3.4. Spojovací systémy 3.4.1. Úvod (1/3) Spojovací systémy (= telefonní ústředny) slouží jednak k vzájemnému propojování účastnických přípojek při vnitřním spojení účastníků téže ústředny, jednak k propojování s účastnických přípojek s odchozím vedením do jiné ústředny (odchozí spojení) či příchozích vedení z jiné ústředny s účastickou přípojkou (příchozí spojení), nebo ke vzájemnému propojování příchozích a odchozích vedení (tranzitní spojení). Každá telefonní ústředna poskytuje služby, je tedy obsluhovým systémem. Kvalita této služby je vyjádřena ztrátami, což procentuální vyjádření poměru odmítnutých požadavků po spojení z důvodu nedostatku odchozích okruhů v požadovaném směru, k celkovému počtu požadavků. V současnosti jsou uvažovány ztráty 0,1%, což znamená, že při spojování v jedné ústředně je jeden požadavek z tisíce odmítnut. Pokud je v celkovém spojení více ústředen, jsou celkové ztráty rovny přibližně součtu ztrát jednotlivých ústředen. Největší ztráty jsou ale způsobeny tím, že je volaný účastník obsazen. 46
3.4. Spojovací systémy 3.4.1. Úvod (2/3) Ústředny se propojují do sítí. Podle jejich umístění v těchto sítích mohou být ústředny koncové, tranzitní (průchozí) a hybridní. Koncové a hybridní ústředny umožňují připojení koncových zařízení pomocí přístupové sítě, hybridní navíc a tranzitní výhradně, propojují pouze ústředny. Veřejné telefonní ústředny umožňují připojení libovolného účastníka ke koncové či hybridní ústředně. V Česku jsou používány veřejné digitální ústředny dvou výrobců. V severní části republiky je to systém 1000 S 12 fy Alcatel a v jižní části systém EWSD fy Siemens. Jimi jsou realizovány jak hlavní ústředny HOSTa jejich vzdálené účastnické jednotky RSU (Remote Subscriber Unit). Každá telefonní ústředna obsahuje dvě základní části: 1. Spojovací pole, které je vytvořeno ze spojovacích prvků a slouží k sestavování spojení. Pro každé spojení se vytváří spojovací cesta mezi výchozím a cílovým bodem spojení. 2. Systém řízení, který koordinuje veškerou činnost spojovacího systému. Patří sem nejen řízení procesů sestavování spojení, ale také další funkce, jako např. kontrolní a diagnostické operace. 47
3.4. Spojovací systémy 3.4.1. Úvod (3/3) Spojovací systémy se v současné době dělí do čtyř generací. Hlavním kriteriem pro zařazení spojovacího systému do určité generace je stupeň centralizace, resp. decentralizace jeho řízení. Pozn.: Použitá součástková základna není rozhodujícím kriteriem, je ale do jisté míry vázána na každou z generací. a) Spojovací systémy 1. generace plně decentralizované řízení do spojovacích cest. Každá spojovací cesta je vybavena řídicími složkami, které jsou nezbytné pro sestavení, udržování a zrušení spojení. Typickým představitelem jsou voličové systémy - u nás P51. b) Spojovací systémy 2. generace vyznačují se částečnou centralizací řízení do registrů (slouží k příjmu volených číslic) a zejména pak do určovatelů (sestavují spojení). Typickým představitelem jsou spojovací systémy s křížovými spínači u nás ústředny řady PK. c) Spojovací systémy 3. generace pracují s programovým řízením a s prostorově děleným spojovacím polem. Spojovací pole bývá řešeno elektromechanickými prvky (jazýčková relé, kódové spínače). U nás málo zastoupeny patřila sem tranzitní a mezinárodní ústředna AKE 13. d) Spojovací systémy 4. generace mají programové řízení a spojovací pole s časovým dělením, kde se využívá PCM. V naší síti pracují od r. 1992 digitální systémy S12 (Alcatel SEL) a EWSD (Siemens). 48
3.4. Spojovací systémy 3.4.2. Spojovací pole (1/3) Spojovací pole SP je výkonnou částí spojovacího zařízení. Je místem, kde dochází k dočasnému propojování příchodů (vstupů) s východy (výstupy). Realizují se v něm požadavky aktivního účastníka o směru a cíli spojení. Může být realizováno na několika principech prostorového (analogové ústředny) a časového oddělení okruhů (digitální ústředny). Důležitou roli sehrává jeho struktura, která ovlivňuje kvalitativní i kvantitativní parametry celého spojovacího zařízení ve smyslu jeho chápání jako obsluhového systému. 49
3.4. Spojovací systémy 3.4.2. Spojovací pole (2/3) Digitální spínač S (Space - prostorový) umožňuje propojení pouze stejných kanálových intervalů z příchozího vedení na vedení odchozí. Je realizován nejčastěji hradly s pamětí spojení, která vymezují kanálový interval (časovou polohu), po kterou jsou vedení propojena. Jeho dostupnost je nejnižší možná jedna. To znamená, že každému příchodu, který je reprezentovaný kanálovým intervalem, je dostupný pouze jeden východ, reprezentovaný tímtéž kanálovým intervalem. Plyne z toho, že použití článků sestavených výhradně ze spínačů S nemá smysl. Uplatnění nachází až ve vícečlánkových spojovacích polích v kombinací se spínači T. 50
3.4. Spojovací systémy 3.4.2. Spojovací pole (3/3) Digitální spínač T (Time - časový) umožňuje časovou polohu příchozího vedení změnit (posunout) do jiné časové polohy odchozího vedení. Je realizován pamětí, ve které je informace kanálového intervalu příchozího vedení uchována do doby jejího vyslání na výstupním vedení v požadovaném kanálovém intervalu, max. na dobu jednoho rámce časového multiplexu. Počet kanálových intervalů je omezen rychlostmi zápisu a čtení pamětí hovoru. Pro změnu libovolné časové polohy mezi příchozím a odchozím vedením se v praxi používají následující způsoby (podle řízení zápisu a čtení z paměti hovorů) : cyklický zápis, acyklické (řízené) čtení (označení TR (Time read)) - zápis obsahu kanálového intervalu je prováděn v pořadí na příchozím vedení, čtení je řízeno z paměti spojení. acyklický (řízený) zápis, cyklické čtení (označení TW (Time write)) - v tomto případě je řízen zápis do paměti hovorů tak, aby při cyklickém čtení došlo k žádoucímu posunu obsahu kanálového intervalu z příchozího vedení do časové polohy odchozího vedení. Digitální spínač T - má plnou dostupnost, to znamená, že jím lze propojit kterýkoliv příchod (kanálový interval, časovou polohu) s kterýmkoliv východem (kanálovým intervalem, časovou polohou). Články tvořené ze spínačů T mohou mít rovněž plnou dostupnost a lze výhradně z nich vytvořit samostatné spojovací pole. 51
3.4. Spojovací systémy 3.4.3. Řízení telefonních ústředen (1/2) Řízení je důležitou částí nejen ústředen ale celého spojovacího řetězce. Je součástí koncových i spojovacích zařízení. Zatímco spojovací pole je výkonnou složkou systému, řízení je místem, kde dochází v řídicích jednotkách k plnění řídicího programu. Řízení může být realizováno logickými obvody, dříve reléovými (pevná logika), dnes programem uloženým v pamětech a mikroprocesory (programové řízení). Řízení pevnou logikou bylo používáno v elektromechanických ústřednách prvních dvou generací, programové řízení je charakteristické pro ústředny čtvrté generace. Na obrázku je znázorněn zjednodušený model řídicí jednotky. Řídicí jednotka obsahuje přijímače a vysílače řídicích značek (signálů) a část vykonávající požadovanou funkci. Program této funkce je v moderních ústřednách realizován prostředky výpočetní techniky. Hlavními (budícími) signály je řídicí jednotka aktivována a zahajuje svou činnost. Pro plnění příslušné funkce potřebuje někdy doplňkové signály, jež mohou být výsledkem činnosti jiných řídicích jednotek. Řídicí jednotky obvykle komunikují mezi sebou při plnění svých funkcí pomocí signalizace. 52
3.4. Spojovací systémy 3.4.3. Řízení telefonních ústředen (2/2) Úlohy při řízení telefonních ústředen můžeme rozdělit na tři skupiny. Úlohy spojování - mají nejvyšší prioritu - všechny funkce, které jsou nevyhnutelné pro plnění základního poslání spojovacího zařízení - propojení libovolných koncových zařízení podle zadaného požadavku. Časový sled spojování, který je charakterizován procesy probíhajícími v dané časové posloupnosti, má tři fáze: sestavení spojení udržení spojení rozpojení Úlohy provozu a údržby - zajišťování bezporuchového provozu (kontrola, lokalizace poruch, měření poruchovosti), měření pohotovosti sítě (veličiny a struktura provozního zatížení, charakteristika účastníků), automatizace a racionalizace procedur u programového řízení, otázky tarifování apod. Úlohy orientované na účastníka - služby veřejných i pobočkových sítí jako např. přivolání spojovatelky, předání hovoru, konferenční spojení, napojení, čekání na uvolnění, zachycení zlomyslných volání, poskytování různých informací apod. 53
3.4. Spojovací systémy 3.4.4. Spojovací systémy 4. generace (1/7) 54
3.4. Spojovací systémy 3.4.4. Spojovací systémy 4. generace (2/7) Moduly individuálních okruhů Moduly individuálních okruhů mají několik funkcí. Jednou ze základních je koncentrace, tj. připojení většího počtu individuálních okruhů na menší počet společných okruhů, připojených do spojovacího pole. Tato koncentrace se pohybuje v rozmezí 8:1 až 2:1. Další důležitou funkcí těchto modulů je zajištění napájení koncového zařízení a případně jeho vyzvánění. Protože jde o výkonovou signalizaci, nelze ji přenášet přes digitální spojovací pole. Hlavním problémem je uskutečnění obousměrného digitálního přenosu po dvoudrátovém vedení, které je k dispozici v současné místní síti. Může se uskutečnit střídavým přenosem v jednom a druhém směru s dvojnásobnou přenosovou rychlostí (ping-pong) nebo použitím číslicové zábrany ozvěn s možností přenosu v obou směrech současně. Princip spočívá v tom, že vysílaný signál se s potřebnou výškou a nastaveným zpožděním odečítá od signálu přijímaného, ve kterém je i signál vysílaný, který pronikl do přijímacího směru. Moduly individuálních okruhů mohou být vysunuty ke koncovým zařízením a vytvářet podústředny vzdálené účastnické jednotky RSU (Remote Subscriber Unit), které jsou bez vnitřních spojovacích cest. Šetří se tím okruhy, i když nevýhodou je obsazení dvou společných okruhů mezi vysunutým modulem a vlastní ústřednou při vnitřním spojení dvou koncových zařízení téhož modulu. 55
3.4. Spojovací systémy 3.4.4. Spojovací systémy 4. generace (3/7) Moduly společných okruhů Společnou úlohou těchto modulů je vyčlenit a vyhodnotit signalizaci na příchozích okruzích, případně zajistit její přenos do jiných modulů ústředny. Na odchozí straně musí převést signalizaci na odchozí okruh. U analogových okruhů musí navíc dojít k převodu signálu z analogové formy na digitální a naopak, odpovídající specifikaci rozhraní k digitálnímu spojovacímu poli. Tento převod se může uskutečňovat buď ve skupinových nebo individuálních kodecích. Jelikož v tomto modulu nedochází ke koncentraci ani expanzi, mohou být jednotlivým okruhům s prostorovým nebo kmitočtovým dělením přiřazeny časové polohy digitální části. Pokud jsou analogová vedení dvoudrátová, je prováděn přechod na čtyřdrátový přenos. Sortiment těchto modulů je velký, protože existuje řada různých signalizací na společných okruzích. Umístit je lze buď v digitální ústředně nebo ve vzdálené ústředně, zejména pokud tím lze získat další okruhy ve svazku mezi těmito ústřednami. Moduly pro digitální okruhy převádí binární signál na unipolární (a naopak) a zajišťují synchronizaci, pokud k ní nedochází ve zvláštní jednotce. Provádí rovněž vyčleňování signalizace, např. ze 16. time slotu (kanálového intervalu) přenosového multiplexu 1. řádu na příchozím vedení a její včleňování na odchozím vedení. K modulům společných okruhů můžeme zařadit i okruhy, po kterých se přenáší pouze řídicí značky mezi ústřednami. Jde o signalizační systém CCS 7, který je určený pro integrované digitální sítě, případně i s integrovanými službami. 56
3.4. Spojovací systémy 3.4.4. Spojovací systémy 4. generace (4/7) Společné moduly Společné moduly jsou výsledkem koncentrace řízení, a to především těch funkcí, které jsou časově náročné nebo nemusí být plněny v reálném čase. Rozdělení funkcí mezi moduly se může větší nebo menší měrou v různých systémech lišit. Modul hodinových impulsů a tónů zajišťuje synchronizaci v celé ústředně a generuje všechny návěstní tóny a denní čas. Samotný generátor hodinových impulsů má vysokou stabilitu (kolem 10-10). V některých případech je synchronizace zajišťována z externího referenčního zdroje. V modulech pro příjem a vysílání signalizace jsou přijímány a vysílány řídicí značky v digitální formě, podle požadavků jednotlivých modulů okruhů nebo dalších řídicích modulů. Stupeň centralizace řízení spojovacího systému prozrazují funkce, které plní modul společného řízení. Jestliže jsou v tomto modulu plněny pouze úlohy administrativní (tarifikace, statistika provozních veličin, apod.), je řízení decentralizováno do ostatních modulů. Jestliže plní některé důležité funkce spojovací, např. směrování, hledání, je stupeň centralizace větší. Tento modul často koordinuje činnost ostatních modulů. Modul obsluhy a údržby umožňuje komunikaci periferií obsluhy a údržby s ostatními moduly, zaznamenává a zobrazuje vyskytující se poruchy, provádí jejich analýzu a aktivuje měření pro potřeby údržby a provozu 57
3.4. Spojovací systémy 3.4.4. Spojovací systémy 4. generace (6/7) Veřejná telefonní ústředna EWSD Systém EWSD (Digitales Elektronisches Wählsystem) firmy Siemens byl poprvé uveden do provozu v roce 1981 v JAR. Od té doby se značně rozšířil a v české telekomunikační síti je použit v jižní části republiky. Je použitelný univerzálně v jednotlivých úrovních sítí od nejnižší místní v kontejnerovém provedení o velikosti 6 100 přípojek Pp, po velkoměstské sítě pro ústředny velikosti až 250 000 Pp i meziměstské a mezinárodní ústředny do velikosti 60 000 spojovacích okruhů. Rovněž ze strany uživatelů umožňuje připojit běžné telefonní přístroje i další služby ISDN přes základní i primární přípojky. Pro mobilní telefonní službu byla vyvinuta základnová ústředna spolupracující s ústřednou veřejnou v oblasti řízení signalizačním systémem č. 7- CCS 7. Má modulovou výstavbu s částečnou decentralizací řízení do modulů linkových, reprezentovaných digitálními jednotkami účastnických vedení DLU a moduly pro připojení účastnických i spojovacích vedení LTG. K řídicím modulům patří koordinační procesor CP se svými jednotkami a modul řízení sítě centralizované signalizace CCNC. Centrální spojovací pole SN se svým řízením SGC propojuje řídicí jednotky jednotlivých modulů pomocí 16. time slotu (kanálového intervalu) multiplexu PCM 1. řádu. Centrální spojovací pole má časové i prostorové články a je zdvojené. Z každého modulu LTG vede dvojice vedení, na kterých je paralelně uskutečňován provoz přenosovou rychlostí 8,192 Mbit/s. Základem časového článku je spínací jednotka T se čtyřmi příchozími a čtyřmi odchozími vedeními s multiplexy 2. řádu. Umožňuje propojovat 512 příchozích s 512 odchozími kanály s plnou dostupností. Centrální spojovací pole je buď tříčlánkové, nebo největšího spojovacího pole pětičlánkové TSSST. 58
3.4. Spojovací systémy 3.4.4. Spojovací systémy 4. generace (7/7) Veřejná telefonní ústředna S12 Koncepční práce na systému Alcatel 1000 S12 - zkráceně S12 - byly zahájeny v sedmdesátých letech v laboratořích firmy ATT v USA a pokračovaly v některých zemích západní Evropy tak, že v r. 1981 byla uvedena první ústředna tohoto systému v Belgii. Je použit v české telekomunikační síti v severní části republiky. S12 plně pokrývá celý rozsah veřejných místních (48 přípojek Pp až přes 100 000 Pp) i meziměstských (až 60 000 přípojných bodů) ústředen. Hned od začátku se uvažovalo jejich použití pro ISDN i signalizačního systému č. 7 CCS 7, později o spolupráci s radiotelefonními a dalšími speciálními sítěmi. Ve spojovacím poli používá výhradně spínacích článků T i pro největší spojovací pole, které je čtyřčlánkové s prvním článkem koncentračním a třemi obousměrnými články v centrálním spojovacím poli. Řízení má vysoký stupeň jeho decentralizace a dekoncentrace. Výhodami tohoto řešení je malá zranitelnost systému, pružnost při rozšiřování i ekonomičnost malých ústředen, které nevyžadují centrální řídicí jednotky. Spojení nemusí probíhat vždy přes všechny články. Záleží na vzdálenosti umístění spojovaných kanálů ve spojovacím poli, ve kterém článku již může dojít k přechodu z první na druhou fázi. Děje se tak na základě řízení z řídicího modulu volajícího okruhu. Zde jsou zaznamenány a porovnávány adresy volajícího a volaného okruhu a případná shoda části adresy rozhodne o místě obratu ve spojování. Na digitální spojovací pole jsou připojeny terminálové moduly přes specifické rozhraní dvojicí vedení s přenosovou rychlostí 4,096 Mbit/s s 16-ti bitovými slovy, tj. s 32 časově tříděnými kanály, každý o přenosové rychlosti 128 kbit/s. Využití šestnáctibitového slova je pro signalizaci i data. 59
3.4. Spojovací systémy Pozn.: Pobočkové ústředny (1/2) Pobočkové ústředny (PbÚ), Private Branch Exchange (PBX), Private Automatic Branch Exchange- PABX) jsou neveřejnými ústřednami, sloužícími pouze uzavřenému okruhu uživatelů. Jedná se převážně o podniky a instituce. Pobočkové ústředny se liší od veřejných ústředen několika vlastnostmi. Jednou z nich je (zpravidla) omezená velikost. Další odlišností je existence spojovatelky. Spojovatelka zde plní funkci informátorky pro příchozí volání z veřejné sítě. Vyloučit z příchozího spojení spojovatelku umožňuje tzv. provolba. Pomocí ní lze při znalosti interního čísla pobočky dosáhnout volaného přímo. Existují dva způsoby provolby: přímá volba (DID - Direct Inward Dialing) - číslo pobočkové ústředny v telefonním seznamu má na konci několik jedniček (podle velikosti ústředny), kterými je dosažitelná spojovatelka. Jestliže nahradíme tyto jedničky interním číslem pobočky, uskuteční se automatické spojení přímo na tuto pobočku. Protože je tímto omezen číslovací plán, je tato možnost poskytována především větším pobočkovým ústřednám. doplňková volba (DISA - Direct Inward Subscriber Access) - volající po volbě čísla pobočkové ústředny dostává speciální oznamovací tón a po něm volí navíc interní číslo volaného. Pobočkové ústředny poskytují více služeb než ústředny veřejné. Je to umožněno rozsáhlejší signalizací mezi koncovým zařízením a PBX, což vyžaduje složitější koncové zařízení. Omezení oprávnění u PBX je administrativním zásahem do možnosti komunikace uživatelů z důvodů zamezení komunikace nesouvisející s výkonem jejich pracovní činnosti. Z pohledu veřejné telefonní sítě jsou pobočkové ústředny koncovými zařízeními. 60
3.4. Spojovací systémy Pozn.: Pobočkové ústředny (2/2) Uživatelé připojení na PBX mohou mít tři skupiny oprávnění: 1. Neoprávněné pobočky -umožněn pouze vnitřní provoz v pobočkové síti 2. Polooprávněné pobočky - pouze vnitřní a příchozí provoz z veřejné sítě. 3. Oprávněné pobočky - mohou realizovat veškerý provoz. Neoprávněné a polooprávněné pobočky mohou uskutečňovat vnější provoz pouze prostřednictvím spojovatelky, která si příslušné údaje potřebné pro případné zpoplatnění spojení zaznamená. U polooprávněných poboček existuje ještě řada stupňů omezení od omezení meziměstského nebo mezinárodního provozu až po omezení volání pouze určitého čísla, nebo naopak možnost volání pouze určitého čísla. PBX mají oproti veřejným ústřednám některé další funkcionality (např.): Zpětný dotaz (držení spojení) - umožňuje vnější spojení dočasně přerušit, navázat vnitřní spojení s jinou pobočkou, např. za účelem získání doplňujících informací a znovu navázat původní spojení. Noční zapojení - umožní, aby příchozí vnější volání byla po dobu nepřítomnosti spojovatelky (mimo pracovní dobu) přesměrována na jednu nebo více poboček, např. vrátnici. Aktivace nočního zapojení se provádí z pracoviště spojovatelky. Funkcí předání hovoru - je možné každé příchozí volání přepojit na kteroukoliv pobočku. 61
3.5. Synchronizace sítí (1/2) Známy jsou metody synchronizace Master-Slave (nucená synchronizace) a Mutual (Vzájemná synchronizace). Nucená synchronizace používá hierarchii taktovacích generátorů, ve které je vždy každá hierarchická úroveň synchronizována vyšší úrovní, přičemž nejvyšší úroveň tvoří Primární referenční oscilátor (PRO). Při nucené synchronizaci je pro každý síťový prvek určena synchronizační trasa, která je použita jako referenční pro řízení taktovacího generátoru a trasy záložní, na které se v předem určeném pořadí synchronizační vstup síťového prvku přepne v případě poruchy referenční trasy synchronizace. V doporučení ITU-T jsou popsány čtyři hierarchické úrovně synchronizační sítě. V ČR existuje následující architektura synchronizační sítě: Primární referenční oscilátor PRO pro digitální telekomunikační síť v ČR byl vybudován ve spolupráci s Českou akademií věd a je umístěn v autonomní frekvenční laboratoři v budově MTTÚ v Olšanské ulici v Praze. Základem jsou Cesiové frekvenční standardy se stabilitou 2.10-13 (požadavek 1.10-11). PRO a záložní PRO (v Brně) a mezinárodní ústředny tvoří první úroveň. Druhou úroveň tvoří tranzitní ústředny, třetí místní ústředny a čtvrtou pobočkové ústředny. 62
3.5. Synchronizace sítí (2/2) Pro rozvod synchronizace k zařízením SDH, PDH a k ústřednám druhé, resp. třetí vrstvě se používají tzv. distributory frekvenčního signálu s frekvenčním generátorem druhé. Tyto distributory mají dostatečný počet frekvenčních výstupů, které jsou nutné pro externí synchronizaci zařízení SDH a při ztrátě synchronizačního signálu z vyšší úrovně jsou schopny samy dodávat referenční signál s požadovanou přesností po dobu několika dnů. 63
3.6. Signalizace 3.6.1. Úvod Komunikační systém potřebuje mechanismus pro vytváření, udržení a ukončení spojení. Za tímto účelem se budují signalizační systémy, které přenáší řídící signály mezi vzdálenými jednotkami. Ty mají definovánu sémantiku signálů a protokoly přenosu dat mezi jednotkami. Při výměně signalizačních informací mezi spojovacími systémy se užívají dva základní způsoby: signalizace spojená s kanálem (CAS - Channel - associated signaling) - signalizační informace jsou buď uvnitř daného pásma kanálu (např. frekvenční signalizační systémy - jedno nebo multifrekvenční systémy, systémy s nadhovorovou signalizací - 3825 Hz) nebo určeným signalizačním kanálem s definovanou pozicí signalizace poskytnutou pro každý kanál uvnitř přenosové linky. signalizace se společným kanálem (CCS Common - channel signaling) - signalizační informace jsou přenášeny pouze tehdy, když je vyžadována změna stavu kanálu (tj. vznikla "signalizační aktivita") a to po jednom zvláště pro tento účel vytvořeném kanále. Tímto způsobem je odstraněna fyzická vazba mezi spojovanou linkou a signalizačním kanálem. Veškeré signalizační informace jsou obvykle přenášeny jediným kanálem o rychlosti 64 kbit/s. 64
3.6. Signalizace 3.6.2. Signalizace spojená s kanálem Signalizace se používala jednak pro spolupráci analogových a digitálních ústředen, jednak pro vzájemnou spolupráci digitálních ústředen. Přenos signalizace v digitálním tvaru mezi dvěma ústřednami se uskutečňoval dvěma základními způsoby: Signalizace je přiřazena k hovorovým kanálům a přenáší se mimo hovorový kanál (v 16. kanálovém intervalu). Signalizace je přiřazena k hovorovým kanálům a přenáší se v hovorovém kanálu; tímto způsobem se přenáší multifrekvenční registrová signalizace, vyjádřená v digitálním tvaru. 65
3.6. Signalizace 3.6.2. Signalizace se společným kanálem (CCS) - 1/2 Centralizovaná signalizace s použitím signalizačního systému SS7 (nebo také CCS) pracuje s digitálním přenosem signalizačních zpráv. Signalizační zpráva obsahuje soubor řídicích informací (číslo volajícího, číslo volaného, kategorii volajícího apod.) proměnlivé délky, dané určitým počtem osmibitových slov. Signalizační zprávy se přenášejí po signalizačních kanálech, pro tento účel mohou být zvoleny libovolné kanálové intervaly (kromě kanálového intervalu 0). Signalizační zprávy se přenášejí mezi signalizačními body. Každá řídící ústředna (HOST), kombinovaná místní/tranzitní ústředna a tranzitní ústředna představují jeden signalizační bod. Existují dva druhy signalizačních bodů: SP (Signalling Point) a to buď zdrojový (signalizační zpráva z něj vychází) nebo cílový (signalizační zpráva do něj směřuje) STP (Signalling Transfer Point) tranzitní (průchozí) signalizační bod Každý signalizační bod je realizován funkčním blokem pro zpracování centralizované signalizace. Všechny signalizační kanály, které přicházejí a odcházejí z uvažované ústředny, jsou připojeny k tomuto funkčnímu bloku. Signalizační kanály a signalizační body tvoří signalizační síť a každý signalizační bod má svůj kód CCS je určen pro národní i mezinárodní signalizační sítě a je možno jej použít ve všech úrovních digitálních sítí včetně signalizace mezi pobočkovými ústřednami. Zavedení integrovaných služeb (ISDN) je možné jen při použití centralizované signalizace 66
3.6. Signalizace 3.6.2. Signalizace se společným kanálem (CCS) - 2/2 Jediný CCS kanál může obsloužit až 2000 hovorových kanálů. CCS systém má určeny formáty zpráv a procedury (logické posloupnosti zpráv). Přenášené zprávy tak mohou být určeny i pro přenos zpráv mezi koncovými uživateli ("end-to-end signaling"). Použití metod počítačové komunikace dle OSI systému výrazně zvyšuje spolehlivost a pružnost celého systému a změnilo celou koncepci řízení spojovacích systémů. Tento způsob signalizace nevyžaduje používání speciálních obvodů pro snímaní signalizace na každé lince, což snižuje náklady na ústřednu. Centralizovaná signalizace umožňuje přenos signalizačních zpráv i během spojení, což umožňuje zavedení nových druhů služeb Zkracuje se doba mezi koncem volby a koncem spojování díky větší přenosové rychlosti CCS oprosti sestavování spojení při použití CAS. Vzhledem k velké kapacitě signalizačního kanálu velká většina systémů PCM 30/32 neobsahuje signalizační kanál a tím se zvyšuje počet užitečných kanálů pro hovor/dat v těchto skupinách PCM z 30 na 31. Ušetří se náklady na nákladné digitální kódové přijímače-vysílače KPV, nutné při používání CAS 67
Pozn.: Inteligentní sítě Inteligentní síť IN (Intelligent Network) je řídící architektura služeb telekomunikační sítě, která poskytuje nástroje pro efektivní, ekonomické a rychlé zavedení a správu služeb. Základními prvky inteligentní sítě je spojovací systém, signalizační síť a centralizovaná databáze. Spojovací systém SSP (Service Switching Point) musí rozpoznat podle čísla volání požadující příslušnou službu a přesměrovat jej do centrální databáze SCP (Service Control Point). SCP je mozkem inteligentní sítě a tvoří jej výkonný počítač. Komunikace mezi SSP a SCP probíhá po signalizační síti, jejímiž uzly jsou STP (Signal Transfer Point). Tyto uzly mohou být součástí SSP, nebo SCP. Pro realizaci inteligentní sítě jsou nezbytné digitální ústředny s programovým řízením a možností zpracování signalizace po společném kanálu CCS 7. K základním službám inteligentních sítí patří: identifikace provozovatele příslušné služby při jeho výběru uživatelem přepočet adresy s přesměrováním kam můžeme zařadit i jednotné účastnické číslo ověřování oprávnění přístupu ke službě, např. pro účtování kreditními kartami vytváření virtuálních uživatelských skupin další služby, např. tarifikace na účet volaného, informace a různé nabídky, volání o pomoc s poskytováním přídavných informací (lékařské údaje, požární plány). 68
3.7. ISDN (1/x) Úzkopásmová ISDN (1/4) ISDN je založena na digitální spojovací technice telefonní sítě a jejím cílem je spojení (integrace) všech služeb do jediné univerzální sítě. Jednoduchá přípojka ISDN (tzv. základní přípojka) může přes jednotné rozhraní připojit až 8 různých nebo stejných terminálů (telefon, fax, datové terminály, obrazový telefon apod.). V běžném případě je možné terminály různých (nebo i stejných) služeb dosáhnout jediným volacím číslem přípojky. V prvním kroku zavádění ISDN jsou všechny služby přenášeny rychlostí 64 kb/s. Každá jednoduchá přípojka má k dispozici dva signálové kanály provozované na běžném měděném dvouvodičovém účastnickém vedení. Síť ISDN má pro účastníka výhodu v tom, že všechny telekomunikační služby je možné provozovat na jediné přípojce, a tím i na jediném vedení. EuroISDN je standard přijatý evropskými zeměmi. Od jiných verzí se liší především v účastnickém signalizačním systému a v primární přípojce. Další rozdíly pak mohou přinášet odlišné základní a doplňkové služby, například EuroFile Transfer. Normy pro EuroISDN vytváří organizace ETSI. 69
3.7. ISDN (2/x) Úzkopásmová ISDN (2/4) Základní přípojka ISDN: 70
3.7. ISDN (3/x) Úzkopásmová ISDN (3/4) Digitální síť integrovaných služeb (Integrated Services Digital Network-ISDN) nabízí integraci služeb v jediné digitální síti. Základem je přenosová služba na okruzích 64 kbit/s (kanál B). V úzkopásmové ISDN existuje základní přípojka 2B+D (D kanál pro signalizaci 16kbit/s) a primární přípojka 30B+D (D kanál pro signalizaci 64 kbit/s). Širokopásmová ISDN využívá technologie ATM. Základní přípojka ISDN je na následující straně. Rozhraní R je rozhraní mezi ne-isdn koncovým zařízením a terminálovým adaptérem TA základní účastnické přípojky ISDN. Toto rozhraní nedefinuje přímo konkrétní parametry, ale pouze specifikuje možnost připojení ne-isdn zařízení k ISDN síti. Konkrétními rozhraními mohou být: a/b - pro připojení zařízení určená pro analogovou telefonní síť - analogové telefony, faxy, záznamníky apod., V.24 či USB - pro připojení osobních počítačů k síti ISDN, V.35, X.21 - pro připojení dalších typů datových terminálů. Adresování a směrování v ISDN vychází z číslovacího plánu a ze signalizace SS7. Adresa se skládá ze dvou částí: mezinárodní účastnické číslo ISDN (max 15 číslic) subadresa ISDN (max 32 číslic) Číslo ISDN je o 3 číslice delší než dosavadní (max 12). Subadresa ISDN se používá pro další dosažení zařízení, např. v síti LAN lze subadresou adresovat server apod. 71
3.7. ISDN (4/x) Úzkopásmová ISDN (4/4) Digitální sítě jsou velmi důležitým mezníkem ve vývoji telekomunikačních systémů. Výhody úzkopásmové ISDN je možno stručně shrnou takto [Svo; díl 3.; str. 108]: Společná síť pro různé způsoby komunikace (hlasová textová, obrazová). Přístupová síť k různým sítím (telefonním, datovým atd.) Lze využívat současných účastnický vedení telefonní sítě. Mohou se použít i klasická koncová zařízení s ISDN adaptéry. Zprávy se digitalizují již v ISDN koncových zařízeních. Jedna dvoudrátová přípojka umožňuje připojit až osm koncových zařízení. Na jedné dvoudrátové přípojce je možný současný obousměrný provoz dvou koncových zařízení pro různé služby ISDN podporuje přenos zpráv v režimech s přepojováním okruhů i paketů. 72
3.7. ISDN (4/x) Širokopásmové digitální sítě integrovaných služeb B ISDN S rozvojem informačních technologií již pro některé aplikace nestačí přenosové rychlosti, které může poskytovat N ISDN. Jedním z možných řešení pro poskytování služeb vyžadujících vyšší rychlosti může být i B ISDN. Širokopásmová digitálních služeb může kromě jiných prostředků používat i systémů na principu asynchronního transportního přenosového módu ATM. Od úzkopásmové se liší především tím, že v rámci struktury nemají jednotlivé stanice (komunikační zdroje) pevně přiřazeny kanály s určitou konkrétní šířkou pásma (tj. maximální přenosovou rychlostí). Jednotlivým komunikačním zdrojům se totiž před zahájením přenosu anebo i v jeho průběhu pružně přiděluje potřebná šířka pásma. Proto je možné, nezávisle na šířce pásma, přenášet jednotlivé buňky přes jednotná spojovací pole. Taková síť se pak skládá z ATM ústředen, síťových prvků přípojných sítí a z koncových zařízení jednotlivých nebo začleněných např. v rámci sítí LAN. Tzv. jednoduchá účastnická přípojka B ISDN umožňuje v obou směrech přenosovou rychlost 155,52 Mbit/s a tzv. rozšířená účastnická přípojka přenosovou rychlost 622,08 Mbit/s (což je v souladu se systémy SDH). 73
3.8. ATM (1/4) Princip ATM Existují dva základní principy, na kterých je technologie ATM založena. Je to statistické asynchronní multiplexování a rychlé přepínání paketů. Při kombinaci těchto dvou technologií je zajištěno pružné využití šířky pásma a přenos dat s vysokou přenosovou rychlostí. Přenos dat v ATM síti je spojově orientován. Mezi vzájemně komunikujícími stanicemi je nutné před vlastním přenosem informací sestavit spojení. Po ukončení přenosu se toto spojení musí zrušit. Každý iniciátor komunikace sdělí při sestavování spojení své požadavky na spojení nejbližšímu uzlu sítě. Když ATM síť má dostatečnou kapacitu, tak na základě požadavků v ATM uzlech se vybuduje spojení a rezervují se potřebné prostředky potřebné pro zajištění parametrů po celou dobu trvání spojení. Během spojení síť zajišťuje dodržení těchto parametrů. Datové jednotky ATM sítě se nazývají ATM buňky a mají konstantní délku 53 bytů. Každá ATM buňka je vybavena záhlavím, která nese informaci o spojení ke kterému patří. V uzlech ATM sítě, v ATM přepínačích, jsou ATM buňky zpracovány. K sestavení spojení se využívá speciální směrovací protokol. Tento směrovací protokol je schopen kromě stanovení cesty od vysílače k přijímači zaručit i rezervaci prostředků sítě (šířka pásma, velikost zpoždění přenosu) v jednotlivých ATM přepínačích 5 bytů - záhlaví 48 bytů - informační pole 74
3.8. ATM (2/4) 3.8.2. Statistické asynchronní multiplexování V případě statistického asynchronního multiplexování jsou respektovány při přenosu ATM odlišné požadavky jednotlivých zdrojů dat na šířku pásma. V přenosové struktuře uspořádání datových jednotek má přesné časování, zdrojům dat však nejsou vyhrazeny zvláštní kanálové intervaly. Datové jednotky od různých zdrojů nemají předem určenou pozici v přenosové struktuře. V případě, že zdroj má vyšší požadavky na šířku pásma, tak od tohoto zdroje do sítě bude vstupovat více datových jednotek. Při sestavení spojení musí zdroj sdělit nejen požadavky na vybudování sítě, ale současně i své nároky na síť. Tok datových jednotek od zdroje je na základě těchto parametrů regulován tak, aby neohrozil dodržení parametrů jiných spojení. Datové jednotky jsou v přenosové struktuře uspořádány náhodně, proto každá datová jednotka musí obsahovat identifikační pole. Na základě tohoto identifikačního pole se pak dá zjistit, ke kterému spojení daná datová jednotka patří. 75
3.8. ATM (3/4) 3.8.3. Rychlé přepínání paketů V sítích s nízkou chybovostí je možné používat technologii rychlého přepojování paketů. Jedná se o modifikovanou technologii paketového přenosu. V případě klasického paketového přenosu představuje každý paket samostatnou datovou jednotkou, která nese v záhlaví informaci o cílové stanici. Tak je každý uzel sítě schopen určit, kterým směrem má paket posílat dál. Každý uzel sítě provede po příjmu nejdříve kontrolu paketu, aby se zjistilo zda náhodou nedošlo k poškození paketu během přenosu. Právě v tomto bodě existuje rozdíl mezi přepínáním paketu a rychlým přepínáním paketu. Při rychlém přepínání paketu se v každém uzlu při příjmu zkontroluje pouze správnost hlavičky paketu, aby byla zajištěna správná cílová adresa. Správnost datové části kontrolují aplikace až v koncových uzlech. Komunikace v ATM síti je spojově orientovaná. To znamená, že je nutno před vlastním přenosem dat vybudovat spojení a po dokončení přenou toto spojení rušit. Spojení se vybuduje na základě ATM adresy cílové stanice. Během spojení se pak používají už jen identifikátory spojení. 76
3.8. ATM (4/4) Komunikace v ATM sítích Procesy využívané během přenosu dat mezi koncovými uzly v síti ATM lze popsat pomocí referenčního modelu ATM, skládajícího se ze tří vrstev. Přijaté buňky se během přenosu přes uzly ATM sítě zpracovávají jen na druhé vrstvě tohoto modelu, na vrstvě ATM. Při zpracování na této vrstvě jsou vyhodnocovány jednotlivé položky v hlavičce ATM buňky. Na základě těchto informací získaných z hlavičky buňky se provádí přepínání ATM buněk do příslušného směru. Přepínání ATM buněk se provádí na základě přepínací tabulky. Tato tabulka je vytvořena při sestavení spojení na základě ATM adres jednotlivých prvků sítě. Při přenosu dat se používají jen kratší identifikátory cesty VPI a kanálu VCI namísto dlouhých ATM adres. 77
3.9. Datové sítě 78
3.9. Datové sítě Pozn.: Referenční model OSI (1/7) Referenční model OSI (Open System Interconnection Reference Model) řeší celou problematiku komunikačních systémů. Je úplným modelem komunikační architektury pro počítačově řízenou výměnu dat. Referenční model vytváří teoretický základ pro realizaci veřejných datových sítí. Jednotlivé problémy komunikace soustřeďuje do vrstev tak, aby byl minimalizován přesun informací mezi vrstvami. Vrstvy tak byly vytvořeny: tam, kde jsou potřebné různé úrovně abstrakce, za účelem přesně definovaných funkcí hranice vrstev byly stanoveny tak, aby se minimalizoval tok informací přes rozhraní, optimalizovaný počet vrstev. Vrstvy referenčního modelu OSI jsou: Fyzická vrstva Linková vrstva (protokoly BSC, HDLC) Síťová vrstva Transportní vrstva Relační vrstva Prezentační vrstva Aplikační vrstva 79
3.9. Datové sítě Pozn.: Referenční model OSI (2/7) 80
3.9. Datové sítě Pozn.: Referenční model OSI (3/7) 1 Fyzická vrstva (Physical Layer) - plní funkční, procedurální, mechanické, elektrické požadavky potřebné pro vytvoření, udržení a ukončení mezi datovými obvody reálného nebo virtuálního typu, mezi datovými koncovými zařízeními, zařízeními přenosu dat, zařízeními výměny dat. Takto definované standardy umožňují propojení různých přenosových prostředků a zařízení (tj. kabelů, modemů, apod.). Jinými slovy, musí být určeny: elektrické parametry signálů, jejich význam a časový průběh, vzájemné návaznosti řídících a stavových signálů, zapojení konektorů, a mnoho dalších parametrů technického a procedurálního charakteru. Spojová vrstva (Data Link - Layer) poskytuje funkční a procedurální prostředky k vytvoření, udržení a rušení datových spojů mezi dvěmi nebo více síťovými pracovními jednotkami. Datové spojení je tvořeno jedním nebo více reálnými nebo virtuálními datovými obvody. Spojová vrstva řídí logické vztahy mezi koncovými body spojení, k nimž se vážou pracovní jednotky síťové vrstvy. Provedení spojové vrstvy se může značně lišit podle druhu sítě. Ve většině případů přebírá zabezpečovací funkci přenosu dat. Přenášená data upravuje do rámců s kódováním schopným rozpoznat a opravit elementární chyby. Základními typy protokolů jsou BSC (Binary Synchronous Communications) a HDLC (High level Data Link Control procedure). 2 81
3.9. Datové sítě Pozn.: Referenční model OSI (4/7) 3 Síťová vrstva (Network Layer) jejím úkolem je vytváření funkčních a procedurálních prostředků pro výměnu síťových datových jednotek mezi dvěma transportními vrstvami pomocí síťového spojení. Vytváří nezávislost transportní vrstvy na funkcích směrování a propojování (routing). Od spojové vrstvy očekává síťová vrstva přípravu logických duplexních linek mezi dvěma nebo více síťovými vrstvami. Datové linky spojové vrstvy jsou vytvářeny a rušeny síťovými pracovními jednotkami. Proto síťová vrstva musí obsahovat mechanismy, které jsou schopny ze získané adresy určit směr přenosu jednotek sítí. Proto musí znát mapu vlastní sítě nebo její určité části, pokud je příliš rozsáhlá. Pomáhá přitom vyhledávat partnery, kteří jsou určeni pouze logickými adresami. Síťová vrstva směruje tok dat organizovaných do paketů 82
3.9. Datové sítě Pozn.: Referenční model OSI (5/7) 4 Transportní vrstva (Transport Layer) - jejím úkolem je příprava univerzální transportní obsluhy pro relační vrstvu a správa pomocných prostředků pro síťovou vrstvu. Transportní vrstva poskytuje vyšším vrstvám služby jako je určení optimální cesty, kontroly toku dat, přetížení a chyb na této úrovni atd. Všechny protokoly, které jsou v této vrstvě definovány, mají koncový charakter (end-to-end), neboť jsou vazebními prvky mezi systémem přenosu zpráv a uživatelem tohoto systému. Protokoly podřízených vrstev mohou být deklarovány mezi uzly, které jsou na cestě při přenosu zprávy od zdroje k příjemci. Protokoly vrstev 4 až 7 proto pracují v koncových systémech. Kvalita služeb, které budou při transportním spojení poskytovány, může být uživatelem zvolena a udržována během trvání tohoto spojení. Služby transportních datových jednotek TPDU jsou zprostředkovány od jednoho konce transportního spojení ke druhému pomocí pracovních jednotek transportní vrstvy a pomocných prostředků nižších vrstev. Části zpráv musí být odeslány na místo určení ve stejném pořadí, v jakém byly ze zdroje předány. Fragmentace v rámci přenosu zpráv musí být u cíle doplněna správný zřetězením - blokováním. Od síťové vrstvy očekává transportní úroveň primárně sestavení optimální cesty v síti. Optimálnost se přitom řídí různými kritérii, která jsou dána sítí, její strukturou a způsobem propojení. Transportní vrstva zvyšuje kvalitu spojů na požadovanou úroveň 83
3.9. Datové sítě Pozn.: Referenční model OSI (6/7) 5 Relační vrstva (Session - Layer) jejím úkolem je podpora komunikace mezi spolupracujícími aplikačními vrstvami (aplikačními procesy). V této vrstvě je třeba věnovat pozornost co možná nejhladší spolupráci mezi aplikačními procesy nebo elementárními procesy v multiprocesorových systémech. Mechanismy spolupráce procesů tak musí být jasné a průhledné. Pokud tomu tak není, existuje nebezpečí, že uživatelské programy se nepodaří optimálně přizpůsobit síťovému prostředí. Relační vrstva poskytuje informačním systémům nástroje pro řízení a synchronizaci jejich dialogu Prezentační vrstva (Presentation - Layer) jejím úkolem je příprava služeb pro aplikační vrstvu k interpretaci vyměňovaných dat. Připravuje výběr ze standardních prezentací a jejich interpretací tak, aby komunikující aplikační procesy svoje data nejdříve transformovaly do společného standardního formátu, přenesly je a nakonec je transformovaly zpět. To má význam pouze tehdy, existuje-li shoda v syntaxi a sémantice. Od relační vrstvy vyžaduje prezentační vrstva vytváření, provádění, hlídání a ukončování logických spojení v této vrstvě ("Session"). Během vytváření relace se provádí inicializace protokolu mezi dvěma prezentačními vrstvami. Prezentační vrstva koordinuje kódování a syntax vyměňovaných dat 6 84
3.9. Datové sítě Pozn.: Referenční model OSI (7/7) 7 Aplikační vrstva (Application Layer) její protokoly provádějí komunikaci mezi aplikačními procesy ve spojení se správními funkcemi operačního systému, jež tyto procesy podporují. Proto lze říci, že u mnohých systémů je aplikační vrstva pouhým rozšířením běžných operačních systémů na požadavky síťového prostředí. Aplikační vrstva je tedy vrstvou, jež podporuje provádění aplikačních programů v síťovém prostředí. V ideálním případě dává za tímto účelem k dispozici aplikačně blízké základní služby. Jsou to programové služby, jejichž vyvoláním si aplikační program ulehčuje život v síťovém prostředí. Mezi tyto služby mohou například patřit: File Transfer Protocol (FTP) pro přenos souborů nebo vět, Elektronická pošta (Message Handling System) pro přenos dopisů nebo dokumentů, Distributed Transaction Processing umožňuje spolupůsobení dvou procesů, Job Transfer slouží k tomu, abychom spustili úlohu (job) na jiném počítači, Remote Database Access pro přístup do vzdálených databázových systémů. Aplikační vrstva je funkčně velmi rozsáhlá a celou její oblast není možné jednoduše obsáhnout. Proto jednotlivé počítače podporují obvykle současně jen jednu nebo dvě výše uvedené aplikace. Aplikační vrstva zpřístupňuje informačním systémům prostředí OSI. 85
3.9. Datové sítě Typy počítačových sítí Počítačové sítě se nejčastěji rozlišují na: LAN (Local Area Network) - lokální počítačové sítě s vysokou přenosovou rychlostí a propustností, pro propojení počítačů v rámci jedné či několika budov, se sdílením přenosové kapacity, s dosahem řádově stovky metrů až jednotky kilometrů, ve vlastnictví jedné organizace, koncové uzly lze vypínat bez ohrožení chodu zbytku sítě, MAN (Metropolitan Area Network) - metropolitní sítě, s relativně vysokou přenosovou rychlostí, avšak nižší propustností, s dosahem řádově desítky kilometrů, ve vlastnictví síťových operátorů, s nepřetržitým provozem síťových uzlů, WAN (Wide Area Network) -sítě často s nižší přenosovou rychlostí (až na vysokorychlostní optické páteře), avšak s ještě nižší propustností, s dosahem řádově stovky až tisíce kilometrů, ve vlastnictví jednoho i více síťových operátorů, s nepřetržitým provozem síťových uzlů. Příkladem mohou být sítě ISDN, ATM, X.25, Frame relay a další. 86
3.9. Datové sítě 3.9.1. Sítě LAN (1/4) - Topologie sítí LAN Sítě tvoří následující struktury: Sběrnice (Passive Bus) - stanice (koncová zařízení) sdílí fyzicky či logicky jeden přenosový kanál v každém směru. Stanice jsou k fyzické sběrnici (např. koaxiální kabel) připojeny vysokoimpednačně, takže vypnutí či výpadek stanice zpravidla neohrozí činnost sítě. Hvězda (Star) - koncové stanice jsou propojeny přes centrální uzel, který je všemocným a pro chod sítě nejdůležitějším prvkem v síti. Centrální uzel (Hub) řídí směrování datových zpráv v síti. Funkčnost a bezchybná činnost centrálního uzlu je nezbytným předpokladem činnosti sítě. Strom (Tree) - propojení počítačů tvoří stromovou hierarchickou strukturu. Kruh (Ring) - stanice jsou uspořádány do fyzického či logického kruhu, čímž je určena posloupnost přidělování práv k přístupu ke sdílenému médiu. Musí být vyřešena problematika odstoupení a přihlášení se stanice do sítě. Kruh může být buď jednoduchý přenos mezi stanicemi je jednosměrný, narušení kruhu způsobí ukončení činnosti sítě, dvojitý provoz sítě se přerušením jedné cesty nezastaví, zároveň lze realizovat obousměrný převoz což přináší zkrácení doby odezvy. 87
3.9. Datové sítě 3.9.1. Sítě LAN (2/4) - (Lokální) počítačové sítě Ethernet Síť Ethernet je nejpoužívanější typ lokálních počítačových sítí. Vznikl v roce 1973 ve výzkumném ústavu PARC (Palo Alto Research Center) společnosti Xerox s počáteční přenosovou rychlostí 2,94 Mb/s. Od doby zrodu však Ethernet prošel bouřlivým vývojem. Dnes se odhaduje, že více než 80 % sítí LAN je vybudováno na tomto typu sítě. V současnosti se však Ethernet (ve verzi gigabitového a desetigigabitového Ethernetu) uplatňuje i na poli metropolitních sítí. Existuje široká škála standardů pro různé rychlosti a určité typy vedení. 88
3.9. Počítačové sítě (5/x) 3.9.1. Sítě LAN (3/4) Prostředky na propojování LAN (1/2) Jedna lokální síť pokrývá omezené území a má konečný počet stanic. Existuje možnost propojování více lokálních sítí pomocí speciálních zařízení: Opakovač (Repeaters) a Rozbočovač (HUB) - jsou prvky pracující na fyzické úrovni vrstvového modelu sítě. Jejich hlavním úkolem je obnova (regenerace) signálu, tedy obnovení tvaru, časové polohy pulzů a doplnění bitové informace přidané na fyzické vrstvě (synchronizační směsi) tak, aby mohl být rámec správně přijat cílovou stanicí. Opakovač je zařízení se dvěma porty a rozbočovač je zařízení s mnoha porty. Signál přijatý na jednom portu je regenerován a odeslán na všechny ostatní porty Most (Bridge) umožňuje propojení dvou lokálních sítí na úrovni spojové vrstvy. Mosty umožňují propojení LAN stejných i rozdílných topologií a nejsou závislé na typu přenosových prostředků vyšších vrstev modelu OSI Místní mosty spojují dvě sítě přímo, vzdálené mosty pak přes datový okruh. 89
3.9. Počítačové sítě (6/x) 3.9.1. Sítě LAN (4/4) - Prostředky na propojování LAN (2/2) Směrovač (Router) je síťový prvek zahrnující vrstvy fyzickou, linkovou a síťovou. Hlavním úkolem směrovačů je směrování paketů jednotlivými sítěmi ležícími na cestě mezi zdrojovou a cílovou sítí. Používají se pro oddělení/propojení LAN sítí, připojení sítě LAN k síti WAN a propojení částí sítí WAN. Směrovače tak oddělují dílčí sítě a tak filtrují všesměrové pakety určené pro danou síť. Jejich nejdůležitějším funckcí je: Zajištění optimální cesty v sítí v dané konfiguraci a čase Vnitřní přepínání příchozích paketů na příslušný výstupní port Brána (Gateway) transformuje komunikační protokoly sítí s rozdílnou architekturou. Zajišťuje příjem dat od účastníka jedné sítě, jejich přeměnu do jiného komunikačního prostředí a doručení adresátovi v druhé síti. Zařízení tohoto typu jsou složitá a drahá a proto jejich užívání není běžné 90
3.9. Datové sítě 3.9.2. Přístupy k vytváření sítí pro dálkový přenos dat (1/2) Přenos dat na větší vzdálenosti je založen na využití přenosových možností různých telekomunikačních okruhů. Předpokládejme, že potřebujeme prostřednictvím telekomunikační sítě přenést určitý objem dat z místa A do místa B. Používáme-li princip přepojování (komutace) okruhů vytvoříme nejprve mezi koncovými body datový okruh, pak přeneseme data a poté datový okruh zrušíme. Je to však poměrně nákladné, účastník je tarifován po celou dobu (i během přestávek) a provozovatel nemůže takový okru dát k dispozici ostatním účastníkům. Tento způsob komunikace tedy není efektivní ani pro účastníka ani pro provozovatele sítě. Datové přenosy uskutečňované pomocí komutovaných telefonních okruhů vykazují i vyšší chybovost. Jednoduchým prostředkem pro snížení chybovosti datových přenosů v pevných sítích je využití pevných telefonních okruhů. Ekonomicky jsou však mnohem náročnější. Pro relativní snížení nákladů dálkových přenosů se začalo používat tzv. sdružovacích prostředků pro přenos dat. 91
3.9. Datové sítě 3.9.2. Přístupy k vytváření sítí pro dálkový přenos dat (2/2) V průběhu doby se pak kromě komutace okruhů začal používat i jiný způsob zprostředkování informace. V tomto případě se datová zpráva vysílá od účastníka A do nejbližšího telekomunikačního uzlu, uloží se do paměti, opatří se adresami odesílatele i příjemce a zařádí sed o fronty zpráv čekajících ne dálkový přenos do místa B. Tento princip se označuje přepojování (komutace) zpráv. Nevýhodu tohoto způsobu jsou následující skutečnosti: Přenáší-li se dlouhé zprávy musí se v případě chyby déle čeka na výzvu k opakování přenosu celé zprávy Účastníci vyžadující rychlou výměnu krátkých zpráv, musí relativně dlouho čekat na přenos zprávy a na příslušnou odpověď Tyto nevýhody byly jedním z podnětů ke vzniku nového spojovacího principu přepojování (komutace) paketů. Účastník vysílá datovou zprávu do datového uzlu. Zpráva se ukládá do paměti. Zprávy jsou však dekomponovány na menší části pakety. Mezi dvěma uzly sítě se nejprve vysílá první paket první zprávy, poté první paket druhé zprávy, první třetí atd. Teprve pak je vyslán druhý paket první zprávy, druhý druhé atd. Znamená to, že se urychlí výměna dat a v případě chyb při přenosu dojde k opakování jen toho paketu, kde při jehož přenosu nastala chyba. Na principu komutace paketů vznikla řada konkrétních aplikací. 92