F AKULTA DOPRAVNÍ Č VUT K ONVIKTSKÁ 20, 11000 P RAHA 1 ITS v podmínkách dopravně-telekomunikačního prostředí ČR (802/210/108) Příloha 5 Telekomunikační prostředí ČR a jeho využití v ITS Zpracováno společností GITY, a.s na základě podané nabídky projektu 802/210/108. VERZE 1.0
Sítě FWA 26 GHz Termín FWA (Fixed Wireless Access) označuje pevné bezdrátové přístupové sítě, využívané pro poskytování telekomunikačních služeb firmám a organizacím. V České republice se pro FWA v současnosti využívá kmitočtové pásmo 26 GHz. Sítě FWA jsou kvalitou a spolehlivostí ekvivalentní pozemním optickým sítím z mnoha dalšími přednostmi. Základní informace Účelem tohoto materiálu je podat základní informace o charakteru sítě, použitých technologií, možnostech tak, aby bylo možno posoudit vhodnost použití tohoto typu sítě pro tvorbu komunikačních prostředí architektury telematiky dopravy. 1.1 Technologie FWA 26 GHZ Síť FWA je pevná bezdrátová přístupová síť typu point-to-multipoint. Na rozdíl od spojů bod-bod (point-to-point), v nichž spolu vždy komunikují dva rovnocenné koncové body a které jsou vhodné především pro páteřní sítě, topologie point-to-multipoint lépe vyhovuje pro připojení uživatelů telekomunikačních služeb, tedy pro přístupové sítě. Umožňuje totiž koncentrovat provoz od většího počtu uživatelů do jednoho uzlu, aniž pro každou přípojku bylo nutné instalovat v tomto uzlu další anténu. Síť FWA se skládá ze dvou hlavních stavebních prvků: základnových stanic (uzlů) a účastnických terminálů (viz Obr. 1). Základnová stanice zabezpečuje pokrytí zvoleného území signálem a napojení na páteřní síť; její provoz je zcela v režii operátora sítě FWA. S touto stanicí komunikují jednotlivé účastnické terminály, které se instalují u zákazníka. Vzhledem k použitému kmitočtovému pásmu je podmínkou přímá viditelnost mezi anténami účastnického terminálu a základnové stanice. Z hlediska uživatele je koncovým bodem sítě účastnický terminál, konkrétně pak příslušné rozhraní (port), na němž je definována poskytovaná služba (viz Obr. 2). Také terminál je totiž zpravidla součástí sítě operátora; uživatel si jej nekupuje, instalované zařízení je v ceně služby a operátor ručí za funkčnost služby až po uživatelské rozhraní. 1.2 Základní parametry sítě Podstatné parametry sítě FWA jsou shrnuty v následující tabulce: 1
Obr. 1 Schéma typické sítě FWA Účastnický terminál Základnová stanice Základnová stanice Účastnický terminál Účastnický terminál Páteřní síť (ATM) Integrovaná anténa Kabelový svod Vn it ř ní jednotka Uživatelské porty Ob r. 2 Úč astnický terminál sítě FWA 2
Tabulka 1: Typické parametry sítě FWA Uživatelská rozhraní Přenosová rychlost Dostupnost end-toend typicky G.703/G.704, V.35, X.21, Ethernet 10BaseT zpravidla více nezávislých portů na terminál typicky do 8 Mb/s na terminál > 99,5% Chybovost (BER) < 10-9 1.3 Základní vlastnosti sítě Díky svým vlastnostem představuje FWA univerzální širokopásmové přenosové prostředí vhodné k poskytování celé řady telekomunikačních a datových služeb s vysokou spolehlivostí a garantovanými parametry. FWA v sobě spojuje hlavní výhody optických vedení (vysoká spolehlivost) a bezdrátových spojů (krátká doba instalace). Přesto není využívání sítí FWA u nás není zatím tak rozšířené, jak by odpovídalo významu této technologie. Důvodů je několik, ty hlavní jsou následující: zařízení pro přístupové sítě v pásmu 26 GHz nejsou dosud široce dostupná; licence pro provozování sítí v tomto pásmu v ČR byly uděleny teprve koncem roku 2000; sítě FWA jsou budovány jako skutečně širokopásmové přenosové prostředí určené k profesionálnímu použití, což vyžaduje nemalé investice i čas. Přesto již technologie FWA na českém trhu našla své místo a můžeme očekávat její další prudký rozvoj. 1.4 Srovnání s optickými kabely Často je technologie FWA srovnávána právě s optickým vedením, protože je schopna poskytnout podobné služby a ve stejné kvalitě. Důležitá kritéria pro porovnání vlastností a možností obou typů sítí jsou uvedeny v tabulce 2. 3
Tabulka 2: FWA 26 GHz: srovnání s optickým připojením Přenoso vá rychlost Kvalita Spolehliv ost Doba realizace Cena Optickým vedením lze teoreticky přenášet data rychlostmi v řádu Gb/s až Tb/s, což je přímo předurčuje k nasazení v páteřních sítích. Pro přístupové sítě je taková propustnost v drtivé většině případů prakticky nevyužitelná, naopak FWA je při rychlostech do 8 Mb/s pro dnešní i budoucí komerční aplikace ideální. Kvalita přenosové trasy se vyjadřuje zpravidla chybovostí BER (bit error rate), u pronajatých okruhů je standard 10-9 nebo lepší. Vzhledem k tomu, že pásmo 26 GHz je vyhrazené (licencované) a nehrozí zde rušení jinými vysílači, poskytují spoje FWA stejnou kvalitu jako optická vedení. Díky vyhrazenému kmitočtovému pásmu pro FWA je reálně dosahovaná spolehlivost obou technologií srovnatelná. U optických sítí se zvyšuje zakruhováním za cenu vyšších nákladů. Při využití redundantního spoje FWA lze dosáhnout stejného efektu. V obou případech je spolehlivost vyšší, než u běžné (metalické) pozemní linky. U bezdrátových spojů je zřízení přípojky z principu podstatně rychlejší, než u pozemních vedení. To je zvlášť významné v dnešní době, kdy vývoj ekonomiky vyžaduje rychlé přizpůsobování velikosti i struktury firem měnícím se podmínkám stěhování, rozdělování či slučování společností je poměrně časté. FWA dnes nabízí nejlepší poměr výkon/cena na telekomunikačním trhu. Nevyžaduje žádné investiční náklady a díky své flexibilitě a rezervě kapacity se snadno přizpůsobí vašim stávajícím i budoucím potřebám. 1.5. Srovnání s bezdrátovým připojením v pásmu 2,4 GHz Z bezdrátových technologií jsme pro srovnání zvolili mikrovlnné spoje ve volném (nelicencovaném) pásmu 2,4 GHz, protože jsou na českém trhu nejrozšířenější. Podrobnější analýza dalších používaných technologií přesahuje rámec tohoto článku. Úvodem je třeba říci, že porovnání je možné jen pro služby jako je připojení k Internetu nebo propojení sítí LAN, protože některé telekomunikační služby nelze běžnými systémy pracujícími v pásmu 2,4 GHz poskytnout. Je to dáno tím, že tato technologie původně vznikla pro použití v bezdrátových lokálních sítích a zpravidla nepočítá s jiným rozhraním, než Ethernet. Důležitými porovnávacími kritérii jsou v tabulce 3. Tabulka 3: FWA 26 GHz: srovnání s bezdrátovým připojením v pásmu 2,4 GHz Přenosová rychlost Výrobci zařízení pro pásmo 2,4 GHz uvádějí maximální přenosovou rychlost až 11 Mb/s, ale tato kapacita je při připojení více uživatelů k jednomu uzlu sdílená a navíc závisí na vzdálenosti. Navíc ji není možné nijak garantovat, protože ve volném pásmu nelze předvídat rušení jinými uživateli. Reálně se tedy pracuje s rychlostmi do 256 kb/s, naproti tomu FWA umožňuje skutečně trvale zaručit až 8 Mb/s. 4
Kvalita Spolehlivo st Doba realizace Cena Srovnání kvality přenosové trasy na úrovni BER (bit error rate) v tomto případě není možné, protože bitově transparentní pronajatý okruh u běžných systémů v pásmu 2,4 GHz nelze poskytnout. Každopádně však platí, že parametry služby nelze na rozdíl od FWA nijak objektivně garantovat, protože není možné ovlivnit nebo předvídat rušení jinými uživateli. Díky vyhrazenému kmitočtovému pásmu je reálně dosahovaná spolehlivost FWA podstatně vyšší. U spojů v pásmu 2,4 GHz není možné ovlivnit nebo předvídat výpadky sítě způsobené rušením jinými uživateli. Doba realizace je v obou případech srovnatelná. Výhodou FWA je, že díky vyhrazenému kmitočtovému pásmu nehrozí případné zdržení způsobené laděním a hledáním nejlepšího signálu. Při získávání povolení k instalaci účastnického terminálu také mohou hrát roli rozměry antén, které jsou u FWA díky vyšším frekvencím menší. Nižší investiční náklady a volné kmitočtové pásmo hrají ve prospěch 2,4 GHz. FWA však nabízí nesrovnatelně vyšší kvalitu a spolehlivost, a také širší sortiment služeb a více než dostatečnou rezervu kapacity pro zvyšování rychlosti i další služby v budoucnu. 2. Základní služby systému FWA FWA je z pohledu uživatele zcela transparentní a žádným způsobem ho neomezuje ve výběru požadovaných služeb takže pokud dnes využíváte např. pronajaté okruhy ( pevné linky ), poskytne vám FWA tutéž službu ve stejné nebo lepší kvalitě. Rozdíl je v tom, že FWA může nabídnout i služby další, které dnes pronajatý okruh neumožňuje. FWA je skutečně unikátní v tom, že v jedné síti, na jedné přípojce a především se stejnou kvalitou a spolehlivostí (!) dokáže poskytnout jak klasická telekomunikační rozhraní a služby (např. pronájem okruhů nebo Frame Relay), tak přímé připojení datové sítě Ethernet. FWA je tedy ideální připojení pro období dnes často skloňované konvergence sítí, protože všechny tyto možnosti jsou k dispozici současně. To přináší jednoznačné výhody: díky FWA vám alternativní telefonní operátoři mohou rychleji a efektivněji nabídnout své služby; FWA chrání vaše investice do stávajících přístupových zařízení: propojení poboček nevyžaduje žádné změny v hardwaru ani konfiguraci, bude pouze rychlejší a cenově výhodnější; rozhraní Ethernet zjednoduší a zlevní vaše připojení k Internetu nebo vytvoření firemní VPN (virtuální privátní sítě); 5
instalovaná přípojka má dostatečnou rezervu rozhraní i přenosové kapacity pro budoucí aplikace. Znovu je třeba připomenout, že FWA je pouze transparentní, širokopásmová přípojka, sloužící pro poskytování telekomunikačních a datových služeb. Klíčový rozdíl tedy není jen v technologii, ale především v rychlosti, kvalitě, spolehlivosti a univerzálnosti. Konkrétní nabídka služeb pak závisí na využití těchto možností poskytovatelem. Prostřednictvím FWA je možné využívat např. tyto služby: telefonní služby; služby pronájmu telekomunikačních okruhů; datové služby Frame Relay; propojení sítí Ethernet (VLAN); virtuální privátní sítě (VPN); připojení k Internetu. Na jedné přípojce FWA lze přitom ukončit více služeb současně (viz Obr. 3). Centrála zákazníka Pobočka zákazníka Účastnický terminál Základnová stanice PBX LAN Síť FWA Internet Telefonní operátor Obr. 3 Více nezávislých služeb na jedné přípojce FWA 6
2.1 Realita a zkušenosti Profesionální sítě FWA, splňující potřebné telekomunikační standardy, vyžadují nemalé investice do infrastruktury i lidských zdrojů; proto jsou služby sítí FWA v současné době dostupné především ve větších městech a v rychlostech od 128 kb/s výše. Nicméně s pokračujícím rozšiřováním (a tedy i zlevňováním výroby) této technologie a rostoucími nároky uživatelů na výkon, kvalitu a spolehlivost lze očekávat i významnější nárůst podílu FWA na českém trhu. Dosavadní zkušenosti z provozu sítí FWA potvrzují deklarovanou kvalitu a spolehlivost služeb. Správně navržená síť dopředu počítá s vlivem počasí, takže ani za nepříznivých podmínek nedochází ke zvýšení chybovosti. Významným faktorem pro spokojenost zákazníků je také profesionalita operátora, od prvního kontaktu přes realizaci až po provoz. Podstatou roli ve všech fázích tohoto procesu hraje rychlost, kterou uživatel FWA automaticky očekává. Z toho důvodu se ke zjištění dostupnosti služby v místě poptávky používají geografické informační systémy (GIS), což umožňuje obratem reagovat na požadavky na připojení. Nezbytnou podmínkou dodržení garantovaných lhůt je také bezchybně fungující logistika a kvalifikované servisní zázemí operátora. 3. Technologie FWA v městech (metropolitní sítě) Pojem metropolitní síť lze čistě technicky definovat jako telekomunikační infrastrukturu vybudovanou na území města. Rozsah, technické řešení a význam sítě se ovšem může podstatně lišit podle toho, kdo, z jakých prostředků a pro jaký účel síť zřizuje a provozuje. Typické možnosti stávajícího přístupu k metropolitním sítím jsou uvedeny dále, v praxi se ovšem často setkáme s jejich kombinací. 3.1. Síť vlastněná a provozovaná městem pro vlastní potřebu Slouží k propojení městských úřadů, škol, knihoven, úřadoven policie a podobných subjektů. Často využívá infrastruktury organizací vlastněných městem (např. dopravní podnik, vodárna, apod.). V čisté podobě je zpravidla uzavřená, technické řešení a rozmístění je úzce vázané na potřeby provozovatele. V některých případech se uvažuje i o jejím komerčním využití; významnějšímu prodejnímu úspěchu však brání malá otevřenost sítě, omezené možnosti rozšiřování a investic a také chybějící organizační a personální zázemí (péče o zákazníky, obchod, marketing). Vlastní infrastruktura je v tomto případě zpravidla založena na vlastním vedení, nejčastěji optickém. Bezdrátové spoje se nasazují jen tam, kde není k dispozici pozemní vedení. Tato síť se obvykle využívá k propojení lokálních datových sítí spolupracujících subjektů a příčkovému spojení pobočkových telefonních ústředen. Vyžadují se spíše vyšší přenosové rychlosti, bezpečnost a spolehlivost. 3.2. Síť vlastněná a provozovaná firmou nebo jinou organizací pro vlastní potřebu Slouží k propojení poboček, dislokovaných pracovišť, dceřinných společností apod. Ještě více než v předchozím případě zde platí, že jde o síť uzavřenou, jejíž technické řešení a rozmístění je úzce vázané na potřeby provozovatele. S komerčním využitím se obvykle nepočítá. 7
Infrastruktura sítě využívá pozemních i bezdrátových spojů. Posledně jmenované mohou být v závislosti na konkrétních potřebách a možnostech mikrovlnné (ve volných i placených pásmech) nebo optické (laserové). Síť tohoto typu se využívá pro přístup k centrálnímu informačnímu systému firmy (organizace), sdílení dat, intranet, propojení pobočkových telefonních ústředen apod. Vyžadují se spíše vyšší přenosové rychlosti, krátká doba realizace, flexibilita, bezpečnost a spolehlivost. 3.3. Síť provozovaná telekomunikačním operátorem, který poskytuje služby dalším subjektům V tomto případě je hlavním cílem komerční využití sítě, tedy prodej jejích služeb dalším subjektům. Technické řešení sítě a rozmístění přístupových bodů se řídí požadavky trhu. Operátor nemusí být nutně vlastníkem všech částí sítě, rozhodující však je, že garantuje svou službu jako celek (end-to-end) bez ohledu na to, zda k jejímu poskytování využívá i subdodávek. Síť je v tomto případě nutně koncipována jako otevřená, poskytující jasně definované služby a standardní rozhraní. Protože se jedná o podnikatelský záměr a očekává se návratnost investic, je pochopitelně cílem získání (a udržení) maximálního počtu zákazníků důležitou roli zde proto hraje obchod, marketing a péče o zákazníky. To vše při co nejnižších nákladech proto je klíčová správná volba technologie, která dokáže kvalitně, efektivně a rychle zajistit připojení uživatelů. V poslední době se k tomuto Účastnický terminál FWA Základnová stanice FWA Základnová stanice FWA Účastnický terminál FWA Data Hlas Internet Účastnický terminál FWA účelu začíná prosazovat také FWA. Síť telekomunikačního operátora / ISP Taková síť tedy musí být schopna nabídnout řadu telekomunikačních a datových služeb především pronájem okruhů, přístup k Internetu, propojení sítí LAN a telefonní (hlasové) služby. Další podmínkou je možnost volby přenosových rychlostí v co nejširším rozsahu, aby bylo možné uspokojit malé i větší zákazníky. I zde je samozřejmá bezpečnost a spolehlivost, klíčovou roli však hraje rychlost realizace a cena. 8
3.4. Prostor pro nasazení FWA 26 GHz Technologie FWA (Fixed Wireless Access) umožňuje poskytovat všechny běžně nabízené telekomunikační a datové služby v rozsahu přenosových rychlostí do 8 Mb/s. Velkou výhodou je zde garantovaná bezpečnost a spolehlivost služeb a krátká doba realizace. Jistým omezením je pouze dosah (pokrytí), neboť je nezbytná přímá viditelnost na základnovou stanici sítě FWA na vzdálenost do cca 5 km, což ztěžuje nasazení této technologie v příměstských zónách. 3.5. Výhody FWA 26 GHz v metropolitních sítích Výše uvedené příklady nevyčerpávají zdaleka všechny možnosti pro nasazení FWA v metropolitních sítích. Tato moderní technologie přináší četné výhody pro všechny uvedené typy těchto sítí, hlavní z nich jsou popsány v dalších odstavcích. 3.5.1 Síť vlastněná a provozovaná městem pro vlastní potřebu FWA splňuje základní požadavky těchto sítí, tj. bezpečnost, spolehlivost a dostatečná přenosová rychlost. Je možné se setkat i s nároky na rychlosti přesahující 8 Mb/s, v těchto případech se však nezřídka spíše než o objektivní potřebu jedná o rezervy v nastavení provozovaných aplikací a zbytečnou režijní komunikaci mezi klienty a servery. Nasazení FWA přichází nejčastěji v úvahu jako poslední míle navazující na stávající optickou páteř metropolitní sítě tam, kde pro město nemá smysl budovat vlastní vedení. Podstatnou výhodou FWA je eliminace investičních a skrytých provozních nákladů. Jestliže totiž připojení městských subjektů za jasně definovaných podmínek zajišťuje licencovaný operátor, zamezí se tím nehospodárným investicím do vlastní předimenzované infrastruktury a sníží se i personální náklady na kvalifikovanou správu sítě. 3.5.2. Síť vlastněná a provozovaná firmou nebo jinou organizací pro vlastní potřebu Opět platí, že FWA splňuje základní požadavky těchto sítí po stránce bezpečnosti, spolehlivosti a přenosové rychlosti. V komerční sféře je také velmi důležitá flexibilita a rychlost realizace, neboť vývoj ekonomiky vyžaduje rychlé přizpůsobování velikosti i struktury firem měnícím se podmínkám stěhování, rozdělování či slučování společností je poměrně časté. FWA zde může buď sloužit jako poslední míle navazující na vlastní páteřní síť firmy (organizace), nebo vlastní síť plně nahradit a poskytnout ji jako službu. Stejně jako v předchozím případě je výhodou nasazení FWA eliminace investičních a skrytých provozních nákladů. Nesmírně důležitá je také již zmíněná rychlost instalace nových přípojek. 3.5.3 Síť provozovaná telekomunikačním operátorem, který poskytuje služby dalším subjektům 9
Operátoři metropolitních sítí využívají dnes FWA zejména tam, kde se setkávají s požadavkem zákazníka na garantovanou kvalitu a vyšší přenosovou rychlost. FWA zde téměř výhradně slouží jako poslední míle navazující na vlastní páteřní síť metropolitního operátora. Klíčovou výhodou oproti jiným řešením je krátká doba realizace a možnost nabídnout více služeb na jedné přípojce současně. To dává těmto společnostem významnou konkurenční výhodu a umožňuje jim nabídnout svým klientům takové podmínky a termíny, které by jiným způsobem nebylo možno zajistit. 3.6. Příklady řešení Na obrázcích jsou některé typické možnosti využití FWA v metropolitních sítích. První z nich je propojení lokálních datových sítí LAN (viz Obr. 5). Princip je totožný, ať už jde o součást privátní sítě města, nebo komerčně nabízenou službu. Naprosto stejným způsobem může být řešeno i příčkové spojení pobočkových telefonních ústředen. Účastnický terminál Základnová stanice FWA Základnová stanice FWA Účastnický terminál LAN LAN Metropolitní síť Obr. 1 Využití FWA k propojení sítí LAN Dalším příkladem je využití FWA pro intranet, tedy sdílení informačních zdrojů (případně aplikací), které nachází uplatnění jak v rámci místní správy, tak podnikové sféře (viz Obr. 6). 10
Sdílené servery (intranet) Základnová stanice FWA Účastnický terminál Účastnický terminál Metropolitní síť LAN Uživatel Obr. 2 Využití FWA pro intranet 11
4. Základní vlastnosti sítě FWA Technologie FWA 26 GHZ mají nesporně vysoké užitné vlastnosti. Pro přiblížení problematiky budou základní a nejdůležitější v této kapitole přiblíženy. 4.1 Přenosová rychlost Optickým vedením lze teoreticky přenášet data rychlostmi v řádu Gb/s až Tb/s, což je přímo předurčuje k nasazení v páteřních sítích. Pro přístupové sítě je taková propustnost v drtivé většině případů prakticky nevyužitelná, naopak FWA je při rychlostech do 8 Mb/s pro dnešní i budoucí komerční aplikace ideální. 4.2 Kvalita Kvalita přenosové trasy se vyjadřuje zpravidla chybovostí BER (bit error rate), u pronajatých okruhů je standard 10-9 nebo lepší. Vzhledem k tomu, že pásmo 26 GHz je vyhrazené (licencované) a nehrozí zde rušení jinými vysílači, poskytují spoje FWA stejnou kvalitu jako optická vedení. 4.3 Spolehlivost Díky vyhrazenému kmitočtovému pásmu pro FWA je reálně dosahovaná spolehlivost obou technologií srovnatelná. U optických sítí se zvyšuje zakruhováním za cenu vyšších nákladů. Při využití redundantního spoje FWA lze dosáhnout stejného efektu. V obou případech je spolehlivost vyšší, než u běžné (metalické) pozemní linky. 4.4 Doba realizace U bezdrátových spojů je zřízení přípojky z principu podstatně rychlejší, než u pozemních vedení. To je zvlášť významné v dnešní době, kdy vývoj ekonomiky vyžaduje rychlé přizpůsobování velikosti i struktury firem měnícím se podmínkám stěhování, rozdělování či slučování společností je poměrně časté. 4.5 Cena FWA dnes nabízí nejlepší poměr výkon/cena na telekomunikačním trhu. Nevyžaduje žádné investiční náklady a díky své flexibilitě a rezervě kapacity se snadno přizpůsobí vašim stávajícím i budoucím potřebám. 4.6 Služby FWA je z pohledu uživatele zcela transparentní v tom smyslu, že poskytuje stejné služby, jako např. pozemní linky. Rozdíl je v tom, že FWA může nabídnout i služby další, které dnes pronajatý okruh neumožňuje. FWA je unikátní v tom, že v jedné síti, na jedné přípojce a především se stejnou kvalitou a spolehlivostí (!) dokáže poskytnout jak klasická telekomunikační rozhraní a služby (např. pronájem okruhů nebo Frame Relay), tak přímé připojení datové sítě 12
Ethernet. FWA je tedy ideální připojení pro období konvergence sítí, protože všechny tyto možnosti jsou k dispozici současně. To přináší jednoznačné výhody: díky FWA mohou operátoři sítě rychleji a efektivněji nabídnout své služby; FWA svými užitnými vlastnostmi efektivněji zhodnocují vložené prostředky do stávajících přístupových zařízení(propojení poboček nevyžaduje žádné změny v hardwaru ani konfiguraci, bude pouze rychlejší a cenově výhodnější); rozhraní Ethernet zjednoduší a zlevní například připojení k Internetu nebo vytvoří firemní VPN (virtuální privátní sítě); instalovaná přípojka má dostatečnou rezervu rozhraní i přenosové kapacity pro budoucí aplikace. FWA je pouze transparentní, širokopásmová přípojka, sloužící pro poskytování telekomunikačních a datových služeb. Klíčový rozdíl oproti pevným linkám tedy není jen v technologii, ale především v rychlosti, kvalitě, spolehlivosti a univerzálnosti. Konkrétní nabídka služeb pak závisí na využití těchto možností poskytovatelem. Prostřednictvím FWA je možné využívat např. tyto služby: telefonní služby; služby pronájmu telekomunikačních okruhů; datové služby Frame Relay; propojení sítí Ethernet (VLAN); virtuální privátní sítě (VPN); připojení k Internetu. 5. Technologické řešení sítě FWA 26 GHZ Nosnou technologií implementovanou v celé síti STAR 21je ATM (Asynchronous Transfer Mode). Výhody jednotné platformy vybudované na ATM jsou následující: homogenní řešení pro heterogenní služby TDM služby (LL, hlas) a paketové služby (data, video, Internet, Frame Relay) jednotná definice přenosových parametrů a parametrů QoS (maximální propustnost, garantovaná propustnost, doba a trvání burstů) napříč celou sítí, jednotná garance parametrů SLA pro službu end-to-end, efektivní terminace různých služeb jako okruhy ATM PVC na jednom centrálním rozhraní, Síť STAR 21 se sestává z několika dílčích subsystémů: 13
bezdrátová poslední míle, páteřní ATM infrastruktura, provozní a dohledové centrum 24x7 NOC. 5.1. Bezdrátová poslední míle Je tvořena dvěmi dílčími subsystémy: 1) základnová stanice a 2) účastnický terminál. Dodavatelem technologie AirStar pro poslední míli je americká společnost NETRO Corporation, která je považována za v současnosti nejlepšího výrobce obdobných zařízení. 5.1.2. Základnová stanice Základnová stanice pokrývá svým signálem typicky kruhovou oblast o rozloze cca 34 km 2. Oblast pokrytí základnovou stanicí je rozdělena do tzv. sektorů s typickou šířkou 90. Vzhledem k použitým frekvencím v pásmu 24-26 GHz je základní podmínkou pevné umístění terminálu s povinným požadavkem na přímou viditelnost. Podobně jako v případě jiných sítí point-to-multipoint (PMP), i zde terminály sdílí celkovou kapacitu sektoru. 14
Díky patentovanému řešení společnosti Netro, proprietárnímu protokolu CellMAC založeném na ATM a koncepci celé komunikace mezi základnovou stanicí a účastnickým Obr.8: Princip patentované řešení společnosti Netro terminálem je zaručena garance QoS pro každou definovanou službu s možností dynamické alokace kapacity přenosového pásma. Komunikace mezi základnovou stanicí a účastnickým terminálem (downstream) využívá přístupu FDM a TDM. Komunikace mezi účastnickým terminálem a základnovou stanicí (upstream) přístupu FDM a TDMA. Z hlediska funkčnosti lze základnovou stanici chápat jako nativní ATM koncentrátor v kategorii řešení carrier-class. V praxi to představuje redundanci napájení s provozní zálohou na 12 hodin, redundanci modulu síťového rozhraní, řídících a přepínacích jednotek a redundanci rádiové části. Dalším výrazným rysem je možnost kompletní vzdálené správy (konfigurace parametrů zařízení, definice a monitorování služeb, upgrade programového vybavení, diagnostika) základnové stanice a terminálů vzdáleně z dohledového centra (NOC) bez nutnosti fyzické přítomnosti. 5.3. Dosah systému Dosah systému s integrální anténou je cca 3,5 km, pro větší vzdálenosti jsou používány externí antény o průměru 40 resp. 60 cm s dosahem až 5,5 km. Uváděné hodnoty jsou platné pro garantovanou dostupnost rádiové trasy 99,99% s chybovostí BER 15
10-9. Možnost dosažení těchto parametrů bylo úspěšně otestováno v praxi v běžném provozu. 16
5.4. Účastnický terminál Účastnický terminál se skládá z vnější části (úzce směrová anténa) a vnitřní jednotky s uživatelskými rozhraními. Nedílnou součástí je pasivní výbava (kabelová trasa, bleskojistky, napájecí zdroj, anténní výložník, ). Tabulka 4: Základní technologické vlastnosti Integrovaná anténa Rozměry Hmotnost Napájení antény typ kabelu 30x20x16 cm (anténa) 22x23x12 cm (držák antény) 6 kg (anténa) + 2 kg (držák antény) přes koaxiální kabel Koaxiální kabel 50 Ω, 6 mm maximální délka kabelu 400 m Vnitřní jednotka Rozměry Hmotnost Uživatelská rozhraní (počet jednotlivých portů závisí na typu vnitřní jednotky) Napájení Příkon Hmotnost 30x21,5x4 cm 2 kg E1 G.703/704/PRI X.21/V.35 10/100BaseT -48 V ss / 230 V st max. 50 W 2 kg 5.5. Dostupná rozhraní Varianty přístupových rozhraní na účastnickém terminálu (terminály jsou dodávány ve fixních konfiguracích)jsou zobrazeny na obr.9. 17
1x Ethernet 10/100BaseT 4x E1 G.703/G.704 2 E1 + 1 10BaseT 4 E1 + 1 10/100BaseT 2 E1 + 2 V.35/X.21 + 1 10/100BaseT 1 E1 + 1 V.35/X.21 + 1 10/100BaseT 1 E1 + 2 10BaseT + 1 10/100BaseT Další rozhraní mohou být realizována pomocí převodníků připojených na nevyužité porty (porty POTS pro klasický hlas, další porty V.35/X.21, ). Dostupná signalizace: Princip je zobrazen na obrázku 10. E1 (2 Mb/s) - G.703, G.704, ISDN PRI, LL, FR sériové rozhraní V.35/X.21 (2 Mb/s) - LL, FR, PPP Ethernet (4, 8 Mb/s) - bridge 802.1D (1 ATM PVC), VLANy 802.1Q (15 ATM PVC), IP VPN Poznámka: Všechna rozhraní na účastnickém terminálu mohou být využita současně. 1x Ethernet 10/ 100BaseT 2x sériový port X.21/ V.35 2x E1 G.703/ G.704 18
5.6. Řešení pro multiservisní sítě Sít společnosti STAR 21 je navržena tak, aby ve špičkové, garantované kvalitě nabízela prostředí jak pro klasické služby založené na TDM, tak moderní paketové služby. 5.6.1. Řešení pro TDM služby pronajaté okruhy (LL) Pro realizaci služby pronajatého okruhu je využito ATM okruhů s třídou služby CBR a s parametry popisující daný okruh. Díky tomu lze garantovat požadovanou šířku pásma, zpoždění v síti, výslednou kvalitu okruhu a podobně. Na straně technologie FWA jde o určení počtu timeslotů pro příslušný okruh určený párem VPI/VCI, definování fyzického rozhraní na němž je okruh ukončen a nastavení příslušné signalizace. Tento okruh pak vchází do ATM přepínače, stále jako provoz s třídou CBR prochází sítí a následně je terminován v určeném místě sítě (jiný terminál FWA, rozhraní E1 v propojovacím bodě, rozhraní ATM v propojovacím bodě). 5.6.2. Řešení pro IP služby Internet, IP VPN Pro realizaci těchto služeb je použito shodné filozofie řešení. Rozdíl je v použité třídě služby v tomto případě jde o okruhy s parametry pro službu VBR (příslušné nastavení hodnot parametrů PCR, SCR, MBS). 5.6.3. Synchronizace sítě Zásadní podmínkou pro realizaci TDM služeb je korektní synchronizace všech částí sítě. V síti STAR 21 jsou použity normály GPS s přesností Stratum1. Tyto zdroje synchronizují celou trasu od ATM přepínačů, přes základnové stanice až po účastnické terminály. Koncová zařízení připojovaná k účastnickým terminálům jsou synchronizována z portů těchto terminálů. Výrazným rysem a výraznou konkurenční výhodou sítě STAR 21 je podpora transparentního přenosu synchronizace (např. pro synchronizaci pobočkových ústředen se sítí telefonního operátora). Síť poskytuje standardizované řešení využívající metody SRTS (Synchronous Residual Time Stamp). Toto řešení bylo ověřeno řadou pilotních projektů a je používáno v ostrém provozu k plné spokojenosti našich zákazníků. 19
6. Technické aspekty propojení sítě STAR 21 se sítěmi jiných operátorů Ve všech městech, v nichž jsou nabízeny služby sítě STAR 21, lze realizovat propojení se sítěmi jiných operátorů. Volba vhodného řešení závisí na celé řadě konkrétních požadavků a podmínek, kterými jsou například kapacita propojení, doba zřízení propojení, technická realizovatelnost, geografické podmínky a podobně. TS 4 TS 3 TS 2 TS 1 PO I Transparentní POI Koncentrované POI TS 1 (2M) 2Mbps G.703 TS 1 (n 64k) TS 1 (2M) TS 2 (2M) TS 3 (n 64k) 2Mbps G.703 2Mbps G.704 TS 2 (n 64k) TS 3 (n 64k) 2Mbps G.704 TS 2 (2M) TS 3 (n 64k) 34Mbps 155Mbps ATM PVC TS 4 (n 64k) 2Mbps G.704 TS 4 (n 64k) TS 4 (n 64k) Centrální rozhraní dostupná v propojovacím bodě POI: E1 (2 Mb/s) - G.703, G.704, LL, FR ATM E3 ATM STM-1/OC3 Ethernet (10, 100 Mb/s) - bridge 802.1D, VLAN 802.1Q, IP VPN 20
6.1. Standardní POI V síti jsou vybudovány následující primární propojovací body POI (Point Of Interconnect): telehotel SITEL a Infigate, uzel sítě v brněnské teplárně na Špitálce, uzel sítě v budově ZEPTER v Ostravě. V těchto bodech jsou okamžitě dostupné přístupové porty pro terminování příslušných služeb. V těchto prostorách lze rovněž umístit technologická zařízení a případné síťové komponenty jiných operátorů. Doba realizovatelnosti propojení v těchto bodech je řádově ve dnech. 6.2. Propojení pomocí účastnického terminálu V případě, kdy je požadována nižší kapacita propojení mezi oběma sítěmi, lze pro propojení využít účastnický terminál. Vlastní řešení představuje umístění terminálu sítě STAR 21 v POPu operátora. V případě, kdy POP operátora leží v oblasti pokrytí sítě STAR 21, lze vlastní propojovací bod zřídit během několika dní. Tento způsob řešení umožňuje pružně vybudovat více propojovacích bodů v rámci města s možností dynamického zvyšování kapacity propojení. 6.3. Transparentní vs. koncentrované propojení Oba výše uvedené způsoby propojení poskytují možnost jak koncentrovaného, tak transparentního propojení. Transparentní propojení představuje terminaci 1:1, kdy každému portu odpovídá jeden port na propojovacím rozhraní. V případě, kdy se jedná o okruhy o nižších rychlostech je výhodnější koncentrovat přípojky do jednoho propojovacího rozhraní (E1 grooming nebo koncentrace ethernetových přípojek do jednoho rozhraní Ethernet s podporou virtuálních sítí dle 802.1Q). Pro případ koncentrace většího počtu okruhů je ideální terminace na rozhraní ATM. 6.4. Páteřní síť ATM Páteřní síť slouží ke vzájemnému propojení jednotlivých základnových stanice. Je tvořena (1) modulárními šasi páteřních ATM přepínačů a (2) jejich jednotlivými propojeními, realizovanými rádiovými spoji bod-bod ve vyhrazeném pásmu nebo pronajatými datovými okruhu o vhodné kapacitě. Přístup k prostředkům páteřní sítě zabezpečuje výše uvedená bezdrátová poslední míle. Dodavatelem ATM přepínačů PacketStar je americká společnost LUCENT Technologies. Dodavatelem páteřních IP směrovačů řady 7200 je americká CISCO Systems. 21
TS 4 TS 3 TS 2 TS 1 PO I Transparentní u-poi Koncentrované u-poi TS 2 (2M) 2Mbps G.703 TS 2 (n 64k) TS 3 (n 64k) TS 4 (n 64k) 2Mbps G.704 2Mbps G.704 TS 3 (n 64k) TS 4 (n 64k) 2Mbps G.704 Obr. 13: Transparentní a koncentrované zakončení LL okruhů na účastnickém terminálu 22
7. Provozní a materiální zabezpečení 7.1 Provozní a dohledové centrum Provozní a dohledové centrum NOC (Network Operations Centre) je nedílnou součástí sítě. Dohledové centrum vykonává operace v režimu 7 24 h po celý rok a je umístěno v Brně, v areálu Českého technologického parku. Tým kvalifikovaných operátorů dohledového centra monitoruje funkčnost jak aktivních prvků (základnové stanice a účastnické terminály, páteřní přepínače a směrovače, meziměstské a metropolitní trasy) tak pasivních zařízení (teplotní a požární čidla, zabezpečení přístupu, Obr. 14.:Základní obrazovka centra ). NOC zajišťuje svými prostředky nastavení zákaznických služeb, konfiguraci parametrů sítě a udržení garantovaných parametrů na příslušných hodnotách. Prostředky dohledového centra rovněž shromažďují provozní statistiky sítě jako jsou parametry rádiovéch tras, vytížení jednotlivých zákaznických přípojek nebo výjimečné stavy a udržují historii těchto parametrů. Tyto parametry jsou vždy v 15-minutových intervalech vyhodnocovány a spolu s proaktivním systémem řízení sítě zaručují dodržení garantovaných provozních parametrů SLA (Service Level Agreement). Velký důraz je kladen na efektivní komunikaci s dohledovými centry partnera. Proto jsme vyvinuli aplikaci pro www přístup k vybraným parametrům jednotlivých zákaznických přípojek. Partner tak získává možnost okamžitého přístupu k informacím o vytížení linky 23
nebo aktuálnímu provoznímu stavu terminálu a tím možnost okamžité reakce na případná volání vlastních uživatelů. Pro případné seznámení se s rozhraním www aplikace pro přístup k managementu slouží DEMO účet (login: demo, pwd: *********) na adrese http://noc.star-21.cz:7777/remoteaccess/. Vzhledem ke skutečnosti, že toto prostředí je od počátku vyvíjeno odborníky společnosti STAR 21, lze podle případných požadavků a technických možností nabízené funkce bez problémů nadále rozvíjet tak, aby systém partnerovi poskytoval komfortní rozhraní pro monitorování provozovaných přípojek. 24
7.2. Striktní dodržení kvality pracovních postupů STAR 21 důsledně dbá na kvalitu pracovních postupů a v průběhu instalace přípojek jsou prováděny 3 základní skupiny testů: předinstalační kontrola, průběžná kontrola během instalace, poinstalační kontrola a předání služby. Cílem je těchto testů je v co možná nejvyšší míře eliminovat provozní výpadky již zřízených okruhů způsobené nekvalitní instalací nebo chybami zařízení. 7.2.1. Předinstalační kontrola V zájmu zachování nejvyšší kvality poskytovaných služeb a eliminace provozních výpadků způsobených chybami zařízení jsou všechna koncová zařízení připojovaná do sítě STAR 21 před instalací 24 hod zahořována a testována v testovací laboratoři STAR 21. Testovány jsou všechny porty dle typu terminálu a současně je provedena i kontrola verze software v terminálu. 7.2.2. Průběžná kontrola během instalace Během instalace je kontrolována kvalita provedení a spolehlivost kabelové trasy, konektorování kabelů a dalších komponent. 7.2.3. Poinstalační kontrola a předání služby Po ukončení fyzické instalace koncového zařízení u zákazníka je provedeno oživení, (zavedení do řídícího systému sítě) a nastavení parametrů koncového zařízení. Poté je provedeno základní 15ti minutové testovací měření správnosti instalace dle doporučení ITU-T G.821 a nově i G.826. Po instalaci a základním měření jsou nadefinovány parametry služby dle objednávky zákazníka a následuje měření kvality parametrů jednotlivých služeb: služba s rozhraním G.703/G.704, V.35, X.21 je měřena minimálně po dobu 15 minut na četnost bitových chyb dle doporučení ITU-T G.821/G.826 z bodu A do bodu B dle objednávky služby (doba trvání měření je dle požadavku zákazníka předem dohodnuta), služba s rozhraním Ethernet 10/100BaseT je měřena minimálně po dobu 5 min (TCP STREAM TEST) pomocí software Network Performance v2.01. Po úspěšném proměření nadefinovaných služeb je vypracován předávací protokol služby, který obsahuje následující přílohy: informace o službě včetně rozhraní, portu, názvu okruhu, SLA atd. (koresponduje s objednávkou), informace o typu instalovaných zařízení včetně sériových čísel, základní postup pro hlášení poruch kontaktní telefonní čísla, e-mail atd., měřící protokol(y) s výsledky testů, 25
rozhodnutí o schválení technické způsobilosti radiového zařízení AirStar (ČTU 1999N R911). Předávací protokol služby je vyhotoven trojmo - 1x pro zákazníka 2x pro STAR 21 (není-li dohodnuto jinak). Předávací protokol služby je podepsán a orazítkován oprávněným pracovníkem strany zákazníka STAR 21. Od okamžiku předání služby zákazníkovi přípojka v ve stavu Provozu a je nepřetržitě monitorována 24 hodin denně bez ohledu na to, zda má zákazník připojené koncové zařízení, či nikoliv. 7.3. Materiální zabezpečení Pro zajištění korektního chodu sítě a dodržení parametrů SLA jednotlivých služeb disponujeme dostatečným počtem náhradních dílů pro každou část sítě. Pro rychlé odezvy v případě závady jsou náhradní díly rozmístěny v servisních skladech v každém městě v němž jsou služby poskytovány. Nezbytným předpokladem je rovněž vybavení vhodnou měřicí technikou v dostatečném počtu, sloužící pro zřizování a předávání služeb, údržby a provozu sítě. 26
8. Bezpečnost sítě STAR 21 Networks Bezpečnost pokládáme za jeden z klíčových aspektů provozování sítě. 8.1. Telekomunikační tajemství a ochrana přenášených dat STAR 21 provozuje veřejnou telekomunikační síť na základě licence Českého telekomunikačního úřadu č. j. 503 624/2000-610, udělené v souladu s ustanoveními zákona č. 151/2000 Sb., o telekomunikacích. Podle této licence je STAR 21 je povinna dodržovat telekomunikační tajemství dle 84 zákona č. 151/2000 Sb. 8.2. Zabezpečení páteřní infrastruktury sítě STAR 21 STAR 21 důsledně dodržuje řízený přístup na všechny uzly sítě, kdy veškeré činnosti prováděné v prostorách uzlů jsou evidovány dohledovým centrem STAR 21. Fyzický přístup k uzlům sítě STAR 21 je dále zabezpečen poplachovými čidly. 8.3. Bezpečnost rádiové přístupové sítě Síť STAR 21 pracuje ve vyhrazeném kmitočtovém pásmu 26 GHz a využívá unikátního protokolu založeného na technologii ATM. Identifikace a sledování datových toků, které jsou statisticky multiplexovány v přenosovém kanálu, nejsou možné bez použití zařízení téhož výrobce a jeho přihlášení do řídícího systému sítě. Tato administrativní operace se provádí výhradně manuálně v dohledovém centru STAR 21. Veškeré snahy o neautorizovaný přístup k základnovým stanicím nebo účastnickým terminálům jsou zároveň automaticky zaznamenány a ohlášeny dohledovému centru. 8.4. Zabezpečení účastnického terminálu Účastnický terminál poskytuje uživateli službu ekvivalentní digitálnímu pronajatému okruhu. Vzhledem k tomu, že toto zařízení je, stejně jako ostatní prvky sítě STAR 21, nepřetržitě centrálně řízeno a monitorováno dohledovým centrem, lze říci, že zabezpečení této služby je minimálně srovnatelné s řešením pomocí pozemních pronajatých okruhů. 27
9. Shrnutí FWA (Fixed Wireless Access) označuje pevné bezdrátové přístupové sítě, využívané pro poskytování telekomunikačních a datových služeb s garantovanou kvalitou především firmám a organizacím. FWA představuje univerzální přenosové prostředí, které v sobě spojuje hlavní výhody optických sítí (vysoká spolehlivost) a bezdrátových spojů (krátká doba instalace, cenová dostupnost). Díky tomu se stává jedinečným nástrojem k poskytování celé řady telekomunikačních a datových služeb s garantovanými parametry. Neocenitelnou výhodou je přitom možnost současného využití více telekomunikačních služeb na jedné přípojce nezávisle na sobě. Shrnutí základních vlastností sítě FWA: a. plně vyhrazená přenosová kapacita, b. garantovaná kvalita služby, c. vysoká úroveň bezpečnosti, d. rezerva pro budoucí úroveň bezpečnosti, e. rezerva pro budoucí zvyšování potřeb a nové aplikace, f. nulové investice, g. veškerá zařízení v ceně služeb, krátká doba instalace FWA je unikátní v tom, že v jedné síti, na jedné přípojce a především se stejnou kvalitou a spolehlivostí (!) dokáže poskytnout jak klasická telekomunikační rozhraní a služby (např. pronájem okruhů nebo Frame Relay), tak přímé připojení lokální sítě Ethernet. FWA je tedy ideální prostředí pro období konvergence sítí a služeb, protože všechny tyto možnosti jsou k dispozici současně. Síť FWA, podobně jako síť GSM, sestává ze dvou hlavních stavebních prvků: základnových stanic a účastnických terminálů. Základnová stanice zabezpečuje pokrytí území signálem a napojení na širokopásmovou optickou páteřní síť. S touto stanicí komunikují jednotlivé účastnické terminály, které se instalují u zákazníka. Jeden terminál lze využít pro více služeb nebo pro připojení několika zákazníků, přičemž takto realizované služby jsou navzájem zcela nezávislé a parametry každé z nich lze nastavit a garantovat zvlášť. 28
Využití FWA telefonní (hlasové) služby služby pronájmu telekomunikačních okruhů datové služby Frame Relay propojení sítí Ethernet (VLAN) virtuální privátní sítě (VPN) připojení k Internetu multimediální služby, pronájem aplikací (ASP) Síť FWA je transparentní, širokopásmová přístupová síť, pomocí níž lze poskytovat zejména tyto telekomunikační a datové služby: telefonní služby, které vám alternativní operátoři díky FWA mohou nabídnout rychleji a efektivněji; propojení poboček přechod z Frame Relay na FWA nevyžaduje žádné změny v hardwaru ani konfiguraci, celé řešení bude pouze rychlejší a cenově výhodnější; pronájem okruhů, které mohou sloužit jako alternativa k pozemním linkám nebo pro jejich zálohování nezávislou trasou; připojení k Internetu nebo vytvoření VPN (virtuální privátní sítě) díky rozhraní Ethernet bude jednodušší a levnější; atraktivní balíčky všech výše uvedených služeb za velmi výhodných podmínek a v plně profesionální kvalitě. 9.1. Provozovatel sítě Provozovatelem širokopásmové sítě FWA ve vyhrazeném kmitočtovém pásmu 26 GHz je společnost STAR 21 Networks, a.s. Služby sítě STAR 21 jsou určeny především telekomunikačním operátorům, poskytovatelům internetových a aplikačních služeb (ISP, ASP) a systémovým integrátorům, kterým umožňují rychlé a spolehlivé připojení jejich zákazníků k vlastní páteřní síti. 9.2. Instalace (zřízení služby) Vlastnímu zřízení služby předchází průzkum na místě, jehož výsledkem je kromě potvrzení přímé viditelnosti na základnové stanice sítě STAR 21 také dokumentace s přesným popisem plánované instalace. Tato dokumentace je potom podkladem pro získání souhlasu majitele budovy s instalací. Všechny tyto činnosti provádí STAR 21 ve své režii. 29
Instalace účastnického terminálu sestává z těchto prací: umístění integrované antény na střechu nebo stěnu budovy, a to buď na stávající konstrukci (anténní stožár, ochoz, zábradlí apod.), nebo na konzolu dodávanou STAR 21 Networks, vytvoření kabelové trasy (maximální délka kabelového svodu je 400 m), instalace vnitřní jednotky v prostorách uživatele. Tabulka 5: Technické parametry FWA Přístupové rozhraní E1 (G.703/G.704) V.35/X.21 Ethernet 10/100BaseT Přenosová rychlost do 2048 kb/s na port E1, V.35, X.21 do 3 Mb/s na port Ethernet Dostupnost end-to-end STANDARD > 99,6% PREMIUM > 99,9% Integrovaná anténa rozměry 30x20x16 cm hmotnost 6 kg Vnitřní jednotka rozměry 30x21,5x4 cm hmotnost 2 kg STAR 21 ručí za to, že instalace bude provedena tak, aby nedošlo k narušení provozu stávajících zařízení a k poškození vnějších nebo vnitřních prostor objektu. Při instalaci budou dodrženy platné předpisy a normy jak z hlediska stavebního, tak elektrické bezpečnosti. Účastnický terminál splňuje bezpečnostní a hygienické normy a je schválen pro provoz v České republice. 9. 3. Provoz STAR 21 garantuje nepřetržitý provoz služeb 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, 365 dní v roce. Vysoká spolehlivost sítě je dosahována především těmito prostředky: vyhrazené kmitočtové pásmo 26 GHz nehrozí vzájemné ovlivňování či rušení s jinými vysílači, profesionální návrh sítě síť je plně funkční i za nepříznivých povětrnostních podmínek, samotná rádiová síť je dimenzována na dostupnost 99,99%, zálohování páteřních tras a nepřetržitý dohled sítě, tým školených specialistů pro okamžitý zásah v případě poruchy. 30
10. Využitelnost sítě FWA v systémech dopravní telematiky V této části základní studie využitelnosti sítě FWA v komunikačních systémech dopravní telematiky budou shrnuty stávající poznatky zejména v oblasti systémových požadavků jednotlivých aplikaci tak, aby bylo možno upřesnit možnosti sítě typu FWA 26 GHZ ve vztahu k systémům a aplikacím ITS a přivit pilot. Konkrétní požadavky na komunikační prostředky mezi jednotlivými vrstvami architektury ITS budou řešeny v následujících letech řešení úkolu. Pro zabezpečení přípravy případného pilotního odzkoušení sítě FWA v konkrétní pilotní aplikaci bude následně přiblížen úhel pohledu přístupu k cílové analýze použitelnosti sítě FWA pro dopravní telematiku v přípravné fázi pilotu. 10.1. Základní pojmy z oblasti dopravní telematiky Obor dopravní telematiky prochází nezbytným vývojem vedoucím k systémovému přístupu k vlastním koncepcím rozvoje. Nedílnou součástí tohoto procesu je přesná definice pojmů, přesný rozklad celkové struktury systémů a subsystémů atd. tak aby do procesu mohly vstoupit nástroje optimalizací, systémového inženýrství a dalších souvisejících vědních oborů. Nezastupitelné postavení v oboru dopravní telematiky má řešení telekomunikačního prostředí. 10.2. Vztah dopravní telematiky k telekomunikačnímu prostředí Dopravní telematika je progresivně se rozvíjející obor, na kterém lze demonstrovat základní principy tvorby telekomunikačního prostředí telematických systémů. Efektivní řízení dopravního procesu ve všech segmentech je potom poznamenáno širokým spektrem požadavků na přenos informací. Klíčovým požadavkem potom je dynamika prací s informacemi. Nezanedbatelným požadavkem je potom také determinace pojmů spolehlivost, zabezpečení informace a dostupnost. Z toho plyne logický požadavek v určitém segmentu služeb telekomunikačních sítí telematických aplikací na kvalitu přenosového kanálu. 10.3. Architektura dopravního telematického systému Telematické dopravní systémy byly poznamenány stejně tak jak obdobné systémy v ostatních resortech bouřlivým rozvojem. Je sice získávaná množina informací, ale je také výrazně narušena jejich vypovídající schopnost. Pro zvýšení efektivnosti řízení dopravy je nezbytné optimalizovat toky informací v dopravním telematickém systému. Základním nástrojem optimalizace je přesná tvorba architektury telematického systému, která definuje základní strukturu informační podpory činnosti celého dopravního řetězce pro národní a mezinárodní koordinované ovlivňování a řízení dopravy. Základ dopravního telematického systému je tvořen informačními technologiemi (IT), které obsahují informace o dílčích prvcích dopravního řetězce (dopravní infrastruktura, dopravní prostředky, dopravní terminály, přeprava osob a zboží, atd.) a o uživatelích dopravy (speditéři, dopravci, státní správa, celní správa, atd.). Dopravní telematický systém umožňuje sběr, přenos, zpracování a výměnu informací mezi různými uživateli a prvky dopravního řetězce a vytváří tzv. telematické aplikace pro jeho řízení a optimalizaci. Model je sestaven tak, aby byl platný pro všechny druhy dopravy a mohly býti zabezpečeny vazby jednotlivých systémů podporujících různé druhy dopravy k 31
5. vrstva 4. vrstva 3. vrstva 2. vrstva 1. vrstva Evropská dopravní politika Národní dopravní politika Řízení velkých dopravních celků Oblastní řízení dopravních procesů Data - detektory, aktory 4. komunikační vrstva 3. komunikační vrstva 2. komunikační vrstva 1. komunikační vrstva Obr. 16. Hierarchická struktura architektury dopravního telematického systému zabezpečení podpory modální dopravy a výkonu státní dopravní politiky. Na obr. 16. je zobrazena celková architektura systému s vyznačením části, která se bude přímo dotýkat problematiky sítí založených na technologii FWA, tedy přístupových sítí. Každou vrstvu je přirozené v horizontální úrovni rozdělit na dopravní provoz (dopravce, cestující, řidič, atd.), mobilní prostředek, dopravní infrastrukturu a dopravní terminál. Hierarchická struktura dopravní telematiky je tedy stejná pro jednotlivé segmenty dopravního procesu a pro všechny druhy dopravy. 10.4. Základní členění subsystémů dopravní telematiky Informace použitelné k řízení dopravy jsou dnes ukryty ve všech PC subsystémech podporujících dopravní proces. Pro efektivní optimalizaci informačních toků je nutné jejich členění do charakteristických skupin. Ty mohou zasahovat svými aktivními prvky do všech vrstev architektury systému s různým těžištěm uplatnění. Základní skupina: Technické prostředky dopravních cest - Zahrnuje všechny technické systémy zabezpečující usměrňování pohybu dopravního elementu, dohled a kontrolu stavu dopravní infrastruktury, dopravních prostředků, osob a nákladů, ostatní kontrolní bezpečnostní systémy dopravní infrastruktury mobilních prostředků a pozemních staveb. Mohou míti centralizovanou, ale i decentralizovanou architekturu. Například světelné křižovatky, dopravní smyčky, proměnné značení atd. Prostředky pro řízení procesů na dopravní cestě - Zahrnuje všechny informační systémy zabezpečující, řízení, organizaci, dohled pohybu dopravního elementu, osob a zboží.například sledování pohybu zboží, vývoj kongescí, vývoj meterologické situace atd. 32
Systémy pro evidenci dopravní infrastruktury a mobilních prostředků (tak zvané pasporty) - Zahrnuje digitální evidenci základního prostředku- dopravní cesty, staveb, technických prostředků, dopravních elementů a souvisejícího HIM. Ekonomické systémy organizací a správců dopravních cest a dopravců- Zahrnuje veškeré ekonomické systémy jednotlivých bloků ekonomiky dopravních podniků, správců dopravních cest a ostatních souvisejících hospodářských jednotek. Typicky systémy typu SAP/R3. Legislativní podpora procesu - Zahrnuje kontrolní systémy zabezpečující realizaci a dohled plynoucí z legislativních norem týkající se technické vybavení dopravních cest, dopravních elementů a bezpečnosti provozu na dopravních cestách. Typicky systémy a subsystémy státní správy. Pro zabezpečení rozvoje celkového telematického systému a zejména jeho flexibility například k organizačním změnám a výkonu dopravní politiky je třeba vytvořit prostor pro zařazení dalších oblastí zahrnující: Strategické plánování - Jedná se především o systémy podporující vazby dopravně- telematických systémů a státní informační systém. Systémy umožní strategicky pláno vat rozvoj dopravní infrastruktury, harmonizaci dopravy a dohled nad výkonem státní a regionální dopravní politiky. Například systémy subsystémy sledující rozvoj krajiny, mobilitu osob a zboží, fond dopravy, dopravní obslužnost atd. Manažerské systémy v různých úrovních podporujících organizační strukturu- zahrnuje systémy pro podporu manažerského rozhodování v libovolné vrstvě architektury dopravní telematiky. Architektura manažerských systémů bude odvislá od organizační struktury správců dopravních cest, dopravců a případně dalších hospodářských organizací. Tedy takto koncipovaný systém vyjadřuje odolnost systému k jakýmkoliv organizačním změnám. 10.4.1 Dílčí aplikace jednotlivých subsystémů dopravní telematiky Dílčími aplikacemi subsystémů dopravní telematiky jsou rozuměny jednotlivé telematické aplikace(at) v jednotlivých skupinách. Protože úlohy vznikaly v různém časovém období mají i rozdílné požadavky na přenos informace jako takové. Jsou poznamenány i duplicitní prací s informacemi. Základní struktura aplikací : technika získávání(sběru) informací - je zpravidla senzor, aktor, lokální logika atd. technika přenosu informací- pevné sítě(metalika, optika,rádio), mobilní sítě vlastní nebo v pronájmu. technika zpracování zpravidla server, řadič, PC centra atd. 33