Komunikačné technológie

Transcription

1 TVORBA OBSAHOV PRE E-LEARNING projekt realizovaný s finančnou pomocou ESF Komunikačné technológie Inovovaná učebnica Žilinská univerzita v Žiline

2 Obsah: Obsah: Úvod Prístupové siete a technológie Prístup ku komunikačnej sieti Spôsoby prístupu ku komunikačnej sieti Prenosová časť prístupu k sieti... 6 Spôsoby komutovaného prístupu... 7 Spôsoby permanentného spojenia Funkcie prístupových sietí Typy prístupových sietí Verejná telefónna sieť VTS/ PSTN (Public Switched Telephone Network) ISDN (Integrated Services Digital Network) Digitálna sieť integrovaných služieb Bunkové systémy - GSM siete Pevné bezdrôtové siete Priame pripojenia ku komunikačnej sieti Metódy permanentného/pevného spojenia - Leased Lines Pevné pripojenie cez Frame Relay (FM) Digitálna elektrická prípojka (Digital Power Line - DPL / Power Line Communication - PLC) Prístup cez CATV Optické prístupové siete Rozvoj prístupových sietí EDGE SIETE Úvod NGN (Next Generation Networks) Edge siete/technológie IP telefónia/ VoIP (Voice over IP) Triple Play IPTV- Internet Protocol TeleVision Kvalita služby QoS (Quality of Services) Prenos signalizačných informácií v sieťach IP Transportné siete Úvod Tíme Division Multiplex (TDM) časový multiplex Plesionus Digital Hierarchy plesiochrónna digitálna hierarchia Synchronous Digital Hierarchy Synchrónna digitálna hierarchia Hierarchické stupne SDH Začleňovanie signálov PDH do SDH WDM vlnový multiplex Code Digital Multiplex (CDM) kódový multiplex

3 1 Úvod Vertikálne členenie všeobecného úrovňového modelu komunikačnej siete dovoľuje priestorový pohľad na komunikačnú sieť, znázornený obrázkom 1. účastník prístupová, access, lokálna okrajová, rozľahlá, edge, marginal chrbticová, kostrová, globálna, transportná, backbone Služba OSI vrstva 7 Prevádzka OSI vrsvy 3-6 Prenos OSI vrstvy 1-2 Obr. 1. Vertikálne členenie úrovňového modelu Podľa vertikálneho členenie jednotlivých úrovní sa komunikačné siete delia na tri základné typy: Prístupové siete (Access Network), označované aj ako lokálne siete, v minulosti miestne siete. Okrajové siete (Edge siete), niekedy označované aj ako rozľahlé siete alebo marginal networks. Transportné siete (Backbone networks), chrbticové/kostrové siete alebo globálne siete. Takto usporiadané siete sú vo vlastníctve operátorov sietí a pre každú z nich sú používané rôzne technológie. Táto učebnica je prehľadom jednotlivých typov sietí podľa uvedeného členenia a ich technológií. 2 Prístupové siete a technológie Z hľadiska uvedenej hierarchie je na obidvoch koncoch komunikačného kanálu koncový používateľ siete, vlastník koncového zariadenia KZ, ktorý má požiadavku komunikácie cez sieť. Prístupovou sieťou je nazývaná sieť, ktorá zabezpečuje prístup koncových zariadení na komunikačnú sieť, obr. 2. Prístupová sieť je dôležitým článkom komunikačnej infraštruktúry. Slúži pre určitú mestskú alebo vidiecku oblasť, pričom obsahuje prístupové body, do ktorých sú pripájaní koncoví používatelia. Tieto body sú pripojené na komunikačný uzol s možnosťou prepojenia do vyšších úrovní sietí. Táto úroveň siete sa často označuje ako posledná míľa (lastmile) a v období digitalizácie prechádza veľkými zmenami. 3

4 Obr. 2. Rozdelenie siete podľa územnej rozľahlosti Pojem prístupová sieť bol zavedený v súvislosti s digitalizáciou komunikačných sietí, ale problematika prístupu k sieti sa vyskytovala už i v analógovej sieti, kde užívateľské koncové zariadenia boli a aj sú pripojené na sieť metalickými prípojnými vedeniami. Tie sú zoskupované do kábla a vytvárajú sieť, ktorá sa nazývala miestna sieť Takýmto spôsobom sú dnes ešte pripojené pevné telefónne koncové zariadenia siete PSTN (Public Switched Telephone Network). Tento spôsob pripojenia je príkladom priestorového multiplexu. Digitalizácia spojovacích systémov, ktoré majú omnoho vyššie prenosové kapacity a umožňujú pripojenie väčšieho počtu koncových používateľov vo väčšej vzdialenosti od koncového uzla siete, nastolila problém vytvárania prístupových sietí. Dôsledkom je decentralizácia tejto časti siete na časť koncových zariadení a časť prístupovej siete. Koncové zariadenia boli ako prvé v komunikačných sieťach liberalizované a ich pripojenie na sieť je na používateľovi alebo poskytovateľovi služby. Často sa v tejto súvislosti používa pojem sieť koncových zariadení, i keď sa jedná o sieť len v niektorých prípadoch a to len veľmi obmedzenú. Znázornenie pripojenia troch najčastejšie používaných koncových zariadení na komunikačnú sieť je na obr.v3. prístupová sieť prístupová sieť prístupová sieť komunikač ná sieť prístupová sieť Obr. 3. Pripojenie koncových zariadení na komunikačnú sieť Z obrázku vyplýva, že pripojenie cez prístupovú sieť je rôzne podľa typu koncového zariadenia. V praxi je situácia odlišná. Cez rozličné typy prístupových sietí je možné pripájať rozličné koncové zariadenia, ale v mnohých prípadoch je potrebná dodatočná technológia, 4

5 ktorá využije existujúce sieťové prvky a umožní pripojenie rôznych zariadení. Príkladom je pripojenie počítača na telefónnu linku alebo koaxiálny televízny kábel, prípadne telefonovanie v LAN sieti. 2.1 Prístup ku komunikačnej sieti Dôvodom prístupu k elektronickej komunikačnej sieti je potreba komunikácie z rôznych pracovných aj osobných dôvodov, získavanie informácií z centralizovaných miest, posielanie rôznych dát a dokumentov a využívanie poskytovaných služieb po elektronických komunikačných sieťach. Prístup k sieti môže byť preto rozdielny podľa potrieb jednotlivých kategórií používateľov. Používateľské segmenty sa delia na: privátnych používateľov biznis používateľov. Ich potreby by mali byť brané do úvahy, pri riešení prístupu ku komunikačnej sieti a výbere prístupovej siete, alebo prístupovej technológie. Používatelia pristupujú k rôznym typom elektronických komunikačných sietí, podľa povahy využívanej služby. Najčastejšie využívané prístupy sú k: telefónnym sieťam pevným a mobilným sieti internet verejnej dátovej sieti LAN sieťam (aj keď pre vzdialený prístup sú siete LAN prístupovými sieťami). Najčastejšie využívané služby elektronických komunikačných sietí, kvôli ktorým používatelia potrebujú prístup ku komunikačnej sieti sú: telefónna služba služby siete internet (www, ,..) telefaxová služba... Typické prístupové siete pre prístup k elektronickým komunikačným službám sú: LAN pre dátové alebo počítačové siete. MAN na princípe FR alebo ATM technológie, Fast Ehternetu pre širokopásmové prístupy Pobočková telefónna sieť, alebo koncentrátor pre pripojenie k ISDN a PSTN. WiFi Wimax... Prístup je možný aj po verejných komunikačných sieťach: PSTN ISDN GSM/UMTS Okrem spomenutých prístupových sietí sú pre prístup ku komunikačnej sieti využívané rôzne technológie, ktorých využívanie je častejšie známe pod označením služby prístupu: DSL Chello Edge Flarion 5

6 ... Prístup ku komunikačnej sieti je možné rozdeliť do dvoch častí: vlastný prístup kde sa nachádzajú koncové zariadenia prenosová časť, ktorou sa dostávame k príslušnej sieti. 2.2 Spôsoby prístupu ku komunikačnej sieti Vlastný prístup ku komunikačnej sieti je z koncového zariadenia. Tu je potrebné rozlíšiť prístupy podľa charakteru služby a typu siete, ktorou prístup realizujeme. Pri telefónnej službe je prístup realizovaný podľa toho, či sa je požiadavka pripojenia cez telefónnu sieť PSTN, ISDN, alebo mobilnú telefónnu sieť. Každá technológia má špecifikovaný postup prístupu ku sieti. Iný prístup je pre využívanie telefónnej služby VoIP/hlas po internete, ktorý je spojený s prístupmi v dátových prenosoch. Pri dátových prenosoch sú pre vlastný prístup využívané metódy vzdialeného prístupu. Metódy vzdialeného prístupu v dátových sieťach sú principiálne tri a môžu byť kombinované. Sú to: terminal servers - prístup s emuláciou terminálu (Telnet) remote node - prihlásenie sa do siete (NT) remote control alebo PROXY host. Príkladom použitia typov remote node a remote control je RAS (Remote Access Services) napríklad integrovaný do NT, alebo dedikovaného zariadenia - Remote Annex, Cisco směrovače,... RAS - Remote Access Services RAS služba vzdialeného prístupu. RAS znamená istú kombináciu hardvéru a softvéru, ktorá umožňuje vzdialený prístup k nástrojom alebo informáciám, ktoré sú na dátovej sieti alebo IT zariadeniach. Pre dátovú prevádzku je možné použiť aj telefónne prístupy, ale vtedy sú potrebné ďalšie doplňujúce technológie Prenosová časť prístupu k sieti Podľa charakteru pripojenia možno hovoriť o dvoch typoch pripojení: analógové pripojenie cez analógovú prístupové siete/analógovú telefónnu prípojku PSTN/ISDN, používané v analógových prípojkách telefónnych sietí pre hlasovú službu, digitálne pripojenie cez pôvodne analógové prístupové siete, napríklad CATV, kde sa použitými technológiami vytvorí digitálne pripojenie, napríklad xdsl, káblový modem. digitálne pripojenie cez digitálne siete, napríklad ISDN, GSM. Prístup na prenosovú časť komunikačnej sieť nemusí vždy tvoriť sieť. V niektorých prípadoch sú to iba prístupové systémy, alebo prístupové technológie použité na prípojnom vedení, ktoré je pripojené priamo k uzlu siete. Podľa typu prístupu k sieti rozlišujeme: technológie s komutovaným prístupom, technológie s permanentným prístupom, ktoré sa delia na: 6

7 prenajaté okruhy sieťové technológie, ktoré vytvárajú samostatné prístupové siete. Technológie s komutovaným prístupom sú vhodné pre časovo obmedzené spojenia alebo ako záloha technológii s permanentných spojením pre prípad výpadku. Technológie s permanentným spojením sú vhodné pre komunikácie, ktorých celková doba spojenia prekročí určitú limitovanú hodnotu, kde je komutované pripojenie nevýhodné, alebo vyžadujú vyššiu kvalitu pripojenia. Spôsoby komutovaného prístupu Dial Up xdsl IDSL Základným prvkom spojení tohto typu je stacionárny alebo celulárny modem pripojený k telefónnej alebo mobilnej sieti. Spojenie je vytvárané na základe potreby a to buď automaticky (Dial on Demand) alebo na základe vyžiadania používateľom. Tento typ spojenia možno použiť pre jednotlivca aj pre LAN. Spôsoby permanentného spojenia Prenajaté okruhy (Leased Lines) Frame Relay ATM CATV MW spoje satelit. VTS ISDN poskytovatelia obsahu ADSL dom áci používateľ CATV prenosová sieť poskytovatelia služieb ínternetu kabeláž wireless používateľ lokálnej siete satelit p o sky to v atelia ď alších služieb TDM ATM Obr. 4 Príklady prístupových sietí a technológií V prehľade prenosovej časti prístupu boli spomenuté prístupy bez ohľadu na prenosovú rýchlosť. V poslednom období sa najviac diskutuje o poskytovaní širokopásmových prístupov. Pojem širokopásmový prístup nie je jednoznačne špecifikovaný. Všeobecne sa 7

8 považuje prenosová rýchlosť väčšia ako 2Mbit/s za vysokú rýchlosť, a tak prístupy, ktoré takúto rýchlosť poskytujú sú označované ako širokopásmové. Pre prenos signálu v prístupovej sieti môže byť použité ktorékoľvek prenosové médium - metalické vedenie, optické vlákno, rádiové spoje. Podľa použitých prenosových médií sa tak rozlišujú prístupové siete: Drôtové využívajúce metalické alebo optické prenosové médiá, v súčasnosti najviac používané. Drôtové prístupové siete používajú dva typy prenosových médií: o Metalické vedenia krútená dvojlinka a koaxiálny kábel o Optické vlákna/káble Drôtové Bezdrôtové/rádiové, kde prenosovým médiom je vzduch. Bezdrôtové prístupy je možné rozdeliť do dvoch kategórií: o Bezdrôtový prístup mobilný tvoria mobilné siete o Bezdrôtový prístup pevný. Princípy jednotlivých prístupových sietí a ich technológie podľa členenia na základe typov prenosových médií budú vysvetľované v ďalších častiach. 2.4 Funkcie prístupových sietí Prístupové siete plnia nasledujúce funkcie: zber prevádzky z koncových zariadení v danej oblasti k uzlu na vyššej úrovni siete, zabezpečenie štandardného rozhranie prístupu k sieti, t.j. od terminálu po prvý uzol v sieti (prvý service node), prístup vyššími prenosovými rýchlosťami od koncového zariadenia po prvý uzol v sieti prenos dát na krátke a stredné vzdialenosti, napájanie terminálov zabezpečenie signalizácie konverzie signálov (modulácie) riadenie siete Funkciu prístupovej siete môžu plniť rôzne typy sietí a technológií. Záleží od hierarchického usporiadania siete, od toho, ako je koncové zariadenie pripojené a od požadovanej služby používateľa. Iné funkcie sú požadované pre telefónnu službu, iné pre prenos dát a iné pre informačné služby. Preto jednotlivé funkcie prístupových sietí budú spojené s jednotlivými prístupovými sieťami alebo technológiami. 2.5 Typy prístupových sietí Verejná telefónna sieť VTS/ PSTN (Public Switched Telephone Network) Verejná telefónna sieť VTS PSTN je najväčšou komunikačnou sieťou s viac než 700 miliónmi užívateľov. VTS bola dlho jedinou sieťou poskytujúcou službu prenosu hlasu a bola to jediná služba, ktorú poskytovala. V priebehu svojej histórie prešla VTS radom technických a iných zmien. Zmenila sa štruktúra siete i jej využitie. Aj keď sa nezmenilo pôvodné poslanie hlasových sietí, prenášať hlas, nastali ďalšie zmeny. Sieť sa využíva aj na iné služby ako je 8

9 telefónna služba. Je to služba prenosu dát, telefaxová služba a prístup na sieť Internet. Iná je ponuka služieb. Rozšírili sa doplnkové služby zvyšujúce komfort pre užívateľa a ďalšie rozšírenie je zavádzaním služieb inteligentnej siete. Nezmenil sa princíp prepájania okruhov. Tým sa nezmenili ani ekonomické a funkčné vlastnosti hlasových sietí. Preto tieto siete dokážu vyhovieť pomerne náročným požiadavkám, kladeným na kvalitu prenosových služieb. Tie sú vyjadrené napríklad v celkovom prenosovom oneskorení či premenlivosti tohto oneskorenia. Základné charakteristiky VTS analógový prístup, obojsmerné spojenie, princíp prepájania okruhov, prepojovaná šírka pásma Hz (64 kbit/s), digitalizácia siete (prenos a spojovanie), imobilita účastníkov, resp. obmedzená mobilita, mobilita iba cez bezšnúrové koncové zariadenie, prístup po pevných metalických vedeniach, v niektorých prípadoch rádiový prístup, hlavne v málo obývaných územiach, niekedy sa používa pripojenie prostredníctvom pobočkových ústrední, alebo koncentrátorov, prístupová sieť je využívaná alternatívnymi operátormi, ktorí nemajú vybudovanú vlastnú pevnú prístupovú sieť, mnoho funkcií spoločných s ISDN. Hierarchia siete VTS je tvorená usporiadaním všetkých technických prostriedkov do určitej hierarchie. Tá je tvorená podľa kategórií uzlov. Rozlišujú sa nasledujúce kategórie uzlov: lokálne (miestne), na pripojenie používateľov, tranzitné, na tranzitovanie prevádzky, medzinárodné, na tranzitovanie prevádzky medzi rôznymi štátmi. Znázornenie verejnej telefónnej siete je na obr. 5. VTS Obr. 5 Usporiadanie verejnej telefónnej siete 9

10 Pripojenie/prístup k VTS/PSTN Na obrázku 6 je potrebné všimnúť si časti prístupu, ktorá je často označovaná ako posledná míľa (lastmile). Práve táto časť siete je kritickou časťou prístupových sietí. Pôvodné miestne siete sú veľmi dobre vybudované, sú však prevažne riešené ako medené krútené dvojlinky. Preto sú zo strany ich prevádzkovateľa vytvárané rôzne alternatívy, ako poslednú míľu využiť čo najviac. Najčastejšie je to posunutím RSU (Remote Subscriber Unit) bližšie ku koncovému používateľovi a nasadzovaním iných technológií, ktoré využijú vyššie frekvenčné spektrum nad 4kHz. Obr. 6 VTS ako hierarchické usporiadanie POTS - Plain Old Telephone Service Pre používateľov digitalizovanej VTS, ktorý používajú analógové pripojenie do VTS majú v podstate podobné služby, ako v analógovej sieti. Pre takéto využívanie služieb sa zaužívalo označenie "Plain Old Telephone Service - POTS", v doslovnom preklade "stará prostá telefónna služba". Jednou z jej charakteristických vlastností je možnosť využiť ju tiež pre prenos dát, ale len do nižších rýchlostí. Je to preto, že vstupe k telefónnej ústredni, je inštalované zariadenie obmedzujúce šírku prenášaného pásma na 300 až 3400 Hz. Kvôli obmedzeniu šírky pásma je obmedzená aj rýchlosť dátových prenosov Dial-up Dátové prenosy v PSTN/VTS sú realizované veľmi jednoduchou službou označovanou ako dial-up. Aj keď pre využívanie širokopásmových prístupov je perspektíva v prístupových sieťach, predsa len si pripomenieme princíp dial-up. Dôvodom sú dve skutočnosti: 1. V niektorých prípadoch nie je možné iné pripojenie, alebo používateľ využíva pripojenie k dátovým službám tak málo, že sa mu neoplatí. 2. Princíp, použitý u dial-up služby je veľmi podobný s inými princípmi komutovaného pripojenia. Princíp služby dial-up je na obrázku 7. 10

11 Obr. 7 Princíp Dial-up služby xdsl (xdigital Subscriber Line) Snaha o efektívne využitie metalických vedení v súčasných telefónnych sieťach viedla k vývoju nových prístupových technológií. Realizuje sa DSL technológia a vytvára sa tak digitálna účastnícka prípojka na metalických vedeniach, používaných pre analógové prenosy. Preto je dnes možné po prípojných metalických vedeniach prenášať okrem telefónneho signálu aj vysokorýchlostné multimediálne aplikácie. Technológie DSL predstavujú formu kompromisu medzi prenosovou rýchlosťou v oboch smeroch prenosu a vzdialenosti, do ktorej je možné tieto technológie použiť. Podľa charakteru dopredného a spätného prenosu sa DSL technológia delí na: symetrickú, ktorá poskytuje v oboch smeroch rovnakú prenosovú rýchlosť, nesymetrickú, ktorá má v smere k používateľovi vyššiu prenosovú rýchlosť. ADSL - Asymmetrical Digital Subscriber Line Asymetrická digitálna účastnícka prípojka je v súčasnosti najviac testovanou a nasadzovanou xdsl technológiou. V spätnom smere prenosu, k užívateľovi (downstream) umožňuje prenosovú rýchlosť do 8 Mbit/s a v doprednom smere, od užívateľa (upstream) 768 kbit/s. Takáto prenosová rýchlosť je možná len pri relatívne malých dĺžkach účastníckych vedení, asi do 2 km. Pri menších rýchlostiach, downstream 2 Mbit/s a upstream 192 kbit/s, môže byť dĺžka vedenia až do 5 km. Pripojenie do PSTN je na obr. 8. Obr. 8 ADSL pripojenie k PSTN 11

12 Realizácia sa uskutočňuje použitím DSL modemu, ktorý rozdeľuje dostupné frekvenčné pásmo medzi hlas a dáta, čím umožňuje súčasný prístup používateľa k hlasovej i dátovej službe, obr. 9. Obr. 9 Iné DSL technológie VDSL (Very high-bit rate DSL) Vysokorýchlostné DSL umožňuje prenosovú rýchlosť downstream až do 52 Mbit/s, ale iba pri dĺžke účastníckeho vedenia do cca 500 m. Preto je potrebná taká architektúra, pri ktorej je koaxiálny alebo optický kábel dovedený až k distribučnému miestu, ktorého vzdialenosť od účastníckeho zariadenia nie je väčšia ako 1 km. HDSL (High-bit rate DSL) HDSL na rozdiel od iných DSL technológií, umožňuje symetrickú prenosovú rýchlosť, rovnakú pre obidva smery prenosu. V USA je prenosová rýchlosť 1,544 Mbit/s, v Európe, 2048 Mbit/s. HDSL predstavuje technológiu, ktorá je už odskúšaná predovšetkým v podnikových sieťach na vzájomné prepojenie LAN a prístup na Internet. Veľmi dobre spolupracuje s inými technológiami, ako ISDN a klasické telefónne alebo prenajaté okruhy. 12

13 2.5.2 ISDN (Integrated Services Digital Network) Digitálna sieť integrovaných služieb Vývoj ISDN Telefónna sieť bola viac ako sto rokov hlavnou komunikačnou infraštruktúrou, vytvorenou s ohľadom na potreby analógového prenosu ľudského hlasu, rovnako ako telegrafná sieť na prenos textu. I keď po oboch sieťach je možné poskytovať aj službu prenosu dát, ani jedna zo sietí nebola nikdy vhodným prostriedkom pre prenos dát medzi počítačmi. Preto boli vytvárané špecializované dátové siete, určené iba na prenos dát. Od týchto špecializovaných sietí vývoj pokračoval ku spoločnej digitálnej sieti, v ktorej je možné integrovať široké spektrum služieb rôznych informačných typov. Výsledkom je nový jednotný systém nazvaný ISDN a je koordinovaný medzinárodnou štandardizačnou organizáciou ITU (International Telecommunication Union). Základné charakteristiky ISDN digitálna sieť, prenos je digitálny už od koncového zariadenia, základná prenosová rýchlosť 64 kbit/s, poskytuje prepojovanie okruhov i prepojovanie paketov, prístup cez definované štandardizované rozhranie, signalizácia CCS, účastnícka i sieťová, poskytuje integrované služby všetkých informačných typov. Koncepcia riešenia ISDN Základom štruktúry siete sú ústredne ISDN, vzájomne spolupracujúce prostredníctvom signalizácie SS č.7. Na ústredne sú pripojené pobočkové ústredne buď dvojdrôtovými digitálnymi okruhmi, alebo štvordrôtovým vedením s multiplexným zariadením. Koncové zariadenia sú pripojené buď cez pobočkové ústredne, alebo priamo pomocou prípojných digitálnych okruhov. Na konci účastníckej prípojky je umiestnené ukončujúce zariadenie siete, označované ako NT (Network Termination). Analógové koncové zariadenie, alebo dátové koncové zariadenie s iným než ISDN rozhraním, je pripojené prostredníctvom terminálových adaptérov TA ISDN. Ústredne ISDN bývajú prepojené s prepojovacími uzlami verejných dátových sietí VDS a ústredňami verejnej telefónnej siete. Znázornenie koncepcie je na obr. 10. BRA PRA VDS Obr. 10. Koncepcia riešenia siete ISDN 13

14 Koncepcia ISDN predpokladá, že bude svojim používateľom poskytovať rôzne druhy prenosových kanálov resp. okruhov. Majú nasledujúce označenie: B - digitálny kanál s prenosovou rýchlosťou 64 kbit/s. Umožňuje prenosy s prepojovaním okruhov aj prepojovaním paketov. Umožňuje prenos digitalizovaných telefónnych a dátových signálov. D - digitálny kanál na služobné účely, s prenosovou rýchlosťou 16 alebo 64 kbit/s. Je označovaný ako D 16 a D 64. Slúži predovšetkým na prenos riadiacej signalizácie a používa paketovú komunikáciu. Keď nie je použitý na prenos signalizácie, môže slúžiť na prenos používateľských informácií v paketovom režime. Koncepcia ISDN však nepredpokladá ľubovoľnú skladbu týchto kanálov. Odporučenie ITU štandardizuje dve rôzne kombinácie týchto kanálov, označované ako prístupy, ktoré patria do skupiny prístupov DSL Digital Subscriber Line. IDSL - Integrated Digital Subscriber Line (ISDN DSL, ISDN BRA) Prvá technológia DSL je možnosť prístupu prostredníctvom prístupu siete ISDN. Poskytuje možnosť prístupu prenosovou rýchlosťou 64 kbit/s v jednom užívateľskom B kanáli, resp. 128 kbit/s pri dvoch užívateľských B kanáloch v základnom prístupe BRA (Basic Rate Access), Primárny prístup PRA (Primary Rate Access) je najčastejšie používaný na pripojenie pobočkových ústrední. V tomto prípade je súčasne k dispozícii v Európe 30 kanálov B a jeden kanál D 64, (v USA a Japonsku 23 kanálov B a 1 kanál D). Je označovaný ako prístup 30B + D. Celková prenosová rýchlosť je 2 Mbit/s a má rovnakú štruktúru ako 30-kanálový multiplexný prenosový systém PCM 32/30. Spojenie medzi účastníckym zariadením a ústredňou je štvordrôtové. Pripojenie je uskutočňované cez rozhranie skupiny NT2. Na druhej strane, ISDN má obmedzenie v konečnej rýchlosti a tiež v dosahu. ISDN sieť po štandardných prípojných vedeniach umožňuje prenos zhruba do vzdialenosti 5 až 10 km, čo je najväčším obmedzením pre rozvoj sietí ISDN v podmienkach vidieka Bunkové systémy - GSM siete Celulárne/bunkové systémy sú používané vo verejných mobilných telefónnych sieťach. Mobilné telefónne siete majú odlišnú architektúru oproti pevným telefónnym, nebo dátovým sieťam. Celé územie, ktoré má byť pokryté signálom, napr. územie jedného štátu, je rozdelené na menší časti, bunky (cells), obr. 11. Priemery jednotlivých buniek sa pohybujú od stoviek metrov do desiatok kilometrov, v závislosti od očakávanej prevádzky. Bunka je najmenšie rozlíšiteľné územie, ktoré má svoj prijímač a vysielač a pridelenú vlastnú frekvenciu. Susedné bunky majú pridelené rôzne frekvencie, ale bunky, ktoré sú od seba dostatočne vzdialené, môžu mať pridelené rovnaké frekvencie, pretože pri pomerne malom výkone na území bunky sa frekvencie pri dostatočnej vzdialenosti nerušia. Potrebná vzdialenosť buniek ktoré majú pridelené rovnaké frekvencie je spravidla menšia u digitálnych systémov ako u analógových. Je to z toho dôvodu, že digitálne systémy dokážu pracovať s omnoho horším pomerom signál/šum. Použitie rôznych frekvencií pre susedné bunky a identických frekvencií pre vzdialené bunky vedie k rozdeleniu územia na tzv. zhluky (clusters). Zhluk je skupina buniek v rámci ktorých sa nesmú opakovať pridelené frekvencie. Frekvencie sa môžu opakovať v bunkách patriacich do rôznych zhlukov. Zhluky obsahujú spravidla 4,7, nebo 12 buniek. 14

15 základňová stanica BS Base Station bunka (cell) susedné bunky zhluk (cluster) sektor Obr. 11 Rozdelenie územia v mobilných sieťach Obvykle uprostred každej bunky sú umiestnené základňové stanice, označované ako BS (Base Station), nebo BTS (Base Transceiver Station). Počet BS sa môže redukovať tak, že BS sa neumiestnia do stredu každej bunky, ale do priesečníka troch, niekedy dvoch, nebo štyroch buniek. Jediná BS so smerovými anténami je umiestnená tak, aby každá anténa pokryla územie jednej bunky. Takto je územie delené na iné útvary, nazývané sektory. Keď je použité sektorovanie, predstavuje sektor v podstate bunku. Takto zostavená architektúra používa hierarchickú štruktúru, znázornenú na obr. 12. volanie do pevnej siete tranzitná ústredňa volanie do mobilnej siete miestna ústredňa pripojenie účastníka účastník pevnej siete a b účastník mobilnej siete Obr. 12 Architektúra pevnej a mobilnej telefónnej siete Prvky celulárnych/bunkových systémov 1. BTS (Base Transceiver Station) základňová rádiová stanica Najnižšiu úroveň predstavujú relatívne neinteligentné vysielacie a prijímacie základňové stanice BTS, alebo len Base Station BS. Tie sú v podstate tvorené viackanálovým prijímačom a vysielačom a anténou. V BTS sa uskutočňuje kódovanie a dekódovanie kanálov i kódovanie a dekódovanie hlasu, resp. kompresiu hlasu. Základňové stanice zaisťujú rádiové spojenie s mobilnými stanicami MS cez rádiové rozhrania. Základnú funkciu BTS možno zhrnúť do nasledujúcich bodov: pokrýva územie bunky, má pridelené určité frekvencie, uskutočňuje rádiovú komunikáciu s mobilnou stanicou MS (príjem a vysielanie signálov). BS je spojená digitálne s ďalšou hierarchickou úrovňou, a to je úroveň riadenia BSC. Spojenie je realizované cez rádiové rozhranie medzi mobilnou stanicou MS a príslušnou 15

16 základňovou stanicou BTS. Ďalej je smerovaný cez riadiacu časť rádiovej siete BSC do rádiotelefónnej ústredne a odtiaľ napríklad do verejnej telefónnej siete. Celá sieť využíva aj ďalšie bloky, napríklad databázy účastníkov VLR (Visit Location Register), strediská pre riadenie prevádzky krátkych správ SMSC (Short Message Service Centre), a iné. 2. BSC (Base Station Controller) riadenie základňovej stanice BTS je spojená s ďalšou hierarchickou úrovňou a to je úroveň BSC. BSC riadi prevádzky niekoľkých základňových staníc BTS. Najdôležitejšia funkcia riadenia základňových staníc BSC je riadenie frekvencií pridelených skupine BTS a riadenie a koordinácia handovera. Handover označuje funkciu neprerušenej komunikácie pri prechode účastníka z územia jednej bunky do územia inej bunky. Predstavuje odovzdávanie účastníka medzi jednotlivými BTS. 3. MSC (Mobile Switching Centre) mobilná ústredňa Všetky BTS, sú prepojené na spojovací podsystém. Mobilná ústredňa MSC zaisťuje všetky spínacie funkcie a býva dimenzovaná pre zaistenie prevádzky napríklad v oblasti veľkého mesta a jeho okolí. Jej úlohou je riadiť reláciu/volanie so všetkými potrebnými činnosťami, ako je zostavovanie spojenia, dohľad a rozpojenie mobilných účastníkov, prípadne mobilného účastníka a účastníka pevnej siete. Jedna MSC riadi viac BTS a obvykle postačuje jedna MSC na územie s približne miliónom obyvateľov. Ak je ústredňa prepojená s externými sieťami, označuje sa GMSC (Gateway MSC). BTS sú pripojené k MSC, buď rádiovými okruhmi, alebo pevnými telefónnymi okruhmi. Skupina základňových staníc pripojených k jednej ústredni vytvára zväzok servisnú oblasť SA (Service Area), ktorá môže byť rozdelená na niekoľko suboblastí TA (Traffic Area). Ústredne MSC sú vzájomne prepojené, pričom jedna z nich má funkciu hlavnej ústredne HMSC (Home MSC). Tá obsahuje databázu všetkých účastníkov systému označovanú ako domovský lokačný register HLR (Home Location Register). Ostatné ústredne obsahujú návštevnícky lokačný register VLR (Visitor Location Register), v ktorom sú informácie o účastníkovi uložené len dočasne a po opustení územia pod riadením príslušnej ústredne sú dáta z registra vymazané. Jednotlivé ústredne MSC môžu byť prepojené k pevnej telefónnej sieti PSTN (Public Switched Telephone Network). 4. HLR (Home Location Register) domovský lokačný register HLR je databáza, v ktorej sú uložené dôležité informácie o všetkých vlastných účastníkoch a ďalej informácie o službách, ku ktorým majú účastníci prístup. Napríklad aktuálna poloha, identifikační údaje, predplatené služby, atď.. Register HLR môže byť využitý jednou nebo niekoľkými ústredňami MSC. Každý účastník je registrovaný len v jednom registri HLR. 5. AuC (Authentication Centre) centrum autentizácie Centrum autentizácie AuC je súčasťou registra HLR a využíva sa k overeniu každého účastníka pred zahájením komunikácie. Bloky HLR a AuC môžu byť využité jednou nebo niekoľkými ústredňami MSC. 6. VLR (Visitor Location Register) návštevnícky lokačný register Návštevnícky lokačný register VLR je databáza, v ktorej sú dočasne uložené aktuálne dáta o mobilných účastníkoch, ktorý sa práve pohybujú v oblasti príslušnej ústredne MSC. Akonáhle účastník opustí oblasť ústredne, dáta sa rušia. Register VLR je súčasťou každej ústredne. Tak, ako sa účastník pohybuje so svojou mobilnou stanicou MS, menia sa jeho údaje v týchto registroch. 7. EIR (Equipment Identity Register) identifikačný register mobilných staníc 16

17 Register mobilných staníc EIR zaznamenáva dáta o odcudzených alebo neoprávnene užívaných mobilných staniciach. Je tesne prepojený s AuC a je len jeden v celej sieti jedného operátora. V pamäti MS (nie v pamäti SIM karty) je uložená jej identifikácia IMEI (International Mobile Equipment Identity), čo je medzinárodná identifikácia (číslo) MS. Tá môže byť použitá ku kontrole pri zostavovaní spojenia. Uskutočňuje sa v niekoľkých krokoch. Najskôr MSC-VLR žiada u MS identifikáciu IMEI a po spätnom zaslaní identifikácie je táto odovzdaná do registra EIR, ktorý vykoná kontrolu, prípadne zaradí MS do jedného z troch zoznamov. Biely zoznam obsahuje čísla IMEI všetkých platne registrovaných MS. Čierny zoznam obsahuje čísla IMEI všetkých nahlásených odcudzených MS. Šedý zoznam obsahuje čísla IMEI všetkých poškodených MS. Typy bunkových systémov 1. GSM (Global System for Mobile Communication) V GSM sú obidva kanály, komunikačný i kontrolný digitálne. GSM systém bol budovaný ako otvorený celoeurópsky štandard a má vyriešený dôležitý princíp medzinárodného roamingu. GSM nadväzuje na ostatné telekomunikačné siete, PSTN, ISDN a družicové telekomunikácie. Dôležitý je i pokročilý spôsob zabezpečenia informácií. Systém GSM poskytuje štyri základné spôsoby zabezpečenia informácii: použitie SIM (Subscriber Identity Module) karty, anonymitu, TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity), overenie totožnosti, ochranu signalizačných a hovorových dát šifrovaním. Identifikácia účastníka Na SIM karte je založený systém identifikácie účastníka. Po vložení SIM karty do mobilnej stanice a jej zapnutí, musí účastník najskôr zadať pomocou klávesnice správne štvormiestne číslo PIN (Personal Identification Number). Mobilná stanica ho porovná s údajom uloženým na SIM karte a pokiaľ čísla súhlasia, povolia účastníkovi prístup k MS, takže môže pokračovať v prístupe do systému. Pri troch chybných zadaniach čísla PIN sa SIM karta zablokuje a možno ju odblokovať len použitím čísla PUK (Personal Unblocking Key). Číslo PIN možno ľubovolne často meniť. Na SIM karte sú uložené dôležité údaje potrebné pre utajenie prenášaných informácií a pre zaistenie anonymity účastníka v sieti. Preto sa nedoporučuje SIM kartu požičiavať, na rozdiel od mobilnej stanice, ktorá vo svojej pamäti nemá uložené žiadne dôverné informácie o účastníkovi. Anonymita v sieti Každý účastník je v sieti GSM jednoznačne identifikovaný číslom IMSI (International Mobile Subscriber Identification). Aby účastník nemusel toto číslo posielať cez rádiové rozhranie pri každej žiadosti o nejaká službu, priradí mu systém tzv. dočasnú identifikáciu TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identification). Číslo TMSI je uložené na SIM karte a v registri VLR mobilnej ústredne. Pokiaľ sa účastník s mobilnej stanice presunie na územie pod kontrolou inej ústredne, pošle mu táto ústredňa nové číslo TMSI a predchádzajúce číslo je zrušené, ako v SIM karte, tak i vo VLR predchádzajúcej ústredne. Takýmto anonymným spôsobom sa účastník pohybuje v sieti GSM. Len v prípadoch, kedy sa účastník hlási do systému po zapnutí mobilnej stanice, posiela MS do ústredne identifikáciu IMSI. Hneď potom 17

18 je však do mobilnej stanice zaslaná dočasná identifikácia TMSI, pomocou ktorej už môže účastník so systémom ďalej komunikovať, tj. žiadať o služby, atď. Overenie totožnosti Overenie totožnosti účastníka môže byť uskutočnené až vtedy, keď systém pozná IMSI (TMSI), alebo pri znalosti tejto identifikácie môže systém použiť i ďalšie tajné informácie potrebné k príslušným výpočtom. Jedná sa o okamžitú kontrolu totožnosti účastníka, ktorá sa realizuje špeciálnou technikou. Frekvenčné pásma Počas vývoja GSM vznikli tri štandardy, ktoré sa líšia predovšetkým použitím frekvenčných pásiem a počtom kanálov: GSM 900 pracujúce v pásme 900 MHz, maximálne 2x124 kanálov, šírka pásma 2x25 MHz, GSM 1800 pracujúce v pásme 1800 MHz, maximálne 2x374 kanálov, šírka pásma 2x75 MHz, GSM 1900 pracujúce v pásme 1900 MHz, maximálne 2x298 kanálov, šírka pásma 2x75 MHz. Pre prístup sú najčastejšie používané FDD s TDMA systémy, alebo kombinované FDMA/TDMA systémy. 2. GPRS (General Packet Radio Service) Pomocou systému GPRS možno existujúci systém GSM rozšíriť a umožniť tak prenos dátových paketov cez rádiové rozhranie s teoretickou prenosovou rýchlosťou až 171,2 kbit/s. Aplikácia technológie GPRS, založená na paketovom prenose dát, umožňuje mobilný prístup do siete Internet. Pretože existujúci GSM systém neumožňuje paketový prenos dát, je nutné doplnenie, ako mobilnej stanice, tak i ďalších častí systému GSM, o nové bloky. V prípade paketového prenosu pomocou systému GPRS je spojenie opäť nadviazané medzi MS a BTS, avšak v BSC sú pakety vedené do jednotky PCU (Packet Controller Unit) obsahujúcej dodatočnú inteligenciu pre identifikáciu a riadenie paketovej prevádzky na rádiovom rozhraní. Koncepcia i prevedenia PCU sú rôzne podľa výrobcu, podobne ako rozhranie medzi BSC a PCU. Technológia GPRS je kompatibilná so súčasnými i budúcimi dátovými sieťami. Filozoficky i prakticky sa sieť GPRS vzdialila pôvodnej sieti GSM, lebo využíva predovšetkým jej rádiovú časť a približuje sa viac dátovým sieťam a oblasti informačných technológii. 3. Systém UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) Systém UMTS bol vyvinutý ako európsky variant IMT-2000, v rámci projektu RACE a často sa označuje tiež symbolom IMT-2000/UMTS. Systém IMT-2000 je definovaný ako otvorený zastrešujúci medzinárodný štandard pre mobilné telekomunikačné systémy tretej generácie 3G s vysokou kapacitou a vysokou prenosovou rýchlosťou, zahrňujúci pozemné i družicové rádiokomunikačné prostriedky, spolupracujúci s pozemskými pevnými sieťami. Požiadavky na systém UMTS, podobne ako na ostatné systémy tretej generácie, sa s postupom času vyvíjali a boli doplňované. Na rozdiel od systémov druhej generácie, určených predovšetkým pre prenos hovorových signálov a dátových signálov s nízkou prenosovou rýchlosťou, umožní systém UMTS prenos dát zo zvýšenou rýchlosťou a bude orientovaný na multimediálne 18

19 aplikácie. Prenos hovorových signálov by mal byť rovnako kvalitný ako v pevnej telefónnej sieti. Pre tieto systémy už boli vyhradené kmitočtové pásma v okolí 2 GHz. Prenosová rýchlosť signálu bude závisieť na rýchlosti pohybu mobilnej stanice a môže dosiahnuť až 2 Mbit/s, čo umožní okrem bežných služieb i prenos dát, videosignálov, apod. V nepriaznivých podmienkach rádiového prostredia, kedy je rýchlosť MS niekoľko stoviek km/hod., bude prenosová rýchlosť signálu minimálne 144 kbit/s. Pri pomalom pohybe MS, chôdzi, bude prenosová rýchlosť minimálne 384 kbit/s a v prípade, keď MS bude v kľude, vzrastie prenosová rýchlosť až na 2 Mbit/s. Systém bude podporovať spojovanie s rýchlym paketovým prenosom dát, napríklad bezdrôtový prístup k sieti internet, ale aj spojovanie s prepínaním okruhov. V niektorých aplikáciách bude prenos výrazne asymetrický, tj. prenosová rýchlosť signálu v jednom smere (väčšinou downlink) bude výrazne vyššia ako prenosová rýchlosť signálu v opačnom smere. S tým súvisí i princíp prideľovania šírky pásma podľa potreby, ktorý výrazne zvýši efektivitu využitia kmitočtového pásma Pevné bezdrôtové siete 1. Wi-Fi Wi-Fi, skratka pre Wireless Fidelity, je sada štandardov pre bezdrôtové lokálne siete LAN (WLAN) v súčasnosti založených na špecifikácii IEEE Wi-Fi bolo navrhnuté pre bezdrôtové zariadenia a lokálne siete, dnes sa používa najčastejšie na pripojenie k internetu. Umožňuje osobe so zariadením s bezdrôtovým adaptérom (PC, notebook, PDA) pripojenie k internetu v blízkosti prístupového bodu - access point (AP). Geografická oblasť pokrytá jedným alebo niekoľkými prístupovými bodmi sa nazýva hotspot. Obr.13 WiFi hotspot s prístupovým bodom v strede a klientské zariadenia s rôznymi sieťovými adaptérmi Certifikované produkty môžu používať oficiálne logo Wi-Fi, ktoré označuje produkty spolupracujúce s akýmkoľvek iným certifikovaným produktom. Typická Wi-Fi zostava obsahuje jeden alebo viac prístupových bodov (Access Point - AP) a jedného alebo viacerých klientov. AP vysiela svoj SSID (Service Set Identifier, 19

20 sieťové meno) prostredníctvom paketov nazývaných beacons (signály, majáky), ktoré sú vysielané každých 100 ms rýchlosťou 1 Mbps (najnižšia rýchlosť Wi-Fi). To zaručuje, že klient prijímajúci signál z AP, môže komunikovať rýchlosťou aspoň 1 Mbps. Na základe nastavení (napr. podľa SSID) sa klient môže rozhodnúť, či sa k AP pripojí. V prípade že sú v dosahu klienta dva prístupové body s rovnakým SSID, klient sa podľa sily signálu môže rozhodnúť, ku ktorému AP sa pripojí. Wi-Fi štandard ponecháva pripojovacie kritériá a roaming (prechod medzi hotspotmi) úplne na klienta. Vo Windows XP existuje vlastnosť nazývaná nulová konfigurácia (zero configuration), ktorá umožňuje používateľovi vidieť všetky dostupné siete a pripojiť sa ku ktorejkoľvek z nich za behu. Hoci sa Wi-Fi prenáša vzduchom, má rovnaké vlastnosti ako neprepínaný ethernet. Dokonca sa môžu objaviť aj kolízie podobne ako v neprepínaných ethernetových sieťach používa ako metódu prístupu na médium CSMA/CA. V súčasnosti (rok 2007) sú vyvinuté štyri variácie : a, b, g a n. Špecifikácia Rýchlosť Frekvencia Pásmo b 11 Mbit/s 2.4 GHz b a 54 Mbit/s 5 GHz a g 54 Mbit/s 2.4 GHz b, g n 100 Mbit/s 2.4 GHz b, g, n Najbežnejšie svetové frekvencie používané Wi-Fi nevyžadujú používateľské licencie od miestnych úradov (2.4-5 GHz). Výhody WiFi Wi-Fi využíva nelicencované rádiové pásmo a individuálny používateľ nepotrebuje súhlas miestnych úradov. Umožňuje vybudovať LAN bez káblov, a tak znížiť náklady na vybudovanie či rozširovanie siete. Bezdrôtové siete sú výhodné v priestoroch, kde sa nemôžu použiť káble napr. vo vonkajších priestoroch alebo v historických budovách. Wi-Fi produkty sú na trhu široko dostupné. Konkurencia medzi výrobcami významne znížila ceny. Wi-Fi siete podporujú roaming, vďaka ktorému sa môže mobilná klientská stanica (napr. prenosný počítač) presúvať od jedného prístupového bodu k druhému bez straty spojenia súčasne s pohybom používateľa v budove alebo oblasti. Viacero prístupových bodov a sieťových adaptérov podporuje rozličné stupne kryptovania, vďaka čomu je komunikácia zabezpečená pred zachytením neželanou osobou. Wi-Fi je globálna skupina štandardov. Na rozdiel od mobilnej telefónie ten istý Wi-Fi klient pracuje v rôznych krajinách na celom svete. Nevýhody Wi-Fi 20

21 Použitie Wi-Fi pásma 2.4 GHz vo väčšine krajín nevyžaduje licenciu za predpokladu, že zostanete pod limitom 100 mw a akceptujete rušenie z iných zdrojov vrátane rušenia, ktoré zapríčiní znefunkčnenie vašich zariadení. Wi-Fi štandardy b a g používajú nelicencované pásmo 2.4 GHz, ktoré je preplnené inými zariadeniami, napr. Bluetooth, mikrovlnné rúry, bezdrôtové telefóny alebo zariadenia na bezdrôtový prenos video signálu. To môže spôsobiť zníženie výkonu. Mnohé Wi-Fi adaptéry majú zabudované algoritmy odolné voči mikrovlnnému rušeniu. Vysoká spotreba v porovnaní s niektorými inými štandardmi znižuje životnosť batérií a spôsobuje prehrievanie zariadení. Najpoužívanejší bezdrôtový kryptovací štandard Wired Equivalent Privacy (WEP) je prelomiteľný, aj keď je správne nakonfigurovaný (príčinou je generovanie slabého kľúča). Mnohé firmy aplikujú dodatočné úrovne kryptovania (napr. VPN), aby sa uchránili pred zachytením komunikácie. Wi-Fi siete majú obmedzený dosah. Typický domáci Wi-Fi smerovač môže mať dosah 45 m v budove a 90 m mimo budovy. Dosah sa pritom mení, pretože WiFi nemá výnimku zo zákonov šírenia rádiových vĺn. Vzájomné pôsobenie uzavretých (kryptovaných) prístupových bodov a otvorených prístupových bodov na tom istom alebo susediacom kanáli môže zabrániť prístupu klientov v oblasti k otvoreným prístupovým bodom. To môže spôsobiť problém v prehustených oblastiach ako napr. vo veľkých budovách, kde viacero obyvateľov prevádzkuje Wi-Fi prístupové body. Prístupové body sa dajú využiť na ukradnutie osobných informácií vysielaných Wi-Fi klientmi. Problémy v súčinnosti medzi produktmi rôznych značiek alebo odchýlky od štandardov môžu spôsobiť obmedzenie pripojiteľnosti alebo nižšiu prenosovú rýchlosť. Bezplatné prístupové body (alebo nesprávne nakonfigurované prístupové body) môže záškodník využiť na anonymný útok, ktorý sa nedá vystopovať za majiteľom prístupového bodu. 2. WiMax WiMax je skratkou z Worldwide Interoperability for Microwave Access (celosvetová interoperabilita pre mikrovlný prístup), za ktorou sa skrýva bezdrôtový štandard IEEE a jeho ďalšie revízie a, c, d, a najnovšia e. Prvá norma pre bezdrôtové metropolitné siete IEEE bola vyvinutá v roku Na rozdiel od súčasného WiMaxu však bola určená pre frekvencie GHz a ponúkala kapacitu prenosu dát na fyzickej vrstve vo veľkosti pásma 268 Mb/s. Táto norma však požadovala pri prenose priamu viditeľnosť, a tak sa stala nepoužiteľnou na nasadenie v reálnom živote. Jej rozšírením bol štandard b. Ten špecifikoval podporu kvality služby (QoS, rôznorodé typy prenosu sú uprednostňované rôznymi spôsobmi), ktorá je potrebná najmä pri hlasovej a obrazovej komunikácii v reálnom čase, prostredníctvom uprednostňovania prenosu citlivého na oneskorenie a kolísanie šírky toku. Komplexným riešením na rýchly bezdrôtový prenos sa stala norma c z roku 2003, ktorá špecifikovala rozsah frekvencií 2 11 GHz, pričom zrušila podmienku priamej 21

22 viditeľnosti. Táto norma tiež definovala tri typy fyzickej vrstvy i možnosť komunikácie poloi plnoduplexným spôsobom. Aj táto norma sa však v roku 2004 stala zastaranou. Nahradila ju totiž norma d, ktorá je kompiláciou noriem b a c. Norma IEEE , ktorá tvorí základ pre WiMax, je stavaná tak, aby sa dáta mohli prenášať v pomerne širokom frekvenčnom rozpätí od 2 do 11 GHz. V zámorských štátoch sa WiMax využíva v bezlicenčnom pásme 2,4 GHz, u nás je potrebná licencia, WiMax totiž využíva frekvenciu 3,5 GHz. Fyzická vrstva definuje využitie frekvencií 2 11 GHz, pričom vďaka použitiu modulácie OFDM nie je potrebná priama viditeľnosť. Na rozdiel od iných špecifikácií však WiMax prenáša dáta v niekoľkých frekvenčných pásmach, vďaka čomu minimalizuje možnosť rušenia s inými rádiovými aplikáciami. V závislosti od voľby spektra sa mení aj dosah a maximálna rýchlosť prenosu. Modulácia OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) sa pri bezdrôtových prenosoch používa už pomerne dlho. Ponúka totiž možnosť dosiahnutia vysokých rýchlostí prenosu dát v sťažených podmienkach na vysielanie či príjem signálu. OFDM rozdeľuje širokopásmový signál do 256 úzkopásmových kanálov, z ktorých každý prenáša asi 50 kb/s. Kanály sú síce pomerne blízko vo frekvenčnom pásme, nedochádza však k prekrytiu, a tak nehrozí ich vzájomné rušenie. Pri prenose pomocou OFDM tiež možno zanedbať možnosť vzniku rušenia spôsobeného rôznymi trasami šírenia signálu či útlmu signálu vo vonkajšom prostredí. Pri prenose dát pomocou technológie WiMax sa dáta fyzicky prenášajú spôsobom FDD (Frequency-Division Duplex), čo znamená, že na prenos smerom od používateľa je použitá jedna frekvencia a ďalšia frekvencia sa využíva na prenos v opačnom smere. Rozstup týchto frekvenčných pásiem závisí od nosnej frekvencie pre WiMax v slovenských podmienkach je to 100 MHz, pričom šírka jedného kanála je 3,5 MHz. Prístupový bod, označovaný aj ako bázová stanica, v slovenských podmienkach vždy komunikuje v plnoduplexnom režime, pripojení klienti využívajú half-duplex. Pri prenose sa využíva modulácia OFDM. Najvyššia prenosová rýchlosť štandardu WiMax pri frekvencii 3,5 GHz je 12,699 MB/s, pričom toto pásmo je vyhradené pre jeden sektor (časť územia pokrytého signálom). Jedna bázová stanica môže pokrývať maximálne šesť sektorov, čo znamená, že maximálna prenosová rýchlosť bázovej stanice sa pohybuje na úrovni 76,194 Mb/s. Pásmo môže byť rozdelené rôznymi spôsobmi. V závislosti od šírky kanála môže byť k jednej stanici pripojených 750 ľudí, pričom každý z nich bude mať pridelené pásmo v šírke 0,5 Mb/s. Prevádzkovateľ sa však môže rozhodnúť zväčšiť šírku kanála, a tak bude ponúkať 375 ľuďom pásmo v šírke 1 Mb/s. V extrémnych situáciách sa tiež môže rozhodnúť celé pásmo rozdeliť niekoľkým firmám, ktoré sa podelia o rýchlosť 75 Mb/s. V slovenských podmienkach všetky firmy, ktoré budujú siete WiMax, využívajú spôsob prenosu FDD, čiže maximálna prenosová rýchlosť jednej bázovej stanice je 12,7 Mb/s. Protokol MAC (Media Access Control) pracujúci v druhej vrstve pri komunikácii v smere od používateľa využíva protokol TDMA (Time-Division Multiple Access). V opačnom smere dáta prúdia pomocou TDM (Time-Division Multiplex) s centralizovaným plánovačom, ktorého úlohou je efektívne a prednostné pridelenie šírky pásma. Súčasné podmienky na sieťovú bezpečnosť WiMax spĺňa vďaka viacerým faktorom. Autentifikácia a autorizácia stanice prebieha na základe digitálneho certifikátu X.509 a 22

23 certifikátu výrobcu, ktorý sa zariadeniu pridelí pri výrobe. Na ochranu dát sa využíva zlepšený šifrovací protokol PKM (Privacy Key Management). Aby aj komunikácia prebiehala v bezpečnom kanáli, prenášané dáta sa šifrujú podľa štandardu DES. Šifrovacie kľúče sa vymieňajú s kľúčom, ktorý je odvodený od autorizačného kľúča. 3. VSAT Very Small Aperture Terminal VSAT (Very Small Aperture Terminal) je pozemská stanica skladajúca sa z parabolickej antény s vonkajšou jednotkou a vnútornej jednotky (satelitného modemu), ktoré sú navzájom prepojené systémovými káblami. Rozmery parabolickej antény závisia od jej účelu a prenosových rýchlostí. Bežné priemery sú od 0,55 m až do 3,7m. Terminál je vybavený dátovým rozhraním (RS232, X.21, V.35, a pod.) schopný prenášať všetky bežné protokoly podľa aplikácie zákazníka. VSAT technológia reprezentuje efektívne riešenie pre užívateľov, hľadajúcich nezávislé komunikačné kanály s väčším alebo menším počtom uzlov, ktoré môžu byť geograficky rozložené po celom svete. VSAT sieť ponúka spoľahlivý a verný prenos pre široké spektrum služieb - podpora Internetu, dáta, WAN prepojenie, telefón a fax, videokonferencie, backup riešenia a podobne. To celé je možné kdekoľvek, všade kde je dostupný zdroj elektrickej energie, bez nutnosti inej infraštruktúry. Topologicky môže spájať dve miesta (bod-bod), centrálnu stanicu so vzdialenými miestami (half meshed network), alebo každé vzdialené miesto so všetkými ostatnými uzlami siete (full meshed network), v každom prípade ide o duplexný prenos. Pri špeciálnych aplikáciách napr. ako je distribúcia dát, audio alebo video signálu je prenos iba jednosmerný, teda od vysielacej - centrálnej stanice - k vzdialeným miestam. Technologicky môže satelitná telekomunikácia prebiehať viacerými spôsobmi, medzi základné patrí: Technológia FDMA - SCPC (MCPC) FDMA (Frequency Division Multiple Access) je spojenie, ktoré sa realizuje pridelením trvalého komunikačného kanála na družici bez časového obmedzenia. Technológia (TDMA) TDMA (Time Division Multiple Access) je druh spojenia VSAT sieťami, ktoré sa uskutočňuje na spoločných kanáloch, s prideľovaním časových slotov pre jednotlivých účastníkov. Tento spôsob je výhodnejší k prenosu menších objemov dát, napr. na transakčné operácie. Kombinácia (FDMA - TDMA) Kombináciou uvedených technológií sa dosahuje lepšieho využitia prideľovaných kanálov v rámci VSAT siete, uskutočňuje sa na viacerých spoločných kanáloch, s prideľovaním časových slotov pre jednotlivých účastníkov. Tento spôsob je vhodný napríklad na dynamické prideľovanie kanálov - dátových alebo hlasových služieb. DVB RCS Broadbandová VSAT technológia založená na štandarde DVB-S, ktorá poskytuje vysoko rýchlostný prenos dát, videa, hlasu a interaktívneho obsahu z Internetu k veľkému počtu užívateľov, môže byť dobrou alternatívou k ADSL linke v lokalitách, kde nie je dostatočne vybudovaná infraštruktúra. 23

24 VSAT technológia je používaná pre prenos dát, multimediálneho obsahu, digitálneho audio a video signálu, hlasovú komunikáciu, videokonferenčné prenosy, distribúciu dát, internet a pod. VSAT sú využívané nasledovne: Satelitné WAN siete Satelitné WAN siete sú vhodné riešenia pre privátne komunikačné siete. Nezávisle od toho či je potrebné spojenie bod - bod alebo hviezdicovú topológiu (half meshed alebo full meshed) umožňujú spojenie vzdialených obchodných miest alebo obchodných partnerov v iných krajinách. Prenosové rýchlosti každého individuálneho spojenia môžu byť nakonfigurované podľa špecifických aplikačných požiadaviek, zmenu dátovej rýchlosti možno vykonať veľmi rýchlo a tak komunikačné riešenie rastie spolu s potrebami používateľov. Spojenie sa obchodne označuje ako transparentná linka a je protokolárne nezávisle. Sieť umožňuje pomocou multiplexorov integráciu hlasu videa a prenos dátových a hlasových tokov cez jeden satelitný kanál. Rovnako je možné pripojenie telefónneho pobočkového zariadenia cez analógové alebo digitálne rozhrania ako aj prenos videokonferencie. Často je používané na prepojenie LAN sietí. Vtedy má zákazník vo vzdialených lokalitách vlastné smerovače a ďalšiu IT infraštruktúru, prepojenie, či už dvoch, alebo viacerých lokalít je zabezpečované pomocou transparentnej linky. Príklad je na obr. 14. Technické údaje Obr. 14 Satelitná WAN sieť Dátový protokol: transparentná linka Prenosové rýchlosti: 32 kbps - 8 Mbps Rozhrania: RS449, X.21, V.35, G.703, Ethernet Veľkosť antén: 1.8 m, 2.4 m, 3.7m Dostupnosť spojenia: > 99% Bit error rate: < 10E-7 FrameRelay sieť Pre Frame Relay technológiu je charakteristické, že optimálny manažment prenosového pásma umožňuje všetkým vzdialeným lokalitám pripojených v sieti využívať prenajaté pásmo s konštantnou (preddefinovanou) kvalitou prenosu v ľubovoľnom čase. Dovoľuje súčasné používanie viacerých aplikácii a prenos aplikácií v reálnom čase ako je hlas a video. Frame 24

25 Relay predstavuje spoľahlivé a bezpečné riešenie, dostupné pre všetky druhy topológii siete, pritom ekonomicky výhodné využitie prenosovej kapacity siete. Frame Relay je praxou overená technológia a možno ju nazvať aj legitímnym nástupcom technológie X.25. Dovoľuje prenos dát, hlasu a videa pri garantovanej kvalite. Nezáleží na tom či vzdialené lokality potrebujú komunikovať s centrálou, alebo vzájomne medzi sebou. Frame Relay uspokojí ľubovoľné topologické požiadavky siete, nezávisle na na tom, či sa má vytvoriť prepojenie vzdialených LAN sietí, alebo je potrebné už existujúcu sieť technologicky rozšíriť o prenos hlasu a videa. Prostredníctvom služby Frame Relay možno plne nahradiť hocakú terestrálnu sieť satelitnou sieťou, alebo vytvoriť kompletné nezávislé záložné riešenie, alebo iba pripojiť jedno vzdialené miesto (napr. so slabšou miestnou infraštruktúrou) do existujúcej siete. Pritom nie je nutné obetovať štandardnú kvalitu spojenia, na ktorú sme zvyknutí. Hlavné znaky Frame Relay satelitnej siete: jednotná transportná platforma, dáta vstupujú do siete vo formáte frame relay, aj v prípade, že existujúce vybavenie vzdialených lokalít nie je pripravená pre pripojenie do frame relay siete, používané zariadenia satelitnej siete obsahujú Ethernet interface s IP podporou dobrá topologická modifikovateľnosť a nastavenie zaťaženia siete dnešné PBX zariadenia sú schopné routovať telefónne hovory a faxy do satelitnej siete, čím umožnia vytvorenie uzavretého virtuálneho telekomunikačného riešenia - na volanie do inej vzdialenej lokality stačí vytočiť klapku, akoby v susednej kancelárii hlasové a video aplikácie bežia paralelne v reálnom čase, vždy s optimálnou kvalitou, s využitím algoritmov a dynamickým využitím pásma Príklad Frame Relay satelitnej siete je na obr. 15. Úlohou siete je prepojenie 2 pobočiek a jednej centrály - komunikácia prebieha medzi všetkými tromi stanicami navzájom pričom centrála (hlavné sídlo) je lokalita A. Stanica A - TxA pásmo 2048 kpbs, RxB pásmo 128 kbps, RxC pásmo 64 kbps Stanica B - TxB pásmo 128 kbps, RxA pásmo 2048 kbps, RxCpásmo 64 kbps Stanica C - TxC pásmo 64 kbps, RxA pásmo 2048 kbps, RxBpásmo 128 kbps Obr. 15 Frame Relay sieť cez satelit 25

26 Technické údaje: Dátový protokol: Frame Relay, HDLC, IP Prenosové rýchlosti: 32 kbps kbps Veľkosť antén: 1.8 m, 2.4 m, 3.7m Dostupnosť spojenia: > 99% Bit error rate: < 10E-7 Rozhrania: Sériové: RS449/422, X.21, RS232 LAN: Ethernet IEE Voice/Fax: 2wire, 4wire, SLT, OPX, E&M, E1 Internet cez satelit Napriek súčasnému rýchlemu rozvoju infraštruktúry je riešenie pripojenia do siete internet prostredníctvom satelitného spojenia vhodným ako pre Internet Service Providerov (ISP) tak aj pre menších užívateľov. Dostupné sú aj riešenia jednosmerného internetového pripojenia, spätný kanál po pevných linkách, pričom download sa niekoľkonásobne zvýši vďaka širokému pásmu prijímanému cez satelitnú anténu. Takéto riešenia sú vhodné najmä do oblastí, kde je možnosť prístupu k službám vysokorýchlostného internetu malá, alebo prakticky žiadna. Riešenie pomocou DVB-RCS technológia umožňuje broadbandové pripojenie aj v lokalitách, kde nie je dostupné ADSL pripojenie. Satelitné pripojenie do internetu je pružné riešenie, schopné rýchlo reagovať na meniace sa potreby. Je schopné podporovať Broadcast, Duplex, Simplex, alebo aj asymetrické pripojenie. Pripojenia je možné modifikovať od nižších rýchlostí až po rádovo MBps. Pásmo je upgradeovateľné veľmi rýchlo. Asymetrické riešenie je ideálne práve pre typickú štruktúru prenosov u ISP, veľké objemy dát sú prenášané smerom k používateľovi a menšie objemy smerom od používateľa do internetu. Flexibilné prispôsobenie kapacity pri náraste počtu používateľov je veľkou výhodou. ISP môže mať vo svojich prípojných bodoch rôznu úroveň zaťaženia. Pridanie nového prípojného bodu je bezproblémové a nezávislé od existujúcej terestriálnej infraštruktúry.vďaka použitiu statického, alebo dynamického smerovania je možné maximálne vyjsť v ústrety potrebám používateľa. Satelitné riešenie poskytuje možnosť pripojenia do hlavných svetových peeringových centier. Príklad riešenia pre ISP s tromi hlavnými prístupovými bodmi je na obr. 16. ISP má vo vzdialených lokalitách vlastné smerovače a infraštruktúru pre pripájanie lokálnych užívateľov do internetu, linka každého prípojného bodu je asymetrická. Obr. 16 Satelitné pripojenie do internetu 26

27 Technické údaje: Prenosové rýchlosti: až do 8Mbps Veľkosť antén: 1.8 m, 2.4 m, 3.7m Internet prístup: asymetrický, symetrický, broadcast, simplex Dostupnosť spojenia: > 99% Bit error rate: < 10E-7 Smerovanie: statické, dynamické DAMA / Backup OnDemand Vývoj moderných telekomunikačných technológií napreduje vysokým tempom. Súčasne s vývojom nových technológií narastajú aj potreby užívateľov satelitných sietí, komunikačné riešenia musia garantovať trvale vysokú výkonnosť, pritom treba udržať cenovú efektivitu. Používateľ najlepšie pozná svoje potreby v danom okamihu, a preto on potrebuje rozhodnúť, pre ktoré miesto siete bude pridelená aká šírka prenosového pásma. Mnoho spoločností potrebuje spoľahlivú prenosovú sústavu, avšak k jej plnému využitiu dochádza iba v určitých špičkových časoch. Ppočas normálnej prevádzky pásmo nie je naplno využité a vznikajú tak zbytočné náklady na nepoužívané zdroje. Riešiť takúto situáciu je možné pomocou technológie DAMA, ktorá poskytuje možnosť v používateľom kontrolovaných časoch pružne meniť konfiguráciu siete. V čase keď daná lokalita potrebuje väčšie objemy prenosov, priradí jej kontrolná stanica širšie prenosové pásmo. Pružnosť s akou možno meniť šírky prenosových pásiem jednotlivých lokalít a prispôsobiť ich okamžitým potrebám siete, tak zefektívňuje jej celkovú priepustnosť a nákladovosť. Systém DAMA je svojou pružnosťou taktiež riešením pre zálohovanie pevných liniek, pričom počas bežnej prevádzky môže byť "backup" úplne vypnutý (výhodou je, že mimo mesačných poplatkov za službu, používateľ neplatí za pásmo). Podobne, ak je požiadavka pravidelne využívať videokonferenčné služby, avšak iba v presne definovaných časoch, prenajať permanentné pásmo by nebolo efektívne. Jedno z možných aplikácií DAMA je práve Backup. Ako Backup je satelitné riešenie vhodné médium, neraz sa už stalo, že pevná linka je zálohovaná napr. ISDN vytáčanou linkou, avšak pri výkopových prácach došlo k prerušeniu telekomunikačného vedenia, po ktorom bežali obidve linka - hlavná digitálna a záložná ISDN. Pre túto situáciu je dostupné satelitné riešenie, v každom prípojnom bode je nainštalovaná VSAT stanica, ktorá za normálnych okolností nevysiela - na družici je vyhradené pásmo pre jednu duplexnú linku s kapacitou pre jedno prípojné miesto, pri výpadku linky jednej pobočky sa zapne príslušná VSAT stanica a vytvorí sa spojenie medzi pobočkou a centrálou. Nie je teda potrebné platiť za zálohovacie linky vo všetkých lokalitách, stačí iba za jednu, ktorá sa vytvorí na družici práve v tej lokalite, kde je to treba. Príklad DAMA je na obrázku 17. Naznačené riešenie je pre sieť zloženú zo štyroch vzdialených lokalít, v normálnej prevádzke je stanica B spojená so všetkými ostatnými stanicami linkami 64 kbps, pre zber dát sa 3 dni z mesiaca celá kapacita prenajatého pásma sústredí na spojenie medzi bodmi B a C, počas iných 5 dní sa pásmo vyhradí pre spojenie pre stanice B a D. 27

28 Názov projektu: Kód projektu ITMS: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Obr. 17 DAMA technológia Technické údaje: Dátový protokol: Prenosové rýchlosti: Rozhrania: Prepínanie: Veľkosť antén: Dostupnosť spojenia: Bit error rate: transparentná linka 32 kbps - 8 Mbps RS449, X.21, V.35, G.703 DTE, časovo riadené, manuálne 1.8 m, 2.4 m > 99% < 10E-7 Broadcast / Content delivery Satelitná technológia predstavuje ideálne riešenie pre dopravu obsahu (multimédia, dáta, video, audio) k užívateľom. Výberom vhodného satelitu sa dá dosiahnuť optimálne pokrytie miliónov užívateľov. Distribúcia nie je limitovaná kapacitou terestrálnych liniek a môže byť určená všetkým prijímateľom alebo definovanej skupine užívateľov. Vybudovanie distribučnej siete sa dá sa veľmi rýchlo realizovať. Distribuovaný obsah je vysielaný z centrálnej vysielacej stanice, kde sa dopraví dedikovanou linkou. Príjem satelitného signálu je realizovaný jednoduchým prijímačom s malou prijímacou anténou v závislosti na lokalite a podľa typu distribuovanej informácie. Systém môže byť buď jednosmerný alebo môže byť vybavený aj spätným kanálom. Typickou aplikáciou je dištančné vzdelávanie. Obr. 18 Broadcast Content Delivery 28

29 2.6. Priame pripojenia ku komunikačnej sieti Metódy permanentného/pevného spojenia - Leased Lines Leased Lines alebo prenajaté okruhy sú spojenia typu bod-bod (Point-to-Point). Na oboch koncoch je modem a zariadenia pre prístup. Tým môže byť smerovač, koncentrátor RAC (Remote Access Contretator) alebo sériový port počítače. Rýchlosť spojenia je závislá od vzdialenosti a použitého prenosového média. Viac ako 2 Mbit/s. Pre spojenie možno použiť rôzne WAN protokoly. Najbežnejší je na tomto type spojení protokol PPP Point-to-Point. Predstava tohto spojenia je na obr. 19. Obr. 19 Pevné pripojenie ku komunikačnej sieti Medzi koncovým prvkom a koncentrátorom sú modemy, alebo iné digitálne technológie napríklad. NewBridge MainStreet u Českého Telecomu. Z koncentrátora sa používa multikanálové pripojenie E1, ktoré odpovedá PCM multiplexom Pevné pripojenie cez Frame Relay (FM) Frame Relay je služba poskytovaná poskytovateľmi siete FM. Efektivita protokolu sa blíži protokolu PPP. Na obrázku 20 je znázornené pripojení dvoch LAN (P1 a P2) ku koncentrátoru (C). Každý z uzlov je pripojený k prístupovému bodu providera a medzi vybranými konci je vytvorené permanentní virtuálny kanál (PVC Permanent Virtual Channel). PVC môžu byť vytvárané ľubovoľne, každý s každým. Pobočky P1 a P2 spolu komunikujú prostredníctvom centra C. Obr. 20 Pripojenie cez Frame Relay 29

30 2.6.3 Digitálna elektrická prípojka (Digital Power Line - DPL / Power Line Communication - PLC) Úplne novou technológiou o ktorej sa diskutuje a ktorá v Európe nie je veľmi používaná, je digitálna elektrická prípojka. Tá využíva na prenos informácie elektrické vedenie. Výhodou tejto technológie je to, že každá domácnosť je pripojená k rozvodovej sieti elektrickej energie. Na prenos dát môžu byť využívané podľa štandardizačnej organizácie CENELEN iba frekvencie z rozsahu 3 až 148,5 khz, v USA a Japonsku sa využívajú frekvencie až do 500 khz. Tieto obmedzenia spolu so zlou kvalitou elektrického vedenia do domácností spôsobujú, že technicky dosiahnuteľné prenosové rýchlosti nepresahujú 300 až 4800 bit/s. Budúcnosť tejto technológie sa dá predvídať len veľmi ťažko, veľa závisí od zvládnutia technických problémov takéhoto riešenia. Informácia z roku Prístup cez CATV Sieť káblovej televízie (Cable TV- CATV) bola v začiatkoch navrhnutá len na prenos a distribúciu TV a audio programu k domácim používateľom. Neskoršie boli vyvinuté metódy, ktoré umožňujú i interaktívnu službu prenosu hlasu, dát a služieb internetu. Dosiahnuteľná prenosová rýchlosť downstream je do 38 Mbit/s, rýchlosť v opačnom smere upstream je maximálne do 2-250Mbit/s. Pôvodne sa v týchto sieťach používali koaxiálne káble, neskôr sa začali používať optické vlákna. Úprava infraštruktúry CATV má zmysel hlavne v oblasti veľkých miest, kde je veľký počet zákazníkov. K pripojeniu pomocou káblovej televízie sú potrebné sieťová karta a káblový. Káblový modem použitím koaxiálneho TV kábla je pomocou rozbočovača zapojený na káblovú TV zásuvku a následne prepojený so sieťovou kartou počítača. Pripojenie je zdieľané (spolu s TV signálom) na jednom kábli, takže nie je možné garantovať rýchlosť. Prenosová rýchlosť je typicky od 2 Mbit/s do 250 Mbit/s a viac. Upstream má zvyčajne 384 kbit/s do 20 Mbit/s a viac. Princíp pripojenia je na obr. 21. Obr. 21 Pripojenie cez CATV V káblovom modeme je použitý princíp kvadratúrnej QAM modulácie, ktorá patrí medzi vektorové modulácie a je založená na princípe kľúčovania analógového nosného signálu. Prenos dát sa riadi štandardom DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) alebo jeho európskym ekvivalentom eurodocsis. Existuje aj norma DVB/DAVIC, no tá nie je až tak rozšírená. 30

31 DOCSIS (verzia 2.0) umožňuje využitím jedného 6 MHz kanála pri 256-stavovej kvadratúrovej amplitúdovej modulácii (QAM) zabezpečiť rýchlosť až 42 Mbps. V smere dát od používateľa k poskytovateľovi je možné používať rôzne šírky pásma (až 2 MHz), čo pri 16-stavovej QAM znamená rýchlosť až 10 Mbps. Bežne sa na jeden tento televízny kanál pripája 500 až 2000 používateľov. Ak sa kapacita zaplní, nie je problém pridaním ďalšieho kanálu pripájať viacej používateľov. Takýmto pridávaním pásiem sa môže zvyšovať kapacita aj na downloade aj v opačnom smere. Základom celej siete je CMTS (Cable Modem Terminating System). Je to zariadenie, ktoré sa stará o intergráciu dát do nosnej siete, ktorá slúži na spojenie CMTS a modemu používateľa. Na mieste, kde vstupujú dáta do koaxiálneho kábla, je duplexný filter. Ten umožňuje práve to, aby koaxiálny kábel, ktorý bol pôvodne určený na jednosmerný prenos, mohol prenášať dáta v oboch smeroch. K tomu pomáhajú aj obojsmerné zosilňovače. Kábel je privedený ku zákazníkovi, nainštaluje sa u neho splitter (vlastne je to rozbočovací filter). Ten rozdelí signál na dva, TV a dáta. Potom sa dátový výstup zo splittera privedie ku káblovému modemu (CM) a odtiaľ už pomocou krútenej dvojlinky do počítača. Takže, kým sa signál dostane z jednej strany siete na druhú, prekoná na pohľad veľmi zložitú cestu. Takúto cestu prekonáva aj televízny signál aj dátový. Aj preto, že dáta sú prenášané ako televízny kanál sa tomuto všetkému hovorí dáta nad obrazom. DOCSIS 2.0 definuje aj maximálny čas, ktorý môže uplynúť medzi požiadavkou a odpoveďou medzi CMTS a CM. Sú to približne 2 milisekundy. Oproti DOCSIS 1.1 je to obrovský pokrok. Táto latencia sa zachováva aj pri maximálnej povolenej vzdialenosti medzi CMTS a CM, čo je 160 km. Táto vzdialenosť je súčet dĺžky optickej časti siete a koaxiálnej. Koaxiálna časť má maximum niekde okolo 16 km, ale bežne býva kratšia Optické prístupové siete Optické prístupové siete sú najvhodnejším prostredím pre širokopásmové služby. Optickú prístupovú sieť tvoria rôzne typy optických káblov a zväzky optických vlákien, ktoré navzájom prepájajú konečných používateľov s distribučnými uzlami prístupovej siete. S ohľadom na topológiu existuje niekoľko variant inštalácie optického vlákna: aktívna hviezda (jednotlivé optické trasy ukončené v distribučnom uzle) kruh (SDH kruhová sieť) pasívna optická sieť (PON) V tejto súvislosti sú dnes aktuálne prístupové siete FTTx (Fibre to the x) - optická sieť až k používateľovi a s dostupnosťou transportných optických sietí. x označuje niekoľko typov riešení, príklady niektorých sú uvedené ďalej. FTTH (Fibre To the Home), optický kábel do domácností, obr

32 Obr. 22 FTTH Optické riešenie pritom môže byť založené na prenose medzi dvoma body (point-to-point - PTP, P2P) s individuálnymi vláknami z centrálnej jednotky prevádzkovateľa, na vetvení s použitím medziľahlých aktívnych prvkov (AON), alebo na mnohobodovej architektúre (pointto-multipoint - PTMP, P2MP) s pasívnom odbočovaním (PON). Každé z uvedených riešení môže využívať buď dvoch vlákien zvlášť pre každý smer prenosu, alebo jedno vlákno s vlnovým delením, to znamená s vyhradenými vlnovými dĺžkami pre každý smer prenosu. Riešenie FTTEx (Fibre to the Exchange), je založené na zakončení optického vlákna v mieste telefónnej ústredni, kde je umiestnený účastnícky multiplexor DSLAM a cez hlavný rozvod ústredne sú účastníci pripojení prostredníctvom metalického vedenia a prípojok ADSL, SHDSL, prípadne VDSL. Príklad zapojenia je na obr. 23. Obr. 23 FTTEx Riešenie FTTEx je dnes najbežnejšie, pretože využíva existujúce metalické vedenia, ale nejedná sa o optickú prístupovú sieť v pravom slova zmysle. Nevýhodou je obmedzená hodnota prenosovej rýchlosti, ktoré klesá so vzdialenosťou od ústredne. Vyššie rýchlosti pre viac účastníkov v prístupovej sieti zaistí privedení optického vlákna bližšie ku koncovým bodom a hybridné riešenie prístupovej siete. V riešení FTTCab (Fibre to the Cabinet) sú optické vlákna privedené do rozvádzača v teréne, u FTTC (Fibre to the Curb) k okraji chodníku do blízkosti skupiny domov a u FTTB (Fibre to the Building) až do budov, kde sa ďalej signál rozvádza metalickým vedením (telefónne rozvody alebo štruktúrovaná kabeláž) alebo bezdrôtovo, obr

33 Obr. 24 FTTCab Hybridné riešenie siete je dnes vhodným kompromisom v nadväznosti na nové generácie prípojok ADSL2+ VDSL2. Vedľa kombinácie optického vlákna a symetrického vedenia je bežná nadväznosť optiky na koaxiálne rozvody káblovej televizie (CATV). Čisto optické riešenie predstavuje koncepcia FTTO (Fibre to the Office), u ktorej sú optické vlákna zavedené do priestorov dôležitých zákazníkov s veľkými nárokmi na prenosovú kapacitu, a FTTH (Fibre to the Home), kde sú optické vlákna zavedené až ue koncovým bodom siete, až do účastníckej zásuvky, obr. 25. Obr. 25 FTTO 2.7 Rozvoj prístupových sietí Rozvoj prístupových sietí závisí od toho, kto a v akom rozsahu ich bude budovať. Rozvoj prístupových optických sietí úzko súvisí s dostupnosťou existujúcich národných transportných optických sietí, ktoré umožnia prechod do ich infraštruktúry. Prístupové siete začali budovať niektorí telekomunikační operátori, niektoré mestá s dodávateľmi a mnohí ďalší investori. Z pohľadu financovania budovania týchto sietí sa javí ako veľká možnosť čerpať finančné prostriedky zo štrukturálnych fondov EÚ v rokoch Toto je možné za predpokladu, že ich bude realizovať územná samospráva. Tu by však bolo potrebné doriešiť 33

34 aj ďalšie otázky nadstavby optickej siete, jej prevádzky a samotné poskytovanie širokopásmových služieb. Podľa správy VUS z roku 2006 z hľadiska celosvetového trendu vývoja technológií širokopásmového prístupu možno v tomto období situáciu charakterizovať takto: 1) dominuje rozvoj technológií xdsl v konkurencii s káblovými modemami, charakterizovaný nárastom prevahy xdsl a rozvojom technológie sietí CATV, ktoré sa snažia udržať svoje postavenie na trhu rozširovaním sortimentu služieb a tiež zvyšovaním rýchlosti prístupu (na a nad hranice možností ADSL, VDSL); 2) ostatné technológie sa uplatňujú zatiaľ spravidla ako doplnkové, pričom sa v niektorých krajinách (napríklad Južná Kórea, Japonsko) začína presadzovať výstavba optických sietí. Ooptika sa začína postupne uplatňovať aj v ďalších krajinách s väčším ekonomickým potenciálom a s väčšou podporou rozvoja širokopásmových služieb zo strany štátu napr. USA, Francúzsko; 3) rozvoj technológií bezdrôtového prístupu je veľmi intenzívny a poznamenaný konkurenciou v prístupových sieťach mestských aglomerácií spolu so snahou obsadiť trh komunikačných služieb v odľahlých regiónoch s nedostatočnou infraštruktúrou komunikačných sietí; 4) vývoj nových technológií pre odľahlé a riedko osídlené regióny je v štádiu výskumu, pilotných projektov a v niektorých prípadoch podporovaný zo strany štátov ako súčasť ich stratégie rozvoja širokopásmových služieb, napríklad širokopásmový prístup cez stratosféru HAP - projekt CAPANINA v EÚ, alebo PLC, resp. BPL v USA. Z hľadiska stavu komunikačnej infraštruktúry SR sa dajú súčasné možnosti uplatňovania technológií širokopásmového prístupu charakterizovať nasledovne: I) v rozvoji širokopásmového prístupu sa začína postupne presadzovať uplatňovanie technológií xdsl (najmä ADSL), čo je prirodzeným dôsledkom parametrov už existujúcej a najrozľahlejšej prístupovej komunikačnej infraštruktúry, ktorou disponuje pevná verejná telefónna sieť; II) postupný rozvoj využívania káblových modemov je reálny iba v niekoľkých mestách a s ohľadom na veľmi malé pokrytie územia SR sieťami CATV môže iba čiastočne prispieť k rozvoju súťaže v poskytovaní širokopásmových služieb, ale nemôže plniť významnejšiu úlohu pri masovom sprostredkovaní širokopásmového prístupu; III) technológie pevného bezdrôtového širokopásmového prístupu sa uplatňujú pri poskytovaní širokopásmových služieb (aj alternatívnymi prevádzkovateľmi sietí) najmä v konkurenčnom prostredí mestských aglomerácií a tiež medzi solventnejšími zákazníkmi na vidieku; IV) uplatňovanie technológií mobilného širokopásmového prístupu je otázkou budúcnosti závislou od úspešnosti ponuky, resp. od záujmu o služby sietí UMTS; V) budovanie širokopásmového prístupu cez optické vlákno je závislé predovšetkým od vývoja ekonomického prostredia v nasledujúcich rokoch; VI) možnosti uplatňovania nových technológií širokopásmového prístupu (UWB, HAP, PLC) bude možné kvalifikovať až v nasledujúcich rokoch po ukončení štandardizácie, resp. po overení a vyhodnotení prevádzky na pilotných projektoch. V prípade záujmu zo strany územnej samosprávy je možné vytvoriť strategický dokument na podporu regionálneho rozvoja optických sietí. Tento dokument by obsahoval odporúčania a štandardy pre výstavbu metropolitných sietí, regionálnych optických sietí a prístupových optických sietí FTTx. Dokument by obsahoval aj odporúčania pre spracovanie územnoplánovacích podkladov v pôsobnosti územnej samosprávy v zmysle zákona č.55/2001 Z. z. na podporu regionálneho rozvoja. Takisto by obsahoval územno-technické podklady pre 34

35 koncepciu vývoja regiónov v oblasti informatizácie spoločnosti v regiónoch, a to najmä s ohľadom na výstavbu vlastnej infraštruktúry pre metropolitné, regionálne a prístupové optické siete FTTx a ich nádväznosti na existujúce kostrové optické siete. 3 EDGE SIETE 3.1 Úvod Dôvodom pre špecifikáciu edge sietí, resp. edge uzlov je prispôsobenie požiadaviek prenosu z prístupových sietí na prenos po transportných sieťach. Riešenia edge sietí/uzlov sú spojené s vývojom elektronických komunikačných sietí, ktorý je v súčasnosti spojený hlavne s riešením sietí novej generácie, označovaných NGN (Next Generation Networks). NGN je dnes téma, ktorou sa zaoberajú všetci rozhodujúci poskytovatelia telekomunikačných služieb, výrobcovia a dodávatelia technológií. Vychádzajú z predpokladu, že používatelia chcú používať multimediálne služby s jedným spoločným koncovým zariadením telefónom, videom a počítačom v jednom, kdekoľvek a kedykoľvek. Navyše zákazníci nechcú byť obmedzovaní ani výberom jedného operátora a okrem toho chcú, aby boli služby lacnejšie. NGN predstavuje konvergenciu elektronických komunikačných sietí a informačných technológii s prenosom cez IP technológiu a súčasne s podporou kvality služby (QoS) pre dátové, telefónne i multimediálne služby. NGN je sieť integrujúca komunikačné a informačné služby. NGN sú obvykle postavené na IP protokole a preto sa niekedy používa termín all-ip. Existuje aj ďalšia skratka, ktorú zaviedla spoločnosť British Telecom, a to 21CN (21st Century Networks). Potrebu NGN sietí prináša rastúcu náročnosť vývoja a implementácia nových služieb. V súčasnej dobe pretrvávajú proprietárne techniky vývoja elektronických komunikačných služieb využívaných iba u konkrétneho poskytovateľa služby, ktorým je obvykle sám operátor. Preto je vyvíjaná snaha o ich zefektívnenie a zlacnenie za použitia univerzálneho a všeobecne uznávaného riešenia. Snaha o kombináciu rozšírených a spoľahlivých elektronických komunikačných sietí s IT technológiami vyústila do nového business modelu, kde sú aplikácie vytvárané, testované a prevádzkované spoločnosťami mimo sieťovú doménu. Pre podporu tohto business modelu bola snaha vytvoriť všeobecnú, jednoduchú, rozšíriteľnú a technologicky nezávislú platformu vývoja elektronických komunikačných služieb. Prostredníctvom tejto platformy je možný prístup k službám a aplikáciám cez rôzne typy prístupovej siete. Prispôsobenie medzi prístupovými sieťami a transportnými sieťami zabezpečujú siete edge. 3.2 NGN (Next Generation Networks) Základnou myšlienkou NGN je vytvorenie jedinej siete, ktorá prenáša všetky typy informácie a služieb. Je výsledkom konvergencie telefónnych a dátových sietí a zlučuje ich vlastnosti do jednej spoločnej siete. Hlavnými znakmi NGN je paketový prenos informácie a poskytovanie všetkých typov služieb (telefónne, textové, obrazové, audio, video a dáta) elektronických komunikačných sietí. Formálna definícia NGN vydaná organizáciou ITU (ITU-T Y.2001) je: "Next Generation Network (NGN): a packet-based network able to provide telecommunication services and able to make use of multiple broadband, QoS-enabled 35

36 transport technologies and in which service-related functions are independent from underlying transport-related technologies. It offers unrestricted access by users to different service providers. It supports generalized mobility which will allow consistent and ubiquitous provision of services to users." Tato definícia hovorí, že NGN je vysokorýchlostná paketová sieť a zaručuje kvalitu poskytovaných telekomunikačných služieb (QoS). Služby sú nezávislé na prenosovej technológii a môžu byť ponúkané rôznymi poskytovateľmi. To znamená, že ak chce poskytovateľ kedykoľvek implementovať novú službu, môže tak urobiť priamo v servisnej vrstve bez ohľadu na prenosovú vrstvu, teda služby sú nezávislé od prenosových častí. Architektúra NGN je založená na oddelených vrstvách: prístupovej a transportnej vrstve vrstva prenosu, riadiacej vrstve a vrstve sieťových služieb (vrstva manažmentu). Ďalším znakom NGN je oddelenie prístupových sietí od transportnej vrstvy, transportnú vrstvu od vrstvy riadenia, ktorá má na starosti zostavovanie spojenia v sieti, dohľad, prípadne údržbu. A tiež vrstva riadenia je oddelená od najvyššej aplikačnej vrstvy, predstavujúcej služby poskytované jednotlivými poskytovateľmi. Oddelenie týchto vrstiev umožňuje ponúkať používateľom služby od rôznych poskytovateľov v rámci jednej siete, pričom nemusia byť jej vlastníkmi. To znamená, že kedykoľvek chce poskytovateľ (provider) spustiť novú službu, tak ju môžu priamo nadefinovať v servisnej vrstve bez vplyvu na transportnú vrstvu. Služby sú nezávislé na transportnej vrstve. NGN sa usiluje sa o to isté, o čo sa snažila širokopásmová ISDN založená na ATM, len inými prostriedkami. Príklad rozdelenia je na obr. 26, ktorý bol uvedený aj v kap 2, Modely elektronických komunikačných sietí. Obr. 26 Oddelenie vrstvy prístupu, prenosu, riadenia a služieb v NGN Iné NGN koncepcie sú na obr.27, kde je znázornená architektúra podľa spoločnosti CISCO a na obr. 28 kde je koncept podľa projektu TISPAN, ktorý bol riešený v ETSI a na jeho základe vznikli prvé štandardy niektorých častí NGN. 36

37 Obr. 27Architektúra NGN podľa firmy Cisco Obr. 28 Architektúra NGN podľa projektu TISPAN riešeného v ETSI Edge siete v NGN nepredstavujú samostatné rozľahlé siete. Sú tvorené uzlami, ktoré prispôsobujú prevádzku v prístupových sieťach prevádzke po transportných sieťach. Preto je možné edge siete považovať za časť celkovej prenosovej siete, aj keď ich realizácia je v jednom mieste celkovej siete. Najlepšie je táto situácia vidieť v obr Edge siete/technológie Aj keď NGN koncepcia nie je zatiaľ v plnej miere implementovaná, vyvíjajú sa technológie, ktoré patria do koncepcie NGN. Technológie, ktoré riešia problematiku edge sietí/uzlov zabezpečujú dve základné funkcie: 1. Prispôsobenie/ premena MM multimediálnych prenosov na paketový prenos 2. Signalizácia K nim sa pridružuje ďalšia dôležitá funkcia edge sietí a tou je zabezpečenie kvality služby. Príkladom dnes ponúkaných služieb, ktoré požadujú edge funkcie sú Voice over IP a Tripleplay. 37

38 3.3.1 IP telefónia/ VoIP (Voice over IP) IP telefóniu chápeme ako službu založenú na technológii VoIP (Voice over IP), ktorá umožňuje prenos hlasu v sieťach s prepojovaním paketov a založených na protokole IP. IP siete sa svojou podstatou veľmi výrazne odlišujú od telefónnych sietí s prepojovaním okruhov : Používajú paketový princíp IP sietí IP siete sú založené na princípe best-effort service, tj. negarantujú odosielateľovi, že odoslané dáta sú prenesené v poriadku, včas a v správnom poradí adresátovi Problematická realizácia riadení QoS v IP sieťach IP siete sú nespojované - neudržujú spojenie medzi odosielateľom a príjemcom. Prenos hlasu v sieťach IP V sieťach s protokolom IP sa hlas prenáša v paketoch RTP (Real Time Protocol), ktoré na transportnej vrstve používajú protokol UDP (User Datagram Protokol) a na sieťovej IP. Formát tohto paketu je daný odporučením IETF z roku 1996 s označením RFC 1889/1890 pre RTP/RTCP, pričom RTP rieši vlastný prenos hlasovej informácie a RTCP kontrolný mechanizmus v doručovaní RTP (Real Time Control Protocol). Na obr. 29 je znázornený formát paketu RTP a je možné si všimnúť, že IP/UDP/RTP hlavička má 40 oktetov a užitočná informácia má obmedzenú veľkosť v rozsahu 20 až 160 oktetov. IP20 oktetov UDP8 oktetov RTP12 oktetov Užitočná informácia20 až 160 oktetov Obr. 29 Formát paketu RTP Dôvodom je fakt, že pakety s menšou veľkosťou spôsobujú omnoho menšie oneskorenie na smerovačoch pri odosielaní do WAN sietí (serialization delay). Pri použití minimálnej veľkosti užitočnej záťaže v RTP pakete dostávame zase vysokú réžiu na prenos hlavičky, a to v pomere 2:1. Tento problém sa dá riešiť pomocou kompresie hlavičky RTP, v tom prípade hovoríme o protokole crtp (compressed RTP) a možno dosiahnuť kompresiu zo 40 oktetov na 2-3 oktety. Počas prenosu RTP dostávame informácie o počte stratených paketov a premennom oneskorení pomocou kontrolného protokolu RTCP. Jeho zaujímavým rozšírením je RTCP XR (Control Protocol Extended Reports), ktorý umožňuje zasielanie informácie o kvalite hovoru. Použitie IP telefónie Voice over IP bol na začiatku realizovaný len pre oblasť internetu a používali sa samostatné IP telefóny a nebolo realizované spojenie s PSTN. Znázornenie takéhoto spojenia je na obr. 30. Obr. 30 Scenár IP-Phone to IP-Phone 38

39 V druhej fáze dochádza k prepojeniu so sieťou PSTN (Public Switched Telephone Network) a a realizuje výstup z IP siete v určitom bode a ponúka prístup do PSTN ako službu VoIP to PSTN, obr. 31. Tento model je operátmi nasadzovaný predovšetkým pre zahraničné destinácie a volanie má nižší hovorné. Obr. 31 Scenár VoIP to PSTN V tretej fáze je ponúkaná IP telefónia ako plnohodnotná náhrada telefónnych prípojok a klasických pobočkových ústrední cez širokopásmový prístup. Poskytovatelia ponúkajú komfortné služby vrátane ovládanie VoIP cez web a pre podnikovú komunikáciu plnohodnotnú náhradu pobočkových ústrední PBX Public Branche Exchange. Podmienkou je IP konektivita. Tento prístup je na obr. 32, ako transportná sieť je použitá ATM nebo IP sieť. Prístupová sieť musí mať dostatočnú kapacitu, aby bola garantovaná kvalita poskytovaných služieb. Pripojenie analógových prípojok a faxov musí byť riešené cez bránu s analógovým rozhraním. Obr. 32 Scenár IP Centrex Pre hlasové aplikácie v NGN je jedným z najdôležitejších zariadení softswitch programovateľné zariadenie, ktoré ovláda VoIP volania. Softswich je riadiaci prepínač, ktorý predstavuje centralizovanú logiku celej NGN. Vo všeobecnosti zabezpečuje komunikáciu s existujúcou verejnou telefónnou sieťou prostredníctvom signalizácie, riadenie transportných služieb, riadenie prístupových systémov a poskytovanie doplnkových služieb a podkladov pre účtovanie. 39

40 To umožňuje správnu integráciu rôznych protokolov vnútri NGN. Najdôležitejšou funkciou softswich je vytvorenie rozhrania k existujúcej telefónnej sieti cez Signalling Gateways (SG) a Media Gateways (MG). Media Gateway Control Protocol (MGCP) je navrhnutý CISCOm a Telcordia. Tento VoIP protokol definuje komunikáciu medzi kontrolným elementmi volaní (Call Agents alebo Media Gateway) a telefónnymi bránami. TMGCP je kontrolný protokol, dovoľujúci centrálnemu serveru monitorovať udalosti v IP telefónoch a bránach, a dáva im inštrukcie k posielaniu médií na cieľové adresy. V MGCP architektúre je riadiaci server umiestnení až za gateway a je ovládaný Call Agentmi. Títo tiež medzi sebou komunikujú a tiež posielajú príkazy k ovládaniu brán, ktoré sú pod ich kontrolou. MGCP je výsledok spoločného úsilia IETF a ITU-T. MGCP/H.248 je decentralizovaný protokol. Na spoločnom širokopásmovom prístupe sú poskytované všetky služby, ako hlasové, tak i prístup do siete internet a IP TV Internet Television. Ich spoločné využívanie je marketingovo označované ako Triple Play služba Triple Play Triple Play, je marketingový pojem pre poskytovanie dvoch širokopásmových služieb vysokorýchlostného internetu a IP televízie a úzkopásmovej telefónnej služby cez jednoduché širokopásmové pripojenie, obr. 33. Triple play je zameraná viac na spoločný business model ako na riešenie technických problémov alebo všeobecných štandardov. Obr.33 Triple Play Dôležitú úlohu pritom hrajú technologické prostriedky založené na internetovom protokole IP. IP protokol preniká takmer do všetkých oblastí podnikania v komunikačných technológiách na báze platformy IMS (IP Multimedia Subsystem). Operátori preto využívajú rôzne ucelené riešenia telekomunikačných výrobcov. Je tu momentálne zásadný rozpor vo filozofii riešení. Kým základná myšlienka technológie Triple-Play vychádza zo zjednotení rôznych služieb do jedinej platformy, výrobcovia jednotnú infraštruktúru neponúkajú a na trhu sa tak objavujú separátne proprietárne riešenia, ktoré sú často založene na odlišnej báze. Príklady zo veľtrhu Supercomm 2007 uvedené nižšie sú toho príkladom. Firma Nortel sází na Metro Ethernet, který podle jejího názoru snižuje náklady a technické odlišnosti při aplikaci architektury Triple-Play. Pro tyto účely upgradovala svůj produkt Metro Ethernet Routing Switch 8600 a navíc uvedla na trh i modul Services Unit 1850, který dokáže obsluhovat až 10 gigabitových ethernetových linek. Uvedený přepínač podporuje pro až uživatelů takové služby, jako je VoIP, IPTV či přístup k internetu. 40

41 Juniper Networks nabízí řešení E320 Broadband Services Router, které dokáže pracovat s až 128 tisíci klientů a má přenosovou kapacitu Gb/s. Firma Telco Systems zase veřejnosti ukázala systém pro vytváření okruhů gigabitového Ethernetu. Ty mohou být využity pro realizaci superrychlých metropolitních sítí, u nichž přepnutí v případě poruchy trvá méně než 15 ms. Zyxel svou pozornost upřel na koncové produkty a veřejnosti představil bezšňůrový telefon Prestige 2000W v2, jenž se kvůli telefonnímu hovoru VoIP dokáže připojit k internetu pomocí sítě Wi-Fi. IBM zase uvedla na trh nová šasi BladeCenter T, jež jsou určeny speciálně pro telekomunkační operátory a které odpovídají požadavkům NEBS Level 3. Zároveň pro ně představila i své první blade servery s čipy PowerPC (2,2GHz varianta 64bitového procesoru PowerPC 970). Novinka vychází z řady JS20 a na trhu by se měla objevit už v červenci. Ve spolupráci s Motorolou chystá i blade server, který bude nativně podporovat VoIP. Microsoft se s AT&T dohodl na pětileté spolupráci, v rámci které bude platforma CSF (serverový software využívající architekturu SOA a rozhraní webových služeb) implementována do sítě AT&T. To má umožnit operátorům lépe pracovat s konvergovanými infraštruktúru, vrátane integrovaného prostredia pre dodávku služieb, konvergovaného toku dát, hovorových a internetových služieb a videoslužieb IPTV- Internet Protocol TeleVision službami, například je zpoplatňovat, spravovat či vyhrazovat. Novinka má být dostupná ve všech 149 zemích, kde AT&T uzly své sítě zprovoznila. Obě firmy také budou spolupracovat na implementaci takových služeb, jako je Webcast, webové konference, integrace VoIP či přenos zpráv. End-to-End Triple Play Framework spoločnosti Alcatel, zahrňuje širokopásmový prístup a IP- IPTV alebo Televízia cez internetový protokol je systém, kde sú služby digitálnej televízie šírené prostredníctvom IP protokolu cez počítačové siete čo môže byť súčasťou dodávky širokopásmového pripojenia. Použitie technológii pre počítačové siete je hlavní rozdíle IPTV od klasického plošného alebo káblového vysielania. IPTV má dva komponenty internetový protokol (IP) a televíziu (TV). IP špecifikuje formát dátových paketov a adresovanie v sieti. Väčšina sietí kombinuje IP s nejakým protokolom vyššej úrovne; typicky je to protokol UDP (User Datagram Protocol), ktorý sa využíva pre nadviazanie virtuálneho spojenia medzi miestom určenia a zdrojom dát. TV program je distribuovaný v digitálnom formáte MPEG 2 alebo v MPEG 4/H.264, v prípade programov vysielaných vo vysokom rozlíšení (HDTV High Division TV). Pre domácich používateľov je IPTV často poskytovaná v súvislosti s Video on Demand (VoD). VoD je skratkou pre Video on Demand (video na požiadanie). VoD dovoľuje spotrebiteľovi prehliadať online programy alebo katalógy filmov, dívať sa na trajlery (ukážky) a potom si vybrať označený záznam pre prehranie. Prehrávanie vybraného filmu začne takmer okamžite na počítači alebo TV prijímači používateľa. Technicky je táto činnosť vytvorená tak, že keď si používateľ vyberie film, individuálne (unicast) pripojenie je nastavené medzi dekodérom používateľa (Set-top box alebo PC) a dodávajúcim streamovacím serverom. Signalizácia pre pauzu, spomalené nebo zrýchlené zábery je zaistená pomocou RPTS (Real Time Streaming Protocol). 41

42 Streaming je technológia kontinuálneho prenosu audiovizuálneho materiálu medzi zdrojom a koncovým používateľom. V súčasnej dobe sa streamingu využíva predovšetkým pre prenášanie audiovizuálneho materiálu po internete, ktorý je označovaný ako webcasting. Webcasting môže prebiehať v reálnom čase ako internetová televízia alebo rádio, či systémom Video on demand. Najväčší internetový pre zdieľanie filmových súborov je YouTube. Založili ho v roku 2005 a v roku 2006 ho kúpila spoločnosť Google. IPTV je obchodne poskytovaná ako súčasť služby Triple Play, s mobilným prístupom potom ako Quadruple Play. IPTV je často dodávaná v uzavretej sieťovej infraštruktúre alebo sieťami LAN na rozdiel od internetovej televízie označovanej ako webcasting alebo streaming. Základný princíp IPTV ako veľkoobchodnej služby je pritom veľmi jednoduchý. Operátor, alebo internetový provider, ktorý chce poskytovať IPTV na maloobchodnej báze, musí vlastniť dostatočne priepustnú a kvalitní prístupovú sieť, ktorou môže prenášať obsah. Tento obsah pripraví a do jeho siete dopraví poskytovateľ veľkoobchodnej služby. Operátor si ešte musí vo svojej sieti zriadiť tzv. videoproxy, kde dochádza k potrebnému "rozvetveniu" dátových tokov. V rámci videoproxy sa rozvetvuje do viacerých individuálnych prúdov (unicast), čo sú používatelia daných programov. Tuto predstavu ukazuje nasledujúci obrázok. Obr. 33 Prevádzkovanie IPTV Rozdelenie kompetencií medzi operátorom a poskytovateľom veľkoobchodnej služby je taká, že operátor poskytuje predovšetkým samostatný prenos dát k používateľom s garantovanou prenosovou kapacitou. Ponúka službu zákazníkom, sprostredkováva rôzne používateľské nastavenia, zaisťuje billing a môže pridávať niektoré obsahy, napríklad lokálneho charakteru pod vlastnou značkou. Ostatné obsahy zaisťuje poskytovateľ veľkoobchodnej služby, s ktorým sa operátor delí o inkasované výnosy, spôsobom ktorý je zjednaný v ich vzájomných zmluvách Kvalita služby QoS (Quality of Services) V súčasnosti je možné prevádzkovať v sieťach s protokolom IP hlasovú a obrazovú komunikáciu v požadovanej kvalite vďaka trom faktorom : pokrokom v kompresných technikách znižujúcich nároky na prenosové pásmo navyšovaniu prenosovej kapacity v internete zavedením nástrojov QoS v IP sieti. 42

43 V prípade IPTV ako aj v prípade VoIP je potrebné zaručiť používateľom potrebnú kvalitu služby (QoS). QoS súvisí s pridelením vyššej priority, to znamená uprednostnenie určitého IP- prenosu pred iným. IPTV aj IP telefónia sú služby s prenosom v reálnom čase. Služby sú prevádzkované spoločne s ďalšími službami operátora a televízne signály (dáta) budú mať najvyššiu prioritu, s výnimkou telefónnej služby (VoIP). QoS je pojem, ktorý označuje zabezpečenie potrebných prenosových vlastností pre prevádzku v sieti. Tento pojem sa začal používať najmä v súvislosti s prenosom hlasu po dátových sieťach. Prenos hlasu je typ prevádzky, ktorý kladie vysoké nároky na kvalitu prenosu. Nesmie mať: veľké oneskorenie, veľkú stratu paketov kolísanie oneskorenia. Preto je potrebné pri prenose hlasu tieto vlastnosti zabezpečiť. Sieťové protokoly ako ATM alebo Frame Relay s takýmto zabezpečením počítajú. Protokol IP však pôvodne nebol určený pre takto definované prevádzky. V priebehu posledných rokov boli vyvinuté technológie podporujúce prenos informácií s požadovanými parametrami QoS v IP sieťach. Dôvodom pre tento vývoj je predovšetkým skutočnosť, že dochádza ku konvergencií klasickej telekomunikačnej prevádzky a dátových sietí a prostredníctvom jednej dátovej siete sú prenášané informácie v akejkoľvek multimediálnej forme, teda nielen ako klasické dáta, ale aj ako hlas a video. Aby sa dosiahla efektivita riešenia QoS, je potrebné, aby takéto QoS mechanizmy boli implementované po celej ceste od zdroja až po cieľ prenosu informácie. Takáto sieť môže byť označená ako manažovaná IP sieť. Ak nemáme celú sieť v správe, nemôžme zaručiť kvalitu od zdroja až po cieľ. Napriek tomu mnohé mechanizmy podpory QoS sú využívané napríklad na prístupových sieťach, kde je tak napríklad možné prideľovať priority jednotlivým tokom dát a preferovať tak niektorých užívateľov. QoS počítačovej siete môže byť implementované v rôznych vrstvách OSI modelu. Najčastejšie sa používa implementácia na druhej vrstve OSI modelu na báze využitia technológie ATM alebo na sieťovej vrstve OSI modelu s použitím protokolu IP. V súvislosti s celkovým ústupom od používania technológie ATM, sa pozornosť venovaná QoS presúva na úrove ň IP protokolu a na relatívne novú technológiu MPLS. V súča snosti sú známe tri alternatívy riešenia služieb s podporou QoS: integrované služby (integrated services, IntServ), rozlišované služby (differentiated services, DiffServ) MPLS prístup. Integrované služby (Integrated Services - IntServ) poskytujú diferenciáciu služieb na základe explicitného vyjadrenia požiadaviek na kvalitu služby a prostriedky siete používateľom. Je využívaný špeciálny protokol pre rezerváciu prostriedkov RSVP (Resource Reservation Protocol). Diferencované Služby (Differentiated Services - DiffServ) poskytujú škálovateľné obmedzovanie služieb bez potreby stavových informácií o prenose a signalizácie pri každom prenose medzi uzlami siete. Kombináciou nastavení bitov v poli určenom pre typ služby (Typ e of Service TOS) paketu tak v koncových bodoch siete, ako aj na administratívnych hraniciach, je možné špecifikovať, ako má s konkrétnym paketom smerovač vo vnútri siete pracovať v súlade s požiadavkami na konkrétnu službu. MPLS (Multiprotocol Label Switching) je multiprotokolové prepínanie na základe využívania špeciálnych návesti. Parametre QoS sú zabezpečené tým, že sú poskytované prostriedky pre agregovaný prenos dát. MPLS reprezentuje kombináciu IP protokolov a technológie prepínania okruhov. Je to jedna z najperspektívnejších súčasných technológií s prvkami QoS. 43

44 SLA (Service Level Agreement) Koncept QoS je v skutočnosti značne široký a môže zahrňovať veľmi mnoho rôznych oblastí, parametrov a veličín, obr. 34. Obr. 34 Zabezpečenie kvality služby Kľúčovou vlastnosťou sietí budúcich generácii je existencia služieb zabezpečujúcich prenos dát s rôznou triedou kvality. Merania týchto prenosov sú dôležité pre implementáciu a funkčnosť kvality služieb QoS - (Quality of Service) v rozľahlých sieťach. Existuje množstvo motivácií pre realizáciu pasívnych meraní v IP sieťach. Veľa aplikácií je citlivých na kvalitu služby prenosu dátových tokov. Poskytovateľov sietí a ich zákazníkov zaujíma, či zmluvne dohodnuté QoS hodnoty v SLA (Service Level Agreement) zodpovedajú skutočnému stavu. Merania sú základom pre účtovanie založené na využívaní služieb. Okrem toho, výsledky meraní sú základom pre rozhodovanie o optimalizácii využitia sieťových zdrojov a identifikáciu komunikácie sieťových aplikácií. Význam problematiky kvality služieb zvlášť stúpa s nárastom počtu aplikácií, ktoré vyžadujú prenos informácie v definovanej forme a jej reprezentácie s definovanými parametrami kvality. SLA sú obyčajne dohodnuté medzi poskytovateľmi sietí a zákazníkmi alebo medzi poskytovateľmi susediacich sietí. Poskytovatelia garantujú kvalitu vo svojej sieti. Hodnoty, napriklad pre oneskorenie, určené v SLA obyčajne nezahrňujú kvalitu pre prenos v ostatných sie ťach alebo časové odozvy serverov. Okrem toho cesty pre prenos údajov na nejaké miesto a späť obyčajne nemajú rovnaké charakteristiky a preto sa môžu líšiť v kvalite. To znamená, že metrika pre jednu cestu nemôže byť priamo odvodená z metriky pre celú slučku. Meracie metódy môžu byť vo všeobecnosti rozdelené do troch kategórií. Aktívne (alebo intruzívne) merania umožňujú testovanie prevádzky do siete kvôli meraniu sieťových charakteristík. Oproti tomu pasívne (alebo neintruzívne) merania sa spoliehajú iba na prevádzku, ktorá už v sieti existuje. Aby bolo možné odlíšiť čisté pasívne metódy merania od metód, kde pakety v sieti sú modifikované (napr. časová značka pridaná k paketu), sútakéto meracie metódy sú označované ako semi-aktívne. 44

45 3.3.5 Prenos signalizačných informácií v sieťach IP Podobne ako v sieťach s prepojovaním okruhov, je aj v IP telefónii každý hovor sprevádzaný signalizačnými informáciami pri zostavení spojenia, jeho udržaní a nakoniec zrušenia. V sieťach s protokolom IP sa signalizačné informácie môžu prenášať v transportných protokoloch UDP nebo TCP. V sieťach IP sa používajú pre hlas dva dominantní protokolové modely, a to ITU-T H.323 a IETF SIP. Protokol H.323 Slovne je štandard H.323 nazvaný Packet-based multimedia communications systems (multimediálne komunikačné systémy na paketovom základe), teda zahŕňa multimediálne prenosy cez paketové siete bez všeobecnej garancie QoS, obr. 35. Obr. 35 Protokol H.323 Prvá verzia tohto odporúčania bola zameraná predovšetkým na videokonferencie, ďalšie verzie sú už viac prispôsobené pre VoIP. Štandard H.323 patrí ku skupine odporučení H.32x, ktoré sa týkajú multimediálnej komunikácie cez rôzne druhy sietí: H cez klasickú telefónnu sieť s prepínaním okruhov H cez ISDN H.321 a H cez širokopásmové ISDN (B-ISDN) H cez LAN siete s garanciou QoS Ako štandard vychádzajúci z telekomunikačného prostredia (na rozdiel od SIPu, ktorý bol inšpirovaný klasickým internetovým prostredím dátových prenosov) je H.323 relatívne komplikovaný a zahŕňa prevažnú väčšinu aspektov multimediálnej komunikácie: signalizácia, transport multimediálnych dát, kodeky, 45

46 prenos všeobecných dát. Nezahŕňa samotnú lokálnu/prístupovú sieť ani transportnú sieť použitú na prepojenie s inými sieťami, s výnimkou rozhrania do telefónnej siete s prepojovaním okruhov, obr. 36. Signalizácia v protokolovej rodine H.323 vychádza z telekomunikačného prostredia. Pre H.323 spojenia bod-bod zahŕňa protokoly H RAS, H Q.931 (oba definované v odporúčaní H.225.0) a H.245. Obr. 36. Využitie H.323 protokolu Protokoly špecifikované v H.323 H.323 je nezávislé na paketovej sieti a transportných protokoloch ktoré používa a nešpecifikuje ich. Špecifikuje: audio kodeky video kodeky H.225 RAS registration, admission, and status H.225 call signaling H.225 control signaling Kodeky Štandard H.323 definuje aj používané kodeky pre zvuk a obraz. Nepoužíva sa len jeden kod ek, ale môže ich byť viac a môžu sa meniť podľa potreby aj v priebehu hovoru. Štandard H.3 23 stanovuje minimálnu sadu kodekov, ktoré musia byť podporované každým zariadením, čím s a zaručuje, aby sa každý dvaja používatelia ľubovoľných zariadení dokázali spojiť. Dôvod om, prečo je možné použiť rôzne kodeky, sú ich rôzne vlastnosti. Kodek y nevyužívajúce nijakú dátovú kompresiu poskytujú najlepšiu kvalitu signálu v zmysle napr. subjektívneho pocitu pri počúvaní zvuku a majú minimálne oneskorenie medzi vstupom a výstupom, za to však pri prenose zaberajú pomerne veľké prenosové pásmo. Naopak, kodeky s účinnou kompresiou môžu, čo však je subjektívny pocit, zhoršovať príjemnosť zvuku. Navyše výpočet kompresie vplyvom viacerých faktorov, oneskorenie v signálovom procesore, ale najmä potreba počítať výsledky z viacerých za sebou nasledujúcich vzoriek, zanáša do prenosu oneskorenie, ktoré zhoršuje subjektívny pocit z hovoru. Ďalšou vlastnosťou, ktorá rôzne kodeky a vhodnosť ich použitia odlišuje, je citlivosť na výpadky dátových blokov, ktoré spôsobené stratou paketov v preťaženej sieti. Vzhľadom k týmto skutočnostiam umožňujú signalizačné protokoly meniť použitý kodek aj v priebehu hovoru. H.225 RAS registration, admission, and status. Je protokol medzi koncovými bodmi (terminály, brány). RAS je využívaný pre vykonávanie registrácie, kontrolu prijatia, zmenu šírky pásma, atď. RAS kanál je používaný pre výmenu RAS správ. Tento signalizačný kanál je otvorený medzi koncovými bodmi najskôr. 46

47 H.225 call signaling. Je používaný k vytvoreniu spojenia medzi dvoma H.323 koncovými bodmi. To je dosiahnuté výmenou H.225 protokol správou na call signaling kanáli. Call signaling kanál je otvorený medzi dvoma H.323 koncovými zariadeniami alebo medzi koncovým zariadením a gatekeeper. H.225 control signaling. Je využívaný k výmene end to end kontrolných správ riadiacich operácie medzi koncovými bodmi H.323. Nesú nasledujúce informácie: - Schopnosť zmeny - Otvorenie a uzatvorenie logických kanálov používaných k prenášaniu toku dát - Správy kontroly toku - Hlavné príkazy a údaje SIP Session Internet Protocol Na rozdiel od protokolov H.323 zastrešuje jeho vývoj a uvádzanie do praxe organizácia IETF (Internet Engineering Task Force), aj preto je celá protokolová rodina SIPu zložená z protokolov definovaných touto organizáciou. SIP nie je tak komplexným štandardom ako H.3 23, nešpecifikuje totiž klasické telekomunikačné služby, ale skôr len súbor primitív používaných pre uskutočňovanie komunikácie. Porovnaie SIP a H.323 je na obr. 37. Obr. 37 Porovnaie SIP a H.323 Inšpiráciou pre formu protokolu SIP boli protokoly HTTP (Hypertext Transfer Protocol - základ súčasného World Wide Webu) a SMTP (Simple Mail Transfer Protocol - prenos elektronickej pošty). SIP klienti používajú TCP alebo UDP pakety (typicky na porte 5060) na pripojenie sa na SIP server alebo koncovým bodom. SIP je primárne určený na nastavenie a rušenie telefonických a video konferenčných hovorov, ale dá sa použiť aj pre iné aplikácie vyžadujúce nastavenie spojenia. Všetka hlasová/ video komunikácia je vytvorená cez separátne spojovacie protokoly typicky je to RTP. Komunikácia založená na SIP protokole môže byť presmerovaná do klasickej verejnej komutovanej siete (PSTN). SIP telefónna sieť umožňuje tiež realizovať veľa pokročilých telefónnych funkcii popísaných v Signalling System 7 (SS7), tieto dva protokoly sú však veľmi odlišné. SS7 je centralizovaný protokol, charakterizovaný centralizovanou sieťou a tradičnými koncovými zariadeniami (klasické telefónne prístroje) SIP je peer to peer protokol a preto vyžaduje len jednoduchú chrbticovú sieť s inteligenciou v koncových bodov (zariadenia sú buď na hardwarovej alebo softwarovej báze). SIP pracuje v súlade s niekoľkými ďalšími protokolmi a je zapojený iba do signalizačnej časti komunikačného spojenia. Prenáša pre Session Description Protocol (SDP), ktorý popisuje obsah spojenia napríklad, ktorý port, kodek je použitý a pod. SIP spojenie je jednoducho prúd paketov RTP, ktoré nesú v sebe hlasový alebo video obsah. SIP zdieľa veľa stavových kódov s protokolom HTTP, ako napríklad 404 not found. SIP sa v súčasnosti stal podobne komplexným protokolom ako H.323. Nie je obmedzený len na hlas a video prenos, ale môže sprostredkovať akýkoľvek prenos. SIP sieťové časti: Hardwerové koncové zariadenia vyzerajú ako tradičné telefóny, ale pre komunikáciu využívajú SIP a RTP. Môžu využívať Electronic Numbering (ENUM), alebo DUNDi 47

48 (Distributed Universal Number Discoveri) k prekladu klasického telefónneho čísla na SIP adresu, takže je volania k ďalším SIP užívateľom môžu obísť klasickú telefónnu sieť. Využíva proxy servery k zlepšeniu smerovania žiadostí k aktuálnemu umiestneniu, autentifiká cií a oprávnení užívateľov služby. Tiež poskytuje možnosť registrácie, ktorá užívateľom umožňuje oznamovať proxy serverom ich aktuálnu pozíciu. Firewaly typicky blokujú UDP pakety, takže jedna cesta ako sa cez ne dosať je použiť TCP alebo HTTP tunelovanie aby sa mohli tieto pakety dostať cez NAT a Firewall. Toto riešenie spolupracuje so SIP a balí multimediálne pakety do TCP ktoré sú následne odoslané. Nevýhodou tohto riešenia je, že TCP nebolo navrhnuté pre prenos v reálnom čase. MPLS (Multiprotocol Label Switching) MPLS je produktom pracovnej skupiny MPLS v rámci IETF (Internet Engineering Task Force) ktorej cieľom je štandardizovanie technológie využívajúcej label switching nad rôznymi paketovými technológiami linkovej vrstvy ako Frame Relay, ATM, LAN (Ethernet, token ring). Multiprotocol Label Switching (MPLS) reprezentuje ďalšiu úroveň evolúcie štandardov vo svete sieťového prenosu, ktorá kombinuje prepínacie technológie 2. vrstvy (Data link Layer) so smerovacími technológiami 3. vrstvy (Network Layer). Primárnym cieľom tohto štandardizačného procesu je vytvoriť flexibilný sieťový základ, ktorý by ponúkol vysoký výkon a škálovateľnost. To zahŕňa schopnosti riadenia sieťovej prevádzky (Traffic Engineering), ako napríklad prvky Quality of Service (QoS) / Class of Service (CoS) a uľahčí využitie Virtuálnych privátnych sietí (VPN). MPLS je navrhnuté aby pracovalo so širokou škálou transportných mechanizmov, avšak počiatočné implementácie sa zmeriavali hlavne na ATM a Frame Relay, ktoré sú už vo veľkej miere využívané v rozľahlých/edge sieťach NSP (Network Service Providers) a ISP (Internet Service Providers) vo svete. Motivácia k vytvoreniu tejto technológie bola nasledovná. IP (Internet Protocol), ako prvý definovaný a používaný internetový protokol bol jediný protokol pre globálnu internetovú prevádzku na svete. Vzhľadom na to, pre aké potreby bol jeho návrh koncipovaný a výraznú zmenu v ponímaní komunikácie po sieti, mal niekoľko zásadných nevýhod. Nevýhody IP smerovania: Bezspojový prenos, čo znamená žiadne QoS Každý smerovač musí robiť nezávislé rozhodnutia odosielania založené na IP Veľká IP hlavička (minimálne 20 bajtov) Smerovanie v sieťovej vrstve, ktoré je pomalšie ako prepínanie druhej vrstvy Neskôr, z potreby pružnej a flexibilnej siete, vznikla ATM (Asynchronous Transfer Mode) technológia, ktorá mala oproti IP niektoré zásadné výhody: Spojovo orientovaný prenos, čo znamenalo podporu QoS Rýchle prepínanie paketov s konštantnou dĺžkou paketu 53 bajtov Integrácia rôznych typov sieťovej prevádzky (Hlas, Dáta, Video) Posledný vývoj však vedie na MPLS + IP, ktoré tvoria strednú cestu a kombinujú to najlepšie z IP a z technológie prepínania virtuálnych okruhov ATM. Posielanie paketov v MPLS sieti V MPLS sieti je posielanie paketov realizované iným spôsobom ako je to používané vo väčšine IP sietí. Na vstupe do MPLS siete paket obdrží značku (label) a v rámci siete sa už žiadny smerovač, presnejšie LSR (Label Switched Routers), nezaujíma o cieľovú IP adresu 48

49 paketu ale práve o túto značku. Smerovač prijme označkovaný paket, pozrie sa do prepínacej tabuľky a podľa jej obsahu pošle paket, stále označkovaný, na príslušné výstupné rozhranie. Môže pritom zmeniť hodnotu značky. Takto je paket transportovaný celou MPLS sieťou až k jej okraju, kde je značka odstránená a paket je ďalej smerovaný klasickým spôsobom, to znamená na základe cieľovej adresy. Architektúra siete MPLS MPLS umožňuje 2 spôsoby vytvorenia LSP (Label Switched Packet). Hop-by-hop routing, kde každý LSR nezávisle vyberá ďalší hop pre daný LER (ako v IP sieťach). LSR môže používať ľubovoľný routovaci protokol napr. OSPF Explicitný routing, kde vstupný LER špecifikuje zoznam LSR cez ktoré LSP prebieha LSR Label Switched Routers (LSR), sú routre, ktoré smerujú pakety podľa štítku pozdĺž LSP a vytvárajú LSP prostredníctvom vhodných signalizačných protokolov LER Špeciálnym typom LSR je LER (Label Edge Router) ktorý sa nachádza na okraji MPLS siete a spája ju s prístupovou sieťou. LER je typicky pripojený k rôznym sieťam ako Ethernet, ATM a Frame Relay a je zodpovedný za forwarding paketov z a do siete MPLS a s tým spojené pridávanie a odoberanie štítkov z paketov. LER ma kľúčový význam pri vytvorení LSP. LER do ktorého data vstupujú sa často nazýva ingress LER, LER z ktorého data vystupujú sa nazýva egress LER. Architektúra siete MPLS je na obr. 4 Transportné siete Obr.35 Architektúra MPLS 4.1 Úvod Transportné siete prechádzajú dynamickým rozvojom pričom významným vplyvom na vývoj sieťovej architektúry sú tlaky zo strany trhu a vývoja nových technológií. Zo strany trhu ide najmä o: Potrebu spoľahlivého prenosového pásma (VPN, intranet, internet) Exponenciálny nárast dátových služieb (internet, VoIP, video) Znižovanie ceny prenosového pásma (vplyv konkurencie na trhu) Zo strany technológií ide najmä o: 49

50 Technológie optických sietí Technológie paketových prvkov Medzi charakteristické vlastnosti transportných sietí patria najmä: Prenášanie signálov medzi jednotlivými uzlami siete Prenášanie veľkého objemu údajov prenosovými rýchlosťami rádovo stovky Mbps až stovky Gbps. Transport údajov na veľké vzdialenosti Prenosové zariadenia bývajú obvykle umiestnené priamo v objektoch prevádzkovateľov V súčasnosti sa budujú na optických prenosových médiách Sú kladené vysoké nároky na spoľahlivosť prenosu Spoľahlivosť transportných sietí sa zaisťuje: Dimenzovaním sietí s ohľadom na očakávané prevádzkové zaťaženie Zdvojovaním s možnosťou presmerovania prevádzkového zaťaženia na momentálne voľnú kapacitu. Zaistenie možnosti presmerovania predpokladá zastrešenie celej siete centrálnym dohliadacim systémom Telecommunications Management Network (TMN). Súčasné nasadenie a budúci vývoj technológií transportných sietí je znázornené na obr. 36. Obr. 36 Technológie transportných sietí V súčasnosti ( rok 2008) sú to hlavne technológie: TDM ATM IP SDH DWDM 4.2 Tíme Division Multiplex (TDM) časový multiplex Princí p časového multiplexu spočíva v tom, že jednotlivým kanálom prideľujeme v prenosovej ceste presne vymedzený časový interval, pričom iné kanály využívajú ďalšie časové intervaly. Z hľadiska spôsobu komunikácie môžeme časový multipex rozdeliť na dve kategórie: Synchrónny prenosový mód (STM) 50

51 Asynchrónny prenosový mód (ATM) Typickým predstaviteľom STM je rámec PCM 1. rádu, v ktorom sa pravidelne vždy v rovnakom časovom intervale vyskytuje 8 bitov, ktoré patria vzorke telefónneho alebo dátového signálu s prenosovou rýchlosťou 64 kbps. ATM je všeobecný princíp prenosu informácie, pričom táto istá skratka sa používa tiež vo význame konkrétnej technológie založenej na prenose buniek. Základná výhoda asynchrónneho prenosového módu spočíva v možnosti štatistického multiplexovania (STDM- Statistic Time Division Multiplex), kedy sú prenosové prostriedky siete obsadzované iba v prípade aktívneho dialógu, čím sa môžu podstatne efektívnejšie využiť. Štatisti cké multiplexovanie umožňuje vytvárať prenosové kanály s premenlivou prenosovou rýchlosťou, takže umožňuje pružne reagovať na požiadavky účastníka, prípadne na potreby modených kodekov so stratovou kompresiou, ktoré produkujú signál s premenlivou prenosovou rýchlosťou. 4.3 Plesionus Digital Hierarchy plesiochrónna digitálna hierarchia Podľa metódy združovania rozoznávame digitálne systémy PDH a SDH. Na združovanie väčšieho počtu telefónnych kanálov, než dokáže multiplexovať zariadenie PCM 1. rádu, prípadne na prenos dát vyšších prenosových rýchlostí, bola vytvorená celá sústava zariadení a im odpovedajúcich signálov vyšších rádov. PDH združuje signály, ktoré nemajú oproti signálom vyššieho rádu definovaný pevný časový vzťah. Nie je teda určený vzťah medzi rámcom signálu vyššieho rádu oproti rámcom združovaných signálov nižšieho rádu. V plesiochrónnej hierarchii sú ukladané jednotlivé združované signály bit po bite do rámca signálu vyššieho rádu bez toho, aby bol akokoľvek definovaný vzťah medzi rámcom signálu nižšieho rádu a rámcom signálu vyššieho rádu. K signálom nižšieho rádu sa tak dostaneme opäť postupným demultiplexovaním. Toto pri mnohonásobne opakovaných operáciách multiplexovania a demultiplexovanie na rôznych hierarchických úrovniach a v rade po sebe nasledujúcich uzloch siete, môže viesť k degradácii signálu a vzniku chýb. Princíp multiplexu je zjednodušene znázornený na obr. 37 Združovacie zariadenie multiplexuje štyri signály nižšieho rádu (platí pre európsku oblasť) a vkl adá pomocné informácie, najmä skupinu rámcovej sychronizácie (SRS) a vyrovnávanie prenosových rýchlostí. Časové priebehy zjednodušene ukazuje obr. 38. Príspevkové bity jednotlivých signálov nižšieho rádu sa periodicky zaraďujú za seba. Obr. 38 Princíp multiplexu v PDH 51

52 Obr. 39 Časové priebehy pri združovaní Uvedený princíp by fungoval, keby všetky signály boli synchrónne. Ako ale bolo uvedené, nepočíta sa s takýmto ideálnym stavom, pretože by neodpovedal praxi. Vo chvíli, keď by v príspevkovom signáli došlo k zvýšeniu prenosovej rýchlosti by totiž dochádzalo k strate niektorých bitov združovaných signálov. Obr. 40 demonštruje uvedený prípad a zároveň ukazuje, ako sa v PDH takáto situácia rieši. Pri združovaní si totiž nemôžeme dovoliť stratiť žiadny bit. Na obr. 40a je znázornený časový tok bitových miest v signáli vyššieho rádu, ktoré máme rezervované pre uvažovaný signál nižšej triedy. Ten má, ako je znázornené na obr. 40b, vyššiu prenosovú rýchlosť(predbieha) a v určitom čase by sme museli jeden bit vynechať. Riešenie je jednoduché. Počet bitových miest v signáli vyššieho rádu volíme vyšší (s rezervou), než je počet miest odpovedajúcich najvyššej okamžitej prenosovej rýchlosti príspevkového signálu (v rámci predpísanej tolerancie). Obr. 40c ukazuje, že rezerva je dostatočná, naopak dochádza k tomu, že určité bitové miesto nebude využité. Dôjde k vyplneniu nevyužitého miesta pomocným bitom. Odtiaľ pochádza aj používanie anglického názvu tejto metódy stuffing (vypchávka). Obr. 40 Princíp kladného stuffingu 52

53 Konkrétne v naznačenom prípade došlo ku kladnému stuffingu. Ďalej existuje aj záporný stuffing a kombinovaný (obojstranný). V rámci signálu vyššej triedy je presne definované bitové miesto, na ktorom sa vykonáva stuffing. Súčasne sa vysielajú riadiace bity stuffingu, ktoré informujú o tom, či bol stuffing vykonaný, či je na mieste stuffingového bitu S užitočná informácia alebo výplň. Na obr. 41 je uvedený príklad pre rámec signálu 2. rádu, ktorý je zvykom kresliť do štyroch riadkov pod sebou, pričom jeho vysielanie prebieha postupne po riadkoch zľava doprava. Začne sa SRS (t=0) a skončí vpravo dole (t = 100 µs). Začiatky ďalších riadkov obsadzujú riadiace bity stuffingu C1 až C4 (pre každé miesto S1 až S4), ktoré sa trikrát zopakujú (na zaistenie bezchybného príjmu). Bit stuffingu je rezervovaný zvlášť pre každý združovaný signál (1 až 4). Jeden riadok sa odvysiela za dobu približne 100µs a jednotlivé rámce na seba bezprostredne nadväzujú. Obr. 41 Skladba rámca signálu 2. rádu Signály vyšších tried sa vytvárajú obdobne. Tabuľka uvádza prehľad až do 4. rádu s uvedeným maximálnym počtom kanálov s prenosovou rýchlosťou 64 kbit/s. Obrázok 42 znázorňuje princíp vytvorenia jednotlivých rádov PDH. Tabuľka hierarchických stupňov PDH 53

54 Obr. 42 Princíp vytvárania PDH rámcov 4.4 Synchronous Digital Hierarchy Synchrónna digitálna hierarchia Postupom času rástli nároky na kapacitu prenosových prostriedkov a to nielen vďaka rozmachu telefónnej prevádzky, ale najmä z dôvodu prudkého nárastu požiadaviek na prenos dát. Pridávanie ďalších stupňov do PDH by bolo neefektívne a technicky ťažšie realizovateľné. Bolo nutné vytvoriť novú hierarchiu na odlišných princípoch a svetovo ju štandardizovať. To boli dôvody vzniku synchrónnej digitálnej hierarchie. SDH má nasledovné vlastnosti: Používa sa riadené prekladanie po celých bajtoch, takže pomocou smerníkov môžeme získať informáciu aj z rámcov vyšších rádov. Všetky signály sa v SDH multiplexujú synchrónne s pevným časovým vzťahom medzi signálmi vyššieho a nižšieho rádu Počíta sa s vysokými prenosovými rýchlosťami. Najnižší stupeň SDH začína približne v oblasti kde PDH končí ( Mbps) Štandardizovaným prenosovým médiom je optické vlákno, ktoré dovoľuje vysoké prenosové rýchlosti (desiatky Gbps pri WDM až Tbps) Štandardizovaný spôsob riadenia prenosovej siete a zaistenie bezchybnej prevádzky aj pri poruchách. Pre väčšiu flexibilitu a multiplexovania a zjednotenie európskej a americkej hierarchie obsahujú rámce SDH viacero pomocných a výplňových informácií (hlavičiek). Celosvetovo štandardizovaná technológia SDH vychádza z amerického štandardu SONET (Synchronous Optical Network). Základná jednotka prenosu SONETu je signál pracujúci 51,840 Mbit/s nazývajúci sa STS -1 (Synchronous Transport Signal one), platí pre elektronickú podporu signálu. Základná jednotka SDH je STM (Synchronous Transport Module-level 1) vychádzajúci s STS-3, pracujúci na trojnásobnej rýchlosti 155,52 Mbit/s oproti STS Hierarchické stupne SDH Základné signály synchrónnej digitálnej hierarchie sa nazývajú synchrónne transportné moduly STM-N, kde N vyjadruje hierarchický stupeň. Najnižšie v hierarchii je STM-1, ďalšie 54

55 sa tvoria združovaním vždy štyroch signálov nižšieho rádu, takže potom máme STM-4, STM- 16, STM-64. Číslo N teda určuje, do koľkých signálov STM-1 môžeme STM-N demultiplexovať. Rámec STM-1 sa kreslí v tvare tabuľky podobne ako rámce signálov vyšších rádov PDH. V tabuľke jednotlivé bajty nasledujú za sebou po riadkoch zľava do prava. Pri STM-1 je 9 riadkov po 270 bajtoch, obr. 43. Prvých 9 bajtov každého riadku nesie pomocnú informáciu - hlavičku, synchronizáciu, zabezpečenie,... Zvyšok každého riadku tvorí informačné pole určené na prenos signálu užitočnej infrmácie. Toto pole sa označuje aj ako virtuálny kontajner VC-4. V SDH sa ako kontajner nazýva rámec, ktorý je určený na prenos signálov. Virtuálny je preto lebo nemá v informačnom poli STM stabilnú polohu ale môže začínať kdekoľvek v informačnom poli. Jeho začiatok je pritom označený smerníkom. Vo všetkých hierarchických stupňoch a multiplexných jednotkách SDH je dôsledne dodržiavaná dĺžka rámca 125 µs (ako pri PCM prvého rádu). Prenosová rýchlosť sa potom dá vypočítať: Prenosová rýchlosť = Rozmery tabuľky krát počet bitov v bajte krát opakovacia frekvencia rámcov V = 270 x 9 x 8 x 8000 = Mbps Obr. 43 Rámec STM-1 Prenosové rýchlosti signálov vyšších tried budú na rozdiel od PDH vždy presným štvornásobkom. Signál y nižších tried sa prekladajú synchrónne po bytoch do signálu vyššieho rádu. Tabuľka tak bud e mať vždy 9 riadkov a počet bajtov v riadku bude rásť štvornásobne. Princíp SDH je na obrázku 44. Tabuľka hierarchických stupňov SDH 55

56 Obr. 44 Princíp vytvárania SDH Začleňovanie signálov PDH do SDH Pomerne zložitá vnútorná multiplexná štruktúra SDH počíta so začleňovaním rôznych typov signálov PDH (európskej, americkej a japonskej hierarchie). Z týchto dôvodov bolo vytvorené jemnejšie členenie rámca STM-1 na nižšie multiplexné jednotky, ktoré je možné rôzne kombinovať aby sa dosiahlo väčšej univerzálnosti. Základnou jednotkou sú virtuálne kontajnery, ktoré sa odlišujú číselne podľa rádu (1-4) alebo podľa typu. Virtuálny kontajner VC-4 vypĺňa celé informačné pole STM-1 (2349 bajtov). Do VC-4 sa môže uložiť signál PDH 4. rádu 140 Mbps. K signálu sa pripája hlavička cesty, ktorá s ním putuje spoločne od uloženia do VC až na miesto určenia. Signál STM-1 môže prenášať jediný signál PDH 4. rádu. Prostredníctvom virtuálneho kontajnera VC-3 je možné preniesť signál PDH 3. rádu 34 Mbps znova spoločne s hlavičkou cesty. Pridaním smerníka k virtuálnemu kontajneru VC3 vznikne príspevková jednotka TU-3 (Tributary Unit). Obr. 45 Začleňovanie PDH 3. rádu Tri príspevkové jednotky TU-3 sa multiplexujú prekladaním po bytoch a uložia sa do VC-4. Ten tvorí užitočný náklad signálu STM-1. Teda signál STM-1 môže prenášať najviac tri signály PDH 3. rádu. Znázornenie je na obr

57 Začleňovanie PCM 1. rádu je na obr. 46. Signál PCM 30/ kbps sa ukladá do kontajnera VC-12 (čítame jedna-dva kontajner prvého rádu, druhého druhu). Signál PDH 3. rádu sme preskočili, pretože sa s jeho priamym ukladaním nepočíta. Tiež sme vynechali virtuálny kontajner VC-2, ktorý sa nevyužíva v európskej hierarchii. Pridaním smerníka získame príspevkovú jednotku TU-12. Multiplexovaním troch príspevkových jednotiek vznikne skupina príspevkových jednotiek. Ďalším multiplexovaním siedmych takýchto skupín vzniká skupina príspevkových jednotiek, ktorá má rovnaký rád ako VC-3. Multiplexovaním troch VC-3 do VC-4 sa naplní informačné pole signálu STM-1. Časové polohy príspevkových signálov sa označujú kombináciou X-Y-Z v súlade s multiplexovaním v troch skupinách. Obr. 46 Začleňovanie PCM l.rádu Postupným multiplexovanírn môžeme do rámca STM-1 začleniť 3x7x3=63 príspevkových signálov PCM30/32, prípadne ich kombinácie so signálom PDH 3. rádu. Po zhrnutí poznatkov z predchádzajúcich odsekov môžeme signálom STM-1 prenášať niektorú z nasledujúcich kombinácií príspevkových signálov PDH. 1 x 140 Mbps 3 x 34 Mbps 63 x 2 Mbps 1 x 34 Mbps + 42 x 2 Mbps 2 x 34 Mbps + 21 x 2 Mbps Kapacita vyšších hierarchických stupňov SDH STM-N je daná násobkom N. Popri signáloch PDH sa počíta s ďalšími typmi signálov, z ktorých je zrejme najvýznamnejším tok ATM buniek, ktorý sa obvykle ukladá priamo do VC-4. STM-1 a STM-4 sú štandardizovanými rozhraniami prepojovačov ATM buniek. ATM asynchrónny prenosový režim je základom širokopásmových sietí s integrovanými službami B-ISDN. Porovnanie jednotlivých stupňov rôznych technológií je v tabuľke 3. Tab. 3 Porovnanie hierarchických stupňov rôznych technológií 57

58 Optical Level Electrical Level Line Rate (Mbps) Payload Rate (Mbps) Overhead Rate (Mbps) OC-1 STS SDH Equivalent OC-3 STS STM-1 OC-12 STS STM-4 OC-48 STS STM-16 OC-192 STS STM-64 OC-768 STS STM WDM vlnový multiplex Vlnový multiplex je založený na vysielaní optického signálu na niekoľkých rôznych vlnových dĺžkach po tom istom optickom vlákne. Každá vlnová dĺžka nesie namodulovaný iný elektrický signál. Princíp optických prenosových systémov je na obr. 47. Obr. 47 Optické prenosové systémy Vlnový multiplex je v podstate obdobou frekvenčného delenia pre optický signál. Rozoznávame dva druhy vlnového multiplexu: DWDM (Dense WDM) husté vlnové delenie, ktoré má rozstupy optických nosných pod 1 nm. Odporúčanie ITU-T G "Spectral grids for WDM applications: DWDM frequency grid" špecifikuje jednotlivé prenosové kanály v oblasti vlnových dĺžok v rozsahu od 1490 nm (200,95 THz) do 1620 nm (186,00 THz), označované ako S, C a L pásmo. Odporúčanie ITU-T G počíta s odstupom jednotlivých kanálov v rozsahu 100GHz so začiatkom na 186,00 THz ( odstup cca 0,8 nm) nebo s dvojnásobným počtom kanálov s odstupom 50 GHz (cca 0,4 nm.) 58

59 CWDM (Coarse WD M) hrubé vlnové delenie, ktoré má rozstupy optických nosných nad 10 nm. Jednotlivé vlnové dĺžky CWDM technológie sú definované v rozsahu 1270 nm až 1610 nm so vzájomným odstupom 20 nm. Obr. 47 Princíp DWDM Nástup techniky DWDM spôsobil revolúciu v optických prenosoch - tam, kde existovali optické vlákna a mali určitou prenosovú kapacitu, sa skokom znásobila. Pre nasadenie DWDM techniky v zložitejších prenosových sieťach bol potrebný pokrok v optických technológiách, ktorý umožnil konštruovať čisto optické aktívne prvky potrebné pre budovanie čisto optických sietí. Termín "čisto optických" pritom znamená skutočne to, že všetko spracovanie prenášaných dát sa robí iba optickou cestou, bez nutnosti ich konverzie z/do elektrického signálu. Konkrétne ide o nasledujúce typy aktívnych prvkov, z ktorých je možné čisto optické siete konštruovať: Optical Amplifiers (optické zosilňovače). Sú založené na báze EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier ), najnovšie na báze DBFA (Silica Erbium fiber-based Dual-band fiber amplifier ) Wavelength Converter (prevádzače vlnových dĺžok) je to prvok ktorý mení požadovaným spôsobom vlnovú dĺžku prenášaného signálu (vlastne mení farbu). Wavelength Add/Drop Multiplexer je zariadenie, ktoré umožňuje selektívne pridávať či naopak odoberať z optického vlákna jednotlivé kanály (farby), na princípe vlnového multiplexu (WDM, resp. DWDM. Optical Cross Connect (optický prepínač) je zariadenie, ktoré prepája medzi sebou N vstupov a M výstupov, z ktorých každý nesie vlastní množinu kanálov (farieb). Optical Splitter ("rozvetvovač") je zariadenie, ktoré jeden signál (kanál) rozvádza do viacerých smerov, čím ho vlastne rozbočuje. Optical Gateway (optická brána) je zariadenie, ktoré prevádza rôzne protokoly a formáty medzi sebou, tak aby na okrajoch optickej siete mohli byť podporované také protokoly, ktoré vyhovujú používateľom. V súčasnosti sa používajú WDM systémy s až 160 nosnými. Pritom sa laboratórne dosahujú prenosové rýchlosti až jednotky Tbps. Kanály podľa odporúčania ITU-T G sú na obrázku

60 Obr. 48 CWDM kanály podľa ITU-T G WDM multiplexory a demultiplexory Vlnové multiplexory a demultiplexory môžeme realizovať pomocou troch technologických postupov: Sústava dielektrických filtrov Vlnovody usporiadané do mriežky AVG (Arrayed Waveguide Grating) Vláknová Braggova mriežka FBG (Fibre Bragg Grating) Optická prenosová hierarchia (OTH-Optical Transport Hierarchy) Účelom OTH je vytvorenie spoločnej platformy pre rôzne typy sieťových technológií (SDH, AT M, IP) s vyspelou podporou služobnej časti siete (monitoring, manažment). Základné signály optickej prenosovej hierarchie sa nazývajú optické transportné moduly OTM (Optical Transport Module). Plnohodnotné optické transportné moduly majú všeobecné označenie OTM- n.m, kde n je počet vlnových dĺžok a m vyjadruje aké typy signálov sa prenášajú. Znázornenie je v tabuľke 4. Tabuľka 4 Optické hierarchické stupne ATM nad DWDM Riešením, ktoré umožňuje využiť jednu prenosovú infraštruktúru ako pre potreby prenosu hlasu, tak aj pre potreby prenosu dát, je ATM (Asynchronous Transfer Mode). Jeho podstatou je zavedenie štatistického časového multiplexu (STDM, Statistical Time Division 60

61 Multiplexing), ktorý je veľmi blízko paketovému prenosu. ATM je protokolom, ktorý patrí do linkovej vrstvy aj keď zaisťuje aj niektoré funkcie typické pre tretiu, sieťovú vrstvu. Prednosťou ATM je to, že dokáže ponúknuť rôznu kvalitu služieb (QoS - Quality of Service). Hlasovým prenosom tak dokáže garantovať konštantnú prenosovou kapacitu a minimálne oneskorenie aj jeho minimálny rozptyl. Dátovým prenosom dokáže ATM poskytnúť podmienky obdobné podmienkam klasických paketových sietí. Nevýhodou ATM je jeho veľká réžia, plynúca najmä z malej veľkosti jeho buniek a relatívne veľkej hlavičky. V prostredí optických sietí, kde je potrebné prevádzkovať ATM, sa ako typické riešenie používa kombinácia ATM a SONET. SONET je použitý "nad" optickými vláknami a DWDM, zatiaľ čo ATM je prevádzkované nad protokolom SONET. Takýto sprostredkovaný prístup ATM k prenosovým schopnostiam optických vlákien však má nenulovú réžiu, pripadajúcu na sprostredkovateľa SONET-u. Preto sa vytvárajú riešenia, ktoré SONET vynechávajú. V takom prípade ide o prevádzkovanie ATM priamo nad optickými vláknami, najčastejšie nad vrstvou, ktorá zaisťuje vlnový multiplex týchto vlákien. Potom sa jedná o ATM nad DWDM. IP nad SONETom Ešte väčší tlak na efektívnosť prevádzkovania v prostredí optických sítí je kladený na dátové prenosy, v ktorých je sieťový protokol IP. Ten je možné prevádzkovať nad čímkoľvek, to znamená nad akýmkoľvek protokolom linkové vrstvy, vrátane ATM a tak aj sprostredkovane nad SONET-om ako protokolom fyzické vrstvy. Pritom ale prevádzkovanie IP nad ATM nie je jednoduché a bez problémov- existuje tu niekoľko možností. Napríklad Classical IP over ATM, LAN Emulation a ďalšie, ale vždy je s tým spojená pomerne veľká neefektívnosť. Efektívnejšie je prevádzkovanie protokolu IP v prostredí optických sietí. Tento tlak viedol už v polovine deväťdesiatych rokov ku vzniku riešení, umožňujúcich prevádzkovať IP priamo nad SONETom. Ani priame prevádzkovanie IP nad SONETom nie je bez problémov. Najväčším je asi absencia podpory kvality služieb, ku ktorej došlo "vynechaním" ATM ako prostredníka medzi IP a SONETom. Táto podpora kvality služieb síce nevadí tradičným aplikáciám, elektronickej pošte, WWW a prenosu súborov, ale už vadí niektorým novším aplikáciám, napríklad prenosu hlasu cez IP. Vyrovnať sa s absenciou podpory služieb je možné, a to i "dodatočne", na úrovní sieťovej vrstvy kde je protokol IP prevádzkovaný. Ide napríklad o také riešenie, ako MPLS (Multiprotocol Label Swiching), ale ani tu nie je všetko ideálne a optimálne. IP nad DWDM Neustály tlak na efektívnosť nakoniec viedol k "finálnemu" riešeniu - k eliminácii SONET-u ako posledného prostredníka medzi protokolom IP a optickými vláknami. Objavil sa už riešenia umožňujúce prevádzkovať protokol IP priamo nad vrstvou, ktorá realizuje vlnový multiplex (DWDM), nad optickými vláknami. Zatiaľ ide o proprietárne riešenie, pretože zatiaľ nie je štandardizovaný ani samotný vlnový multiplex (DWDM). Napriek tomu technologický postup i postup štandardizácie je nezastaviteľný a prevádzkovanie IP priamo nad DWDM sa určite bude stále viac presadzovať do praxe. Možnosti optických vlákien, znásobené technikou DWDM, vychádzajú v ústrety neustále sa zvyšujúcim požiadavkám na prenosovú kapacitu. Možnosť prevádzkovať protokol IP priamo nad optickou infraštruktúrou umožní maximálne využiť jej obrovský prenosový potenciál. Vzhľadom na to sa dá očakávať, že samotná konektivita na úrovni IP protokolu bude mať stále menšiu a menšiu hodnotu. V limitnom prípade bude dokonca zadarmo resp. prestane byť obmedzeným zdrojom. To však bude platiť iba pre IP konektivitu v jej tradičnom ponímaní, 61

62 bez akejkoľvek garancie služieb a kvality. To, čo naďalej zostane obmedzeným zdrojom a čo sa bude predávať bude práve kvalita a garancia úrovne služieb. 4.6 Code Digital Multiplex (CDM) kódový multiplex Kódový multiplex využíva na združovanie vlastnosti vhodne zostaveného kódu. To znamená, že dátová postupnosť každého komunikačného kanálu je na vysielacej strane podrobená procesu ďalšieho kódovania podľa špeciálneho kódovacieho predpisu, ktorý je odlišný od kódovacieho predpisu všetkých ďalších kanálov. Potom sa môžu signály všetkých kanálov prenášať v rovnakom frekvenčnom pásme a bez časového rozlíšenia. Na prijímacej strane sú potom jednotlivé kanály od seba oddelené iba na základe odlišného kódovacieho resp. dekódovacieho predpisu. Prncíp kódového multiplexu je na obr. 49. Obr. 49 Kódový multiplex Kódový multiplex má jednu zaujímavú vlastnosť a to, že je šetrný voči prírodným zdrojom, konkrétne voči použitým frekvenciám. Napríklad pri frekvenčnom multiplexe s frekvenciami naopak plytváme, pretože pri posúvaní jednotlivých zložiek do rôznych frekvenčných polôh, musíme medzi nimi robiť aj nenulové odstupy aby sa vzájomne neovplyvňovali a mohli sme ich od seba zasa správne oddeliť. Frekvenčný multiplex teda prenáša vlastnú réžiu do vyššej spotreby frekvencií. Na rozdiel od frekvenčného multiplexu kódový multiplex vysiela všetky zložky do jedného frekvenčného pásma, v ktorom sa navzájom zmiešajú. Réžia, ktorá je spojená s opätovným oddelením ide na vrub výpočtovej kapacite jednotlivých odosielateľov a hlavne príjemcov. Oni musia vykonať príslušné dekódovanie a na to potrebujú dostatočnú výpočtovú kapacitu (procesor, pamäť,...). Výpočtová kapacita sa na rozdiel od frekvencií dá zväčšovať podľa potreby, pričom jej cena neustále klesá. CDM sa s rôznymi obmenami používa v moderných bezdrôtových systémoch (UMTS,...) a v bezdrôtových sieťach LAN (tzv. systémy s rozprestreným spektrom WiFi, WiMax,...). Kontrolné otázky 62