeb SCP (Service Control Point) - pro služby inteligentní sítě OMC OMC OMC Síť dohledu a managementu SCP SCP SP SP/STP SP SP STP STP SP/STP SP SP SP/STP SP Síť pro služby inteligentních sítí Signalizační síť KZ MÚ TÚ TÚ TÚ MÚ MÚ MÚ MÚ MÚ KZ Přepravní síť Obr. 2.30: Celková struktura digitální telekomunikační sítě se spojováním okruhů MÚ místní ústředna, TÚ tranzitní ústředna, KZ koncové zařízení, SP signalizační uzel, STP signalizační transportní uzel, SP/STP smíšený signalizační uzel, SCP řídicí uzel pro služby inteligentních sítí, OMC uzel dohledu a administrace telekomunikační sítě.

39 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 39 Každý signalizační bod je určen jedinečným kódem SPC (Signalling Point Code), který se používá pro adresování uzlů signalizační sítě (OPC Originating Point Code, DPC Destination Point Code) Vrstvová architektura SS7 Protokolová architektura SS7 se z hlediska vrstev skládá ze dvou částí: A) Přenosová část - MTP (Message Transfer Part) - je tvořena 3 vrstvami: 1. Signalizační datový spoj - 64kb/s, kapacita až 1000 uživ. kanálů, 2. Signalizační linková vrstva - definice formátu rámce SU (Signalling Unit), - navazování a řízení linkového spojení, - detekce a oprava chyb pomocí ARQ, - sledování dostupnosti společného signalizačního kanálu. 3. Signalizační přenosová a síťová vrstva - směrování signalizace signalizační sítí, - řešení výpadku signalizačního spoje. B)Uživatelská část UP (User Part) - obsahuje několik částí specializovaných pro určitý účel, nejdůležitější je ISUP (ISDN User Part), což je právě ta část SS7, která zajišťuje fungování služeb ISDN. TUP (Telephone User Part) obsluhuje normální telefonní spojení a MAP (Mobile Application Part) zase mobilní komunikaci, INAP (Intelligent Network Application Part) zajišťuje funkce tzv. inteligentních sítí. Z výše uvedeného je patrné, že fungování ISDN, obyčejných i mobilních telefonů zajišťují podmnožiny jedné jediné signalizace v jediné telekomunikační síti. Díky tomu je možné bez problémů například volat z ISDN na mobil a řada doplňkových služeb (přesměrování hovoru, identifikace volajícího apod.) funguje jak v ISDN, tak v mobilních i obyčejných telefonech. Na druhé straně existují doplňkové služby, které existují pouze v ISUP (např. subadresování), takže mimo ISDN se nepřenáší. Architektura signalizačního systému je zachycena na Obr

40 FEKT Vysokého učení technického v Brně 40 INAP SS7 MAP OSI Model Application TCAP ISUP TUP Presentation Session Transport SCCP MTP Level 3 (Signalling Network) MTP Level 2 (Signalling Link) MTP Level 1 (Signalling Data Link) Network Data Link Physical Obr. 2.31: Architektura signalizačního systému SS7 a srovnání s modelem ISO/OSI MTP (Message Transfer Part), SCCP (Signalling Connection Control Part), TCAP (Transaction Capabilities Application Part), INAP (Intelligent Network Application Part), MAP (Mobile Application Part), ISUP (ISDN User Part), TUP (Telephone User Part). Signalizační síť SS7 je síť se spojováním datových jednotek, kdy jeden signalizační spoj 64 kb/s se využívá pro přenos signalizace pro mnoho spojení. Přenášená data jsou tedy strukturována do rámců (signalizačních jednotek). Jsou celkem definovány 3 formáty: 1. výplňová jednotka FISU využívá se pro udržování synchronizace a pro detekci chybovosti linky, 2. signalizační jednotka stavu spoje LSSU - informace o stavu signalizační sítě, 3. signalizační jednotka nesoucí zprávy MSU - přenos signalizačních zpráv, viz Obr. 2.34

41 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 41 Obr. 2.32: Formát signalizačních zpráv SS7 jednotky MSU Průběh sestavování spojení v síti ISDN Typický průběh sestavování spojení v síti ISDN je zachycen na Obr DSS1 SS7 DSS1 volající uživatel volající KZ výchozí ústředna síť cílová ústředna KZ-Y volané KZ-X volaný uživatel vyzvednutí µ-telefonu SETUP budování spojení výměna informace (hovor) rozpad spojení ozn. tón volba kvt kvt vyp. položení µ-telefonu SETUP ACK INFO CALL PROC. ALERTING CONNECT CONNECT ACK DISCONNECT RELEASE RELEASE COMPLETE IAM ACM CPG ANM počátek tarifování REL konec tarifování RLC SETUP RELEASE RELEASE COMPLETE SETUP ALERTING CONNECT DISCONNECT RELEASE RELEASE COMPLETE vyzv. signál CONNECT ACK obsaz. tón vyzvánění přijetí hovoru výměna informace (hovor) položení µ-telefonu Obr. 2.33: Zprávy pro řízení průběhu telefonního spojení

42 FEKT Vysokého učení technického v Brně ISDN koncová zařízení ISDN koncová zařízení jsou digitální koncová zařízení sestávající za 2 částí: technické vybavení HW programové vybavení SW (firmware a aplikace) ISDN koncová zařízení se připojují pomocí 8-pinového konektoru RJ45 nejčastěji 4- drátově k základní ISDN přípojce k rozhraní S 0, které nabízí 2 uživatelské B kanály po 64 kb/s a 1 signalizační kanál D o rychlosti 16 kb/s. Při tom na jedné takovéto přípojce může být nainstalováno až 8 koncových zařízení, včetně možnosti připojit i ne-isdn koncové zařízení pře terminálový adapter (TA Terminal Adaptor), viz Obr Nejčastějšími ISDN koncovými zařízeními jsou ISDN telefon pro realizaci hovorového spojení a počítač s ISDN kartou jako multifunkční zařízení umožňující realizovat hovorovou službu, záznamovou službu, faximilní přenosy, datové přenosy, případně i videokomunikační spojení i vzdálený přístup k Internetu či lokální počítačové síti. Z doplňkových služeb je možno uvést zobrazení čísla (jména) volajícího, zobrazení ceny spojení, vícenásobné uživatelské číslo (MSN Multiple Subscriber Number), přeložení spoje na jiný terminál v rámci jedné základní přípojky (TP Terminal Portability), aj. Koncová zařízení lze k síti ISDN připojit několika způsoby: na rozhraní S 0 standardní připojení ISDN koncových zařízení na rozhraní Ux (U K0, U P0 ) používá se především v pobočkových sítích k terminálovému adaptéru TA pro připojení ne-isdn koncových zařízení Obr. 2.34: Možnosti připojení koncových zařízení k základní přípojce ISDN Terminálový adaptér Terminálový adaptér (TA - Terminal Adapter) umožňuje připojení analogových koncových zařízení (rozhraní a/b) a zařízení s datovými rozhraními jako jsou X.21, V.35, RS- 232, V.24, Centronix, USB, apod. TA bývají buď samostatné moduly, nebo jsou součástí

43 Tento obrázek nyní nelze zobrazit. Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 43 síťového zakončení NT1 či některých ISDN zařízení, například ISDN směrovače pro propojení sítí LAN přes síť ISDN. rozhraní U NT TA rozhraní S/T RS 232 / USB a/b rozhraní R analogový telefon Obr. 2.35: Příklad připojení ne-isdn zařízení k síti ISDN Struktura ISDN koncového zařízení Každé ISDN koncové zařízení obsahuje tyto bloky (Obr. 2.36): - obvody rozhraní S 0, - obvody zpracování uživatelské informace, - obvody zpracování signalizace, - řídicí část, - část ovládacích a signalizačních prvků, - obvody napájení, do povoleného příkonu je napájeno z NT1, jinak musí být připojeno k energetické síti. Blok obvodů rozhraní zajišťuje funkce fyzické vrstvy přípojky ISDN, tedy funkce aktivace, synchronizace a vysílání dat. rozhraní uživatele řídicí a signalizační prvky prvky konverze a prezentace uživatelské informace řídicí jednotka jednotka zpracování uživatelské informace U N modul napájení obvody ISDN rozhraní S/ U Obr. 2.36: Bloková struktura ISDN koncového zařízení

44 FEKT Vysokého učení technického v Brně ISDN telefon I v síti ISDN je nejběžnějším koncovým zařízením ISDN telefon. Kromě standardních funkcí známých z analogové sítě (opakování posledně volaného čísla, podržení hovoru, přídavné paměti s přímou či nepřímou volbou, regulace hlasitosti příjmu a vyzvánění a případně i typu vyzváněcího signálu, aj.) bývá už ve standardní výbavě displej zobrazující datum, čas, informace o volajícím o volaném, délku hovoru, cenu hovoru, průběh programování. Dalšími vlastnostmi je možnost rozlišení volajícího pomocí přiřazení různých vyzváněcích tónů buď volajícím účastníkům nebo různým číslům přiřazeným telefonu díky službě MSN (Multiple Subscriber Number). Jinými funkcemi je volba jménem uloženým v paměti, různé typy přesměrování, programovatelná tlačítka a další. Obr znázorňuje blokové schéma ISDN telefonu. alfanumer. display klávesnice světelná indikace návěstní obvod rozhraní S 0 řídicí jednotka hovorová jednotka s i jednotka S 0 rozhraní, napájecí jednotka Obr. 2.37: Základní blokové schéma ISDN telefonního přístroje ISDN fax Pro ISDN je určen fax skupiny G4, který je však díky své ceně a možnosti přenášet grafické dokumenty jiným způsobem málo rozšířen. U nás je homologovaný jediný fax G4 CANON FAX-L260i, viz Obr Mezi jeho základní vlastnosti patří komunikace s faxy G3 i G4, rozlišení až 600dpi v horizontálním i vertikálním směru, přenos 1 běžné strany A4 po ISDN spoji za 3s, laserový tisk - až 6 stran/min, paměť až pro 230 průměrných stran A4, možnost skenování, hromadné rozesílání aj. Pro jeho velkou cenu a jednoúčelovost se pro spojení s faximilním přístrojem v analogové síti v drtivé většině používá softwarová implementace protokolů T.4 a T.30 v osobním počítači s ISDN kartou jako jedna z mnoha služeb nabízených programovým vybavením dodávaným s ISDN kartou.

45 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 45 Obr. 2.38: Fax Canon L260i Videokomunikační koncová zařízení Koncová zařízení pro videokomunikaci spolu s dalšími prvky umožňují řadu nových funkcí oproti starším typům koncových zařízení: - přenos videosignálu (pohyblivý obraz a zvuk), - přenos dat statické obrázky, texty, poznámková tabule, sdílení aplikací, obecná data (soubory) - řízení chování protějšího zařízení (např. natáčení kamery, nastavení přiblížení, citlivosti mikrofonu, apod.) V současné době existují standardy, které definují přenos videosignálu po různých typech sítí: - H.324 po analogových sítí pomocí modemů V.34 ( b/s), kódování videa H.263, audia G.723.1, řízení - H H.320 po N-ISDN sítích, viz níže, - H.321 po B-ISDN sítích, - H.323 po paketových sítích (Ethernet LAN, Internet), kódování videa H.261, řízení - H.245.

46 FEKT Vysokého učení technického v Brně 46 Obr. 2.39: Doporučení pro realizaci videokonferencí v různých typech sítí Specifikace systémů pro přenos videosignálu (pohyblivého obrazu a zvuku) po ISDN kanálech se šířkou do 1920 kb/s popisuje doporučení H.320, ke kterému patří specifikace požadavků na danou službu definovaných v dop. F.720 pro videotelefonii a v dop. F.730 pro videokonference. Pro kódování obrazu se používá metoda specifikovaná v dop. H.261a pro kódování zvuku jsou doporučeny 3 metody podle doporučení G.711, G.722, G.728. Pro přenos videosignálu se využívají ISDN kanály n*b, H0(384kb/s), n*h0, H11(1536kb/s), H12(1920 kb/s). Při vícenásobném používání kanálů (B, H0) musí být zajištěna synchronizace kanálů podle dop.h.221/2.7. Struktura rámce je dána dop. H.221. ISDN videokomunikace, stejně jako koncová zařízení pro tento typ přenosu lze typicky rozdělit do několika základních skupin: Videotelefony Videotelefony jsou specializovaná zařízení poskytující pouze přenos videosignálu. Mohou být napojeny na jednu až tři základní ISDN přípojky, čímž se dosahuje různé kvality videokomunikace, tj. rozlišení, počet snímků za sekundu, kvalita zvuku. Nevýhodou těchto videotelefonů je jednoúčelovost, většinou nedostatečná kvalita obrazu a zvuku a poněkud vysoká cena. Příkladem může být videotelefon T-view od společnosti Siemens.

47 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 47 Obr firma VCON Obr. 2.41: Videotelefon Siemens T-view. Obr. 2.42: Videotelefon MAIA 384 společnosti AETHRA Desktop videokonference Desktop videokonferenční výbava se instaluje jako rozšiřující karta (karty) do klasického PC a jako zobrazovací jednotku používají monitor počítače. Obvykle se připojují na jednu ISDN BRI přípojku, což znamená, že komunikují po jednom či dvou B- kanálech na rychlosti 64 respektive 128 kb/s. Přenosovou kapacitu lze rozšířit sloučením více přípojů BRI. K nim se připojuje malá statická kamera a zvuk je vyřešen pomocí standardní zvukové karty. Pro nenáročnou personální komunikaci takové řešení dostačuje, i když v kvalitě různých desktopových videokonferencí jsou značné rozdíly. Levnější typy dokonce nemívají hardwarový kodek obrazu, který je pak realizován softwarově, což značně zatěžuje procesor PC a negativně se odráží na kvalitě obrazu. Další problém, který levnější systémy přinášejí a který se projevuje i u obyčejného telefonování, je značné zpoždění zpracování zvukového signálu v počítači.

48 FEKT Vysokého učení technického v Brně Kompaktní systémy Jde o samostatná externí zařízení, která pro zobrazení používají standardní TV přijímač či na monitor a jsou vybavena pohyblivou kamerou se zoomem. Některé typy mohou komunikovat po více než dvou B-kanálech a vyšší přenosová rychlost se pak velmi příznivě odráží na kvalitě obrazu. Díky technologickému pokroku dnes některé typy kompaktních videokonferencí nabízí parametry a funkčními možnosti, které byly dříve vyhrazeny pouze pro tzv. group videokonferenční systémy. Obr. 2.43: VEGA společnosti AETHRA Obr. 2.44: Voyager společnosti AETHRA Group systémy Nejvyšší a také nejdražší třída videokonferenčních zařízení, která jsou plně vybavena pro komunikaci mezi skupinami osob, tj. například mezi dvěma zasedacími místnostmi.

49 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 49 Standardně komunikují po šesti B-kanálech (H0), což dává přenosovou rychlost 384 kbit/s, která dostačuje pro přenos obrazu v televizní kvalitě. Některé typy mají přímo v sobě zabudovánu tzv. MCU (Multipoint Conferencing Unit), která umožňuje spojení mezi více než dvěma body Multipoint konference po ISDN Pro uskutečnění multipoint videokonference přes ISDN musejí účastníci být připojení k tzv. MCU (Multipoint Conferencing Unit), která principiálně může být kdekoliv na světě. Jde o relativně drahé zařízení, které navíc vyžaduje kvalifikovanou obsluhu. Většinou je proto lepší použít služeb některého poskytovatele této služby než uvažovat o koupi vlastní MCU, zvláště když jen málokterá firma dokáže toto zařízení plně vytížit pro vlastní komunikaci. Obr. 2.45: ELECTRA-VTC228 společnosti AETHRA Videoserver Vyšší třídou zařízení určených pro realizaci multipoint videokonferencí je tzv. videoserver. Ten poskytuje větší spektrum funkcí než klasická MCU a mívá také větší kapacitu z hlediska maximálního počtu účastníků. Kromě toho umožňuje spojit videokonference používající různá transportní média, např. H.320 přes ISDN a H.323 či SIP po sítích IP, které by jinak neměly možnost mezi sebou komunikovat.

50 FEKT Vysokého učení technického v Brně Architektura H.320 Doporučení H.320 je tzv. deštníkové doporučení definující obecnou architekturu pro multimediální komunikaci v síti ISDN. Blokové schéma koncového zařízení pro multimediální komunikaci je uvedeno na Obr Obr. 2.46: Blokové schéma videotelefonu podle doporučení H.320 MCU řídicí jednotka pro konferenční spojení Komunikační procedury jsou specifikovány v dop. ITU V.242. Spojení probíhá v několika fázích: fáze A: navázání spojení, mimopásmová signalizace, fáze B1: inicializace módu přenosu na prvotním kanále, fáze CA: připojení dalších kanálů, je-li to třeba, fáze CB1:inicializace módu na přidaných kanálech a sesynchronizování kanálů, fáze CB2:nastavení společných komunikačních parametrů, fáze C: vlastní videokomunikace, fáze D: ukončovací fáze, fáze E: rozpad spojení. Dop. H.320 také specifikuje možnost postupného uvolňování přidaných kanálů, nejsouli potřeba, či přibírání dalších kanálů, aniž by se rozpadlo celé spojení.

51 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO Protokoly řady T.120 Protokoly řady T.120 zahrnují řadu komunikačních a aplikačních protokolů a služeb, které poskytují podporu pro mnohabodové datové komunikace v reálném čase. Možnost mnohabodové komunikace podnítila rozvoj nových aplikací, jako datové konference, spolupráce na dálku na jednom projektu, distribuce novinek, aplikace využívající virtuální realitu, simulace, řízení systémů, víceuživatelské hry apod. Dalšími vlastnostmi jsou: zabezpečený přenos dat, bezproblémová spolupráce aplikací od různých výrobců, protokol může využívat různé transportní mechanizmy - POTS, PSDN, CSDN, ISDN, TCP/IP, IPX/SPX,... Dokonce v rámci jednoho konferenčního spojení může být využíváno více transportních protokolů současně. Protokolová řada T.120 zahrnuje dílčí protokoly rozdělené do 2 skupin: protokoly nižších vrstev - 122, 123, 124, jsou aplikačně nezávislé, protokoly vyšších vrstev - 126, jsou aplikačně vázané, protokoly 122 a 125 umožňují mnohabodové komunikační služby, kde protokol T.122 implementuje vlastní služby a protokol T.125 definuje přenosový protokol, přenášená data mohou mít definovanou jednu ze 4 priorit, Generic Conference Control (GCC) = protokol T poskytuje množinu služeb pro vybudování a řízení vícebodové konference, protokol T.126 zajišťuje přenos nepohyblivých obrazů, protokol T. 127 zajišťuje přenos souborů a kompresi souborů, aj Multifunkční zařízení ISDN Multifunkční zařízení ISDN je osobní počítač s instalovaným ISDN rozhraním a patřičným programovým vybavením. Technické vybavení - ISDN karta 1. pasivní pro menší provoz 2. aktivní pro větší provoz, Volba typu závisí na četnosti komunikace po ISDN vedeních a na typu přípojky (BRA, PRA). Karty ISDN se základními přípojkami mohou být, buď pasivní (zatěžují částečně

52 FEKT Vysokého učení technického v Brně 52 procesor počítače), a nebo aktivní (obsahují vlastní procesor pro řízení a zpracování dat) obsahovat jednu nebo až 3 základní ISDN přípojky (BRA) a umožňují i spojování kanálů, takže lze vytvořit kanály s rychlostí až 384 kb/s žádané pro kvalitní video přenosy. Karty s primární přípojkou jsou vždy aktivní. Programové vybavení - operační systém + software dodaný k dané ISDN kartě obsahuje několik částí: ovladač ke kartě s rozhraním CAPI (aplikační programové rozhraní pro nezávislé vytváření aplikací pro ISDN, v současnosti verze 2), CAPI port ovladač pro napojení na standardní komunikační software operačního systému, jakými jsou například www prohlížeč nebo server, klient, ftp klient či server apod., software pro poskytování níže uvedených služeb vytvořený pro aplikační rozhraní CAPI. Nejčastěji podporované služby: telefonování, faxování podle G3 (14400 b/s), telefonní záznamník, přenos dat podle protokolu Euro-file Transfer, či některého novějšího, který například umí sdružovat více kanálů pro rychlejší přenos a implementuje kompresi dat podle V.42bis, funkce analogového modemu b/s, dálkový přístup k počítačové síti, připojení na Internet, videokomunikace doporučení H.320. standardní komunikační nástroje a aplikace operačního systému OS (W9x) CAPI port driver aplikace ISDN ovladač ISDN karty aplikační rozhraní CAPI ISDN karta ISDN přípojka Obr. 2.47: Struktura realizace ISDN aplikace na počítači

53 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO CAPI rozhraní COMMON-ISDN-API (CAPI) je aplikační programové rozhraní pro přístup k síti ISDN přes základní nebo primární přístup (BRI, PRI). CAPI implementaci aplikací pro následující platformy operačních systémů: DOS, Windows různé verze, Netware, Linux, CAPI zahrnuje tyto služby pro tyto oblasti: Základní řízení spojení, Řízení doplňkových služeb, Podpora více aplikací, UNIX, BeOS, OS/2. může být použito pro DTMF detekce/ generování, CTI podpora, Podpora více ISDN rozhraní. CAPI podporuje následující protokoly: HDLC, invertovaný HDLC, SDLC, X.75, X.25, LAPD, X.31, V.110, V.120, T.30 (fax G3), protokoly analogových modemů, PCM (řeč), aj. CAPI je nezávislé na národních signalizačních protokolech (DSS1, 1TR6, VN3, ) Obr. 2.48: Začlenění rozhraní CAPI do síťové architektury OS Windows 9x

54 FEKT Vysokého učení technického v Brně Širokopásmová ISDN - technologie ATM Síť ATM (Asynchronous Transport Mode) byla navrhována jako univerzální telekomunikační síť vyhovující potřebám všech služeb. Věřilo se, že je to síť budoucnosti, která nahradí všechny typy stávajících sítí a tak sjednotí telekomunikační prostředí. Vývoj v této oblasti však ukázal, že to nebude zdaleka pravda a že se bude ubírat jiným směrem Základy ATM V podstatě se jedná o síť s přepojováním datových jednotek, kde se jedná o jednotky na spojové vrstvě mající pevně stanovenou délku, a to 53 B, a nazývají se ATM buňky. Buňky sestávají z 5B hlavičky a 48B informační části. Délka buňky byla stanovena jako kompromis mezi požadavky služeb v reálném čase (telefonie, video přenosy, aj. vyžadují co nejkratší buňku, tj. co nejmenší paketizační zpoždění), a požadavky služeb pro přenos dat, které naopak požadují delší buňky, a tedy větší poměr objemu uživatelských dat a režie pro řízení sítě. ATM je spojově orientovaná síť, což znamená, že před vlastním přenosem musí být mezi účastníky sestaveno virtuální spojení. Jako přenosového prostředku je využívána SDH (Synchronnous Digital Hierarchy), kdy jsou jednotlivé buňky vkládány do STM rámců. Přenosové rychlosti toků ATM jsou od 1,5 Mb/s přes 155 Mb/s a 622 až po 2,5 Gb/s. Hlavními vlastnostmi ATM sítě jsou: minimální režie přenosu - mezi dvěma uzly není kontrola chyb datové části buňky (je zabezpečena pouze hlavička buňky nesoucí směrovací informace), a není řízena plynulost toku dat. Odstranění chyb při přenosu je záležitostí koncových zařízení. To přináší vysokou propustnost sítě. spojově orientovaný mód - na počátku komunikace se buduje virtuální spojení, flexibilita - snadné přizpůsobení se novým požadavkům a službám, efektivní využití zdrojů sítě - obsazuje prostředky sítě pouze, když je to nutné, univerzálnost - lze použít pro poskytování všech dnes známých služeb, nebezpečí ztráty buňky - vlivem přeplnění fronty v ATM uzlech dojde k odhození buňky. Pravděpodobnost ztráty je řádově Toto nebezpečí je minimalizováno také tím, že se jedná o spojově orientovaný přenos minimální množství režie v hlavičce - 5B především pro identifikaci virtuálního spojení, krátké buňky - tj. malé paketizační zpoždění, - potřeba menších bufferů v uzlech, - malé zpoždění buňky průchodem uzlem. vhodné pro služby v reálném čase

55 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 55 Pro zajištění co největší pravděpodobnosti správného doručení buňky je zabezpečena její hlavička pomocí 8b cyklického kódu HEC (Header Error Correction ), který pracuje ve 2 módech: a) korekční - oprava chyby v jednom bitu, b) detekční - detekce chyb s odhozením buňky. Nesprávné směrování by u cílového uživatele způsobilo ztrátu buňky a u jiného uživatele doručení nepatřičné buňky. Virtuální spoj mezi dvěma uzly sítě je určen virtuálním kanálem VCI (Virtual Channel Identification ) a virtuální cestou VPI (Virtual Path Identification). Tyto informace jsou uloženy v hlavičce každé buňky. VCI identifikuje buňku daného virtuálního spojení. VPI určuje kanály VCI se stejnou cestou a urychluje tak spojování v ATM uzlech, které mohou být dvojího typu: 1) VPS (Virtual Path Switch) - přepínač virtuálních cest (také ATM Cross-Connect) - přepojují se pouze celé svazky kanálů určené VPI. 2) )VCS (Virtual Channel Switch) - přepínač virtuálních kanálů (také ATM ústředna) - propojuje virtuální spoje (mění tedy jak VPI tak i VCI). V ATM síti jsou definovány 2 typy rozhraní: 1. UNI (User-Network Interface) - rozhraní koncové zařízení - spojový uzel sítě, 2. NNI (Network Node Interface) - rozhraní spojový uzel sítě - spojový uzel sítě. V závislosti na místě pohybu buňky, existují 2 typy buněk lišící se v 1. oktetu hlavičky: 1) UNI buňka, 2) NNI buňka. Obr udává strukturu obou buněk: GFC VPI VPI VPI VCI VPI VCI VCI VCI VCI PT C VCI PT C HEC HEC PAYLOAD 48 oktetů UNI buňka PAYLOAD 48 oktetů NNI buňka Obr. 2.49: Struktury záhlaví buněk UNI a NNI

56 FEKT Vysokého učení technického v Brně 56 GFC General Flow Control řízení vícenásobného přístupu (4b), VCI Virtual Channel Identifier číslo virtuálního kanálu (16 b), VPI Virtual Path Identifier číslo virtuální cesty (8 nebo 12b), PT Payload Type typ přenášené informace (2b), C Cell Loss Priority požadavek na snížení pravděpodobnosti ztráty buňky (1b), HEC Header Error Correction - zabezpečení hlavičky (8b) Vrstvový model ATM: ATM část vrstvového modelu je složena ze 3 vrstev a specifikován do 3 rovin: vrstvy: 1) Fyzická vrstva, 2) ATM vrstva, 3) ATM adaptační vrstva, 4) vyšší vrstvy. roviny: a) Uživatelská (User Plane) řízení toku uživatelské informace, b) Řídicí (Control Plane) sestavování, udržování a rozpad spojení, c) Správní (Management Plane) plnící funkci: I) Správa rovin transformace funkcí a procedur do ostatních dvou rovin, II) Správa vrstev řízení toku O&M (dohled nad funkčností sítě) informace a metasignalizace. 1) Fyzická vrstva: Fyzická vrstva se skládá ze dvou podvrstev: a) podvrstva fyzického média odpovídá za správné vyslání a příjem bitů, zajišťuje bitovou synchronizacia vhodné kódování signálu, b) podvrstva konvergence pro přenos má několik funkcí: 1) generování a obnova přenosového rámce přizpůsobení dané přenosové strategii, kterou může být buď SDH přenos nebo vlastní buňkový přenos ATM, 2) adaptace buňky pro přenos v daném rámci, 3) rozpoznání buňky, 4) generování a ověření zabezpečení hlavičky, 5) vkládání a odstraňování prázdných buněk. 2) ATM vrstva: Je nezávislá na přenosovém médiu a má 4 hlavní funkce: 1) muldex buněk z různých spojení rozlišených různými VPI avci do a z jednoho toku buněk,

57 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 57 2) přepočet VPI či VCI v ATM uzlech, 3) odstranění nebo přidání hlavičky, 4) řízení toku pomocí GFC. 3) ATM adaptační vrstva: Provádí adaptaci informace z vyšších vrstev do ATM buněk. Obsahuje 2 podvrstvy: 1) Podvrstva segmentace SAR (Segmentation And Reassembly) rozděluje data z vyšších vrstev do buněk a ve zpětném směru zase skládá. Zohledňuje typ přenášených dat, tj. vyrovnává zpoždění, převádí na plynulý tok dat, 2) Podvrstva konvergence CS (Convergence Sublayer) provádí identifikaci zprávy, tj. pro kterou rovinu je určena. Adaptační vrstvy se označují jako AAL, přičemž bylo definováno celkem 5 typů, AAL1 AAL5. Vrstva AAL1 je určena pro služby CBR, AAL2-4 pak pro VBR a AAL5 je určena pro obecná data Třídy služeb v síti ATM Způsob zprostředkování dané služby ATM sítí je určen požadavky služby na přenosové parametry, jako jsou rychlost, zpoždění, jeho rozptyl, a povolená míra ztráty buněk. Podle míry jednotlivých požadavků byly stanoveny 4 třídy A, B, C, D. První 3 třídy jsou pro spojově orientované služby a třída D pro nespojově orientované služby: A CBR (Constant Bit Rate) pro služby s požadavkem na konstantní přenosovou rychlost (např. přenos hovoru, videokonference,...). Definuje se rychlost, zpoždění, jeho rozptyl a povolená míra ztráty buněk. B VBR (Variable Bit Rate) služby s proměnnou přenosovou rychlostí. Definuje se maximální rychlost. Podle důležitosti zpoždění se dále typ dělí na: RT-VBR (Real Time) služby v reálném čase, NRT-VBR(Non-Real Time) služby nevyžadující služby v reálném čase, C ABR (Available Bit Rate) dostupná přenosová rychlost. Pro služby, u nichž není kritická ani rychlost ani zpoždění, ale jsou stanoveny max. ztráty. Určitá minimální přenosová rychlost je zajištěna. D UBR (Unspecified Bit Rate) nespecifikovaná přenosová rychlost, zpoždění ani ztráty buněk. Ztráty se řeší ve vyšších vrstvách, což je záležitost koncových zařízení. Je to obdoba přenosu informací po Internetu. Informační část buňky obsahuje kromě uživatelské informace také další přídavné informace v závislosti na třídě služby. Např. služby třídy A (např. telefonní služba) mají 1.

58 FEKT Vysokého učení technického v Brně 58 informační oktet vyhrazen pořadovému číslu (indikátor konvergenční podvrstvy + poř. číslo) a zabezpečení pořadového čísla pomocí CRC a parity Uživatelský přístup Definice rozhraní koncové zařízení síť vychází z N-ISDN. Jsou definována rozhraní R B, S B, T B, U B. Standardizována jsou pouze rozhraní S a T. Přenosovým médiem bývá nejčastěji optické vlákno. B-TE1 B-NT B-ISDN ústředna TE2 B-TA R B S B T B U B Obr. 2.50: Struktura ATM uživatelského rozhraní Signalizace: Signalizace v ATM se přenáší stejně jako uživatelská informace v buňkách po virtuálních kanálech. Může probíhat po stejné nebo odlišné cestě jako uživatelská informace. Opět jsou definovány uživatelská signalizace (označovaná DSS2 nebo UNI Q.2931) a meziuzlová signalizace vycházející z CCS No.7. Navíc je definována tzv. metasignalizace, což je signalizace pro signalizaci. Má pro každý směr pevně vyhrazené kanály určené VPI a VCI, které nemohou být využívány pro jiný účel Uplatnění technologie ATM Při vývoji technologie ATM a v počátcích jejího nasazování se předpokládalo, že ATM je síťovou technologií budoucnosti, která bude schopna odpovědět na všechny výzvy, které v budoucnosti ze strany požadavků budoucích služeb. Technologie ATM se ukázala jako velmi komplikovaná, a tedy i drahá technologie, která se prosadila především ve vysokorychlostních páteřních datových sítích, kde se vysoké náklady vyvážily velkými objemy zpracovávaných data a schopností rozlišovat různé druhy provozu a preferovat datové toky vyžadující nízké zpoždění. Další rozšíření technologie ATM doznala u ADSL přípojek pro schopnost zajistit kvalitativní parametry při současném poskytování služby přístupu k Internetu a služby IPTV (poskytování distribuce televizního vysílání spolu se službou Video on Demand).

59 Pevné a bezdrátové síťové technologie pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO 59 3 Bezdrátové datové sítě 3.1 Datové přenosy v bezdrátových a mobilních sítích Bezdrátové technologie jsou velmi přitažlivým řešením především ze strany snadné a rychlé instalace. Nevýhodou jsou však nižší přenosové rychlosti, než je tomu u pevných sítí, a to z důvodů nižší efektivity využívání síťových zdrojů, vyšší režie kvůli sdílenému prostředí a prostředí s vyšší úrovní rušení, aj. Patří sem: DECT primárně pro telefonii, lze však i pro přenos dat do 3 Mb/s, WPAN sítě bezdrátové osobní sítě (dosah decimetry až jednotky metrů) IEEE Bluetooth přenos na jednotky až desítky m až desítky Mb/s, IEEE vysokorychlostní WPAN až desítky Mb/s, IEEE ZigBee desítky kb/s, extrémně nízká spotřeba, senzory, ovladače, hračky WLAN IEEE až jednotky Gb/s (na fyzické vrstvě), HiperLAN ETSI desítky Mb/s, WiMAX IEEE metropolitní bezdrátová technologie, MBWA - IEEE Mobile Broadband Wireless Access pásmo 3,5 GHz více než 1 Mb/s. GSM/(E)GPRS UMTS/HSPA(+) LTE/EPS LTE-Advanced Obr. 3.1: Porovnání oblastí využití jednotlivých zástupců bezdrátových a mobilních technologií Mobilní sítě na rozdíl od bezdrátových sítí umožňují mnohem větší mobilitu účastníků (rychlost pohybu účastníků, rozsah území s možností přístupu k síti), sítě jsou vzájemně propojené a často na základě smluv umožňují využití sítí nedomovských operátorů (roaming). Cenou za větší mobilitu jsou však nižší přenosové rychlosti. Do této skupiny patří technologie: GSM CSD (Circuit-Switched Data), později HSCSD (High Speed CSD) desítky kb/s, GPRS (General Packet Radio Service) paketový přenos desítky kb/s,