5.předn ednáška Telekomunikační sítě páteřní a přístupovp stupové, datové spoje a rozhraní Ing. Bc. Ivan Pravda
Struktura telekomunikační sítě - Strukturu telekomunikační sítě, která má poskytovat různé typy služeb můžeme rozdělit do tří základních částí: - zařízení síťových uzlů sloužící kvlastnímu poskytování služeb, tedy zejména spojovací zařízení (ústředny, přepínače, směrovače) a informační zdroje (servery, databanky apod.) - páteřní síť sloužící k přenosu signálů mezi uzly telekomunikační sítě - přístupová síť sloužící k přenosu signálu mezi účastníky a síťovými uzly - Nadstavbu těchto částí tvoří řídicí síť pro dohled a řízení všech technických prostředků, pro pružné zřizování, monitorování a rušení požadovaných služeb, zahrnuje i účtování služeb a řízení vnitřní organizace provozovatele, označení zkratkou TMN (TelecommunicationManagement Network) - Schématicky zobrazuje strukturu sítě následující obrázek, který zároveň dává do souladu označování druhu sítě soblastí počítačových technologií
Struktura telekomunikační sítě - schéma
Struktura telekomunikační sítě - Telekomunikační síť vužším slova smyslu zajišťuje přenos na značné vzdálenosti a lze ji ztotožnit spojmem WAN (Wide Area Network) - Metropolitní sítě MAN (Metropolitan Area Network) tvoří součást přístupové sítě - Lokální sítě LAN (Local Area Network) tvoří místní komunikační strukturu vobjektu účastníka telekomunikační sítě - Vdalším členění se setkáváme ještě se zkratkou PAN (Personal Area Network) souvislost skomunikačními prostředky v rámci místností spřenosem pomocí infračerveného záření nebo radiových vln (např. Bluetooth) - Páteřní síť je tvořena spojnicemi a uzly spojnice tvoří fyzické přenosové cesty realizované různým způsobem (metalickými či optickými kabely, radiovými prostředky) součást přenosové sítě - Vpřípadě potřeby je nutné signál průběžně zesilovat, resp. regenerovat (v opakovači) úsek vedení včetně opakovače (zesilovače) nazýváme opakovacím úsekem (zesilovacím úsekem)
Struktura telekomunikační sítě - Součástí uzlu je linkové zakončení LTE (Line Terminal Equipment) přizpůsobuje vysílaný signál dané přenosové cestě (např. optické linkové zakončení mění elektrický signál na optický) a vopačném směru přenosu obnovuje signál přijímaný z přenosové cesty do standardizovaného tvaru - Přenosovou cestu včetně opakovačů (zesilovačů) a linkových zakončení nazýváme linkovým traktem - Vlastní přenosové zařízení zajišťuje sdružování požadovaných signálů ze spojovacích zařízení (telefonní ústředna, přepínače, směrovače) i zpevných pronajatých okruhů a jejich následný transport do požadovaného cílového uzlu telekomunikační sítě - Část zařízení telekomunikačního uzlu zahrnující přenosová zařízení nazýváme uzlem přenosové sítě - Vpáteřních a přístupových sítích se používají shodné principy zpracování signálu (sdružené signály nejrůznějších telekomunikačních služeb), přesto lze určit jistá specifika obou sítí
Páteřní sítě - charakteristika -vlastnosti: - přepravují uživatelskou informaci (payload) mezi jednotlivými uzly sítě - přenášejí signály přenosovými rychlostmi řádově stovky Mbit/s až stovky Gbit/s - obvykle transportují signály na značnévzdálenosti - přenosovázařízení bývají umístěna přímo v objektech provozovatelů (operátorů) - Páteřní sítě se v současnosti budují na základě optických přenosových médiích, vpřípadě potřeby doplňovaných radioreléovými, případně družicovými spoji smetalickými kabely se perspektivně nepočítá - Vzhledem ke značnému objemu přepravovaných dat v důsledku sdružení mnoha příspěvkových signálů na přenosových cestách jsou kladeny vysoké nároky na spolehlivost přenosu - Páteřní sítě jsou v současnosti realizovány systémy SDH na optických vláknech, kde se dosahuje přenosových rychlostí 2,5 Gbit/s (STM-16) až40 Gbit/s (STM-256) systémy vlnového dělení WDM (8, 16, 32 optických kanálů pro signály STM-16 celková kapacitu až80 Gbit/s)
Přístupové sítě - charakteristika - vlastnosti: - soustřeďují provoz z danéoblasti k obslužnému uzlu telekomunikační sítě - přenášejí různorodésignály rychlostmi od desítek kbit/s (pomalý přenos dat, telefonní hovory) do stovek Mbit/s (digitální video, multimediální služby) - přenášejí data na krátkéa střední vzdálenosti - přenosovézařízení vpřístupových sítí je dislokováno u uživatelů (problémy snapájením, ochranou proti neoprávněnému zásahu, hustotou městskézástavby) - Přístupová síť musí ze systémového hlediska plnit tyto funkce: - Přenos, resp. transport signálu mezi velkým počtem účastnických koncových zařízení asíťovými uzly poskytovatelů služeb - Sdružování, resp. multiplexování signálů vedoucí k efektivnímu využívání přenosových médií aprostředků a pružnému přizpůsobování potřebnéprovozní kapacity podle proměnných požadavků účastníků i služeb - třídění provozní zátěže (tzv. grooming) umožňující směrovat sdružené signály vpřístupovésíti na příslušnározhraní poskytovatelů dostupných služeb - Přizpůsobení, resp. adaptaci účastnického rozhraní a rozhraní poskytovatele služeb
Přenos dat - Technickým předpokladem pro uskutečnění přenosu datových signálů je vytvoření tzv. datového spoje - Z důvodu značné různorodosti koncových datových zařízení, používaných přenosových sítí amédií je nutné přesně definovat vlastnosti jejich jednotlivých částí iparametry rozhraní na jejich styku spolupráce datových zařízení různých výrobců
Přenos dat - Koncové datové zařízení (DTE Data Terminal Equipment) obecně datový terminál osobní počítač spříslušným telekomunikačním programovým vybavením - Osobní počítač ve funkci datového terminálu musí mít k dispozici tzv. komunikačníprogram, který umožňuje nastavení aovládání různých funkcí ukončovacího zařízení datového okruhu, základní funkce datové komunikace (vysílání apříjem datových souborů prostřednictvím vhodného komunikačního protokolu) - Komunikačníprotokol soubor pravidel, podle kterých se přenáší mezi koncovými zařízeními přenosu dat soubory, definuje záhlaví souboru, rozděluje soubor na menší části a předepisuje způsob detekce a korekce chyb - Datový spoj začíná uvnitř koncového zařízení vmístě, kde vzniká prvotní elektrický datový signál - Datový okruh představuje soubor prostředků, které umožňují dálkový přenos datového signálu pomocí dvou protisměrných datových kanálů začíná akončí vdefinovaném rozhraní I 2, tzn. na styku koncového zařízení (DTE) aukončujícího datového zařízení ()
Přenos dat - Ukončujícídatové zařízení ( Data Circuit terminating Equipment) je obecný název prorůzná konkrétní zařízení (měniče datových signálů, modemy aukončující jednotky datových sítí) - Hlavním úkolem je přeměnit datový signál (rozhraní I 2 ) na jiný datový signál (rozhraní I 1 ), který je technicky a ekonomicky výhodnější pro přenos po užitém typu telekomunikačním okruhu - Dalším úkolem je vytváření interaktivních vazeb mezi blízkým DTE avzdáleným i DTE, které umožňují automatizované zahájení, kontrolu aukončení datového přenosu, v některých případech přebírá i určité synchronizační azabezpečovací funkce - Datové sítě skomutacíokruhů (CSDN Circuit Switched Data Network) komutované datové okruhy nižší bitová chybovost, vyšší efektivita přenosu a větší průchodnost přepojování okruhů (Circuit Switching) - Datové sítě s komutacípaketů (PSDN Packet Switched Data Network ) princip časového multiplexu a princip tzv. střadačového spojování (Store&Forward) přepojování paketů (Packet Switching)
Princip datové sítě s komutací okruhů (CSDN)
Princip datové sítě s komutací paketů (PSDN)
Datová rozhraní v telefonních a datových sítíchs - datové rozhraní I 1 na rozhraní datového měniče a telefonního okruhu datový signál je vyjádřen v takové formě, která je vhodná propřenos příslušným úsekem telefonní sítě úseky telefonní sítě mohou mít různé přenosové vlastnosti odlišné parametry rozhraní I 1 vlastnosti rozhraní I 1 jsou stanoveny doporučeními ITU-T řady V - datové rozhraní I 2 na rozhraní datového měniče a ukončujícího zařízení DTE definovány čtyři skupiny charakteristik: - mechanické definují typ konektoru, jeho geometrickéuspořádání aoznačení jeho jednotlivých vývodů - elektrické přiřazují logickým binárním stavům jejich elektrickévyjádření, tzn.polaritu a rozmezí amplitudy, definují rozsah přenosových rychlostí, popisují náhradní elektrickáschémata obvodů rozhraní adalší - funkční definují jednotlivéobvody rozhraní ajejich účel - protokolové zabývají se pravidly obousměrnévýměny signálů natěchto obvodech ajejich interpretace
Mechanické charakteristiky rozhraní I 2 - U rozhraní I 2 definovaných doporučeními ITU-T řady V se nejčastěji používá 25-pólový konektor DB-25 (typ Canon) nebo v redukované formě 9-pólový konektor (typ Canon) - V paketových datových sítích, specifikovaných v rámci doporučení ITU-T řady X (X.21, X.25, aj.) je nejčastěji využíván 15-pólový konektor DB-15 (typ Canon)
Elektrické charakteristiky rozhraní I 2 - Dle doporučení ITU-T V.28 komunikační rozhraní počítačů PC (COM port) často slouží kpřipojení telefonního modemu pro komunikaci přes hostitelskou telefonní síť - Ekvivalentníobvod rozhraní důležitý z konstrukčního hlediska doporučení ITU-T V.28 V.10 V.11 druh obvodu nesymetrický dvouproudový nesymetrický dvouproudový symetrický dvouproudový X.26 nesymetrický X.27 symetrický vyjádření datových stavů 0: U > +3V 1: U < -3V 0: U > +0,3V 1: U < -0,3V 0: U A > U B 1: U A < U B U > +0,3V 0: U A > U B (0,3 až 6 V) 1: U A < U B (0,3 až 6 V) 0: U A > U B (0,3 až 6 V) 1: U A < U B (0,3 až 6 V) užití do 64 kbit/s do 10 m do 100 kbit/s do 10 m do 1 kbit/s do 1000 m do 10 Mbit/s do 10 m do 100 kbit/s do 1000 m do 100 kbit/s do 10 m do 10 Mbit/s do 10 m
Elektrické charakteristiky rozhran charakteristiky rozhraní I 2 - definováno jednoznačné vyjádření stavů proobvody přenášející data (0, 1) apro řídicí obvody (ON zapnuto, OFF vypnuto) polaritou a velikostí amplitudy elektrického signálu (dle ITU-T V.28)
Funkční charakteristiky rozhraní I 2 - Funkční charakteristiky rozhraní I 2 vtelefonní síti jsou určeny doporučením ITU-T V.24 - Toto doporučení definuje 42 vazebních obvodů všeobecného použití (obvody řady 100) každý ztěchto obvodů je připojen k definovanému kontaktu konektoru a plní určitou funkci, která je jednosměrně řízena buď ze strany DTE nebo - Konkrétní a DTE vyžadují prosvou činnost jen některé ze souboru 42 vazebních obvodů rozhraní - Vdoporučení ITU-T V.24 jsou ještě popsány obvody řady 200 používány pro řízení automatického navazování spojení prostřednictvím modemu vsoučasné době se jižnepoužívají (existují jiné vhodnější prostředky) - norma EIA RS232C parametry téměř shodné s dvojicí doporučení ITU-T V.24/V.28 sériové rozhraní PC
Funkční charakteristiky rozhraní I 2 funkce zemnící společné data hlavní kanál data vedlejší kanál řízení hlavní kanál řízení vedlejší kanál volby parametrů časové základny ostatní ITU-T V.24 americké označení EIA RS 232 C číslo špičky směr od název 102 GND AB 7 - signálová zem 103 104 118 119 108/1 108/2 107 105 106 109 120 121 122 111 112 126 127 113 114 115 110 125 TXD RXD SXMT SRCV CDL DTR DSR RTS CTS DCD SRTS SCTS SDCD SEL TCK XCK RCK SQD RNG BA BB SBA SBB CD CC CA CB CF SCA SCB SCF CH CI CK DA DB DC CG CE 2 3 14 16 20 20 6 4 5 8 19 13 12 23 23 11 24 15 17 21 22 DTE DTE DTE DTE DTE DTE DTE DTE DTE DTE vysílaná data přijímaná data vysílaná data přijímaná data přepni na data pohotovost DTE v režimu data výzva k vysílání v režimu vysílání detektor linkového signálu výzva k vysílání v režimu vysílání detektor linkového signálu zvol vyšší rychlost zvol vyšší rychlost zvol vyšší vysílací pásmo zvol vyšší přijímací pásmo vysílání taktu z DTE vysílání taktu z příjem taktu z detektor kvality signálu indikace vyzváněcího signálu
Interakce vazebních obvodů řady 100
Protokolové charakteristiky rozhraní I 2 - Zabývají se popisem výměny řídicí informace na obvodech datového rozhraní - Pro rozhraní I 2 užívané na datových okruzích v telefonní síti nejsou protokolové charakteristiky většinou začleněny do zvláštních doporučení, ale jejich části jsou zakotveny v doporučeních pro příslušné DTE a - Význam výše uvedených doporučení klesá díky integraci komunikačních funkcí do koncových zařízení př. integrace telefonních modemů do počítačů, čímž se značně snižuje význam sériového rozhraní V.24/V.28 - Vysokorychlostní ukončující zařízení se připojují přes rozhraní USB (verze 1.1, resp. 2.0) nebo Ethernet (konektor RJ-45), které si zlan síté našlo cestu do sítích rozlehlých a dnes se používá vřadě modifikací pro metalické, optické i bezdrátové prostředí jako nejuniverzálnější datové rozhraní