zde

Transkript

zde

Výukový program:
Moderní komunikační technologie
Modul 3:
Telekomunikační sítě
prof. Ing. Karol Blunár, DrSc.
Výukový program: Moderní komunikační technologie
3 Telekomunikační sítě
Cíl modulu:
Základním cílem modulu je seznámení čtenáře s aktuální problematikou
a vývojovými směry v oblasti telekomunikačních sítí. Obsah vychází z obecného
popisu základních vlastností sítí a popisu referenčního modelu OSI. V další části
jsou potom popsány současné telekomunikační sítě úzkopásmové, včetně
signalizace v těchto sítích, a sítě širokopásmové. Zvláštní pozornost je potom
věnována sítím MPLS a vývojovému směru nazývanému NGN.
Návod na práci s modulem:
Jednotlivé kapitoly tohoto modulu jsou zpřístupněny prostřednictvím záložek.
Bližší vysvětlení některých zkratek a odborných termínů je dostupné pomocí
hypertextového odkazu. Každá podkapitola má osnovu a stručnou anotaci.
Osnova:
3.1 Základní vlastnosti sítí RM OSI
3.2 Struktura a vlastnosti současných telekomunikačních sítí, ISDN a signalizace
v těchto sítích
3.3 Sítě B-ISDN a ATM sítě
3.4 Sítě s přepojováním rámců Frame Relay sítě
3.5 MPLS sítě
3.6 Sítě nové generace - NGN
1
2
Modul 3: Telekomunikační sítě
3.1 Základní vlastnosti sítí a RM OSI
Anotace:
Kapitola popisuje základní vlastnosti obecné telekomunikační sítě z hlediska její
vnitřní struktury, signalizace a způsobu přepojování signálů. Taktéž se vysvětluje
význam RM OSI, jako prostředku na popis technologických procesů při spolupráci
dvou telekomunikačních systémů.
Osnova:
3.1.1 Úkoly telekomunikační sítě
3.1.2 Komunikační model
3.1.3 Komunikační spojení
3.1.4 Signalizace
3.1.5 Způsoby přepojování signálů
3.1.5.1 Princip přepojování kanálů
3.1.5.2 Princip přepojování zpráv
3.1.5.3 Popis principu přepojování paketů
3.1.6 Základní vlastnosti RM OSI
3.1.7 Vrstvy RM OSI
3.1.1 Úkoly telekomunikační sítě
Telekomunikační síť představuje soubor telekomunikačních zařízení, logicky
uspořádaných a vzájemně propojených, jejichž cílem je poskytování telekomunikačních
služeb, např. služby telefonní, obr. 3.1. Je tedy vytvořena z množiny zdrojů informací a
přijímačů informací a ze sítě přenosu a spojování signálů, ke které jsou přes přístupové body
sítě a přípojná vedení připojeny jednotlivé zdroje a přijímače informací.
Síť přenosu a spojování signálů (dále jen síť) má za úkol umožnit výměnu zpráv mezi
síťovými přístupovými body, tj. přenášet (transportovat) zprávy (informace) od jednoho
přístupového bodu k jinému nebo k několika přístupovým bodům.
K přístupovým bodům jsou připojena účastnická koncová zařízení, např. telefonní
přístroj prostřednictvím přípojného vedení.
3
Síť
Přípojné vedení
Přípojné vedení
Vysílání/
příjem
Vysílání/
příjem
Komutační uzel
Přístupový bod k síti
Obr. 3.1 Obecný model telekomunikační sítě
Požadavky na síť:
•
V každém čase musí existovat možnost vytvoření spojení z jednoho přístupového
bodu k jinému libovolnému přístupovému bodu.
•
Každý uživatel (účastník) musí mít možnost si sám určit žádaný cíl, tj. musí mít
možnost řízeného zásahu do sítě.
•
Síť musí být dostatečně výkonná, musí poskytovat dostatečně velký počet současných
spojovacích možností.
Síť je realizována z různých technických a programových síťových prostředků,
mezi které patří především komutační uzly (ústředny) a spojovací vedení. Spojovací vedení
vzájemně propojují komutační uzly. Úkolem komutačního uzlu je přepojit přijatou
přenášenou zprávu do žádaného cíle, resp. směru.
Síťové prostředky určené ke spojování zpráv mají společný název spojovací technika.
Jejím úkolem je vytvořit prostřednictvím technických zařízení podmínky pro výměnu zpráv
mezi komunikujícími partnery. Aby byla možná výměna zpráv mezi účastníkem A a
účastníkem B, musí být mezi nimi vytvořen přenosový kanál, který účastníky vzájemně
propojí, obr. 3.2.
Účastník A
Přenosový kanál
Měnič
Účastník B
Měnič
Vysílání/
příjem
Vysílání/
příjem
Zpráva
Signál
Zpráva
Obr. 3.2 Přenosový komunikační model
Sítě jsou z technického hlediska schopny přenášet elektrické, resp. optické signály.
Z tohoto důvodu jsou mezi účastníkem a sítí potřebná zařízení, která přemění přenášenou
zprávu na signál, který je potom přenášen komunikační sítí. Pro komunikaci mezi zdrojem a
4
přijímačem zpráv připraví síť přenosový kanál se žádanými vlastnostmi (např. šířka
frekvenčního pásma, zpoždění).
3.1.2 Komunikační model
Síť umožňuje přenos signálů a jejich přepojování v komutačních uzlech, obr. 3.3.
Uživatelské
rozhraní
Síťové
rozhraní
Síťové
rozhraní
Síť
Uživatelské
rozhraní
KZ
KZ
Uživatel
koncového
zařízení
Uživatel
koncového
zařízení
Přenos a spojování signálů
Přenos a spojování zpráv
Služby
Komutační uzel
KZ
Koncové zařízení
Přístupový bod k síti
Obr. 3.3 Komunikační model
Přeměna signálů na zprávy a opačně, se často uskutečňuje v koncových zařízeních,
která jsou prostřednictvím tzv. síťového rozhraní připojena na síťový přístupový bod.
Z druhé strany koncového zařízení je uživatelské rozhraní, přes které si uživatel (člověk nebo
zařízení) může vyměňovat s jiným uživatelem na dálku určitý typ užitečné zprávy. Mezi
síťovými rozhraními síť přenáší signál určitého typu, např. v analogové telefonní síti je to
analogový elektrický signál ve frekvenčním rozsahu 300 Hz až 3 400 Hz nebo v digitální síti
je to číslicový signál.
Uživatel může pro vlastní aplikaci využít schopností sítě, tj. přenos a spojování signálů.
Aplikace mohou být např. telefonování, přenos dat, přenos obrazu nebo elektronická pošta.
Aby uživatel mohl pro vlastní potřebu realizovat určité aplikace, je k tomu potřebný přenos a
spojování zpráv a v rámci přenosu přenos signálů. Pouze tímto způsobem lze doručit
vysílanou zprávu adresátovi. Konkrétní aplikací jsou pro telekomunikační síť reálné zdroje a
přijímače informací, které jsou v komunikačním modelu reprezentovány uživateli.
Telekomunikační síť poskytuje uživatelům službu přenosu a spojování zpráv.
3.1.3 Komunikační spojení
Komunikační spojení vytváří vazbu (fyzickou nebo logickou), nejčastěji mezi dvěma
koncovými zařízeními, za účelem výměny informací určitého typu, např. hlasové, obrazové a
pod. Vazba mezi dvěma koncovými zařízeními může mít v závislosti na zvolené službě nebo
síti různé vlastnosti. Klasická telefonní síť např. umožní vytvořit komunikační spojení
pro výměnu analogových signálů. V datové síti je možné mezi koncovými zařízeními
přenášet binární informace. Odlišným příkladem je elektronická pošta (e-mail). V tomto
případě nejsou koncová zařízení přímo spojena, ale komunikace se uskuteční mezi jedním
5
koncovým zařízením a určitým funkčním blokem v síti. Výměna elektronických zpráv se v
síti uskutečňuje mezi tzv. dopisními schránkami (boxy), ze kterých si uživatel vybere zprávu
podle vlastní potřeby nebo do kterých vloží vysílanou zprávu.
Příklad vytvoření cesty pro komunikační spojení je na obr. 3.4.
Spojení
Volající
účastník
Volaný
účastník
A
B
Cílová
adresa
Spojovací
vedení
Přenosová cesta
(skupina přenášených kanálů)
Síťový
komutační uzel
Přípojné
vedení
Telekomunikační
síť
Obr. 3.4 Cesta komunikačního spojení sítí
Komunikační spojení může být vytvořeno pomocí za sebou propojených, resp.
přiřazených kanálů nebo jako virtuální spojení. Jedná se o propojení resp. přiřazení vstupního
kanálu do komutačního uzlu výstupnímu kanálu z komutačního uzlu. Propojení kanálů se
uskutečňuje i v elektromechanických ústřednách, kde se propojení realizuje mechanickými
kontakty. Přiřazení kanálů se realizuje v digitálních komutačních uzlech (ústřednách)
pracujících s časovým multiplexem, kde se přiřadí vstupní časový kanál určitému
výstupnímu časovému kanálu. Toto propojení, resp. přiřazení kanálů trvá v průběhu celé doby
spojení.
Když komunikační spojení bylo vytvořeno takovýmto způsobem, mluvíme o principu
přepojování kanálů. Komunikační spojení vytvořené uvedeným způsobem je využíváno pouze
komunikujícími partnery a jiní účastníci k němu nemají přístup. Takto pracující sítě se
nazývají telekomunikační sítě s přepojováním kanálů.
Komunikační spojení vybudované jako virtuální spojení je vytvořeno ze za sebou
následujících virtuálních kanálů. Koncepce virtuálních kanálů spočívá v tom, že přenosový
kanál se použije pouze při aktuální potřebě komunikačního zdroje přenášet zprávy. V době,
když se žádná zpráva (datový blok) nepřenáší, je přenosový kanál k dispozici jinému zdroji.
Užitečné informace musí být při tomto způsobu přenosu upraveny do formy paketů. Uvedený
princip pro vytvoření komunikačního spojení se nazývá princip přepojování paketů a sítě
využívající tento princip sítě s přepojováním paketů.
Komunikační spojení vytvořené jedním nebo druhým způsobem, může být realizováno
jako komutované nebo jako pevné spojení. Při komutovaných spojeních je komunikační
spojení mezi účastníky vytvořeno sítí na určitou dobu, na základě cílové adresy vyslané
iniciátorem spojení (volající účastník). Při pevném komunikačním spojení jsou partneři trvale
propojeni bez potřeby vyslání cílové adresy.
6
Spojově orientovaný přenos a spojování zpráv
Aby se vytvořilo spojení mezi dvěma k síti připojenými partnery, potřebuje k tomu síť
od volajícího účastníka řídicí informace (číslo volaného účastníka, cílovou adresu).
Na základě cílové adresy vybuduje síť cestu k žádanému komunikačnímu partnerovi.
Komunikace v telekomunikační síti, ve které se uvedeným způsobem vybuduje spojení, se
dělí na:
•
Výstavbu spojení: Vybudování komunikačního spojení sítí k volanému koncovému
zařízení.
•
Přenos zpráv: Transparentní výměna informací mezi komunikujícími partnery.
•
Rozpad spojení: Uvolnění použitých koncových zařízení a přenosových kanálů.
Rozdělení komunikace na tři komunikační fáze platí pro všechny sítě, které realizují
komutované (propojené) komunikační spojení. Sítě pracující na tomto principu nazýváme
jako "spojově orientované sítě". Obecně se může jednat o spojově orientovanou vazbu
mezi přijímačem a vysílačem. Vysílač před vysláním vlastní zprávy musí vytvořit logickou
vazbu (spojení) s přijímačem a až potom se vysílají příslušné informace. Po skončení přenosu
se vazba mezi přijímačem a vysílačem rozpadá.
Jinými slovy řečeno, síť je spojově orientovaná tehdy, když na základě požadavku
volajícího terminálu rezervuje v čase spojení část svých síťových prostředků na přenos
užitečných informací. Mohou to být následující síťové prostředky: přenosová kapacita
v bitech za sekundu, kapacita pamětí v komutačních uzlech. Tyto síťové prostředky jsou
využívány pouze komunikujícími partnery, pokud nejsou v síti realizována jiná opatření.
Nespojově orientovaný přenos a spojování zpráv
Síť, která pracuje podle uvedeného principu, nepřipravuje předem žádné komunikační
spojení pro přenos užitečných informací mezi volajícím a volaným terminálem. Takto
pracující síť přenáší užitečné informace výlučně v kratších datových blocích, nazývaných
pakety, obr. 3.5.
Záhlaví
Informační pole
Paket
Obr. 3.5 Struktura paketu
Paket se skládá ze záhlaví a informačního pole. V informačním poli se přenáší užitečná
informace a v záhlaví každého paketu je mimo jiného uvedena cílová adresa a adresa zdroje,
ze kterého byl vyslán. O každém paketu musí komunikační uzel rozhodnout, kterým směrem
bude paket pokračovat sítí k cíl.
Síť, která pracuje jako nespojově orientovaná, nerezervuje pro žádaný přenos paketů
předem žádné své síťové prostředky.
7
3.1.4 Signalizace
Signalizace, resp. signalizační procesy, realizují v telekomunikačních sítích velmi
důležité funkce, které souvisí bezprostředně s řízením spojení. Pod řízením spojení budeme
rozumět výstavbu komunikačního spojení a jeho rozpad. Jak již bylo konstatováno,
komunikační spojení je vytvořeno z přenosových kanálů přenášejících užitečnou informaci.
Cesta pro komunikační spojení prochází přes jeden nebo více komutačních uzlů
telekomunikační sítě. Při výstavbě komunikačního spojení má komunikační uzel za úkol
nasměrovat užitečné kanály do směru k volanému terminálu na základě signalizační
informace odvozené od čísla volaného účastníka. Pod směrováním budeme rozumět činnost
komutačního uzlu, který na základě příslušné signalizační informace přepojí vstupní užitečný
kanál na výstupní kanál, směřující buď přímo k volanému terminálu nebo k dalšímu
síťovému uzlu, přes který bude spojení procházet.
a) Outband
Užitečný
kanál
Užitečná
informace
Signalizační
kanál
Signalizační
informace
b) Inband
Užitečný
kanál
Užitečná
informace
Signalizační
informace
Obr. 3.6 Přenos signalizačních informací
Z uvedeného vyplývá, že sítí jsou přenášeny užitečné informace a signalizační
informace. Jedna z možností jak přenášet signalizační informace sítí je taková, že jsou
přenášeny po samostatném signalizačním kanálu, obr. 3.6 a). To znamená, že užitečné kanály
přenášejí jen užitečné informace a signalizační kanály přenášejí jen signalizační informace.
V tomto případě mluvíme o signalizaci typu Outband. Tento způsob je využíván hlavně
v telekomunikačních sítích. Druhá možnost je přenášet signalizační informace přes užitečné
kanály. V tomto případě samostatné signalizační kanály v síti neexistují, obr. 3.6 b). Tento
způsob se využívá v počítačových sítích a nazývá se signalizace typu Inband.
Princip signalizace typu Outband je na obr. 3.7.
KZ
Ú
Účastnická
signalizace
Ú
Meziústřednová
signalizace
KZ
Ú
Účastnická
signalizace
Užitečný kanál
Signalizační kanál
Ú
Ústředna
Obr. 3.7 Vymezení úseků v přenosovém řetězci pro účastnickou a meziústřednovou signalizaci
8
Signalizační kanál je funkčně samostatný a prochází přes všechny přenosové úseky
přenosového řetězce mezi volajícím a volaným terminálem. Podle toho, na kterém
přenosovém úseku přenosového řetězce se signalizační procesy uskutečňují, mluvíme
o účastnické signalizaci a meziústřednové signalizaci, obr. 3.7. Budování jednoho
komunikačního spojení se účastní obě signalizace. Z obrázku je vidět, že ve zdrojové
ústředně dochází k přeměně signalizačních informací účastnické signalizace na signalizační
informace meziústřednové signalizace. V cílové ústředně je proces opačný. Na zdrojovou
ústřednu je zapojen volající terminál a na cílovou ústřednu volaný terminál.
3.1.5 Způsoby přepojování signálů
Ve spojovacích systémech, resp. v komutačních uzlech telekomunikačních sítí je možné
rozdělit způsoby spojování podle tří principů:
•
princip přepojování kanálů,
•
princip přepojování zpráv,
•
princip přepojování paketů.
Podle toho, jaký princip se v síti používá, mluvíme o sítích s přepojováním kanálů,
sítích s přepojováním paketů atd.
3.1.5.1 Princip přepojování kanálů
Pro tento princip je charakteristické trvalé obsazení kanálu (vybraného pro vybudování
žádaného spojení) po celou dobu trvání spojení. Při tomto způsobu se rozlišuje fáze
vybudování spojení, fáze přenosu informace a fáze rozpojení spojení. U elektromechanických
spojovacích systémů to znamená, že vybraný spínací prvek, např. křížový spínač, je během
celého spojení sepnutý. U spojovacích systémů s časovým multiplexem jsou pro toto spojení
vybrané časové kanály trvale (po celou dobu spojení) obsazeny.
V sítích s přepojováním kanálů je čas potřebný na vybudování spojení závislý
na zatížení sítě (v přetížené síti je mnoho opakovaných volání). Po vytvoření spojení je celá
přenosová kapacita vybraného kanálu poskytována na přenos zprávy. Přenosová kapacita není
omezována zatížením sítě, jak je tomu v datových sítích s přepojováním paketů.
V sítích s prostorovým, resp. časovým dělením kanálů je kapacita spojovacího svazku
v daném směru dána počtem kanálů. V sítích s přepojováním časových kanálů je kapacita
přenosové cesty v daném směru dána přenosovou schopností přenosového média v bitech
za sekundu. Přenosová schopnost přenosového média je objektivně limitována elektrickými a
přenosovými vlastnostmi média. Maximální počet kanálů realizovaných přes přenosové
médium je dán přenosovou rychlostí jednotlivých kanálů. Součet jejich přenosových rychlostí
může být maximálně roven přenosové schopnosti média. Čím vyšší přenosové rychlosti jsou
v jednotlivých kanálech používány, tím menší počet se jich „vejde“ do dané přenosové
schopnosti přenosového média.
Využití kanálů v sítích s přepojováním kanálů je poměrně malé, protože tyto jsou
obsazeny i tehdy, když se žádná informace nepřenáší. Uvedená vlastnost je jedním z vážných
důvodů, proč se v moderních telekomunikačních sítích tento princip postupně opouští.
9
3.1.5.2 Princip přepojování zpráv
Podstata tohoto principu spočívá v tom, že přenášená zpráva je doplněna o cílovou
adresu a ta se volajícím účastníkem vyšle do ústředny, ke které je připojen a kde se celá uloží
do vstupní vyrovnávací paměti. Ze vstupní paměti se na základě cílové adresy uloží
do příslušné výstupní vyrovnávací paměti, ze které je vyslána do žádaného směru.
Když se v příslušném směru vytvoří vhodné provozní podmínky (např. malé zatížení),
je zpráva vyslána do další ústředny. Ústředny jsou vzájemně propojeny pevnými spojeními.
Zpráva se takovýmto štafetovým způsobem přenáší z ústředny do ústředny, až je
prostřednictvím cílové ústředny doručena adresátovi.
Z uvedeného je vidět, že volající a volaná strana nejsou v bezprostředním
komunikačním styku a právě díky tomu, může síť svým vlastním managementem rozložit
špičkové nabízené provozní zatížení od účastníků na delší časové období.
Mezi komunikujícími účastníky neexistuje trvalý fyzický kanál pro jejich realizované spojení.
V případě silného zatížení sítě je přenášená zpráva značně zpožděna, protože čekací doby
ve vyrovnávacích pamětích jsou značné. Optimálně dimenzovat kapacitu vyrovnávacích
pamětí je značně náročné, protože délka přenášených zpráv je velmi rozdílná.
3.1.5.3 Popis principu přepojování paketů
Uvedené nedostatky se odstraní v síti, která pracuje na principu přepojování paketů.
Princip přepojování paketů je v podstatě shodný s principem přepojování zpráv s tím
podstatným rozdílem, že přenášená zpráva (souvislý tok binárních informací) se rozdělí
(paketizuje) na stejné části, které se nazývají pakety, obr. 3.8. Každý paket obsahuje stejný
počet bitů, např. 1024 bitů a je složen ze záhlaví Z a informačního pole IP. V informačním
poli IP je uložena užitečná informace a v záhlaví je mimo jiných informací uvedena cílová
adresa. V komutačním uzlu se s paketem v podstatě zachází naprosto stejně jako se zprávou
v komutačních uzlech s přepojováním zpráv.
a)
Souvislý
informační tok
Paketizovaný
informační tok
Paketizace
0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1
0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1
b)
Z
IP
Obr. 3.8 K vysvětlení pojmu paket
V komutačním uzlu se používají dva způsoby obsluhy paketů:
•
datagramová obsluha,
•
obsluha pomocí virtuálního kanálu.
10
Datagramová obsluha
Při tomto způsobu obsluhy vstupuje paket označený cílovou adresou do ústředny R,
ze které se do cílové ústředny může dostat libovolnou cestou. Uvedená skutečnost má
za následek, že jednotlivé pakety, z důvodu různých zpoždění v síti, nepřicházejí do cíle
v pořadí v jakém byly vysílány, obr. 3.9. Na přijímací straně je proto potřebné uspořádat
pakety do původního pořadí. Vzhledem k tomu, že datagramová obsluha ve své podstatě
umožňuje změnu původního pořadí paketů v síti, je vhodné ji používat jen při výměně
jednopaketových zpráv. Tento princip obsluhy je použitý např. i v signalizačním systému č. 7.
t
2.
A
t
1.
C
A
1.
C
A
2.
C
B
C
A
C
A
C
B
C
D
B
Síť s komutací paketů
A
C
1.
A
C
2.
B
C
t
A,B terminály
Síť
A
C
B
C
A
C
2.
1.
C terminál
Obr. 3.9 Datagramová obsluha paketů
Obsluha paketů pomocí virtuálního kanálu
Před začátkem přenosu paketů, volající účastník musí vybudovat k volanému
účastníkovi virtuální spojení (logické spojení), což znamená, že ve všech do úvahy
připadajících ústřednách je zaznamenáno, že pakety patřící tomuto spojení budou z příslušné
vstupní vyrovnávací paměti přemístěny do příslušné výstupní paměti a vyslány do žádaného
směru. Takto vybudovaným spojením prochází všechny vyslané pakety v nezměněném pořadí
až k volanému účastníkovi. Virtuální spojení je vybudováno po dobu celého spojení, tj.
do okamžiku, dokud některý z účastníků spojení nevyšle požadavek na zrušení spojení, obr.
3.10.
11
t
2.
A
t
1.
C
A
1.
C
A
A
B
2.
C
A
C
C
X
C
D
B
Síť s komutací paketů
Výstavba
spojení
Budování
spojení
Požadavek
na spojení
Přenos
informací
Spojení
vybudováno
A
C
1.
A
C
2.
Požadavek
na rozpad
Rozpad
spojení
A terminál
Požadavek
přijatý
Rozpad
spojení
Potvrzení
rozpojení
t
Síť
Přicházející
spojení
Požadavek
přijatý
Rozpojení
spojení
A
C
1.
A
C
2.
Potvrzení
rozpojení
C terminál
Obr. 3.10 Obsluha paketů virtuálním spojením
Touto vlastností je obsluha paketů virtuálním kanálem podobná principu přepojování
kanálů.
Ve fázi přenosu paketů, obsluha virtuální cestou zabezpečuje řízení posloupnosti paketů
a řízení toku paketů. Řízení posloupnosti paketů se realizuje jejich očíslováním, na jehož
základě je možné na přijímací straně zjistit případnou ztrátu paketů.
Pod řízením toku paketů se rozumí řízení počtu paketů procházejících mezi koncovým
zařízením a sítí. Pomocí tohoto řízení se může omezit počet paketů v síti a tím předcházet
jejímu přetížení.
Často používaným způsobem řízení toku paketů je určování maximálního počtu po sobě
jdoucích paketů, které mohou být přijaty bez potvrzení přijetí. Toto maximální číslo se
nazývá "oknem" a je definováno předem.
Virtuální spojení je možné vybudovat v síti i na delší dobu, kdy mluvíme o pevném
virtuálním spojení. Při jeho používání má spojení vlastnosti virtuálního kanálu bez procedury
vybudování a rozpadu spojení.
12
3.1.6 Základní vlastnosti RM OSI
Mezinárodní normalizační organizace ISO (the International Organization
for Standartization) navrhla mezinárodní normu pro RM OSI - Referenční model OSI (Open
System Interconnection), tj. referenční model pro propojení otevřených systémů. Je to soubor
norem, které jsou zapotřebí pro výměnu informací mezi systémy a které jsou vzájemně
"otevřené" z pohledu uvedeného účelu. Pod pojmem systém se rozumí reálný systém, který je
definovaný následovně: Je to seskupení složené z jednoho nebo několika počítačů,
příslušného programového vybavení, venkovních zařízení, terminálů, lidských operátorů,
fyzických procesů, z prostředků na přenos informací atd.
OSI se vztahuje na výměny informací mezi systémy a jejich propojení. Tedy nejen
bezprostředního přenosu údajů mezi systémy, ale i schopnosti systému spolupracovat a
společně řešit úkoly. Tyto cíle OSI jsou vyjádřeny výrazem "propojení systémů".
Zobrazení standardizovaného referenčního modelu OSI je na obr. 3.11. Nejvyšší
vrstvou je aplikační vrstva. Obsahuje aplikační funkce, umožňující vazbu požadavků
aplikačního prostředí na prostředí OSI. Nižší vrstvy poskytují služby, pomocí kterých
aplikační funkce spolupracují. Název vrstvy vyjadřuje její základní funkci.
Vrstvový protokol
Vrstva
Otevřený systém A
Otevřený systém B
Aplikační
Prezentační
Relační
Transportní
Síťová
Spojová
Fyzická
Fyzická média
Obr. 3.11 Vrstvy referenčního modelu OSI
Vrstvy 6 až 1 s fyzickým médiem realizují postupně nárůst komunikačních služeb.
V rámci tohoto nárůstu je definováno místo jako rozmezí mezi dvěma vrstvami, pro které jsou
normou OSI specifikovány příslušné služby.
Ne všechny otevřené systémy působí jako počáteční zdroje nebo konečné cíle dat.
Použitá fyzická média nespojují všechny otevřené systémy přímo, ale některé otevřené
systémy působí jen jako zprostředkovací (tranzitní) systémy, přes které data pouze prochází.
V tomto případě funkce a protokoly, které tuto zprostředkovací činnost přenosu dat podporují,
jsou ve spodních vrstvách, jak je znázorněno na obr. 3. 12.
13
Tranzitní otevřený systém
Vrstva
Otevřený systém A
Otevřený systém B
Aplikační
Prezentační
Relační
Transportní
Síťová
Spojová
Fyzická
Fyzická média
Obr. 3.12 Zprostředkovaná komunikace mezi otevřenými systémy
Postupné vytváření virtuálních spojení, jak je naznačeno na obr. 3.12, lze vysvětlit
pomocí příkladu pro přenos uživatelské informace prostředím RM OSI, obr. 3.13.
010
KSA
Úč.A
Fyzické
přenosové
médium
KSB
Úč.B
Úč.A
Úč.B
010
010
7 010
Vr
7
Vr
7
010 7
6 7 010
Vr
6
Vr
6
010 7 6
5 6 7 010
Vr
5
Vr
5
010 7 6 5
4 5 6 7 010
Vr
4
Vr
4
010 7 6 5 4
3 4 5 6 7 010
Vr
3
Vr
3
010 7 6 5 4 3
2 3 4 5 6 7 010
Vr
2
Vr
2
010 7 6 5 4 3 2
1 2 3 4 5 6 7 010
Vr
1
Vr
1
010 7 6 5 4 3 2 1
1 2 3 4 5 6 7 010
Logické spojení mezi partnerskými entitami
KS Terminálový systém
Obr. 3.13 Přechod uživatelské zprávy prostředím RM OSI
Digitalizovaná zpráva, která je vyslána uživatelem A uživateli B a která prochází
jednotlivými vrstvami RM OSI, podléhá následující proceduře:
14
Předpokládejme dva komunikační systémy A a B, které jsou vzájemně propojeny
fyzickým přenosovým médiem a realizují vzájemnou spolupráci na základě RM OSI.
Nechť uživatel A vysílá uživateli B zprávu ve tvaru 010, která vstupuje do prostředí
RM přes vrstvu 7. Jak je vidět z obrázku, přechodem správy 010 jednotlivými vrstvami se
k ní přidávají další informace, které reprezentují příspěvek příslušné vrstvy k přenosu správy
010. Na straně přijímací si partnerská vrstva všímá jenom té části protokolového datového
prvku PDU (Protocol Data Unit), která tam byla vložena vysílací partnerskou vrstvou.
Takovéto vazbě mezi partnerskými vrstvami říkáme logické spojení mezi vrstvami.
Základní referenční model OSI předpokládá, že k uskutečnění přenosu údajů je
zapotřebí vytvořit spojení. V současnosti je zpracováván dodatek k referenčnímu modelu OSI,
který umožní datový přenos bez vytvoření spoje (Less Connection). Tento způsob datové
komunikace se používá např. v lokálních sítích LAN.
3.1.7 Vrstvy RM OSI
Počet vrstev v referenčním modelu OSI byl stanoven na sedm.
Názvy vrstev jsou následující:
•
vrstva 7, Aplikační vrstva (Application Layer A),
•
vrstva 6, Prezentační vrstva (Presentation Layer P),
•
vrstva 5, Relační vrstva (Session Layer S),
•
vrstva 4, Transportní vrstva (Transport Layer T),
•
vrstva 3, Síťová vrstva (Network Layer N),
•
vrstva 2, Spojová vrstva (Data Link Layer DL),
•
vrstva 1, Fyzická vrstva (Physical Layer Ph),
•
Fyzické přenosové médium (Physical Media).
Vrstvy lze rozdělit do dvou skupin: koncově orientované vrstvy (A, P, S, T) a síťově
orientované vrstvy (N, DL, Ph). Síťově orientované vrstvy jsou závislé na použité síťové
technice a musí být alespoň částečně implementovány do sítě. Koncově orientované vrstvy
jsou implementovány jen do terminálů. Další rozdělení vrstev je možné z pohledu uživatele:
uživatelsky orientované vrstvy (A, P, S) a transportně orientované vrstvy (T, N, DL, Ph), tj.
souvisí s přenosem datových prvků. Přenosové médium se vždy předpokládá v referenčním
modelu, ale přitom nevytváří vlastní vrstvu.
Dále budou stručně popsány vlastnosti funkcí jednotlivých vrstev.
Fyzická vrstva
Tato vrstva, které se též říká vrstva přenosu dat, nabízí službu přenosu jednotlivých bitů
daným přenosovým médiem. Datový prvek služby je zde tvořen jedním bitem.
Další úlohou fyzické vrstvy je elektrická a fyzická adaptace na přenosové médium,
jakož i aktivace a deaktivace přenosové cesty.
15
Vrstva spojová
Je to vrstva pro zabezpečení přenášených dat proti chybám a tedy nabízí vyšší vrstvě
logická spojení, ve kterých je výskyt přenosových chyb ve vztahu k vrstvě 1 málo
pravděpodobný. Vrstva 2 k tomu používá různé procedury zabezpečení. Další velmi důležitou
úlohou této vrstvy je zabezpečení synchronizace mezi vysílačem a přijímačem protokolových
datových prvků. Z toho vyplývá požadavek na identifikaci začátku a konce přenášeného
datového prvku, návěstí (Flag).
Síťová vrstva
Tato vrstva umožňuje vytvoření spojení sítí k libovolnému terminálu. K identifikaci
volaného terminálu je definována síťová adresa. Její vyhodnocení pro výstavbu a udržení
spojení je základním úkolem této vrstvy. Služba této vrstvy může být využita i pro nosné
služby typu "bez spojení", kdy proces adresování v síti se uskutečňuje při každém přenášeném
datovém prvku.
Pro služby typu "bez spojení" se v síťové vrstvě používá protokol CLNP
(Connectionless Network Protocol). Nejdůležitější úkoly CLNP jsou:
•
výběr cesty,
•
kontrola doby životnosti,
•
segmentace a desegmentace,
•
rozeznávání poruch,
•
adresování.
CLNP protokol získává informace pro výběr cesty ze směrovacího protokolu v podobě
směrovacích tabulek. Protokol CLNP je aplikován na každou protokolovou datovou jednotku
pro její cestu k cílovému systému přes všechny tranzitující systémy. Směrovací a adresovací
protokol pracuje paralelně s CLNP. Protokol pro analýzu adresy má za úkol přiřazení adres
síťové vrstvy k adresám přípojných bodů, např. MAC (Medium Access Control) adrese.
Směrovací protokol umožňuje dosažení cílové sítě a analýzu adresy přípojného bodu.
Adresovací protokol je použitý na lokalizaci systému uvnitř podsítě.
Kontrola doby životnosti se uskutečňuje pomocí pole "doba životnosti" v záhlaví
CLNP datové jednotky. Tato doba je vyjádřena jako tzv. Hop Count (počet úseků) a
při přechodu jednotlivými tranzitními systémy se tato hodnota zmenší o jedničku. Když tato
hodnota v některém tranzitním systému dosáhne hodnoty 0, příslušná datová jednotka dále
nepokračuje a je odmítnuta. Takovýmto způsobem lze cirkulující datové jednotky ze sítě
odstranit a rovněž omezit šíření datových jednotek v síti. Protože v některých podsítích je
povolena jen určitá délka datových jednotek, je zapotřebí dlouhé datové jednotky
segmentovat. Jednotlivé segmenty jsou potom na přijímací straně opět složeny do původního
tvaru.
Transportní vrstva
Transportní vrstva vytváří, řídí a zakončuje spojení jako celek, pro přenos dat
mezi vzájemně komunikujícími terminály. Uživatelsky orientované vrstvy požadují určitou
kvalitu služby a úlohou transportní vrstvy je podle vlastních možností tuto kvalitu zabezpečit.
Jsou tři nejdůležitější kvalitativní parametry:
16
•
propustnost (správně přenesené oktety za jednotku času),
•
zpoždění (čas mezi okamžikem vyslání a sdělení o přijetí datového prvku),
•
chybovost (poměr počtu chybných a vyslaných datových prvků).
Uvedené parametry jsou vzájemně závislé, tj. např. chybovost lze snížit tak, že se sníží
propustnost a zvýší se zpoždění.
Relační vrstva
Tato vrstva nabízí služby ke koordinaci průběhu komunikace, jako např. zahájení
komunikace, její správný průběh a ukončení. Při výstavbě spojení relační vrstva popisuje druh
komunikačního vztahu "jednostranný (one way), střídající se (two way alternate) nebo
se stejným oprávněním (two way simultaneous)". Další služba vrstvy 5 je ve spravování
oprávnění (token) k realizaci určitých operací (nezaměňovat s oprávněním k přístupu v LAN).
Tyto operace obsahují vysílání datových prvků, rozpad spojení a určení bodů obnovení
spojení, pomocí kterých se opět obnoví transportní spojení po jeho přerušení.
Prezentační vrstva
Vrstva 6 se zabývá vazbou mezi syntaxí a sémantikou uživatelských datových prvků,
pokud je to zapotřebí pro vzájemné "porozumění" komunikačních partnerů. Syntaxe popisuje
výstavbu a členění datových prvků. Prostřednictvím nich je vyjádřen smysl - sémantika
zprávy.
Popis syntaxe se může uskutečňovat abstraktně a konkrétně. Abstraktní syntaxe nabízí
informace pouze o tom, které základní části, z pohledu základních typů dat, datový prvek má
a jak tyto základní části seskupovat. Koncept datového typu vytváří základ tohoto popisu.
Datové typy jsou např. celá čísla, Booleovské hodnoty, bitové nebo oktetové řetězce.
Konkrétní syntaxe popisuje dodatečně ještě i kódování datových prvků, ve kterých
explicitně definuje pravidla na představení a identifikaci datových prvků.
V rámci referenčního modelu má velký význam TRANSFER Syntax. Definuje
konkrétní syntaxi, která bude použita při přenosu datových prvků relační vrstvy. Jednoznačné
definování TRANSFER Syntax je zapotřebí v heterogenní počítačové síti.
Pro referenční model již existuje norma ASN.1 (Abstract Syntax Notation 1) k popisu
abstraktní syntaxe, která může být použita jako TRANSFER Syntax .
Aplikační vrstva
Neobsahuje vlastní aplikační funkce, ale nabízí pomocné prostředí pro jejich
implementaci do prostředí RM OSI. Aplikační funkce popisují uživatelský proces nacházející
se v reálném systému, který pro splnění svého úkolu musí komunikovat s jiným systémem.
Funkce aplikační vrstvy popisují tu část uživatelského procesu, která je zapotřebí
pro komunikaci mezi partnery. Entita vrstvy 7 je tedy jedna část uživatelského procesu.
Aplikační vrstvu si lze proto představit jako "okno" uživatelského procesu ke komunikaci, a
proto se v referenčním modelu nachází v nejvyšší vrstvě. Úkoly aplikační vrstvy jsou
následující:
•
přenos informací,
•
identifikování komunikačního partnera,
•
určení připravenosti ke komunikaci,
•
požadavky na potřebné provozní prostředky,
•
požadavky na kvalitu služby.
17
18
3.2 Struktura a vlastnosti současných telekomunikačních
sítí, ISDN a signalizace v těchto sítích
Anotace:
Je zde popsaná základní struktura telekomunikační sítě v ČR. Dále je poměrně
podrobně vysvětlená činnost ISDN, zejména z hlediska signalizace, potřebné na
výstavbu a rozpad spojení. Součástí této kapitoly jsou i inteligentní sítě a služby ISDN
jako i IN služby.
Osnova:
3.2.1 Příklad struktury současné telekomunikační sítě v ČR
3.2.2 Koncepce ISDN
3.2.3 Struktura uživatelské ISDN stanice
3.2.4 Účastnické stanice v ISDN
3.2.5 Meziústřednová signalizace
3.2.5.1 Základní vlastnosti signalizace po společném signalizačním kanálu-CCS7
3.2.5.2 Meziústřednová signalizace v ISDN
3.2.6 Služby ISDN
3.2.7 Inteligentní síť a její služby
3.2.7.1 Filosofie inteligentních sítí
3.2.7.2 Základní struktura inteligentní sítě
3.2.7.3 Charakteristiky některých služeb inteligentní sítě
3.2.7.4 Trendy rozvoje inteligentních sítí
3.2.1 Příklad struktury současné telekomunikační sítě v ČR
Současná pevná veřejná komutovaná telefonní síť PSTN (Public Switched Telephone
Network) v ČR je síť digitální, na kterou jsou připojena analogová koncová zařízení. Je to síť
s přepojováním kanálů. Nazývá se také jako integrovaná digitální síť IDN (Integrated Digital
Network). Nazýváme ji „integrovanou“ z toho důvodu, že funkce spojování, stejně jako
i přenos signálů v síti, se realizuje na společném (integrovaném) digitálním základě. Také je
nazývaná jako „síť hlasové služby“.
Topologie sítě je tříúrovňová: úroveň místních ústředen, úroveň tranzitních ústředen
a úroveň mezinárodních ústředen, obr. 3.14.
19
Mn Ú
Úroveň Mn Ú
TÚ
TÚ
Úroveň TÚ
TÚ
Úroveň MÚ
TÚ
MÚ
MÚ
MÚ
Mn Ú
TÚ
MÚ
VÚJ
VÚJ
MÚ
MÚ
Mezinárodní ústředna
Tranzitní ústředna
Místní ústředna
Vzdálená účastnická ústředna
0br. 3.14 Princip struktury pevné telekomunikační sítě v ČR
Úroveň místních ústředen je vytvořena z digitálních spojovacích systémů, ke kterým
jsou připojeny telefonní (analogové) přístroje účastníků přes měděné dvouvodičové přípojné
vedení. MÚ obsluhují účastníky na místní úrovni, např. městská čtvrť, město, vesnice apod.
Aby geografická oblast obsluhovaná jednou MÚ byla větší, využívají se k tomu tzv. vzdálené
účastnické jednotky, které jsou připojené na MÚ a také jsou místní ústřednou řízeny.
Úroveň tranzitních ústředen TÚ je vytvořená taktéž z digitálních spojovacích systémů,
ke kterým jsou hvězdicovou sítí připojeny MÚ. TÚ obsluhuje určitou větší geografickou
oblast, např. Ostravsko obsluhuje TÚ v Ostravě. TÚ umožňují vybudovat meziměstská
telefonní spojení. Z důvodu vysoké spolehlivosti provozu je každá MÚ připojena na dvě TÚ
a z toho důvodu se odchozí provoz z MÚ dělí v poměru 50%:50%. TÚ jsou vzájemně
propojeny neúplnou hvězdicovou sítí.
Mezinárodní ústředny MnÚ vytvářejí třetí nejvyšší síťovou úroveň. MnÚ umožňuje
vybudovat mezinárodní telefonní spojení v příchozím i odchozím směru. Taktéž může
vykonávat funkci mezinárodní tranzitní ústředny. MnÚ je součástí některé TÚ. Obyčejně
jedno národní území obsluhuje více MnÚ.
Přechod IDN na ISDN
Na obr. 3.15 je přenosový řetězec IDN, který je charakteristický tím, že účastnické KZ
a přenos signálu z KZ do MÚ přes dvouvodičové přípojné vedení je analogový.
KZ
a
a
Ú
d
d
Ú
d
d
Ú
d
a
KZ
a
a - analogový signál
d - digitální signál
KZ - koncové zařízení
Obr. 3.15 Přenosový řetězec IDN
20
Na obr. 3.16 je přenosový řetězec ISDN (Integrated Service Digital Network).
KZ
d
d
Ú
d
d
Ú
d
d
Ú
d
d
KZ
d
a - analogový signál
d - digitální signál
KZ - koncové zařízení
Obr. 3.16 Přenosový řetězec ISDN
Jak je vidět k zásadní změně došlo jen na straně účastníka, kde KZ stejně jako přenos
přes původní přípojné vedení je digitální. V samotné síti došlo k málo významným změnám.
3.2.2 Koncepce ISDN
Koncepce ISDN má následující charakteristické vlastnosti, obr. 3.17.
•
Základ tvoří digitální telefonní síť, tj. síť, ve které jsou hovorové kanály realizovány
jako digitální, s přenosovou rychlostí 64 kbit.s-1.
•
Spojení mezi terminály je celé digitální.
•
Jeden uživatel může být připojen na ISDN ústřednu přes základní ISDN přístup, který
mu nabízí dva B kanály po 64 kbit.s-1 a jeden D kanál s přenosovou rychlostí 16
kbit.s-1 (2B + D). B kanály jsou využívány pro přenos užitečné informace a D kanál
pro přenos. signalizačních informací, přičemž je možnost jeho využití pro přenos
paketizovaných dat Pro připojení velkých pobočkových ústředen na ISDN ústřednu je
standardizován tzv. primární přístup, který může mít až 30 B kanálů po 64 kbit.s-1.
Dále obsahuje jeden signalizační kanál 16 kbit.s-1, resp. 64 kbit.s-1. Základní a
primární přístup lze realizovat po existujících měděných účastnických vedeních.
Uživatelská
stanice
Komunikační
síť
Základní
přístup
TF
terminál
Textový
terminál
Primární
přístup
Datový
terminál
21
ISDN
místní
ústředna
ISDN
Faksimile
terminál
ISDN
Telef.
síť
pobočková
ústředna
Vícefunkční
terminál
Datová
Rozhraní
uživatel - síť
Obr. 3.17 Principiální schéma digitální sítě integrovaných služeb
•
Každý účastník má jen jedno volací číslo, nezávislé na počtu připojených terminálů
na jedno přípojné vedení.
•
V ISDN je mezi uživatelem a sítí definováno rozhraní UNI (User Network Interface),
které umožňuje k síti připojit různé terminály, pro které jsou přesně definovány
uživatelské procedury pro vybudování a rozpad spojení.
•
Různé terminály je možné u jednoho uživatele zapojit ve formě sběrnicové nebo
hvězdicové, resp. kombinovaným způsobem.
ISDN poskytuje uživateli následující výhodné možnosti:
Různorodá komunikace mezi účastníky v důsledku možnosti vzájemné výměny
informací různého druhu, např. hlas a text, text a data, což je možné realizovat současně
přes dva B kanály, nebo přepínáním mezi dvěma volanými terminály.
•
Výměna informací v síti pomocí výkonného signalizačního kanálu bez rušení
přenášené informace přes B kanál, a to i během vybudovaného spojení, např.
pro doplňkovou službu upozornění na čekajícího volajícího účastníka, s vyznačením
jeho čísla, nebo indikace výšky poplatku za poskytnutou službu.
•
Zvýšení dostupnosti volaného účastníka v důsledku dvou informačních kanálů a
rovněž možnosti využití signalizačního D kanálu a možné změny služby.
•
Vícefunkční terminály umožňují jednodušší a jednotný přístup k různým
komunikačním službám. V průběhu již vybudovaného spojení je možné změnit službu
společně s aktivací a deaktivací různých doplňkových služeb.
•
V porovnání s telekomunikačními službami v analogové telefonní síti je možné
v ISDN přenášet různé druhy zpráv s vysokou přenosovou rychlostí, což je důležité
především při nehovorových službách, např. služby faksimilní nebo přenos dat.
22
Telekomunikační praxe potvrdila, že doporučení ITU-T (International
Telecomunication Union – Telecomunication) nejsou celkem dokonalá a z tohoto důvodu
vzniká problém při vzájemném propojení národních ISDN. Základní podmínky jsou sice
splněny, ale jednotlivé země používají rozdílné protokoly. K vyřešení tohoto problému se
používaly různé převodníky protokolů, což však problém úplně nevyřešilo.
Národní sítě poskytují odlišné doplňkové služby, které nejsou mezinárodně
kompatibilní, resp. v některých oblastech jsou mezinárodně nepoužitelné. Aby ISDN
odstranila problém komunikace přes hranice mezi zeměmi, sešlo se v roce 1993 celkem 26
provozovatelů sítí z 20 evropských zemí a podepsali "Memorandum of Understanding", kde
se hovoří o jednotném standardu EURO ISDN.
Podpis každého zúčastněného zavazuje připravit základní nabídku definovaných
telekomunikačních služeb a doplňkových služeb ve své národní ISDN. Ve spolupráci s ETSI
(European Telecomunication Standard) bylo dohodnuto, že na základě doporučení ITU-T a
memoranda, byl definován standard a protokol, který se nazývá DSS 1 (Digital Subscriber
Signalling System No. One Protocol). Z tohoto protokolu byl odvozen protokol EURO DSS 1
(E DSS 1). Protokol DSS 1, resp. protokol E DSS 1, se vztahuje na spolupráci ISDN
terminálu s ISDN ústřednou, ke které je terminál připojen.
Start EURO ISDN je podmíněn používáním uvedeného protokolu v národních ISDN.
EURO ISDN umožňuje uživateli bezproblémovou komunikaci přes státní hranice po celé
Evropě.
3.2.3 Struktura uživatelské ISDN stanice
Obr. 3.18 znázorňuje funkční bloky uživatelské stanice podle doporučení ITU-T. Jedno
nebo několik koncových zařízení TE (Terminal Equipment) je připojeno na zakončení sítě NT
(Network Termination). Koncová zařízení mohou být stejného druhu, např. více telefonů nebo
různá koncová zařízení, např. hovorová a textová koncová zařízení.
Původní přípojné
vedení
Uživatelská stanice
S
TE1
a)
NT
S
TE1
b)
ISDN MÚ
T
NT2
NT1
ISDN MÚ
R
TE2
TA
ISDN MÚ - ISDN místní ústředna
Obr. 3.18 Blokové schéma uživatelské stanice
Síťové zakončení NT umožňuje připojení koncového zařízení na přípojné vedení a
společné využívání přípojného vedení několika koncovými zařízeními. Vzhledem k tomuto
úkolu je blok NT rozdělen na bloky NT1 a NT2. NT1 umožňuje připojení na přípojné vedení
a NT2 umožňuje připojení více koncových zařízení k jednomu základnímu přístupu, obr. 3.18
a). Funkční blok může být realizován jako jedno ISDN koncové zařízení TE1, které je
zapojeno přímo na rozhraní S nebo jako koncové zařízení TE2 s původním rozhraním, které
23
je přes adaptační blok TA (Terminal Adapter) připojeno na rozhraní S, obr. 3.18 b).
Mezi funkčními bloky jsou definována rozhraní: rozhraní T mezi NT1 a NT2, rozhraní S mezi
NT2 a koncovým zařízením TE1, případně TA.
Podle toho, zda funkční blok NT2 realizuje provozovatel sítě nebo ne, je rozhraní S
nebo T hranicí příslušnosti provozovatele a tím i bodem, kde provozovatel definuje výkon,
přístup ke komunikačním službám a hranici údržby sítě. Provozovatel sítě též určí, zda tento
bod je přímo na výstupu NT, nebo zda je zodpovědný za instalaci až po zásuvku koncového
zařízení. Aby měl uživatel universální přístup ke komunikačním službám ISDN, jsou rozhraní
S a T standardizována.
Pokud se nevyužívají žádné zvláštní funkce NT2, např. interní provoz, může se funkční
jednotka NT2 zredukovat na "Null - NT2". Koncové zařízení navržené pro rozhraní S se
potom prakticky provozuje na rozhraní T. Mezi TE2 a TA je rozhraní R, např.
podle doporučení ITU-T X.21 nebo X.25.
Síťový blok NT1
Blok NT1 mění signály přicházející na rozhraní T na signály vhodné pro přenos
přes přípojné vedení a opačně. Použitím bloku NT1 jsou další funkční bloky (NT2, TE1, TA,
TE2) nezávislé na způsobu přenosu.
NT1 rovněž umožňuje lokalizaci poruch na přípojném vedení, která je řízena a
realizována místní ústřednou.
Síťový blok NT2
Nejdůležitější úlohou NT2 je umožnit připojení jednoho nebo více koncových zařízení
pro společné využívání jednoho přípojného vedení. Počet koncových zařízení, jejich
prostorové rozmístění, stejně jako i vlastní realizace NT2 může být různá, obr. 3.19.
Uživatelská stanice s jedním koncovým zařízením s "Null NT2" je znázorněna na obr.
3.19a). Na obr. 3.19 b) je znázorněna pasivní sběrnice, rovněž s "Null NT2". Uvedeným
způsobem můžeme zapojit osm koncových zařízení. NT2 může vykonávat funkci velmi
výkonného telekomunikačního zařízení, např. funkci pobočkové ústředny, která koncentruje
provoz z několika prostorově rozmístěných zařízení a nabízí jim přídavné služby, např. interní
provoz, obr. 3.19c). Zde může být použita i pasivní sběrnice, obr. 3.19d).
24
Uživatelská stanice
S
TE1
NT1
R
a)
TE2
b)
Null - NT2
TA
Null - NT2
1
2
8
c)
d)
NT2
NT2
1
2
8
Obr. 3.19 Příklad realizace uživatelské stanice
Přizpůsobovací blok TA
Přizpůsobovací blok TA umožňuje připojení klasického koncového zařízení na ISDN.
ISDN uživatel má možnost komunikovat s existujícími i ISDN koncovými zařízeními i v tom
případě, když je jeho partner zapojen na samostatnou podnikovou síť.
Přizpůsobovací blok TA se obyčejně zapojuje na rozhraní S, obr. 3.19 Může být sloučen
společně s NT2 do jednoho funkčního bloku, který se připojuje na rozhraní T. Rozhraní S je
navrženo tak, aby umožňovalo bezproblémové přizpůsobení nejdůležitějších rozhraní např.
pro doporučení X.21, X.25. Rovněž je navrženo rozhraní a/b, na připojení analogových
účastnických vedení.
3.2.4 Účastnická signalizace v ISDN
V ISDN se pro vybudování a rozpad požadovaného spojení, a rovněž pro realizaci
různých doplňkových služeb, používají dva typy signalizace: účastnická signalizace - DSS 1 a
signalizace mezi ISDN ústřednami - CCS 7. Oba typy signalizace budou dále stručně
popsány.
Účastnická signalizace v ISDN realizuje spolupráci ISDN koncového zařízení s místní
ISDN ústřednou, na kterou je zapojeno ISDN koncové zařízení. Základní obecnou úlohou
účastnické signalizace je spolupráce s místní zdrojovou nebo cílovou místní ústřednou s cílem
vybudovat spojení mezi volajícím a volaným koncovým zařízením. Pro ISDN byla ITU-T
navržena účastnická signalizace s názvem: Digitální účastnický signalizační systém č. 1 DSS 1 (Digital Subscriber Signalling System No. One Protocol). Pro potřebu EURO ISDN
byl částečně doplněn a označuje se jako E DSS 1.
Účastnická signalizace DSS 1 pro svoji činnost využívá spodní tři vrstvy, 1., 2. a 3.
vrstvu. ISDN referenční model obsahuje vedle uživatelské části (User Plane), která řídí
aktivity v B kanálech, i řídicí část (Control Plane), která řídí signalizační proces. Toto
oddělení má přednost v tom, že ústředna nemusí vyhodnocovat informační tok B kanálů, ale
tento pouze komutuje. Řídicí část terminálu spolupracuje vždy s příslušnou řídicí částí
v ústředně a komunikující terminály jsou prostřednictvím této části terminály propojeny.
25
Signalizace D kanálu, jako řídicí část referenčního modelu, je strukturována podle
základního referenčního modelu OSI. Obsahuje tři spodní vrstvy. Fyzická vrstva D kanálu je
společná s fyzickou vrstvou uživatelské části. Fyzická vrstva ISDN obsahuje příslušné
multiplexní funkce. Vrstva 2 D kanálu obsahuje proceduru pro bezporuchový přenos
signalizačních zpráv. Funkce vrstvy 3 D kanálu jsou silně ovlivněny službami ISDN a
příslušnými doplňkovými službami. Značně se odlišuje od vrstvy 3 uživatelské části
referenčního modelu ISDN.
Centrem referenčního modelu ISDN je síťový uzel vystupující ve funkci ISDN
ústředny. V reálné ISDN je ústředna nahrazena sítí vzájemně propojených ústředen.
Propojení B kanálu se uskutečňuje ve spojovacím poli ústředen.
Protokol síťové vrstvy D kanálu - vrstva 3
Protokol vrstvy 3 popisuje procedury pro řízení spojení s přepojováním kanálů,
s přepojováním paketů a signalizačních spojení uživatel - uživatel (Q.931), procedury
pro služby přenosu rámců (Q.933) a podrobný popis kódování informačních prvků
pro definování kompatibility různých přenosových a telekomunikačních služeb (Q.939).
Doporučení Q.932 popisuje základní vlastnosti protokolu pro řízení doplňkových služeb.
Podrobný popis řízení určité doplňkové služby je v doporučeních série Q.950.
Vrstva 3 D kanálu poskytuje uživateli funkce pro výstavbu, rozpad a udržení síťového
spojení.
Formát zprávy vrstvy 3
Pro realizaci protokolu vrstvy 3 jsou k dispozici entity vrstvy 3 vztahující se na typ
zprávy. Výstavba zprávy vrstvy 3 závisí na typu zprávy. Každá zpráva vrstvy 3 se skládá
ze záhlaví zprávy a doplňujících prvků. Záhlaví zprávy vrstvy 3 se skládá ze tří částí. Protocol
Discriminator, Call Reference, Message Type, obr. 3.20.
Při přenosu zprávy vrstvy 3 přes D kanál je využita služba vrstvy 2 (zabezpečený
přenos), tj. zpráva vrstvy 3 je transportována v informačním poli I bloku vrstvy 2. I blok je
odevzdán do vrstvy 1 a přes D kanál přenášen ve smyslu funkcí vrstvy 1, obr.3.21.
8
7
6
5
4
3
2
1 oktet č.
Protocol discriminator
1
Call Reference
2
k+1
Message Type
k+2
m - Information elements
(pøedepsané, resp. volitelné)
Záhlaví zprávy
k - Počet oktetů pro Call Reference
m - Počet informačních prvků
n - Počet všech oktetů
informačních prvků
k+2+n
Obr. 3.20 Výstavba zprávy vrstvy 3 D kanálu
26
Protocol Discriminator (oktet č. 1) vyjadřuje, zda se jedná o mezinárodně
standardizované signalizační zprávy DSS 1 a E DSS 1 nebo o národně standardizované
signalizační zprávy.
Call Reference - význam
Na jednoduchém ISDN základním přístupu, ale i samotném terminálu je zapotřebí
současně realizovat více nezávislých signalizačních aktivit. Call Reference označuje všechny
zprávy patřící jedné signalizační aktivitě, a tím umožňuje entitám vrstvy 3 rozlišovat
jednotlivé transakce. Hodnota Call Reference je určena na začátku transakce (např. když
účastník zvedne mikrotelefon) iniciátorem spojení (terminálem nebo ústřednou). Definovaná
hodnota Call Reference je použita ve všech signalizačních zprávách mezi terminálem a
ústřednou až do ukončení transakce.
Call Reference má pouze lokální význam, tj. označuje různé signalizační aktivity
na jednom základním přístupu. Při jednom spojení mezi účastníkem A a účastníkem B se
hodnoty Call Reference obou účastníků nemusí shodovat.
Message Type (Typ zprávy)
V poli "Message Type" (jeden oktet) je určen typ zprávy, který vyjadřuje určitou
proceduru při řízení spojení. Jako příklad typu zprávy je možné uvést SETUP (sestavování
volání), ALERTING (vyzvánění), CONNECT (propojení). Zprávy se přenášejí přes rozhraní
uživatel - síť na straně volající i volané.
Zprávy je možné rozdělit podle jejich použití na:
•
zprávy pro výstavbu a rozpad spojení,
•
zprávy pro obecné použití,
•
zprávy pro doplňkové služby,
•
zprávy pro doplňkové služby nezávislé na spojení,
•
zprávy pro portabilitu terminálů,
•
zprávy pro informování o stavu a pro jiné použití,
•
zprávy pro informace uživatel - uživatel.
Zjednodušený popis procedury pro výstavbu a rozpad spojení s přepojováním kanálů.
Procedura výstavby spojení
Průběh výměny zpráv vrstvy 3 pro procedury výstavby a rozpadu spojení je uveden
na obr. 3.22.
Po zdvihnutí MT volajícím A účastníkem je vysláním zprávy SETUP do sítě (místní
ústředna ISDN) signalizováno obsazení. V této zprávě již může být obsaženo celé volané
číslo. Pokud zpráva SETUP neobsahovala volané číslo, je při telefonní službě v ústředně
připojen na vybraný užitečný B kanál oznamovací tón. Přes D kanál je do terminálu
volajícího účastníka vyslána zpráva SETUP ACKNOWLEDGE. Touto zprávou akceptuje
ústředna obsazení. Současně je volajícímu terminálu oznámeno, který B kanál bude pro
spojení použitý. Jestliže účastník volí jednotlivé číslice postupně, je pro každou číslici
27
vysílána zpráva INFORMATION, která v příslušném informačním prvku přenáší volenou
číslici. V okamžiku přijetí první číslice ústřednou, je vysílání oznamovacího tónu zrušeno.
Zpráva CALL PROCEEDING je vyslána do volajícího terminálu když:
•
ústředna při zpracování volby konstatuje, že volba je kompletní, nebo
•
časová kontrola v ústředně zkončila. Časová kontrola je nastartována vždy po přijetí
zprávy SETUP nebo INFORMATION (cca 12 s). Když nebyla po uplynutí této časové
kontroly zaregistrována kompletní volba od A účastníka, je obsazení ústřednou
zrušeno (vysláním zprávy DISCONNECT).
Term inál
Term inál 1
Ú
úč. A
Ú
Terminál 2
úč. B
zdvihnutí MT
SETUP
oznamovací
tón
SETUP ACK
INFO
INFO
INFO
kontrolní
vyzváněcí
tón (KVT)
CALL PROC
SETUP
ALERT
vyzvánění
ALERT
ALERT
vyzvánění
zdvihnutí MT
CONN
CONN
konec KVT
CONN ACK
CONN ACK
REL
REL COM
Telefonní spojení mezi úč. A a úč. B
zavěšení MT
DISC
DISC
zavěšení MT
REL
REL
REL COM
REL COM
Obr. 3.21 Průběh výměny zpráv vrstvy 3 při výstavbě a rozpadu spojení
Zpráva CALL PROCEEDING je vyslána též po přijetí zprávy SETUP, která obsahovala
celou volbu. S touto zprávou je současně terminálu oznámeno, který B kanál byl použitý.
Protože v ústředně není zapamatována konfigurace připojených účastníků na základní
přístup, je zpráva SETUP (příchozí volání) vyslána na volané straně na všechny připojené
terminály. Zde je použitý UI blok vrstvy 2 se SAPI = 0 a TEI = 127. Zpráva SETUP obsahuje
všechny údaje potřebné k přezkoušení kompatibility, např. číslo volaného účastníka a
28
především požadovanou službu spojení. Zpráva SETUP je vyhodnocována všemi terminály
na volané straně. Ty terminály, které splňují požadavky kompatibility, odpovídají
do ústředny, v našem případě jsou to dva telefonní přístroje základního přístupu. Při
telefonním spojení jsou vyzváněny pouze tyto telefonní přístroje, což signalizují ústředně a
volající straně vysláním zprávy ALERTING. Obě zprávy ALERTING obsahují stejné číslo
Call Reference, ale příslušná vrstva 2 používá různé TEI. Přijetí sítí první zprávy ALERTING
je na volané straně oznámeno do volajícího terminálu. Současně je na B kanál připojen
kontrolní vyzváněcí tón. Po zvednutí MT na jednom ze dvou volaných telefonních přístrojů
tento vysílá zprávu CONNECT. Současné přijetí dvou zpráv CONNECT z různých terminálů
je vyloučeno přístupovou metodou D kanálu.
Zpráva CONNECT je přenesena až do volajícího terminálu. Oznamuje, že spojení je
propojeno a začíná rovněž tarifikování volání. Cílová místní ústředna potvrdí příjem zprávy
CONNECT zprávou CONNECT ACKNOWLEDGE. Po přijetí zprávy CONNECT volajícím
terminálem se v ústředně odpojí vysílání koncového vyzváněcího tónu.
Všechny terminály, které na volané straně vysílají zprávu ALERTING a nebyly
na vybudované spojení připojeny, dostanou z ústředny zprávu RELEASE, na základě které se
uvedou do klidového stavu. Přijetí zprávy RELEASE potvrdí vysláním zprávy RELEASE
COMPLETE.
Procedura rozpadu spojení
Rozpad spojení začíná z jedné ze dvou stran vysláním zprávy DISCONNECT.
V našem případě jako první zavěsil MT B účastník. Zpráva DISCONNECT je vysílána taktéž
do volajícího terminálu účastníka A. Na základě zprávy DISCONNECT je oddělen použitý
užitečný kanál spojení a končí též tarifikování. Do terminálu B účastníka je vyslána zpráva
RELEASE. Touto zprávou je požadováno uvolnění B kanálu a rozpad signalizačního spojení
prostřednictvím uvolnění Call Reference. Terminál to potvrdí vysláním zprávy RELEASE
COMPLETE, čímž se terminál dostává do klidového stavu.
Na straně A účastníka je po zavěšení MT do ústředny vyslána zpráva RELEASE. Pokud
A účastník nezavěsil MT do určité doby, vysílá ústředna zprávu RELEASE, která má
na straně A účastníka stejné účinky jako na straně B účastníka a ty již byly popsány.
Po vyslání RELEASE COMPLETE se i A účastník dostává do klidového stavu.
3.2.5 Meziústřednová signalizace
3.2.5.1 Základní vlastnosti signalizace po společném signalizačním kanálu –
CCS7
Komunikační sítě spojují většinou dva účastníky za účelem přenosu zpráv (např. hlasu,
dat, textu nebo obrazu) přes několik ústředen. Při řízení výstavby spojení a při využívání
služeb sítě jsou mezi ústřednami přenášeny signalizační informace. V analogových
telekomunikačních sítích se pro přenos řídicích a užitečných informací používají spojovací
svazky vytvořené z prostorově, resp. frekvenčně dělených kanálů. Každé vytvořené spojení
má samostatný signalizační kanál. Tento způsob signalizace však není schopen plnit
požadavky digitálních programově řízených telekomunikačních sítí. Takovéto sítě nabízejí
podstatně více služeb s různými vlastnostmi než analogové sítě. V důsledku toho je zapotřebí
přenášet více a navíc různých signalizačních informací, což není možné hospodárně
uskutečnit pomocí uvedeného způsobu přenosu signalizačních informací. Z tohoto důvodu se
29
v digitálních programově řízených komunikačních sítích používá výkonnější signalizační
systém.
ITU-T z uvedených důvodů vytvořila doporučení pro signalizaci č. 7 společným
kanálem - CCS 7 (Common Channel Signaling System No. 7), který je pro digitální sítě
optimálním řešením.
CCS 7 je tedy signalizace mezi ústřednami, obr. 3.22, a používá se k řízení spojení
(výstavba a rozpad), které mezi ústřednami přenáší užitečné informace. Spojení k cílové
digitální ústředně, na kterou je zapojen volaný účastník, se buduje na základě čísla volaného
účastníka vyslaného volajícím účastníkem připojeným na zdrojovou ústřednu.
Volající
účastník
Zdrojová
ústředna
KZ
A
Cílová
ústředna
Volaný
účastník
C
KZ
B
CCS7
CCS7
Obr. 3.22 Využití CCS7 v přenosovém řetězci
Signalizační síť
V CCS 7 se používá samostatný kanál pro přenos signalizačních informací
obsluhujících více užitečných kanálů, obr. 3.23. Signalizační spojení CCS 7 vzájemně
propojuje signalizační body SP (Signaling Point), které jsou přiřazeny jednotlivým ústřednám
komunikační sítě. Signalizační body a signalizační spojení vytvářejí jednu funkčně
samostatnou signalizační síť, která překrývá síť užitečných kanálů.
Užitečné kanály
Spojovací
pole
Spojovací
pole
ústředna
A
ústředna
B
SP
SP
Signalizační spojení
SKZ
Řízení
SKZ
Řízení
SKZ - Signalizační koncové zařízení
SP
- Signalizační bod
Obr. 3.23 Signalizace po společném signalizačním kanálu
Signalizační body
Rozlišujeme:
•
signalizační koncové body SP (Signaling Point),
•
signalizační tranzitní body STP (Signaling Transfer Point).
Signalizační koncové body SP jsou zdroji a příjemci signalizačního provozu.
30
Signalizační tranzitní body STP přenášejí přijaté signalizační značky na základě cílové
adresy k jinému STP, nebo do cílového SP. STP může být integrován společně s SP, např.
v jedné ústředně, nebo představuje samostatný uzel signalizační sítě. V signalizační síti jsou
možné i hierarchické stupně STP, což závisí na velikosti sítě.
Všechny signalizační body v signalizační síti jsou v rámci příslušného očíslovacího
plánu zakódovány a kód je vložen do signalizační zprávy, což umožňuje její doručení
do cílového signalizačního bodu.
Signalizační trasa
Signalizační trasa je vytvořena ze dvou protisměrně provozovaných signalizačních
kanálů. Jako signalizační kanál je použitý jeden z časových kanálů používaných
na přenosovém úseku (např. jeden z 32 časových kanálů PCM). Z důvodů spolehlivosti je
mezi dvěma SP více signalizačních tras. Při poruše signalizační trasy funkce CCS 7
automaticky zabezpečí nasměrování signalizačního provozu na bezchybnou, náhradní
signalizační trasu. Všechny signalizační trasy mezi dvěma SP vytvářejí svazek signalizačních
tras (kanálů), které nazýváme signalizační spojení (Link Set).
Způsoby provozu CCS 7
Rozeznáváme dva způsoby provozu:
•
Sdružený (asociativní) provoz je charakteristický tím, že signalizační spojení je
vedeno společně s ním ovládanými užitečnými kanály, obr. 3.24. Tento způsob se
doporučuje tehdy, když je velký provoz mezi ústřednami.
A
Svazek užitečných kanálů
B
Signalizační trasa
SPA
SPB
Obr. 3.24 Sdružený provoz
Každý signalizační kanál vystupuje a vstupuje do signalizačního bodu SP, vázaného
vždy na příslušnou ústřednu. SP je zdrojem a příjemcem (cílový SP) signalizačního
provozu.
•
Při částečně sdruženém (kvaziasociativním) způsobu probíhá signalizační spojení a
příslušný svazek užitečných kanálů po různých cestách, obr. 3.25
Svazek užitečných kanálů spojuje přímo ústřednu A s ústřednou B. Signalizace
pro tento svazek užitečných kanálů je vedena přes jeden nebo více pevně stanovených
tranzitních signalizačních bodů STP. Podle obr. 3.25 je to STP C.
31
Svazek užitečných kanálů
A
Svazek
užitečných
kanálů
B
Svazek
užitečných
kanálů
C
SPA
SPB
SPC/STPC
Obr. 3.25 Částečně sdružený provoz
Funkční oddělení sítě pro přenos užitečných informací a signalizační sítě je znázorněno
na obr. 3.26.
Interakce mezi signalizační sítí a sítí užitečných kanálů se vzhledem k tomu, že spojení
je budováno po úsecích, realizuje jen v té ústředně, ve které signalizační informace přechází
do řízení ústředny a představuje příkaz pro nastavení spojovacího pole do příslušného směru.
Takovéto "ústředny" signalizační sítě představují právě SP. V případě SP hovoříme
o uživatelsky orientovaném zpracování signalizační informace. V případě STP, přes který
signalizace jen prochází, hovoříme o transportně orientované signalizační funkci. V tomto
smyslu je vytvářena i architektura protokolů.
Signalizační síť
STP
Provozní
a údržbové
centrum
SP
Signalizační
kanály
3
SP
1
2
SP
Síť užitečných
kanálů
C
64 kbit/s
užitečný
kanál
A
B
1, 2, 3 - Adresy SP
A, B, C - Adresy ústředen (směrová čísla)
Obr. 3.26 Funkční oddělení sítí pro přenos užitečných a signalizačních informací
Výstavba CCS 7
V CCS 7 jsou signalizační úkoly rozděleny na:
•
část přenosu zpráv MTP (Message Transfer Part),
•
uživatelská část specifických úloh UP (User Part).
32
Část přenosu zpráv MTP představuje univerzální přenosový prostředek pro signalizační
zprávy mezi uživateli. Pojem uživatel se používá pro všechny signalizační funkční části, které
využívají transportní schopnosti MTP.
Uživatelské části jsou určeny vždy pro určitý typ (např. telefonní služba, ISDN) funkcí
uživatele, protokolů a kódování signalizačních zpráv. Uživatelské části řídí např. výstavbu a
rozpad spojení užitečného kanálu, průběh vlastností služeb a také provozní a údržbové funkce
užitečných kanálů.
Funkce části přenosu zpráv MTP a uživatelských částí jsou rozděleny do čtyř úrovní,
resp. jsou přiřazeny k jednotlivým vrstvám RM OSI. Na obr. 3.27 je kompletní RM CCS 7.
Rozvoj širokopásmových digitálních sítí s integrovanými službami B-ISDN si vyžádal
rozdělit funkce protokolů systému CCS 7 na dvě skupiny funkcí: řízení volání (Call Control)
a na řízení spojení (Connection Control).
Při řízení volání je zdůrazněn aspekt postupného budování spojení a řízení spojení se
zabývá řízením přenosu informací mezi koncovými zařízeními za účelem řízení
telekomunikačních služeb. Funkce pro řízení spojení jsou chápány jako síťové funkce, které
reagují na požadavky uživatele teleslužby. Funkce řízení volání jsou odpovědny za výstavbu,
udržení a rozpad spojení a obsahují v sobě funkce přepojovací a směrovací. Procedury
spojování se vztahují na spojení typu konec - konec, které je jednosměrné. Má pouze jeden
zdroj informací a může mít několik míst určení, kde má být informace přijata. Zdroj a místo
určení je fyzicky propojeno.
Vrstvy
RM OSI
CCS 7
OMAP MAP
Úroveň
INAP
Aplikační
TCAP
ISUP
Prezentační
Relační
INAP - Aplikační protokol inteligentní sítě
ISUP - Uživatelská část ISDN
MAP - Část pohyblivých aplikací
MTP - Část přenosu zpráv
OMAP - Část údržby, provozu a zpráv
SCCP - Část řízení signalizačního spojení
TCAP - Aplikační část transakčních schopností
TUP - Uživatelská část pro telefonní službu IDN
TUP
NULL
Transportní
SCCP
Síťová
4
MTP 3
3
Spojová
MTP 2
2
Fyzická
MTP 1
1
Obr. 3.27 Funkční úrovně systému CCS 7 a jejich vazba na RM OSI
Část přenosu zpráv MTP
MTP [Q.701] slouží všem uživatelským blokům jako společný transportní systém
pro výměnu signalizačních zpráv. MTP doručuje informace, které mají být přeneseny
k jinému uživatelskému bloku. MTP zabezpečí, že zprávy adresované jinému uživatelskému
bloku budou bezchybně přeneseny, obr. 3.28. MTP pro svoji činnost využívá funkce 1., 2. a 3.
vrstvy, resp. 1., 2. a 3. úrovně, obr. 3.2.
33
SPA
SPB
Uživatelský
blok
(ISDN -UP)
Uživatelský
blok
(ISDN -UP)
Uživatelská
zpráva
Uživatelská
zpráva
Signalizační přenosová cesta
Blok přenosu
zpráv
Blok přenosu
zpráv
Signalizační zpráva
MTP
část
Uživatelské
informace
adresa
MTP
část
Signalizační uživatelská zpráva
Obr. 3.28 Výměna signalizačních zpráv mezi dvěma SP pomocí CCS 7
Funkce vrstev
•
1. vrstva (trasa přenosu signalizačních zpráv). 1. vrstva definuje fyzikální, elektrické a
funkční vlastnosti trasy přenosu signalizačních zpráv, jakož i vstupních zařízení.
V digitální síti je jako přenosový kanál signalizačních informací použitý standardní 64
kbit.s-1 kanál. Kromě něho mohou být použity i analogové kanály (4,8 kbit.s-1)
s modemem jako přenosová cesta pro signalizační informace.
•
2. vrstva (signalizační přenosová cesta). Tato vrstva definuje funkce a postup
pro bezchybnou výměnu uživatelských signalizačních zpráv přes signalizační
přenosovou cestu. Jedná se o následující funkce:
•
•
vymezení značkového bloku prostřednictvím návěstní značky (Flag),
•
vyloučení nadbytečných návěstních značek,
•
rozeznávání chyb pomocí zkušebních bitů,
•
korekce chyb pomocí opakování značek,
•
dohled nad chybovostí přenosové signalizační trasy,
•
opětovné obnovení bezchybného provozu, např. po poruše signalizační trasy.
3. vrstva (signalizační síť). Tato vrstva definuje vzájemné působení jednotlivých
signalizačních tras. Realizuje následující úlohy:
•
výměnu zpráv, tj. nasměrování zprávy do požadované signalizační trasy, resp.
k požadovanému uživatelskému bloku,
•
management signalizační sítě, tj. řízení signalizačního provozu, např.
prostřednictvím náhradní signalizační trasy a opětovné obnovení normálního
provozu.
Funkce 3. vrstvy spolupracují s funkcemi jiných vrstev v jednom SP a s příslušnými
funkcemi vrstvy 3 jiných SP.
34
3.2.5.2 Meziústřednová signalizace v ISDN
Mezi ústřednami ISDN se používá signalizace č. 7 společným kanálem CCS 7. Dále
budou popsány pouze ty procedury CCS 7, které jsou charakteristické pro signalizaci
mezi ústřednami v ISDN.
OPCA DPCB
OPCA DPCT CICA-T
OPCT DPCB CICT-B
SPA
k úč.
a)
Signalizace:
Konec - Konec
Linka - Linka
LRNA LRNB
SPT
A-T
SPB
k úč.
spojení přes
užitečné kanály
T-B
Zdrojová
A ústředna
Tranzitní
T ústředna
Cílová
B ústředna
A
T
B
ISDN signalizace
3
2
b)
Link-by-Link
Link-by-Link
End-to-End
End-to-End
CIC - Identifikátor užitečného kanálu
DPC - Kód cílového (sousedního) SP
MTP
(nezměněné)
LRN - Lokální referenční číslo
OPC - Kód zdrojového SP
Obr. 3.29 Signalizace mezi ISDN ústřednami
a/ Princip
b/ Struktura úrovní
V ISDN nevystačíme s úsekovou signalizací mezi dvěma sousedními ústřednami, které
z pohledu budovaného spojení následují za sebou. Tato původní linka - linka signalizace
(Link - by - Link), která se realizuje mezi dvěma sousedními signalizačními body SP a
používala se výlučně pro telefonní uživatelskou část TUP, byla pro ISDN - uživatelskou část
(ISDN - UP) rozšířena o nové funkce signalizace konec - konec (End - to - End)
mezi zdrojovou a cílovou ústřednou (SPA - SPB). Mezi nimi ležící signalizační bod SPT
v tranzitní ústředně je obcházen.
Pro potřebu ISDN CCS 7 obsahuje:
•
signalizaci Link - by - Link, pro vybudování spojení mezi ústřednami k přenosu
užitečných informací,
•
signalizaci End - to - End, pro přenos různých signalizačních zpráv
mezi komunikujícími ISDN terminály přes zdrojovou a cílovou ISDN ústřednu.
Budování a rozpad spojení přes užitečné kanály je řízen pomocí signalizace Linka Linka, která je vyhodnocována každou ústřednou zúčastňující se na spojení.
ISDN UP (ISUP) obsahuje signalizační funkce pro řízení spojení, pro realizaci služeb
různých funkcí a pro řízení užitečných kanálů v ISDN. Pro přenášení signalizačních značek
má ISDN UP rozhraní k bloku přenosu zpráv, stejně jako k SCCP. ISDN UP využívá funkce
SCCP pro signalizaci konec - konec.
35
Struktura ISDN UP zprávy při signalizaci Link - by – Link
Obr. 3.30 ukazuje základní strukturu ISDN UP zprávy tak, jak je přenášena
při signalizaci linka - linka. Signalizace konec - konec ISDN UP je závislá na druhu zprávy a
je přenášena ve volitelné části SCCP zprávy.
Signalizační jednotka
Značkové informační
pole (STF)
Volitelná
část
Část s
proměnnou
délkou
Část s
konstantní
délkou
Druh
zprávy
Adresa
užitečných
kanálů (CIC)
Adresa
Směr přenosu
Obr. 3.30 Struktura zprávy ISDN UP
Adresa se skládá z kódu cílového bodu, kódu výstupního bodu a z výběrového pole
signalizační trasy.Adresa užitečného kanálu CIC (Circuit Identification Code) přiřazuje
signalizační zprávu určitému užitečnému kanálu. Adresa užitečného kanálu je každému
užitečnému kanálu přiřazena pevně.
Druh zprávy definuje funkci a formát ISDN UP zprávy. Druhy zpráv je možné rozdělit
na:
•
•
Druhy zpráv pro výstavbu spojení (příklad):
•
IAM (Initial Address Message), zpráva POČÁTEČNÍ ADRESA.
•
IAM je první zpráva, která je při výstavbě spojení vyslána následující ústředně.
Slouží k obsazení užitečného kanálu a obsahuje všechny informace, které jsou
zapotřebí pro směrování do cílové ústředny.
•
SAM (Subsequent Address Message), zpráva DODATEČNÁ ADRESA.
•
SAM přenáší volbu, která ještě nebyla obsažena v IAM.
•
ACM (Address Complete Message), zpráva ADRESA ÚPLNÁ.
•
Pomocí ACM je zdrojové ústředně naznačeno, že cílová ústředna byla
dosažena.
•
ANM (Answer Message), zpráva PŘIHLÁŠENÍ.
•
ANM informuje zdrojovou ústřednu, že volaný účastník se přihlásil. S ANM
začíná tarifování.
Druhy zpráv pro rozpad spojení (příklad):
•
REL (Release Message), zpráva VYBAVENÍ.
•
Pomocí REL se začíná rozpad spojení v užitečném kanálu. Rovněž neúspěšná
spojení se rozpadávají pomocí REL.
•
RLSD (Released Message), zpráva UKONČENÍ VYBAVENÍ.
36
•
•
Spojení přes použitý užitečný kanál je zrušeno (RLSD se přenáší stejným
směrem jako předtím vysílaná signalizační zpráva REL).
•
RLC (Release Complete Message), zpráva VYBAVENÍ VYKONÁNO.
Pomocí RLC je označeno zrušení průběžného spojení užitečného kanálu a
potvrzuje příjem REL. Po vyslání, resp. přijetí RLC je užitečný kanál uvolněn
a je k dispozici pro další spojení.
Druhy zpráv pro řízení užitečných kanálů (příklad):
•
BLO (Blocking Message), zpráva BLOKÁDA. BLO slouží k zablokování
užitečného kanálu.
•
UBL (Unblocking Message), zpráva ODBLOKOVÁNÍ. UBL slouží
k odblokování užitečných kanálů.
Část s konstantní délkou ISDN UP zprávy obsahuje ty parametry, které při určitém
druhu zprávy musí existovat a mají pevnou délku. Při IAM jsou to např. údaje o:
•
druhu spojení (např. přes satelit),
•
požadavcích na přenosovou trasu (např. průběžně 64 kbit.s-1),
•
požadavcích na signalizační systém (např. ISDN UP),
•
druh volajícího účastníka (ISDN účastník = normální účastník).
Část s proměnnou délkou ISDN UP zprávy obsahuje parametry s proměnnou délkou.
Při IAM je to např.
•
volané číslo nebo minimální část volaného čísla, která je pro dosažení cílové ústředny
nutná.
Když obsahuje zpráva volitelnou část, potom je pro zprávu specifikováno, který
parametr může být ve volitelné části přenášen. Přitom se může jednat buď o parametr
s pevnou nebo variabilní délkou. Při IAM jsou to:
•
číslo volajícího účastníka,
•
údaje o spojení (např. v uzavřené uživatelské skupině),
•
uživatelské informace.
Signalizační procedura
Jako příklad pro signalizační proceduru ISDN UP bude uveden postup pro výstavbu a
rozpad spojení. Výstavba spojení začíná, když je volajícím účastníkem vyslán ze zdrojové
ústředny dostatečný počet volicích číslic, obr. 3.31. Nejdříve je realizováno směrování a
obsazen jeden volný užitečný kanál. První zprávu, kterou zdrojová ústředna při výstavbě
spojení vysílá je IAM. IAM obsahuje všechny potřebné volicí číslice. Vstupující volicí
informace dává ISDN UP společně se SAM postupně dále. Tranzitní ústředny po přijetí IAM
směrují spojení dále. Při úspěšném směrování obsadí tranzitní ústředna volný užitečný kanál a
ISDN UP vysílá IAM do cílové ústředny. IAM z ISDN UP obdrží v tranzitní ústředně
všechny doposud došlé volicí informace (z přijaté IAM a eventuálně následně přijaté SAM).
Po vyslání IAM tranzitní ústředna vstupující SAM z ISDN UP přenáší nezměněny dále.
Zdrojová
ústředna
Tranzitní
ústředna
37
Cílová
ústředna
Volaný
účastník
Volající účastník
IAM
Začátek
výstavby spojení
IAM
SAM
SAM
Volání
ACM
ACM
Přihlášení
ANM
ANM
Obr. 3.31 Výstavba ISDN spojení
Cílová ústředna analyzuje volicí informace obsažené v IAM a čeká v daném případě
na další číslice, které přicházejí společně se SAM. Když jsou všechny informace k dispozici,
zjišťuje se stav volaného účastníka a oprávnění pro požadovanou službu. Pomocí ACM
sděluje cílová ústředna zdrojové, spojení bylo úspěšné. Při telefonní službě, když je volaný
účastník volný, je vysílán přes užitečný kanál z cílové ústředny k volanému účastníkovi
vyzváněcí tón. Jestliže se tento přihlásí, je vyzváněcí tón přerušen a spojení mezi účastníky je
vytvořeno. Potom vysílá ISDN UP v cílové ústředně ANM do zdrojové ústředny, na základě
čehož se započne s tarifováním.
Rozpad spojení může být iniciován z obou stran, obr. 3.32. ISDN UP v iniciátorské
ústředně vysílá k tomu REL do tranzitní ústředny. Ta přenáší REL ihned dále do příslušné
koncové ústředny. Přijaté REL je vždy potvrzeno RLC a užitečný kanál je uvolněn.
Zdrojová
ústředna
Tranzitní
ústředna
Cílová
ústředna
Volaný
účastník
Volající účastník
Uvolnění
užitečných
kanálů
REL
REL
RLC
Uvolnění
užitečných
kanálů
RLC
Obr. 3.32 Rozpojení ISDN spojení
Tato část doplňuje část přenosu zpráv MTP, obr. 3.27. Nabízí další funkce pro přenos
signalizačních zpráv mezi ústřednami i mezi ústřednou a jinými zařízeními, např.
databankami.
SCCP poskytuje dvě možnosti přenosu zpráv:
38
•
bez virtuálního signalizačního spojení,
•
s virtuálním signalizačním spojením.
Bez virtuálního spojení může SCCP uživatel vysílat jednotlivé zprávy jinému SCCP
uživateli. Pomocí virtuálního spojení je možná výměna zpráv (dialog) mezi dvěma SCCP
uživateli. Virtuální spojení vznikne pomocí vzájemné výměny kódů signalizačních bodů
mezi SCCP v koncových signalizačních bodech. Zprávy k jiným SCCP uživatelům mohou
být rovněž adresovány přímo.
SCCP má vlastní směrovací funkce. Používá následující adresovací parametry:
•
kód cílového bodu,
•
celkovou adresu (globální),
•
číslo subsystému.
Struktura SCCP zprávy
Struktura SCCP zprávy je na obr. 3.33.
Adresy jsou vytvořeny z kódu cílového bodu, kódu výstupního bodu a výběrového pole
signalizační trasy. Cílový kód zjišťuje SCCP z adresných parametrů obsažených v uživatelské
informaci.
Signalizační zpráva
Informační pole
signalizační značky (SIF)
Volitelná
část
Část s
proměnnou
délkou
Část s
konstantní
délkou
Druh zprávy
Adresa
Směr přenosu
Obr. 3.33 Struktura SCCP zprávy
Druh zprávy definuje funkci a formát jedné SCCP zprávy. V závislosti na druhu
přenosu zprávy rozlišujeme různé druhy zpráv.
Pro přenos zpráv bez virtuálního signalizačního spojení jsou to:
•
UDT (Unitdata). SCCP zpráva je vysílána do cíle společně s UDT zprávou. Používá se
při třídě protokolů 0 a 1 (viz dále).
•
UDTS (Unitdata Service). Pomocí UDTS zprávy se oznámí vysílajícímu SCCP, že
UDT zpráva nemohla být přenesena do cíle, používá se při třídě protokolu 0 a 1.
Pro přenos zpráv pomocí virtuálního spojení rozlišujeme:
•
Zprávy pro výstavbu virtuálního spojení:
•
CR (Connection Request). Pomocí CR zprávy je oznámeno protilehlému
koncovému bodu, se kterým se spolupracuje, že musí být vybudováno virtuální
39
signalizační spojení. V závislosti na použité třídě protokolu může být CR
zpráva vysílána samostatně nebo společně se zprávou.
•
•
•
CC (Connection Confirm). Pomocí této zprávy je z protilehlé strany potvrzeno
vybudování virtuálního spojení.
Zprávy pro rozpad virtuálního signalizačního spojení:
•
RLSD (Released. Zpráva RLSD zahajuje rozpad virtuálního spojení. Může být
vysílána z obou stran spojení.
•
-RLC (Release Complete). Pomocí zprávy RLC je potvrzen rozpad virtuálního
spojení.
Zprávy pro přenos informací:
•
DT 1 (Data Form 1). Po vybudování virtuálního spojení se mohou SCCP
zprávy přenášet společně s DT 1 zprávami v obou směrech, což se používá
ve třídě protokolu 2.
•
DT 2 (Data Form 2). Po výstavbě virtuálního spojení SCCP zprávy se mohou
vysílat v obou směrech společně s DT 2 zprávami a příjem SCCP zprávy je
protilehlou stranou potvrzen. Používá se ve třídě protokolu 3.
Část s konstantní délkou SCCP zprávy obsahuje také parametry, které musí být
při určitém druhu zprávy a mají pevnou délku. Při CR zprávě jsou to např.:
•
lokální reference,
•
třída protokolu, která je použita pro přenos zpráv.
Část s proměnnou délkou SCCP zprávy obsahuje parametry s proměnnou délkou.
Při CR zprávě to je např.:
•
číslo volaného účastníka,
•
označení uživatele SCCP (např. ISDN UP, TCAP).
Volitelná část SCCP zprávy obsahuje parametr, který se může vyskytnout v každém
druhu zpráv. Přitom se může jednat buď o pevnou nebo variabilní délku. Při CR zprávě je to
např. :
•
číslo volajícího účastníka,
•
parametr k přenášené uživatelské informaci.
Základní vlastnosti TCAP
TCAP realizuje výměnu zpráv mezi uživateli TCAP v různých SP, přiřazených např.
ústředně nebo databance, přes společný signalizační kanál bez toho, aniž by bylo vybudováno
příslušné spojení z užitečných kanálů. Možnosti použití jsou následující:
•
v radiotelefonní síti, pro hlášení místa pobytu mobilního účastníka do vlastní ústředny,
•
pro kreditní službu k přezkoušení platnosti, resp. pro zaevidování se,
•
pro uzavřenou uživatelskou skupinu CUG (Closed User Group) k výměně
signalizačních informací, které nevyžadují užitečné kanály,
•
v údržbě a obsluze při otázkách na provozní stav nebo při příkazech na akci
ve vzdáleném síťovém uzlu.
40
TCAP je jeden z uživatelů SCCP, obr. 3.27. Využívá přenos zpráv bez virtuálního
signalizačního spojení.
TCAP zpráva se přenáši pomocí SCCP zprávy a vkládá se do volitelné části SCCP
zprávy (obr. 3.33).
Signalizace mezi ISDN ústřednami při výstavbě a rozpadu spojení
Na obr. 3.34 je podrobněji znázorněna procedura výstavby a rozpadu spojení
přes užitečné kanály, s příslušným virtuálním spojením pro signalizaci konec - konec, která
beze změny prochází přes tranzitní ústřednu (silnější čáry). Na levé a pravé straně jsou v obr.
3.34 naznačeny navazující signalizační značky 3. vrstvy protokolu D kanálu, který
zabezpečuje spolupráci volajícího a volaného koncového zařízení ISDN účastníka
s příslušnou místní ISDN ústřednou.
Viruální signalizační spojení konec - konec
LRNA
ISDN ZP
LRNB
Signalizace linka - linka
CICA-T
(OPCA)
Úsek užit. spoj
A-T
CICT-B
(OPCT)
Úsek užit. spoj
T-B
(OPCB)
ISDN ZP
SETUP
IAM (CR:OPCA, LRNA)
IAM (CR:OPCA, LRNA)
SETUP ACK
čas
INFOrmation
INFOrmation
SAM
SAM
SAM
SETUP
SAM
CC:OPCB, LRNB,FIN
ALERTing
ACM
ACM
ALERTing
CONNect
ANS
CONNect
ANS
ACKnow ledge
CONNect
a)
DISConnect
REL
RELease
REL
RLSD
DISConnect
RELease
Spojení užitečných kanálů
COMPlete
RLSD
RLC
Rozpojení užitečných kanálů
RLC
ISDN ZP - ISDN základní přístup
RELease
RLSD
RELease
b)
COMPlete
RLC
čas
Obr. 3.34 Vybudování a rozpad spojení realizovaného přepojováním kanálů
a) Výstavba spojení s přenosovou rychlostí 64 kbit/s a
virtuálního spojení pro přenos signalizace konec -konec
b) Rozpad spojení
41
Popis procesu výstavby a rozpadu spojení užitečných kanálů na principu přepojování
kanálů je popsán dále.
Při výstavbě spojení jsou použity signalizační značky: IAM, SAM, ACM, ANS a
při rozpadu: REL, RLC, RLSD. Uvedené signalizační značky jsou vys sílány, resp.
přijímány uživatelskou částí ISDN UP. Pro vybudování virtuálního signalizačního spojení
mezi koncovýmiú střednami A, B jsou použity SCCP zprávy: CR, CC, RLSD, RLC. OPC je
adresa zdrojové ústředny, DPC adresa cílové ústředny, CIC je identifikátor užitečného kanálu,
LRN lokální referenční číslo pro identifikaci signalizačního spojení konec - konec a FIN
(Facility Information) je informace pro ústřednu A o vlastnostech ISDN služby na straně
účastníka B.
Další příklad výstavby spojení.
3.2.6 Služby ISDN
Telekomunikační služby je obecně možné klasifikovat z různých hledisek
(monomediální a multimediální, interaktivní a distribuční atd.). Nejužívanějším klasifikačním
hlediskem služeb poskytovaných v ISDN však je dělení na služby přenosové,
telekomunikační (úplné) a doplňkové. Zjednodušeně je možno říci: že přenosové služby
nabízejí přenosovou kapacitu, úplné telekomunikační služby slouží pro určený způsob
komunikace (hlasová, textová, datová,obrazová) a doplňkové služby zvláštní funkce
pro zvýšení uživatelského komfortu, které nemohou existovat samostatně, ale pouze
ve spojení s některou základní přenosovou nebo telekomunikační službou. Značně
zjednodušenou, ale zato přehlednou klasifikaci ISDN služeb ukazuje obr. 3.35
S
S/T
TE
S
S/T
síť
TE
přenosové služby
telekomunikační služby
ISDN služby
Telekomunikační
telefonie
fax 4
videotex
teletex
videokonference
Telekomunikační
přepojování okruhů
neomezená služba 64 kbit/s
hovorová služba 64 kbit/s
audiosignál 3,1 kHz
aj.
Telekomunikační
přepojování paketů
virtuální spoj kanál B
virtuální spoj kanál D
služba bez spojení
Obr. 3.35 Základní klasifikace ISDN služeb
skupiny služeb
identifikace čísla
sestavení spojení
nabízené volání
tarifikační
konferenční
skupinové
42
Přenosové služby
Přenosové služby (někdy též nazývané „nosné služby“) jsou poskytovány prostředky
sítě mezi příslušnými rozhraními v referenčních bodech S (resp. S/T). Nejdůležitější
přenosové služby standardizované v ITU-T a ETSI jsou uvedeny dále.
Kategorie služeb v přenosovém režimu s přepojováním okruhů:
•
přenosová služba na okruzích 64 kbit.s-1, (neomezená),
•
přenosová služba na okruzích 64 kbit.s-1, používaná pro přenos hovorové informace,
•
přenosová služba na okruzích 64 kbit.s-1, používaná pro přenos audiosignálu 3,1 kHz
(např. pro telefax skupiny 3 a přenos dat pomocí modemů).
Služby v přenosové módu s přepojováním paketů:
•
služba s virtuálním spojením nebo pevným virtuálním okruhem po kanálu B,
•
služba s virtuálním spojením nebo pevným virtuálním okruhem po kanálu D,
•
přenosová služba bez spojení.
Telekomunikační služby
Telekomunikační služby, nebo též úplné telekomunikační služby, zahrnují komunikaci
„od konce ke konci“, tedy včetně koncových zařízení. Nejdůležitější telekomunikační služby
v ISDN jsou:
•
telefonie,
•
telefax skupiny 4,
•
teletex,
•
videokonference,
•
videotex,
•
telefonie 7 kHz,
•
smíšený režim (TEXTFAX).
Dopňkové služby
Doplňkové služby poskytují přídavné funkce, které rozšiřují možnosti a zvyšují
uživatelský komfort. Opírají se o informace, které má síť k dispozici a jsou obecně dostupné
prostřednictvím kanálů D. Existuje několik nejdůležitějších skupin doplňkových služeb:
•
•
•
•
•
identifikace účastníků (např. CLIP – identifikace volající stanice a zobrazení jejího
čísla aj.),
nabízené volání (např. CFB – přesměrování volání při obsazení volané stanice aj.),
sestavování spojení např. CONF – spojení a současná konverzace mezi více
účastníky),
tarifikační informace (např. AoC – informace o poplatcích aj.),
skupinové služby (např. CUG – vytváření uzavřených uživatelských skupin aj.).
43
3.2.7 Inteligentní síť a její služby
3.2.7.1 Filosofie inteligentních sítí
Liberalizace telekomunikačního trhu nutí provozovatele rychle reagovat na potřeby trhu
při použití efektivních řešení z hlediska vynaložených nákladů. Zavádění nových služeb
nynějším způsobem, tj. modifikací existujících služeb a implementací nových programů
do všech digitálních spojovacích systémů, představuje značné náklady vzhledem k potřebě
realizovat takovéto modifikace ve velkém množství ústředen, což je také náročné na čas.
Řešení, které tyto nedostatky odstraní, je v následující filosofii inteligentních sítí.
Do existující digitální telekomunikační sítě, která využívá signalizaci CCS7, se přemístí
programy a data pro uvedené služby z digitálních ústředen do centralizovaných zařízení,
řídicích logiku těchto služeb. Tato centralizovaná zařízení spolu s existující telekomunikační
sítí vytvoří předpoklady pro realizaci inteligentních služeb. Inteligentní službu není schopna
poskytnout původní telekomunikační síť.
3.2.7.2 Základní struktura inteligentní sítě
Do existující telekomunikační sítě se implementují následující centralizované funkční
bloky:
SSP (Service Switching Point). Implementuje se do některých digitálních ústředen a má
za úkol umožnit přístup k službám IN z koncových zařízení telekomunikační sítě. Pracuje
v reálném čase. Digitální ústředna, která obsahuje SSP se také nazývá IN ústředna. K SSP se
může připojit i zařízení IP (Intelligent Peripheral). IP nabízí speciální telekomunikační
funkce, které současné ústředny nemají, např. zákaznické zprávy, přijímače frekvenční volby,
rozpoznání hlasu, přeměna textu na řeč.
SCP (Service Control Point). Je to centralizovaná databáze s daty o účastnících služby a
hlavně obsahuje logiku poskytovaných inteligentních služeb. Účastníkem služby je osoba
nebo firma, která pro svoji činnost využívá služby IN, např. lékařská komora, hasiči, policie
apod. SCP je určený pro zpracování dat v reálném čase.
SMP (Service Management Point). Umožňuje operátorovi sítě realizovat přípravu a
řízení služeb v IN, např. vytváření a modifikací databáze služeb, tvorbu různých statistických
informací apod.
3.2.7.3 Charakteristiky některých služeb inteligentní sítě
Advanced freephone – uvedená služba umožňuje flexibilní směrování hovorů
v závislosti na čase, zdroji (regionu), typu dne, proporčního dělení provozu, přičemž uživatel
služby může realizovat volání z libovolného telefonního přístroje. Za použití uvedené služby
uživatel (volající) neplatí, platba je účtována účastníkovi služby. Použití služby může být
vázáno na ověření PIN.
Premium rate – uvedená služba umožňuje flexibilní směrování hovorů v závislosti
na čase, zdroji (regionu), typu dne, proporčního dělení provozu, přičemž uživatel služby může
realizovat volání z libovolného telefonního přístroje. Uživatel služby kromě normálního tarifu
za volání platí extra poplatek účtovaný poskytovatelem za poskytnuté informace. Použití
služby může být vázáno na ověření PIN.
44
Televoting – uvedená služba umožňuje uživateli realizovat v definovaných časových
periodách volání na různá čísla, ze kterých každé koresponduje s jednou alternativou
při hlasování. Volání jsou v SCP registrována a počítána. Volající dostává informační zprávu
potvrzující zaregistrování volání. Poskytovatel může nadefinovat různé podmínky
pro obsluhu volání, jako např. v pořadí n-té volání, resp. každé n-té volání je přepojeno
ke specifickému cíli, např. na telefon do TV studia apod. Pro uvedenou službu je možné
použít výše uvedená kritéria pro směrování hovorů. Tarifování uvedené služby je většinou
rozdělené mezi uživatelem a účastníkem služby.
Calling cards – tato služba umožňuje uživateli realizovat telefonní volání z libovolného
telefonního přístroje v síti, přičemž tarifování za volání není účtované tomu telefonnímu číslu,
ze kterého byl hovor realizovaný.
Podle typu volané karty jsou rozlišovány následující typy uvedené služby:
Credit Card Calling Service – poplatky za volání jsou účtovány na číslo karty
s kreditem. Pro každý měsíc může být definována určitá výška kreditu, která je ověřována
při každém volání. Zbývající výše kreditu je v SCP konvertovaná do maximální doby spojení.
Volací kartu je možné využívat až do vyčerpání kreditu, resp. po dobu definované časové
periody.
Prepaid Calling Card Service – používání uvedené služby je vázáno na koupi
předplacené karty bez potřeby uzavření speciální dohody mezi poskytovatelem a uživatelem
služby. Předplacenou volací kartu je možné používat až do vyčerpání limitu. Její použití může
být vázané na definovanou časovou periodu.
Telecom Calling Card Service – poplatky za volání jsou účtovány na číslo karty, které
je svázáno s telefonním číslem uživatele služby. Tímto způsobem uživatel služby dostává
platby za volání realizované prostřednictvím volací karty v rámci svého telefonního účtu,
pokud jsou tato volání uskutečněna z jiných telefonních čísel.
Personal number – uvedená služba umožňuje volajícímu dosáhnout služby
prostřednictvím přiřazeného personálního čísla, přičemž volání může být směrováno na různé
cíle podle zadání účastníka služby, např. v závislosti na čase a typu dne. Účastník může také
realizovat volání z libovolného telefonního přístroje s DTMF volbou prostřednictvím
personálního čísla na svůj vlastní účet.
Virtual private network – tato služba dovoluje účastníkovi služby, jako je např.
společnost s více filiálkami v různých geografických regionech, využívat funkce privátní sítě
v rámci veřejné telekomunikační sítě. Pro účastníka služby mohou být definovány různé typy
spojení v rámci VPN skupiny nebo mimo tuto skupinu. Určité typy volání jsou vázány
na ověření PIN.
Universal access number – uvedená služba umožňuje účastníkovi, jako je např.
společnost s několika filiálkami v různých geografických regionech, aby byl dosažitelný
z různých regionů, resp. ze zahraničí pod jedním telefonním číslem. Účastník služby může
specifikovat, která příchozí volání mají být směrována k danému cíli, přičemž toto přiřazení
je měnitelné, např. v závislosti na čase, resp. typu dne.
3.2.7.4 Trendy rozvoje inteligentních sítí
Požadavek na rychlou přípravu nové služby s optimálními náklady vedl v 80 - tých
letech k vývoji IN jako uzavřené architektury pro vytvoření služeb s přidanou hodnotou inteligentních služeb. V této podobě se v současnosti IN používají. Zároveň
45
v telekomunikačním světě dochází k technologickým změnám a ke změnám vyvolaným
deregulací telekomunikačního trhu.
Z pohledu vytváření nových inteligentních služeb lze upozornit na následující trendy:
•
Trvale se rozšiřuje řízení a kontrola síťových prostředků na úrovni služeb pomocí
aplikačního programového rozhraní API (Application Programming Interface).
Opouštějí se výrobci navrhovaná rozhraní a přechází se k otevřeným API.
•
Z uvedeného důvodu lze používat jak standardní programové vývojové prostředí, tak i
standardní, resp. moderní postupy z techniky programování, např. JAVA nebo UML
(Unifield Modeling Language).
•
S narůstající liberalizací telekomunikačního trhu vzniká požadavek na otevření sítě,
což umožní dalším poskytovatelům služeb nabízet služby pomocí využití
telekomunikační sítě.
Z uvedených důvodů vznikly v roce 1998 dvě iniciativy PARLAY a JAIN (JAVA APIs
for Integrated Networks). Obě mají společný cíl, a to zjednodušit vývoj nových služeb
různých sítí (PSTN, mobilních sítí, IP sítí) a umožnit vývoj služeb i dalším poskytovatelům
služeb. Aby tohoto cíle bylo dosaženo, pracují obě iniciativy na specifikaci otevřeného
programovatelného rozhraní k různým komunikačním sítím, obr. 3.36.
Server služeb
API
Gatew ays
(Firew all & Protocol Maping
HLR
SCP
CAMEL
SSP
MSC
IVR
PSTN/IN
QoS
Směrovač
SIP
Server
MGC
H.323
GK
MG
Mail
Server
WWW
Server
Internet/Intranet
Obr. 3.36 PARLAY a JAIN filosofie
GSM/UMTS
46
3.3 Sítě B-ISDN a ATM sítě
Anotace:
Stručně popisuje základní vlastnosti ATM sítě.
Osnova:
3.3.1 Širokopásmová ISDN (B-ISDN, Broadband – ISDN)
3.3.2 ATM síť
3.3.1 Širokopásmová ISDN (B-ISDN, Broadband - ISDN)
Základní přenosová rychlost ISDN je 64 kbits-1. Vyšší přenosové rychlosti je možné
nabízet účastníkovi jen v omezené míře, a to jako násobky 64 kbit s-1, tj. n x 64 kbit s-1,
přičemž maximální hodnota n je 30. Toto omezení je pro širokopásmovou síť nevyhovující, a
proto bylo zapotřebí navrhnout nový typ širokopásmové sítě s jiným principem přenosu
a spojování, než je u ISDN. Nový princip by měl umožnit poskytnout uživateli takovou
přenosovou rychlost, kterou požaduje. Pro B-ISDN byl použit princip asynchronního způsobu
přenosu ATM (Asynchrounos Transfer Mode), který je charakteristický tím, že informace je
přenášena v tzv. buňkách. ATM buňka je v podstatě paket s konstantní délkou 53 oktetů.
B-ISDN KZ
ATM Ú
ATM CC
ATM Ú
ATM Ú
B-ISDN KZ
ATM síť
optické vlákno
B-ISDN
Obr. 3.37 Přenosový řetěz B-ISDN
Část přenosového řetězce, která začíná a končí zdrojovou a cílovou ústřednou se nazývá
ATM síť.
3.3.2 ATM síť
Podobně jako jsou ústředny v ISDN vzájemně propojeny spojovacími svazky kanálů
(časových), v B-ISDN jsou síťové uzly propojeny pomocí virtuálních cest VP (Virtual Path).
Virtuální cesta udává jaká přenosová kapacita je potřebná pro přenos všech vstupních
požadavků do síťového uzlu k sousednímu uzlu v době nejsilnějšího provozu HPH (Hlavní
provozní hodina). Spojení mezi volajícím a volaným terminálem se realizuje pomocí
virtuálních kanálů VC (Virtual Channel), které jsou součástí VP. VC je část přenosové
kapacity VP. Jakou přenosovou kapacitu má VC, závisí na požadavku účastníka. Např.
pro přenos hovoru požaduje 64 kbit s-1, pro přenos pohyblivého obrazu může požadovat 6
47
Mbit s-1. VP se skládá z VC, přičemž počet VC v dané VP je závislý na požadované šířce
pásma (přenosové rychlosti) pro konkrétní spojení.
ATM síť obr. 3.38 využívá dva druhy síťových uzlů: ATM ústřednu a ATM CC (Cross
Connect).
ATM CC realizuje přepojování virtuálních cest VP a jejich činnost řídí centrální
managementové pracoviště. ATM CC je síťový uzel, určený pro manipulaci s virtuálními
cestami VP v případě neočekávaných provozních situacích v ATM síti.
ATM ústředna má stejnou úlohu jako každá ústředna, tj. na základě přijatého čísla
buduje spojení do požadovaného směru. ATM ústředny jsou řízeny volaným číslem vyslaným
volajícím terminálem.
ATM síť je v podstatě paketová síť, která přenáší ATM buňky. Je to síť spojově
orientovaná. Její přednosti spočívají v tom, že doba přepojování ATM buněk je podstatně
kratší než doba zpracování paketu směrovačem. ATM síť je schopna zabezpečit požadovanou
kvalitu služby QoS.
Obr. 3.38 Příklad ATM sítě
48
3.4 Sítě s přepojováním rámců Frame Relay sítě
Anotace:
Vysvětluje princip činnosti FR sítě a některé příklady jejího využití.
Osnova:
3.4.1 Princip přenosu dat v Frame Relay síti
3.4.2 Frame Relay jako statistický multiplexer
3.4.3 Frame Relay spojení
3.4.4 Příklad aplikace Frame Relay sítí
3.4.1 Princip přenosu dat v Frame Relay síti
Obecně řečeno, Frame Relay (FR) je koncepce vytvořená jako modifikace X.25, která
spočívá hlavně v tom, že je odstraněno úsekové HDLC potvrzování. Princip přenosu dat
podle Frame Relay je na obr. 3.39.
Zdrojový
KS
Cílový
KS
Zdrojový
DTE
FR
Data
FR -síť
Rámec s daty
Cílový
DTE
FR
KS - Koncový systém
DTE - Data Terminal Equipment
Potvrzení konec - konec
Rámec s potvrzením konec - konec
Obr. 3.39 Přenos dat podle FR
V každém Frame Relay uzlu, resp. v cílovém KS (Koncový systém) jsou přezkušována
přijímaná data jen z hlediska přenosové chyby. Při Frame Relay je skutečné přezkoušení
zabezpečení datového přenosu přes síť realizováno koncovým systémem. Tyto musí
přenosovou chybu rozeznat a od komunikujícího partnera požadovat opakovaný přenos
chybných nebo ztracených dat přes síť.
3.4.2 Frame Relay jako statistický multiplexer
Důležitou společnou vlastností Frame Relay a X.25 je to, že obě techniky umožňují
paralelní komunikaci program - program přes jedno fyzické vedení.
Obr. 3.40 naznačuje princip paralelní komunikace podle Frame Relay koncepce.
DLCI = a
DLCI = b
DLCI = c
DLCI = a
DLCI = b
DLCI = c
DTE
49
FR - UNI
DCE
Fyzické rozhraní
FR - cesta
c
c
a
c
c
c
b
Přenos rámců
DLCI - Data Link Connection Identifier
DTE - Data Terminal Equipment
DCE - Data Communication Equipment
Obr. 3.40 Multiplexní model pro paralelní komunikaci podle FR
Každý rámec obsahuje údaj DLCI (Data Link Connection Identifier), který vyjadřuje
číslo portu v logickém multiplexeru na straně DTE a Frame Relay ústředně DCE. DLCI
ve Frame Relay je tedy porovnatelné s LCI v X.25. DLCI slouží k přiřazení rámce
k příslušnému virtuálnímu kanálu.
3.4.3 Frame Relay spojení
Z hlediska adresování představuje Frame Relay sítí propojené statistické multiplexery,
obr.3.41. Pro datovou komunikaci přes Frame Relay síť musí být vytvořeno virtuální spojení
konec - konec mezi dvěma příslušnými koncovými systémy. Virtuální spojení konec - konec
představuje logické spojení multiplexních portů ve dvou vzájemně komunikujících
koncových systémech pro potřebu výměny dat v obou směrech. Frame Relay spojení jsou
duplexní tj. umožňují současné vysílání a příjem dat.
FR síť
FR - KS
DLCIs
FR
síťový uzel
M
U
X
M
U
X
DTE
DCE
FR-KS - FR - koncový systém
DTE
- Data Terminal Equipment
M
U
X
FR - KS
FR
síťový uzel
M
U
X
M
U
X
M
U
X
DCE
DTE
DLCIs
DCE - Data Communication Equipment
SF - Spojovací funkce
Obr. 3.41 FR - síť jako propojené statistické multiplexery
V současnosti pracují Frame Relay sítě nejčastěji na principu pevných virtuálních
spojení, která jsou vytvořena provozovatelem sítě a jsou k dispozici potud, pokud je
provozovatel sítě nezruší.
50
Úlohou Frame Relay síťových uzlů je postoupit dále přijímané rámce, což se nazývá
jako spojovací funkce SF Frame Relay síťového uzlu. Pro každé fyzické vstupní vedení jsou
v síťovém uzlu vytvořeny spojovací tabulky, ve kterých pro každou možnou vstupní hodnotu
DLCI (logický vstupní kanál) je dáno fyzické výstupní vedení a výstupní hodnota DLCI
(logický výstupní kanál). Když přijde rámec do síťového Frame Relay uzlu, přečte se DLCI
hodnota a na základě spojovací tabulky je přiděleno výstupní vedení jakož i výstupní DLCI.
3.4.4 Příklad aplikace Frame Relay sítí
Pro připojení systémů na Frame Relay síť, které nemohou vysílat data ve formátu Frame
Relay, jsou zapotřebí určité přístupové komponenty. Frame Relay síť často slouží jen jako
čistě tranzitní síť (Backbone), ke které může být přístup realizován pomocí:
•
směrovače,
•
FRAD (Frame Realy Assembly / Disassembly) zařízení.
Směrovač s Frame Relay rozhraním se používá pro vzájemné propojení LAN
pomocí Frame Relay sítě.
FRAD zařízení odpovídá PAD zařízení v X.25 síti a představuje vlastní Frame Relay
koncový systém, obr. 3.42.
Spojení konec - konec
LAN
FRAD
X.25
FRAD
FR - síť
SNA
LAN
X.25
Data
Data
Vkládání
Data
DLCI = x
Vybírání
Data
DLCI = y
FRAD - Frame Relay Assembly/Disassembly
SNA - System Netw ork Architecture (podle IBM)
Obr. 3.42 Příklad aplikace FR sítě
Jak je zřejmé z obrázku, vysílaná data jsou pomocí FRAD ukládána do rámců
(Encapsulation) a potom přenášena přes Frame Relay síť. V cílovém FRAD jsou
z přijímaných rámců znovu získána původní data (Decapsulation). Pomocí FRAD zařízení je
možné na Frame Relay síť připojit různé systémy, jako je např. LAN, síť X.25, spínače nebo
různé specifické komponenty. Při propojení LAN se často používá TCP/IP protokol.
Směrování datových paketů se uskutečňuje na základě pevně nastavených spojovacích
tabulek v síťových uzlech. V tabulkách jsou obsažena přípojná vedení k účastníkům a
síťovým uzlům s určitými přidělenými DLCI hodnotami. Přiřazení spojení, tj. které vstupní
DLCI patřící určitému vedení je přiřazeno výstupnímu DLCI, je vytvořeno provozovatelem
sítě na základě požadavku zákazníka. Všechny datové pakety jsou přenášeny sítí podle těchto
tabulkových údajů. Frame Relay služba dává k dispozici přes přípojky větší počet pevných
spojení s různými partnery. Ze strany zákaznické přípojky nejsou spojení ovládána, tj. volba
požadovaného DKZ nemá žádný význam.
51
3.5 MPLS sítě
Anotace:
Pro zvýšení výkonnosti internetu se do jeho určitých oblastí implementuje
technologie MPLS. Její principy jsou popsané v této kapitole.
Osnova:
3.5.1 Důvody pro vytvoření MPLS
3.5.2 Princip směrování v MPLS síti
3.5.2.1 Směrování v MPLS síti
3.5.2.2 Přenos IP paketů s přiděleným Labelem
3.5.2.3 Přesměrování v MPLS síti
3.5.3 Další vývoj MPLS
3.5.4 Možnosti použití MPLS
3.5.1 Důvody pro vytvoření MPLS
Klasické "IP sítě", jako např. současný Internet, využívají k přenosu IP paketů, tzv.
datagramový princip. Znamená to, že k přenosu paketů mezi komunikujícími počítači není v
síti definována žádná cesta a každý IP paket se do cíle může dostat různou cestou. Jednotlivé
směrovače (síťové uzly) směrují pakety do jednotlivých směrů podle aktuálního provozního
stavu sítě. Z tohoto důvodu i zpoždění IP paketů, patřících jedné přenášené zprávě, může být
různé. Z uvedeného důvodu při přenosu hlasového a video signálu prostřednictvím rozsáhlých
nespojově orientovaných IP sítí, se velmi těžko plní požadavky na kvalitu služby, QoS. Tyto
požadavky je možno lépe a jednodušeji splnit v případě, že jsou pakety např. jedné třídy,
přenášeny mezi komunikujícími počítači stejnou cestou. K dosažení takové komunikace se
nejdříve musí vybudovat v IP síti virtuální spojení, což je možné pomocí MPLS (Multi
Protocol Label Switching).
Myšlenka MPLS spočívá v tom, že je k přenosu IP paketů sítí vybudována datová cesta
v podobě virtuálního spojení. Tento princip plně odpovídá virtuálním spojením u tzv. spojově
orientovaných sítí s přepojováním paketů, např. X.25-, FR-, ATM sítě. Aby bylo možné
přenášet IP pakety stejným způsobem jako pakety v uvedených sítích, je zapotřebí doplnit
k IP paketům určitý speciální údaj, který může být interpretován jako číslo logického kanálu.
Při MPLS se ke každému přenášenému paketu přiřadí speciální návěstí, nazývané MPLS
záhlaví (Label). Na základě MPLS záhlaví je možné IP pakety efektivně, podobně jako v FR
resp. ATM sítích, přenášet bez toho, aniž by bylo zapotřebí vyhodnocovat relativně rozsáhlé
záhlaví IP paketu. Tím se samozřejmě zvýší rychlost přenosu IP paketu sítí s MPLS
technologií. Příklad využití MPLS technologie v IP síti je na obr. 3.43.
52
IP směrování
IP Paket
L
L
IP směrování
MPLS - oblast
(spínáni Label)
IP směrování
IP směrování
L
IP směrování
MPLS - oblast
(spínáni Label)
IP směrování
IP směrování
IP směrování
L
L - MPLS záhlaví
L
Obr. 3.43 IP síť s využitím MPLS technologie
Příklad struktury MPLS sítě je uveden na obr. 3.44.
Vstupní
LER
MPLS doména
LSP
LSR
LSR
LSR
LSR
Výstupní
LER
LSR
Obr. 3.44 Příklad struktury MPLS sítě
IP pakety vstupují do MPLS sítě prostřednictvím vstupního (Ingress) LER (Label Edge
Router), který doplní k IP paketu MPLS záhlaví. Na výstupu MPLS sítě je výstupní (Egress)
LER, ve kterém je MPLS záhlaví odstraněno a IP paket pokračuje do cílové adresy v podobě,
ve které do MPLS sítě vstupoval. IP pakety procházející MPLS sítí je možné na základě
určitých kritérií zařadit do tříd, nazývaných FEC (Forwarding Equivalence Class).
Do jednotlivých tříd je možné IP pakety zařazovat např. podle následujících parametrů: IP
cílová adresa resp. zdrojová adresa, přenosová rychlost, kvalita služby QoS a pod. Datové
toky se stejnými parametry lze potom MPLS sítí přenášet jednou společnou cestou,
nazývanou LSP (Label Switched Path). LSP vytváří virtuální spojení mezi vstupním a
výstupním LER, které MPLS sítí prochází určitými síťovými uzly, nazývanými LSR (Label
Switch Router). Při přechodu Label přes LSR se mění vstupní Label na výstupní, podobně
jako v ATM sítích. IP pakety, zařazené do určité FEC, mají celou cestu v průběhu trvání
výměny informací stejné vstupní a výstupní MPLS záhlaví.
53
Výměna MPLS záhlaví mezi jednotlivými směrovači se realizuje pomocí LDP (Label
Distribution Protocol), kterou realizuje pomocí TCP. MPLS záhlaví je zapotřebí pouze
k přenosu IP paketu mezi vstupním a výstupním LER. Vkládá se mezi záhlaví síťové vrstvy
(vrstva 3) a záhlaví vrstvy datového spoje (vrstva 2), obr. 3.45.
Záhlaví
vrstvy 2
MPLS
záhlaví
Label
CoS/Exp
Záhlaví
vrstvy 3
S
Užitečná data
TTL
Obr. 3.45 Umístění a struktura MPLS záhlaví
Záhlaví vrstvy 3 může představovat záhlaví IP paketu a záhlaví vrstvy 2 může být
záhlaví MAC rámce. Datové pole jednoho MPLS záhlaví je 32 bitů. Na obrázku je rovněž
uvedena jeho vnitřní struktura. Label je v podstatě číselné označení MPLS záhlaví. Pole
CoS/Exp (Class of Service/Experiment) se může využít podle potřeby, např. jako prioritní
vstup. S (Stack) bit je označován jako indikátor konce pole Label a využívá se v případě, že
v MPLS záhlaví je několik Label. Pole TTL (Time to Live) v rozsahu 8 bitů je určeno
pro potlačení zasmyčkování paketu v síti.
CoS (Class of Service) označuje skupinu postupů v sítích založených na TCP/IP,
standard IEEE 802.1p, charakterizovaných (priorizovaných) podle CoS kategorií. Rozlišují se
tři specifické CoS kategorie:
•
uživatelská třída 1: hlas,
•
uživatelská třída 2: vysokozabezpečený přenos dat (videokonference),
•
uživatelská třída 3: nenáročné aplikace (e-mail, WWW Browsing).
CoS pracuje na principu Best - Effort a nezabezpečuje kvalitu služby, jako je tomu
při QoS, kde se explicitně garantuje požadovaná šířka pásma, nebo jiné parametry.
3.5.2 Princip směrování v MPLS síti
Klasické směrování v IP síti je uvedeno na obr. 3.46.
Část cílové
IP adresy
Rozhraní
Část cílové
IP adresy
Rozhraní
Část cílové
IP adresy
128.89
1
128.89
0
128.89
0
171.69
1
171.69
1
...
...
...
...
...
...
Rozhraní
0
128.89.25.4 Data
128.89.25.4 Data
0
1
128.89.25.4 Data
128.89.25.4 Data
1
Obr. 3.46 Směrování v IP síti
54
Postup:
•
směrovač přijímá IP paket,
•
vybere cílovou adresu z IP paketu,
•
porovná ji s údaji ve směrovací tabulce,
•
aktualizuje záhlaví IP paketu,
•
přenese aktualizovaný IP paket na výstupní rozhraní definované směrovací tabulkou.
3.5.2.1 Směrování v MPLS síti
Tuto proceduru je možné rozdělit do několika kroků:
•
výměna směrovacích informací,
•
přidělování Label,
•
vlastní přenos IP paketů s přiděleným Label.
Výměna směrovacích informací, obr. 3.47.
Vstupní
Label
Část
Výstupní
cílové
Rozhraní
Label
IP
adresy
Vstupní
Label
Část
Výstupní
cílové
Rozhraní
Label
IP
adresy
128.89
1
128.89
0
171.69
1
171.69
1
...
...
...
...
Vstupní
Label
Část
Výstupní
cílové
Rozhraní
Label
IP
adresy
128.89
0
...
...
0
0
1
Všechna data
na 128.89 a
171.69
Všechna data
128.89
1
Všechna data
171.69
Obr. 3.47 MPLS - výměna směrovacích informací
Princip je "klasický", což znamená, že výměna se uskutečňuje přes používané
směrovací protokoly IGPs (Interior Gateway Protocols), např. OSPF, protože v MPLS se
obyčejně jedná o uzavřenou síť jednoho operátora.
Přidělování Label je uvedeno na obr. 3.48.
Vstupní
Label
Část
cílové
Výstupní
Rozhraní
IP
Label
adresy
Vstupní
Label
55
Část
cílové
Výstupní
Rozhraní
IP
Label
adresy
-
128.89
1
4
4
128.89
0
9
-
171.69
1
5
5
171.69
1
7
...
...
...
...
Vstupní
Label
9
Část
cílové
Výstupní
Rozhraní
IP
Label
adresy
128.89
0
...
...
0
Label pro 128.89 ?
1
-
0
128.8 a 171.69 ?
Label 9 pro síť 128.89
Label pro 171.69 ?
1
Label 7 pro 171.69
Obr. 3.48 MPLS - přidělování kanálů
Výměna informací obsažených v Label se realizuje pomocí LDP. Požadavek
na přidělení Label se uskutečňuje ve směru od vysílače k přijímači, tj. Dowstream.
Přidělování Label postupuje opačným směrem, tj. Upstream.
3.5.2.2 Přenos IP paketů s přiděleným Labelem
Vytvořenou LSP je možné chápat jako tunel 2. vrstvy, mezi vstupním a výstupním
LER.
Vstupní
Label
Část
Výstupní
cílové
Rozhraní
Label
IP
adresy
Vstupní
Label
Část
Výstupní
cílové
Rozhraní
Label
IP
adresy
-
128.89
1
4
4
128.89
0
9
-
171.69
1
5
5
171.69
1
7
...
...
...
...
Vstupní
Label
9
Část
Výstupní
cílové
Rozhraní
Label
IP
adresy
128.89
0
...
...
-
0
128.89.25.4 Data
0
1
9 128.89.25.4 Data
1
128.89.25.4 Data
4 128.89.25.4 Data
Obr. 3.49 MPLS - přenos IP paketů s přiděleným Label
Omezované (Constraints) směrování v MPLS síti
Tento typ směrování je charakteristický tím, že počet cest vhodných pro vytvoření LSP
je redukován z pohledu dodržení určitých omezení, resp. požadavků (Constraints), např. šířka
pásma, zpoždění, počet ztracených požadavků. Protože při tomto směrování se jako základ
používá SPF (Shortest Path First) metrika, nazývá se toto směrování v MPLS síti CSPF
(Constrained Shortest Path First).
Zjednodušený algoritmus výběru cesty podle CSPF:
•
1. krok: vyhledej všechny cesty s minimálními náklady (podle metriky SPF).
56
•
2. krok: vyber z toho cesty s nejmenšími přenosovými rychlostmi.
•
3. krok: vyber z toho cesty s minimálním počtem úseků.
•
4. krok: náhodně vyber ze zůstávajících cest jednu cestu, kterou se bude LSP
realizovat.
{náklady,dispoziční přenosová rychlost v Mbit/s}
{10,100 Mbit/s}
{8,80 Mbit/s}
A
{4,90 Mbit/s}
B
{8,90 Mbit/s}
Všechna spojení
{10,100 Mbit/s}
Všechna spojení
{5,150 Mbit/s}
{8,90 Mbit/s}
Obr. 3.50 MPLS síť
Příklad výběru cesty podle CSPF je znázorněn na obr. 3.50, obr. 3.51, obr. 3.52 a obr.
3.53.
Cíl: Vyber cestu ze síťového uzlu A do síťového uzlu B s minimální přenosovou
rychlostí 20 Mbit.s-1. Na obr. 3.50 je skupina cest, na kterou bude aplikován směrovací
algoritmus CSPF.
{8,80 Mbit/s}
A
{4,90 Mbit/s}
B
{8,90 Mbit/s}
Všechna spojení
{10,100 Mbit/s}
Všechna spojení
{5,150 Mbit/s}
{8,90 Mbit/s}
Obr. 3.51 Síť bez spojení s maximálními náklady
Je to skupina cest vybraných podle SPF metriky. Znamená to, že z množiny možných
cest, obr. 3.50, byla odstraněna cesta s maximálními náklady, v našem případě je to 10.
57
{4,90 Mbit/s}
A
B
{8,90 Mbit/s}
Všechna spojení
{10,100 Mbit/s}
Všechna spojení
{5,150 Mbit/s}
{8,90 Mbit/s}
Obr. 3.52 Síť bez spojení s minimální přenosovou rychlostí
Z předchozí skupiny cest byla odstraněna cesta s minimální dispoziční přenosovou
rychlostí, v našem případě je to cesta s přenosovou rychlostí 80 Mbit.s-1.
A
B
{8,90 Mbit/s}
Všechna spojení
{10,100 Mbit/s}
Všechna spojení
{5,150 Mbit/s}
{8,90 Mbit/s}
Obr. 3.53 Skupina spojení s minimálním počtem uzlů
Z předchozí skupiny cest je odstraněna cesta s maximálním počtem síťových uzlů,
v našem případě je to 5 uzlů. Ze zbývajících cest je možné vybrat jednu cestu buď náhodně, a
nebo podle postupu DSP (Dijsktra Shortes Path) a tuto využít k realizaci LSP.
3.5.2.3 Přesměrování v MPLS síti
Přesměrování tunelu se může realizovat z několika příčin:
•
administrativní změny,
•
přetížení,
•
porucha spojení (Link Failure),
•
porucha síťového uzlu (Node Failure).
V MPLS jsou známy dva způsoby přesměrování:
•
Vybudování nové LSP (Path Restauration). Vyžaduje nový výpočet podle CSPF, což
vyžaduje několik sekund. Původní LSP se rozpadne, až po ukončení procesu
přesměrování. Přesměrování zrealizuje LER, nebo LSR po vzniku poruchy.
•
Rychlé přesměrování (Fast Reroute). Jeho cílem je rychlá změna cesty při poruchách a
umožňuje minimalizovat počet ztracených paketů a případných zpoždění, což je např.
velmi důležité při VoIP. Nazývá se také jako Local Protection. Porucha se odstraní
pomocí předem připravené zálohové LSP. Bypass tunel je vytvořen jako zálohová
58
LSP (Backup LSP), která zálohuje několik primárních LSP (1 : M). Může být
realizována jako:
•
Link Protection, obr. 3.54,
•
Node Protection, obr. 3.55,
•
s použitím Label Stacking, to znamená více Label v jenom IP paketu, obr.
3.56.
Pokud je zálohová LSP určena pouze pro jednu primární LSP (1 : 1), tato záloha se
nazývá Detour LSPs, a není při ní zapotřebí Label Stacking.
Link Protection
1. Primární LSPs jsou: A - F (přes B - C - D) a A - I (přes (B - C).
2. Chráněná LSP je: B - C.
3. Zálohová LSP je: B - G - C.
4. Bod, ze kterého se buduje zálohová LSP - směrovač B.
5. Chráněná LSP je v poruše.
6. Primární LSPs využívají zálohovou LSP.
B - G - C je Next Hop Tunnel, tj. tunel k nejbližšímu neporušenému úseku.
H
A
B
I
C
LSP A -F
LSP A - I
Zálohovová LSP
LSP A - F přes zálohovou LSP
LSP A - I přes zálohovou LSP
J
D
G
Obr. 3.54 Příklad pro Link Protection
F
H
A
B
59
I
J
C
LSP A -F
LSP A - I
Náhradní LSP
LSP A - F přes náhradní LSP
LSP A - I přes náhradní LSP
D
F
G
Obr. 3.55 Příklad pro Node Protection
1. Primární LSPs jsou A - F a A - I (stejně jako v předchozím příkladě).
2. Chráněný uzel je směrovač C.
3. Zálohová LSP je B - H - I - D.
4. Bod, ze kterého se buduje zálohová LSP - směrovač B.
5. Směrovač C je v poruše.
6. Primární LSPs využívají zálohovou LSP.
B - H - I - D je Next Hop Tunel, tj. tunel k nejbližšímu neporušenému úseku.
H
I
J
21 12
A
20 12
B
10
12
C
11
LSP A -F
Náhradní LSP
LSP A - F přes náhradní LSP
D
F
12
G
Obr. 3.56 Příklad pro Label Stacking
1. Situace jako v předcházejících případech s tím rozdílem, že bude znázorněno i
předělení Label.
2. Směrovač C je v poruše.
3. Primární LSP A - F využívá zálohovou LSP.
4. Směrovač B pro identifikaci zálohové LSP přiloží k původnímu Label druhý Label-12
(Label Stacking).
60
3.5.3 Další vývoj MPLS
Koncepci MPLS je možné využít i při přenosu IP paketů přes optické sítě s WDM
(Wavelength Division Multiplexing). Aplikace MPLS v optických sítích se nazývá MP
Lambda S, tj. MPλS. Label je možné považovat za identifikátor optické vlnové délky, kterou
je IP paket přenášen.
Poslední trend vývoje MPLS je ve využití MPLS principu k přenosu IP paketů přes
všechny typy metropolitních a dálkových sítí, jako jsou: Frame Relay-, ATM-, SDH- a WDM
sítě. Takovéto rozšíření MPLS se nazývá GMPLS (Generalized MPLS). Cílem GMPLS je
použít v 1. a 2. vrstvě libovolné transportní sítě jednotný postup pro přenos, signalizaci a
směrování.
3.5.4 Možnosti použití MPLS
•
velcí operátoři sítí,
•
virtuální privátní síť je možné vytvořit pomocí MPLS, např. pomocí přidělené FEC
přenášet provoz VPN přes vybudované LSPs,
•
realizovat požadovanou kvalitu služby QoS pomocí FECs, např. směrování dat
s vysokou prioritou na málo zatíženou datovou trasu,
•
MPLS technologie může být využita i k měření provozu, to znamená, že se vytvoří
MPLS tunel mezi dvěma body, mezi kterými chceme změřit množství přenesených
dat.
61
3.6 Sítě nové generace – NGN
Anotace:
Z ekonomických důvodů, jako i poskytování nových multimediálních služeb se
postupně začínají budovat tzv. sítě nové generace NGN, u kterých má být základem
internet ve funkci nosné sítě. Základní vlastnosti tohoto evolučního vývoje jsou
uvedené v kapitole 3.6.
Osnova:
3.6.1 Konvergenční procesy v telekomunikačních sítích
3.6.2 Základní filosofie NGN
3.6.3 Příklady implementace NGN do současné telekomunikační sítě
3.6.3.1 Páteřní síť
3.6.3.2 Širokopásmové sítě
3.6.3.3 Možná alternativa koncepce NGN podle firmy Siemens s.r.o.
3.6.1 Konvergenční procesy v telekomunikačních sítích
Současná a hlavně perspektivní společenská objednávka na přenos informací obsahuje
naléhavý požadavek na vytvoření možnosti bezproblémové komunikace mezi všemi
koncovými systémy připojenými na různé typy sítí: POTS, ISDN, GSM, ATM sítě, IP sítě,
LAN, VPN a pod. Tento náročný úkol je možné řešit v principu dvěma způsoby: konvergencí
všech existujících sítí nebo pomocí sítě nové generace NGN (Next Generation Networks).
Charakteristické pro konvergenci sítí je to, že v jednotlivých sítích se ponechávají vlastní
síťové technologie a vytvoří se bloky při- způsobovacích funkcí, které zabezpečí
bezproblémovou spolupráci různých typů sítí. Nedostatkem tohoto řešení jsou vysoké
náklady, protože každá síť má svůj vlastní vrcholový a provozní management. Druhé řešení
pomocí NGN se z pohledu současného poznání ukazuje jako perspektivní a spočívá v tom, že
vzájemná komunikace mezi heterogenními koncovými systémy bude založena na IP a
procedury výstavby, udržení a rozpadu spojení, stejně jako tarifování, se budou realizovat
centrálním programovým řízením ze zařízení nazývaného SOFTSWITCH. Jednotlivé sítě
při tomto řešení ztrácejí svoji funkční identitu.
V současnosti jsou telekomunikační služby klasifikované jako stacionární, nebo
mobilní. Toto rozdělení vyplývá z toho, jak je koncové zařízení připojeno k síťovému
přístupovému bodu. Mobilní a stacionární služby podporují osobní mobilitu, která uživateli
umožňuje pohyb, mezi různými stacionárními, nebo mobilními koncovými zařízeními. FMC
(Fixed Mobile C) je technologický trend v telekomunikacích, který potlačuje jasné rozdíly
mezi mobilními a stacionárními sítěmi a službami přes zvětšující se podobnost síťových
funkcí v obou typech sítí. FMC umožňuje uživateli nabídku služeb nezávisle na přístupu
uživatele k síti. FMC představuje přípravu takových síťových a službových vlastností, které
nezávisí na technice přístupu do sítě a koncových zařízení.
Rozlišujeme následující formy konvergence:
•
konvergence procesů,
•
konvergence služeb,
•
síťová konvergence.
62
Konvergence procesů
Příprava společných produktů pro provozovatele služeb pevných sítí a poskytovatele
mobilních služeb vyžaduje na jedné straně vytvoření jednotného zákaznického rozhraní a
na druhé straně harmonizaci předkládaných návrhů pro konvergenci.
K jednotnému zákaznickému rozhraní patří administrativní dohody, které se vztahují
na proces přípravy, nahlašování poruch a jejich odstranění, resp. procesy související se
službami, fakturací, inkasem a proces odhlašování.
•
Dohody slouží k tomu, aby u obou provozovatelů měly příslušné procedury
koordinovaný průběh, a aby byla zákazníkovi služba nabídnuta až po ukončení tohoto
průběhu. Obecně může být uživatel zákazníkem obou provozovatelů a do nové
dohody jsou přeneseny podmínky z existujících dohod a to bez přerušení nabízených
služeb.
•
Při dotazech a reklamacích musí být vůči uživateli realizován jednotný postup (One
face to the customer). Jednotlivé procedury jsou jednoznačně definovány
pro zpracování různých požadavků uživatelů. Znamená to především definování
rozhraní mezi oběma provozovateli včetně příslušných eskalujících procedur.
•
Rovněž proces odhlášení se zákazníka od určité služby by měl být mezi provozovateli
koordinován.
Konvergence služeb
Uživateli se nabízí možnost dosáhnou v každém přístupovém bodu sítě stejným
způsobem přístup na část osobních služeb. Až přes takovouto mobilitu služby je v plném
rozsahu podporována mobilita účastníka a heterogenita sítí a síťové techniky jsou před
uživatelem skryty. Různorodost koncových zařízení, z pohledu jejich schopností, stejně jako
technika přístupu do sítě způsobuje to, že úplná rovnocennost poskytovaných služeb je
nepravděpodobná. I přesto může být jednotná, osobní, síťovou technikou omezena nabídka
služeb, která poskytuje uživateli určitou volnost při využívání a konfigurování jeho služeb.
Pro poskytovatele služeb může též konvergence služeb znamenat, že služba bude
vytvořena celoplošně rychleji a jednodušeji, než kdyby musely být využívány pouze
specifické vlastnosti jednotlivých sítí. Využití techniky IN je dobrým příkladem pro takovou
konvergenci.
Síťová konvergence
Pod síťovou konvergencí rozumíme využití jen jedné jediné sítě pro poskytování služeb
pevné a mobilní sítě. Pro obě přístupové formy je použita fyzicky stejná síťová infrastruktura.
Síťová konvergence přináší výhody především pro provozovatele sítě, který při vytvoření
homogenní struktury má jednodušší provoz a údržbu sítě. Při síťové konvergenci vznikne
nový typ homogenní s samostatnou technologií. Taková síť se nazývá "Síť nové generace"
NGN (Next Generation Network).
Nevýhodou takové univerzální sítě je to, že nenavazuje na žádnou předchozí síť, ale se
buduje "na zelené louce" a všechny síťové prostředky předchozích sítí se stávají zbytečné.
Síťová konvergence představuje technicky realizovatelnou formu FMC, která v podstatě
představuje "Síť nové generace" NGN.
63
3.6.2 Základní filosofie NGN
Současné telekomunikační sítě, které pracují na principu přepojování kanálů (POTS,
ISDN, GSM), resp. na principu přepojování paketů (ATM sítě, FR sítě) jsou vytvořeny tak, že
jednotlivé síťové uzly jsou vzájemně propojeny přenosovými cestami. Požadované spojení
mezi dvěma terminály se vytváří postupně (od uzlu k uzlu) na základě cílové adresy. Z tohoto
důvodu je v každém uzlu spojovací pole, které má za úlohu propojit určitý vstup na určitý
výstup směřující samozřejmě k volanému zařízení. Tuto funkci spojovacího pole, resp.
spojovacích polí v NGN bude vykonávat paketová síť (Internet), obr. 3.57.
Softsw itch
Paketová síť
Rozhraní
Rozhraní
Řízení volání
PC Server
310
PC Server
310
Médiová brána MG
-
Médiová brána MG
Médiová brána MG
Architektura závislá na výrobci
Značné nároky na plochu
Přenos na základě propojování kanálů
Otevřená/rozšiřitelná architektura
Nenáročná na plochu
Paketový přenos
Obr. 3.57 Funkční analogie mezi spojovacím polem a NGN
Funkci řízení spojení (Call Control) bude vykonávat centralizované zařízení nazývané
Softswitch. Softswitch může principiálně realizovat každou funkci klasického spojovacího
systému, čímž lze konvenční spojovací techniku nahradit síťovou technologií Internetu.
Softswitch realizuje směrovací a spínací funkce a také funkce oprávnění účastníků a
tarifování, tj. funkce AAA (Authorization Authentication Accounting). Funkce AAA se
realizují v Internetu pomocí RADIUS (Repote Authentication Dial In User Service) serveru.
Funkční rozšíření RADIUS serveru se nazývá DIAMETER, který umožňuje jednoduché
rozšíření své kapacity. Samotný RADIUS lze těžko rozšiřovat. Rozhraní, pomocí kterých byla
různá telekomunikační zařízení připojena ke spojovacím polím a přenášela užitečné
informace, budou v NGN nahrazena tzv. médiovými bránami MG (Media Gateway).
Na obr. 3.58 je celá NGN rozdělena do několika funkčních úrovní, které jsou porovnané
se základní strukturou klasické telekomunikační sítě, o které víme, že je z funkčního hlediska
rozdělena na síť pro přenos užitečné informace a na síť signalizační.
64
Původní síť
signalizační
a služeb
Původní
přenosová síť
Úzkopásmové
spínače
Softsw itch
Spínač
kanálů
Médiová
brána
Úroveň síťových služeb
Řídicí úroveň
PC Server
310
Úroveň přenosu
Přístupová úroveň
Zákazníci
velké firmy
malé firmy
domácnosti
Obr. 3.58 Funkční úrovně NGN
Nejvyšší úrovní je úroveň síťových služeb NSL (Network Service Layer), jejichž
prostřednictvím NGN poskytuje služby svým zákazníkům. Další úrovní je úroveň řízení CL
(Control Layer), která svoji činnost realizuje pomocí centralizovaného řízení nazývaného
Softswitch. Přenos užitečných informací se realizuje prostřednictvím transportní úrovně, která
je řízena centralizovaným řízením Softswitch. Přístup k ní se realizuje pomocí médiových
bran MG. Transportní úroveň přenáší také signalizační zprávy mezi jednotlivými terminály a
Softswitch (čárkované čáry). Úroveň umožňu- jící připojení různých koncových zařízení
do NGN se nazývá přístupová úroveň AL (Access Layer). Jsou to skupiny zákazníků
z velkých soukromých a státních firem (Enterprise), zákazníci z prostředí malých a domácích
firem, prostředí SOHO (Small Office - Home Office) a domácí zákazníci (Residential).
Na obr. 3.59 je znázorněna základní struktura NGN, kde funkci spínače vykonává
paketová multimediální síť, ke které jsou přes příslušná rozhraní připojeny různé koncové
systémy resp. sítě.
65
Obr. 3.59 Základní struktura NGN
V řídicí úrovni se nachází Softswitch se skupinou serverů SF (Server Farms), která
umožňuje přístup zákazníkům k různým službám. Samotný Softswitch je realizován pomocí
konvenčních počítačových systémů se speciálním programovým vybavením. Nové služby a
funkce se v tomto prostředí realizují mnohem jednodušeji než v klasickém spojovacím
systému.
Pro přístup veřejných telefonních sítí PSTN (Public Switched Telephone Network) a
účastníků těchto sítí se používá přístupová brána TGW (Trunking Gateway) a zařízení
pro vzdálený přístup ke službě RAS (Remote Access Service). TGW plní úlohu přechodové
brány mezi existujícími digitálními TDM ústřednami a platformou NGN. K existujícím
ústřednám jsou připojeny prostřednictví 2 Mbit.s-1 toků, ve kterých jsou odděleny užitečné
kanály od signalizačních. RGW (Residental Gateway) je rozhraní (přístupový bod)
mezi malou sítí v prostředí SOHO (Small Office - Home Office) a Internetem, který v našem
případě představuje nosnou transportní síť NGN. Dále jsou zde tzv. bezdrátové brány
(Wireless Gateway) umožňující připojení mobilních stanic sítí 2. a 3. generace (2 G, 3 G). Jiní
účastníci jsou k NGN připojeni přes přístupové multiplexery DSL techniky DSLAM (Digital
Subscriber Line Access Multiplexor), resp. prostřednictvím integrovaného přístupového
zařízení.
Spravování celé NGN se realizuje pomocí síťového managementu NT (Network
Management) a pomocí operačního podpůrného systému OSS (Operation Support System).
3.6.3 Příklady implementace NGN do současné telekomunikační
sítě
3.6.3.1 Páteřní síť
V tomto příkladě je NGN architektura použitá pro nosnou síť konvenční PSTN, např.
jako náhrada dálkové sítě, obr. 3.60.
66
ISUP přes IP
(SIGTRAN)
Médiová
brána
PSTN
Signalizační
brána
P
CO
GA
ME
Signalizace
(CCS 7 kanály)
ME
GA
CO
P
Signalizační
brána
Médiová
brána - řízení
Řízení šířky
pásma,
resp. ATM, nebo
MPLS sítě
Signalizace
(CCS 7 kanály)
Médiová
brána
PSTN
Užitečný kanál
(PCM kanál)
Užitečný kanál
(PCM kanál)
Internet
Krajní směrovač
(Diffserv, RSVP nebo
sítě založené na ATM resp. MPLS)
Krajní směrovač
Obr. 3.60 Páteřní NGN
Přípojky ke koncovým systémům a terminály zůstávají v PSTN. Přechod k IP síti se
uskutečňuje již po první ústředně (místní). Podobně jako v PSTN jsou užitečné kanály a
signalizace v dálkové síti od sebe odděleny. Užitečné kanály jsou připojeny pomocí PCM 2
Mbit.s-1 na MG. Signalizace je přes společný signalizační kanál připojena na SG.
Signalizační zprávy jsou dále přenášeny přes IP síť do MGC pomocí protokolu SIGTRAN.
Užitečná spojení jsou vytvořena v IP přenosové síti na základě požadavku MGC. Internet
může obsahovat doplňující mechanismy pro přenos hlasu, např. Diffserv nebo RSVP, resp.
užitečná spojení prochází přes Internet, který využívá ATM techniku nebo MPLS. Přechod
užitečného spojení přes síť je realizován pomocí MG.
3.6.3.2 Širokopásmové sítě
V tomto příkladě má uživatel přístup k ATM síti přes xDSL technologii a potom
přes BRAS (Broadband Remote Access Server), který zodpovídá POP (Point of Presence)
k multimediální síti založené na Internetu. S touto architekturou je možné přenášet
přes Internet širokopásmový signál v reálném čase. ADSL přenos se uskutečňuje v přístupové
oblasti mezi ANT (ADSL Network Termination) v části účastnické instalace a DSLAM
(Digital Subscriber Line Access Multiplexer) v přístupové oblasti. Z DSLAM přechází
informace přes ATM spojení k BRAS. Již v ATM síti by bylo možné rozlišovat informační
toky a podle jejich vlastností je přenášet s konstantní přenosovou rychlostí nebo jako Best
Effort přes virtuální spojení.
67
SIP - Proxy
SIP
SIP
ATM - spínač
IP Bandw ithBroker
BRAS
ATM
BRAS
ATM
ANT
ANT
DSLAM
DiffServ-Pipe
Internet
Krajní směrovač
ANT
BRAS
DSLAM
Pipi
-
Krajní směrovač
ADSL Netw ork Termination
Broadband Remote Access Server
Digital Subscriber Line Access Multiplexer
virtuální spojení
Obr. 3.61 Širokopásmový přístup
ATM vlastnosti je možné v BRAS přetransformovat na Diffserv. Pro řízení spojení
můžeme použít SIP. Vlastnosti spojení musejí být v přenosové síti sjednoceny. Tyto SLAs
(Service Level Agreements) se požadují mezi MGC a Bandwith Broker a v průběhu spojení
jsou monitorovány.
3.6.3.3 Možná alternativa koncepce NGN podle firmy Siemens s.r.o.
Na obr. 3.62 je znázorněna koncepce NGN podle firmy Siemens. K IP síti se schopností
nabízet kvalitu služby (QoS) jsou připojeny následující skupiny zákazníků s příslušnými
síťovými prostředky:
•
•
•
zákazníci (Voice over Cable), kteří využívají k přenosu informací distribuční
kabelovou síť CATV (Cabel Television),
•
CMTS (Cable Modem Termination System),
•
MTA (Multiple Termina Access),
•
NCS (Network bassed Call Signalling), je VoIP protokol (základem je MGCP)
určený především pro Pocket Cable zákazníky,
•
D QoS (Dynamic Quality of Service).
zákazníci, kteří využívají k přenosu informací širokopásmové xDSL systémy (Voice
over Broadband) a používají SIP protokol:
•
NT (Network Termination) síťové zakončení,
•
IAD (Integrated Access Device). Zařízení, které umožňuje přenášet jedním
přenosovým médiem hlasový i datový signál s tím, že QoS hlasového signálu
je dodržena.
Firemní zákazníci, kteří jsou připojeni k IP síti přes pobočkové ústředny PBX (Private
Branch eXchange) a přes IP PBX (Internet Protocol PBX), tj. pobočkové ústředny,
které ke své činnosti využívají IP. Zákazníci jsou připojeni k IP QoS sít přes IP - IP
bránu. Aby koncová zařízení pobočkových ústředen měla možnost přístupu
68
k Internetu, musejí být jejich privátní adresy vyměněny za veřejné IP adresy
komunikačního serveru. Uvedenou funkci realizuje IP - IP brána.
Obr. 3.62 Koncepce NGN podle firmy Siemens
69
•
IP Centrex: Název Centrex byl odvozen z názvu Central Office Exchange.
•
Tato technologie umožňuje nabízet účastníkovi pobočkové ústředny připojené
k veřejné telekomunikační síti funkce a služby veřejné sítě. Při zavedení služby VoIP
má pojem Centrex úplně nový význam. Poskytovatel internetových služeb ISP může
prostřednictvím této technologie nabízet nejen přenos hlasu, ale může nabízet celé
telefonní zařízení jako určitou službu. Potom mluvíme o Centrex řešení, které pracuje
přes VoIP technologii a nazývá se také IP Centrex. Předností takovéhoto řešení je to,
že zákazník nepotřebuje žádné konkrétní telefonní zařízení, protože toto je centrálně
realizováno ISP. Především pro malá telefonní zařízení je toto řešení ekonomicky
výhodné. Rovněž není zapotřebí dalších nákladů na různé servisní služby a
programové rozšíření pro realizaci nových služeb.
V souladu s přijatou platformou v NGN pro poskytování aplikací nové generace
(NextGen Applications) je v NGN skupina serverů, ze kterých je každý využíván pro realizaci
určité aplikace.
NGN je schopna spolupracovat s různými již existujícími sítěmi (Network
Interworking):
•
PSTN (Public Switched Telephone Network).
•
Switch - telefonní ústředna,
•
STP (Signalling Transfer Point) - tranzitní signalizační bod,
•
SS7 (Signalling System Nr. 7) - meziústřednová signalizace CCS 7.
•
PSTN je připojena k IP QoS síti prostřednictvím Trunk Media Gateway, která
plní úlohu přechodové brány mezi existujícími digitálními TDM ústřednami a
NGN. Transformuje PCM data na IP datagramy.
•
IP sítě, všechny podsítě, které využívají IP.
•
Inteligentní síť IN (Inteligent Network).
•
SCP (Service Control Point) - funkční blok v IN,
•
LNP (Local Number Portability) - přenositelnost geografického čísla
(při změně poskytovatele služby),
•
800: služby IN, zelené číslo (Freephone). Účastník služby (např. informační
služba obchodního domu) je dosažitelný pomocí jednotného čísla a poplatek
za službu a hovor směřuje na konto účastníka služby.
•
Other Call Agents (Softswitch). Předpokládá se, že NGN jednoho operátora bude
spolupracovat s NGN jiného operátora, což vyžaduje spolupráci příslušných
Softswitchs.
•
Softswitch - blok pro řízení různých komunikačních procesů v NGN.
•
I - Suite - managementový systém.
•
Media Server - síťový komponent pro NGN. Poskytuje kapacitu pro přenos médií
v sítích s propojováním kanálů a v sítích s přepojováním paketů. Je řízen z bloku
Softswitch.
•
Význam dalších použitých zkratek:
•
TCAP (Transaction Capabilities Application Part) - součást CCS 7,
•
ISUP (ISDN User Part) - součást CCS 7,
70
•
SIP (Session Initiation Protocol) - signalizační protokol v IP sítích,
•
SIP - T (SIP for Telephone) - pro telefonní službu,
•
MGCP (Media Gateway Control Protocol) - protokol, pomocí kterého MGC
(Media Gateway Controler) řídí MG (Media Gateway) a SG (Signalling
Gateway),
•
TGCP (Trunk Gateway Control Protocol).
71
Seznam použité literatury:
[1] BLUNÁR, K., DIVIŠ, Z. Telekomunikační sítě 1. díl. Ostrava: VŠB-TUO, 2006. 630 s.
ISBN 80-248-107.
[2] BLUNÁR, K., DIVIŠ, Z. Telekomunikační sítě 2. díl. Ostrava: VŠB-TUO, 2006. 630 s.
[3] SVOBODA, J. Telekomunikační technika 3.díl. Praha: Sdělovací technika, 1999. 136 s.
ISBN 80-901936-7-6
72
Seznam použitých zkratek:
ACM
ANM
ANS
AoC
API
ASN.1
ATM
BLO
CATV
CC
CC
CCS 7
CFB
CIC
CLIP
CLNP
CMTS
CONF
CoS
CoS/Exp
CR
CUG
D QoS
DLCI
DPC
DSLAM
DSS 1
DT 1
DT 2
DTMF
ETSI
FIN
FR
GMPLS
HPH
IAM
IDN
IP
IP
IP PBX
ISDN
ISUP
KS
LAN
LDP
Address Complete Message
Answer Message
Advanced Network and Services
Advice of Charge
Application Programming Interface
Abstract Syntax Notation 1
Asynchrounos Transfer Mode
Blocking Message
Cable TeleVision
Connection Confirm
Cross Connect
Common Channel Signaling No.7
Call Forwarding Busy
Circuit Identification Code
Calling Line Indentification
Presentation
Connectionless Network Protocol
Cable Modem Termination System
Conference Call
Class of Service
Class of Service/Experiment
Connection Request
Closed User Group
Dynamic Quality of Service
Data Link Connection Identifier
Destination Point Code
Digital Subscriber Line Access
Multiplexer
Digital Subscriber Signalling
System No. 1
Data Form 1
Data Form 2
Dual Tone Multi-Frequency
European Telecommun. Standards
Institute
Facility Information
Frame Relay
Generalized MPLS
Zpráva o úplnosti adresy
Odpověď/ zpráva o přihlášení
Zdokonalená síť a služby
Informace o poplatcích a.j
Rozhraní pro programování aplikace
Norma k popisu abstraktního syntaxu
Asynchronní způsob přenosu
Zpráva o blokování
Kabelová televize
Potvrzení spojení
Digitální rozváděč
Signalizace č. 7 se společným kanálem
Přesměrování volání při obsazení
Identifikátor užitečného kanálu
Umožňuje identifikaci volajícího účast.
Nespojově orientovaný síťový protokol
Systém zakončení kabelov. multimédií
Současná konverzace mezi více účastn.
Třída služby
Třída služby - experiment
Žádost o spojení
Uzavřená skupina uživatelů
Dynamická kvalita služby
Identifikace datové linky/spojení
Kód cílového bodu
Multiplexor digit. účast. linkového syst.
Digitální účastnická signalizace č.1
Forma dat 1
Forma dat 2
Dvoutónová multifrekvenční volba
Evropský standardizační telekom. ústav
Informační vybavení
Služba přenosu dat - přenos rámců
Všeobecné MPLS
Hlavní provozní hodina
Initial Address Message
Zpráva o počáteční adrese
Integrated Digital Network
Integrovaná digitální síť
Informačního pole
Intelligent Peripheral
Inteligentní periferní zařízení
Internet Protocol PBX
Komunikační protokol Internetu
Integrated Services Digital Network Digitální síť s integrovanými službami
ISDN User Part
Uživatelský blok účastníka ISDN
Koncový systém
Local Area Network
Lokální síť
Label Distribution Protocol
Protokol rozdělení návěští
LRN
LSP
LSR
MAC
MG
MGC
MGCP
MnÚ
MPLS
MTP
MÚ
NM
NT
OPC
OSI
OSS
PDU
PSTN
QoS
RAS
REL
RGW
RLC
RLSD
RM OSI
SAM
SCP
SG
SIP - T
SIP
SLAs
SMP
SP
SSP
STP
TA
TCAP
TE
TGW
TÚ
UBL
UNI
UP
VC
VP
WDM
Z
Local Reference Number
Label Switched Path
Label Switch Router
Medium Access Control
Media Gateway
Media Gateway Controller
Media Gateway Control Protocol
Multi Protocol Label Switsching
Message Transfer Part
Network Management
Network Termination
Originating Point Code
Open System Interconnection
Operation Support Systém
Protocol Data Unit
Public Switched Telephone
Network
Quality of Service
Remote Access Service
Release Message
Residental Gateway
Release Complete Message
Released Message
73
Lokální referenční číslo
Návěští přepojované cesty
Návěští přepojovaného směrovače
Vrstva k řízení přístupu k přenos. médiu
Médiová brána
Řízení prostředků síťového přechodu
Protokol MGC
Mezinárodní ústředna
Vícenásob. protokol pro návěští spojení
Blok přenosu zpráv-přenosová část
Místní ústředna
Management sítě
Síťové zakončení
Kód výstupního bodu
Propojení otevřených systémů
Operačního podpůrného systému
Protokolová datová jednotka
Veřejná komutovaná telefonní síť
Kvalita služby
Zařízení pro vzdálený přístup ke službě
Zpráva o vybavení
Rozhraní (přístupový bod)
Zpráva o vykonaném vybavení
Zpráva o ukončení vybavení
Referenční model OSI
Subsequent Address Message
Následující adresa
Service Control Point
Funkční blok v IN
Signalling Gateway
Signalizační brána
SIP for Telephone
Pro telefonní službu
Session Initiation Protocol
Signalizační protokol v IP sítích,
Service Level Agreements
Smlouva o úrovni poskytované služby
Service Management Point
Řídicí bod služby
Signaling Point
Signalizační bod
Service Switching Point
Přepojovací bod služby
Signaling Transfer Point
Signalizační tranzitní bod
Terminal Adapter
Zařízení pro přizpůsobení konc. zařízení
Transaction Capabilities Application Součást CCS 7
Part
Terminal Equipment
Koncové zařízení/terminál
Trunking Gateway
Přístupová brána
Tranzitní ústředna
Unblocking Message
Zrušení blokování
User Network Interface
Uživat. rozhraní mezi účastníkem a sítí
User Part
Uživatelský blok
Virtual Channel
Virtuální kanál
Virtual Path
Virtuální cesta
Wavelength Division Multiplexing Optický vlnový multiplex
Záhlaví
74
Přenosový kanál
Je to fyzické nebo logické (virtuální) prostředí, přes které se přenáší elektrický, resp.
optický signál. Fyzické prostředí může být realizované jako dvojvodičové vedení. Logické
prostředí pro realizace přenosového kanálu může být realizované pomocí frekvenčního
multiplexu FDM (pro každý kanál je definovaná nosná frekvence), pomocí časového
multiplexu TDM (pro každý kanál je definovaný časový kanál, ve kterém se přenáší vzorek
přenášené informace), pomocí vlnového multiplexu WDM (kanály jsou rozlišené vlnovou
délkou optického signálu), nebo pomocí identifikátoru (adresy) logického přenosového
kanálu. Tento způsob se využívá v paketových sítích.
75
Síťové rozhraní
Definuje technické parametry, které by mělo mít koncové zařízení, aby ho bylo možné
bez problémů napojit na síť.
76
Síťový přístupový bod
Místo v místní ústředně, na které se připojuje metalické přípojné vedení např. telefonní
účastník.
77
Uživatelské rozhraní
Definuje pro různé služby (audio a video) parametry, které ovlivňují spokojenost
účastníka s poskytovanou službou. V podstatě definuje QoS (Quality of Service) pro
jednotlivé služby.
78
Přiřazení kanálu
č.k.
1
2
---
7
---
Vstupní multiplexní vedení
32
Digitální
spojovací
pole
"T"
1
2
---
28
---
Výstupní multiplexní vedení
Digitální spojovací pole typu T se nachází v telefonní ústředně, přes kterou prochází
spojení. DSP dostane příkaz, aby během spojení trvale přiřadilo vstupní časový kanál, např.
číslo 7, výstupnímu časovému kanálu, např. číslo 28.
79
Maximální počet kanálu
Počet kanálů mezi ústřednami (v současné telekomunikační síti, resp. v ISDN) je
určován na základě velikosti telefonního provozu mezi příslušnými ústřednami. Jak projektant
zjistil (z tabulek anebo výpočtem), že pro daný maximální telefonní provoz potřebuje 180
kanálů (časových), přičemž jeden kanál pracuje s přenosovou rychlostí 64 kbit/s, celková
potřebná přenosová rychlost je 180 x 64 kbit/s = 11520 kbit/s. Z toho vyplývá, že přenosová
kapacita použitého přenosového média musí být minimálně 11520 kbit/s.
80
Principiální schéma ústředny pro přepojování zpráv, resp. paketů
1
2
VSP
VÝP
VSP 1
VÝP 1
VSP 2
VÝP 2
- vstupní paměť
- výstupní pamět
- virtuální přiřazení
3
4
81
Datagramová obsluha
t
2.
A
t
B
1.
1.
R
1. paket R-A-C-D-B-E
2. paket R-C-B-E
2.
E
C
D
Pakety, které patří jedné relaci, mohou přes síť přecházet různými cestami, jak je to
naznačené na obrázku. Může se stát, že paket č.1 musel přecházet přes 5 úseků, aby se dostal
do cíle, zatímco paket č.2 se dostal do cíle dříve, protože on procházel jen přes 3 úseky.
Pakety na výstupu sítě je potřebné uspořádat do správného pořadí. Uzly sítě posílají pakety
vždy nejméně zatíženým směrem. Indikátorem zatížení směru je opoždění v daném úseku
sítě. Uzly se navzájem informují o opoždění pomocí relativních časových značek umístěných
v záhlaví přenášeného paketu.
82
Obsluha paketu pomocí virtuálního kanálu
t
3.
A
2.
t
B
1.
3.
R
2.
1.
E
C
D
Všechny pakety procházejí cestou: R-A-D-E
Před tím, než se začne přenášet užitečná informace mezi volajícím a volaným
terminálem, se vybuduje logické spojení přes určité síťové uzly. V etapě budování spojení se
vybuduje logické spojení pro oba dva směry přenosu a všechny pakety dané relace přecházejí
přes předem definované směry, které jsou jednoznačně zaznačené ve směrovacích tabulkách.
Směrovací tabulka je neoddělitelná část každého síťového uzlu (směrovače) v paketové síti.
Po skončení spojení se tyto údaje vymažou.
83
Zprostředkovací (tranzitní) systémy
K obr. 3.12 je možné nakreslit následující síť.
Úč. A
Ústředna
Úč. B
84
Transportní vrstva
Jak je naznačeno na obrázku, protokol transportní vrstvy kontroluje na straně volajícího
a volaného terminálu kvalitativní parametry, které jsou uvedeny v textu. Tento protokol
nezobrazuje to, přes které úseky v síti přecházel paket ze vstupu sítě na její výstup.
Činnost protokolu
transportní vrstvy
PC
S - směrovač
S1
Paketová síť
např. Internet
S2
PC
85
Uživatelský proces
Je to proces, který se realizuje podle specifického uživatelského programu, např. pro
bankovnictví. Z pohledu RM OSI se tento nachází nad aplikační vrstvou.
Uživatelské
prostředí
7.
Aplikační vrstva
6.
.
.
.
.
.
.
.
5.
86
ISDN referenční model
Terminál A
uživatelská část
Terminál B
uživatelská část
Vrstva 7
Vrstva 7
Vrstva 6
Vrstva 6
Vrstva 5
Vrstva 4
Řídicí
část
Vrstva 3
Vrstva 3 D
Vrstva 2
Vrstva 2 D
Vrstva 1
B kanály
D kanál
ISDN ústředna
Vrstva 3 D
Vrstva 3 D
Vrstva 3
Vrstva 2 D
Vrstva 2
Vrstva 2 D
Vr.1 D
Vrstva 5
Řídicí
část
Vrstva 2 D
Spojovací pole
Vr. 1 B kan.
Vr.1 D
Vrstva 4
Vrstva 1
D kanál
B kanály
87
Signalizace D kanálu
Na obrázku je znázorněn model protokolů pro základní procedury a doplňkové služby
ve vztahu k řízení spojení.
Řízení
terminálu
Protokol
pro
základní
procedury
(Q931)
Protokol
pro
doplňkové
služby
Řízení
ústředny
Protokol
pro
základní
procedury
(Q931)
Protokol
pro
doplňkové
služby
Q931 - signalizační
zprávy
Q931 - signalizační
zprávy
Q921 LAPD
Q921 LAPD
I.430/I.431
I.430/I.431
88
Bezporuchový přenos signalizačních zpráv
Vrstva 2 - DSS 1 využívá zabezpečovací protokol D kanálu LAPD (Link Access
Procedure on the D Channel), který má za úkol zabezpečit přenášená signalizační a
paketizovaná data přes D kanál proti přenosovým chybám, chybám v pořadí a postarat se o
jednoznačnou identitu terminálu TEI (Terminal Endpoint Identifier). Podrobný popis
protokolu LAPD je v Q.920 - Q.921 (I.440 - I.441).
Procedura LAPD, která je upravena pro potřeby ISDN, je odvozena od procedury
používané v sítích s přepojováním paketů (X.25) a nazývá se HDLC - LAPB (High Level
Data Link Control - Link Access Procedure Balanced). Výraz "Balanced" vyjadřuje to, že obě
komunikující stanice (nebo síťové uzly) jsou rovnocenné z pohledu oprávněnosti vysílání, tj.
nevytvářejí konfiguraci typu řídicí - řízený. HDLC princip je založen na tom, že tok dat se
rozdělí do bloků, tyto se očíslují a doplní zabezpečovacími bity za účelem získání na přijímací
straně možnosti rozeznání ztráty přenášených dat nebo přenosové chyby v přenášených datech
a její korigování.
89
Doplňující prvky
Na obr. 3.20 jsou tyto prvky nazvané jako Informační prvky (Information Elements).
Informační prvky následují po záhlaví zprávy. Každý typ zprávy (Message Type) má
potřebné informační prvky buď předepsané nebo volitelné. Informační prvky obsahují
informace, které jsou zapotřebí pro realizaci příkazu, resp. odpovědi, kterou v sobě obsahuje
typ zprávy.
90
TUP
ISDN - UP
IINI UP
R
MSP
MSC
MST
3. vrstva
UP
4. - 7.
vrstva
MTP
SMS
RO
Management signalizační
sítě
RSST
Jiné signalizační trasy
MTP
RV,VP,OP
ŘP
2. vrstva
KCH
ŘPS
RFSCH
Signalizační přenosová
cesta
1. vrstva
GSBF
Část přenosu zpráv MTP slouží pro vysílání a příjem signalizačních zpráv, korekci chyb
při přenosu, pro management signalizační sítě a její synchronizaci. Jednotlivé funkce jsou
rozděleny do 1., 2. a 3. vrstvy referenčního modelu CCS 7.
Vysílání signalizačních zpráv
Jako příklad bude popsáno vysílání signalizační zprávy MSU. Odesílaná zpráva z jedné
uživatelské části do části přenosu zpráv MTP obsahuje: signalizační informaci uživatele,
adresy, označení služby, označení sítě a označení délky. Zpracování vyslané uživatelské
zprávy začíná ve 3. vrstvě MTP.
Blok směrování zpráv SMS (3. vrstva) vyhledává signalizační trasu, přes kterou bude
uživatelská signalizační informace přenášena. Z tohoto důvodu analyzuje kód cílového bodu a
výběrové pole signalizační trasy v adresné části uživatelské signalizační informace a odevzdá
uživatelskou informaci do příslušné signalizační trasy (2. vrstva).
2. vrstva obsahuje:
•
řízení vysílání RV,
•
vysílací paměť VP,
•
opakovací paměť OP.
91
Řízení vysílání RV přidá k signalizační zprávě uživatele následující dopředné číslo a
dopředný rozeznávací bit. Mimoto doplní zprávu o zpětné číslo a zpětný rozeznávací bit, jako
potvrzení pro naposledy přijatou signalizační zprávu. Doposud vytvořenou vysílanou zprávu
uloží řízení vysílání do vysílací paměti a současně do opakovací paměti. Všechny vysílané
zprávy jsou uchovány v opakovací paměti tak dlouho, dokud není potvrzen jejich bezchybný
příjem z přijímací strany
92
Další příklad výstavby spojení
DPC : 23-7-18
OPC : 20-9-28
Typ zprávy : IAM
Volané číslo : 935****
CIC = 37
LENA = 38
TÚ 1
TÚ 2
STP1
DPC : 20-9-28
OPC : 20-11-32
Typ zprávy : IAM
CIC = 15
LENA = 38
STP2
20-9-28
A
SPA
DPC : 23-13-30
OPC : 27-7-18
Typ zprávy : IAM
CIC = 53
LENA = 38
23-7-18
SPB
20-11-32
Účastník A
B
935
23-13-30
Účastník B 935****
Spojovací svazek užitečných kanálů
Signalizační cesta
Příklad výstavby spojení pomocí CCS 7 s blokovou volbou
TÚ 1 a TÚ 2 jsou tranzitní ústředny, přes které bude budované spojení procházet.
Předpokladem je, že všechny ústředny jsou digitální. Ústředna B bude mít směrový znak 935,
za kterým následuje vlastní číslo účastníka B. Číslo volaného účastníka je přes přípojné
vedení účastníka A odesláno do ústředny A. Pro spolupráci účastníka A s ústřednou A je
použitá signalizace DSS 1, tedy ne CCS 7, která zabezpečuje spolupráci jen mezi ústřednami.
Požadované spojení je mezi ústřednami vždy budováno postupně (rovněž i rozpad spojení),
tedy od ústředny k ústředně (Link - by - Link).
Aby bylo možné realizovat určité doplňkové služby ISDN (např. změna služby během
spojení, převzetí poplatku na volaného účastníka), použijí se signalizační zprávy pro spojení
konec - konec (SSCP), které se vyměňují mezi koncovými ústřednami A a B. Signalizační
zprávy konec - konec kladou na blok přenosu zpráv MTP z pohledu směrování signalizační
zprávy a spravování signalizačního spojení vysoké nároky. Z každého signalizačního bodu SP
ke každému jinému signalizačnímu bodu SP se mohou vyskytovat signalizační zprávy konec konec. To znamená, že MTP:
•
musí znát kódy signalizačních bodů SPC každého SP sítě,
•
pro každý SP musí stanovit směrovací cestu.
93
V ústředně A je volané číslo vyslané účastníkem A přetransformováno na označení
směru cesty. Toto označení směru cesty vytvoří předpoklady pro vybrání vhodného
spojovacího svazku a v něm konkrétního užitečného kanálu. Protože tento kanál končí v
určité ústředně, je tímto spojovacím svazkem popsán i meziústřednový provozní stav. Pro
řízení přenášených informací musí být zjištěna adresa spolupracujícího SP. Toto se uskuteční
pomocí očíslovacího plánu. V tomto plánu jsou uvedeny adresy SP pomocí kódu
signalizačního bodu SPC.
Potom, co byl určen směr, obsadí se volný užitečný kanál v příslušném spojovacím
svazku. V našem případě je to spojení z ústředny A do TÚ 1. Když byl obsazen užitečný
kanál, je přes signalizační kanál z ústředny A vyslána informace (požadavek na spojení) do
TÚ 1. Provozní vztah mezi SPA a STP1 je vyjádřen pomocí speciálních informací:
•
kód vyjadřující označení použitého signalizačního kanálu SLS (Signaling Link
Selection),
•
kód užitečného kanálu CIC (Circuit Identification Code).
Tento kód vyjadřuje označení použitého vedení, spojovacího svazku a užitečného
kanálu.
V signalizační síti systému CCS 7 má každý SP vlastní adresu. Existuje tedy
jednoznačná vazba mezi směrovým znakem ústředny (uvedeným v telefonním seznamu) a
adresou příslušného k ústředně přiřazeného SP, což se nazývá očíslovací plán signalizační
sítě. Vzhledem k tomu, že ve struktuře ISDN UP zprávy je pro kód (adresu) cílového SP DPC určených 14 bitů, i adresa libovolného SP je 14 bitová, a označuje se jako SPC
(Signaling Point Code). Jestliže předpokládáme dvojúrovňovou strukturu ISDN (resp. IDN),
např. úroveň sekundárních ústředen a podřízenou úroveň primárních ústředen, je možné SPC
konkrétního SP rozdělit na tři části:
SPC - 14 bitů
14
13
12
11
10
Signalizační adresa SP
v dané primární oblasti
(25 možností)
9
8
7
6
Signalizační adresa
primární oblasti
(24 možností)
5
4
3
2
1
Signalizační adresa
sekundární oblasti
(25 možností)
Možná struktura kódu signalizačního bodu SCP
•
část vyjadřující označení sekundárního obvodu (např. 5 bitů),
•
část pro označení primárního obvodu (např. 4 bity),
•
část obsahující kód SP, který se nachází v příslušném primárním obvodě (5
bitů).
Přes příslušný signalizační kanál se po obsazení užitečného kanálu vysílá do STP 1
signalizační zpráva IAM. Svým obsahem se vztahuje na postupnou (úsek po úseku) výstavbu
94
spojení až do cílové ústředny. V našem případě cílovou ústřednou, v této etapě výstavby, je
TÚ 1. IAM zpráva, mimo jiných, obsahuje tyto informace:
•
kód STP1 (DPC),
•
kód SPA (OPC),
•
kód užitečného kanálu (CIC),
•
číslo volaného účastníka (Called Party Address),
•
identifikátory zpráv (volitelná část zprávy).
IAM zpráva je přijata v STP1 a je vyhodnoceno číslo volaného účastníka. Na základě
tohoto vyhodnocení je vybrán spojovací svazek, který vede do TÚ 2 a je vyhledán a obsazen
volný užitečný kanál. Potom se vyšle s novým obsahem nová zpráva IAM do STP2. Po přijetí
IAM zprávy v STP2 se procedura opakuje jako v předchozích SP. IAM zpráva je přijata v
SPB . V tomto SP se podobně jako i v předchozích SP porovná adresa daného SP, v našem
případě je to adresa SPB s DPC a je konstatováno, že IAM zpráva již přišla do cílového SP,
který patří ústředně B, ke které je již připojen volaný účastník. Na základě vyhodnocení
volaného čísla v SPB je dán příkaz do spojovacího pole ústředny, aby vybudované spojení
připojila na přípojné vedení účastníka B. Současně s výstavbou spojení užitečných kanálů je v
signalizační síti vybudováno spojení typu konec - konec, (End - to - End).
Aby existovalo pevné přiřazení mezi obsazenými hovorovými obvody CIC a
budovaným virtuálním spojením konec - konec, je tomuto spojení přiřazeno tzv. lokální
referenční číslo LRN a to na straně účastníka A (LRNA) jakož i na straně účastníka B
(LRNB).
Virtuální signalizační spojení se vybuduje pomocí bloku SCCP, který pro výstavbu
virtuálního spojení konec - konec používá signalizační zprávu CR jako požadavek na
výstavbu virtuálního spojení a signalizační zprávu CC jako potvrzení vybudovaného
virtuálního spojení.
Uvedený případ se vztahuje na výstavbu spojení na základě blokové volby, tzn. celé
volané číslo je přenášeno v jedné zprávě IAM. Druhá možnost je vyslat jednotlivé číslice
volaného čísla postupně za sebou (Overlap volba). V takovémto případě je volané číslo
rozděleno do několika signalizačních zpráv a to do jedné IAM a zbytek volby po jedné číslici
do zprávy SAM. Do zprávy IAM se vkládá také část volby, na jejímž základě se první
tranzitní ústředna správně nasměruje. Např. telefonní číslo 089-5115515 se může rozdělit na
šest signalizačních zpráv:
•
1. až 5. číslice je v IAM (089-51),
•
6. číslice v SAM (1),
•
•
•
•
10. číslice v SAM (5).
95
V každém signalizačním bodě je vytvořena tzv. směrovací tabulka (Routing Table), na
základě které se určí správný směr v signalizační síti, což je samozřejmě odvozeno od
volacího čísla volaného účastníka. Směrování v signalizační síti musí být důsledně
hierarchicky vybudováno (když síť užitečných kanálů je hierarchická), musí obsahovat
všechny SPC s jednoznačným rozhodnutím pro určení směru a musí být přehledné.
Směrovací tabulka obsahuje pro každý cílový SP základní (přímý) směr a jeden nebo více
náhradních směrů, které se použijí při výpadku základního směru (ne při přetížení). Při
použití náhradního směru se jedná o částečně sdružený provoz.
96
Realizace inteligentních služeb
V souvislosti s IN službami je zapotřebí definovat následující pojmy:
• Účastník služby je osoba nebo firma, která má dohodu s provozovatelem sítě a je
registrována v databance služeb. Účastníkem služby může být např. lékařská komora, hasiči
nebo policie. Jsou to tedy instituce, které pro výkon svých povinností požadují od IN realizaci
určité IN služby. Účastník služby může ovlivňovat některé parametry IN služby.
• Uživatel služby je volající účastník, který má zájem využívat službu IN, např.
vytočením čísla, které definuje určitý druh služby IN.
• Poskytovatelem služby je fyzická nebo právnická osoba, která IN službu nabízí, resp.
ji i poskytuje, např. určitý podnikatel nabízí účastníkům služby různé formy služeb.
• Provozovatel služby je ten, kdo síť provozuje a též připravuje v existující
telekomunikační síti infrastrukturu IN pro služby IN.
Inteligentní síť obsahuje tzv. Building služebně nezávislé stavební prvky SIB (Service
Independent Building), kombinací kterých se vytvářejí různé vlastnosti IN služby.
Rozeznáváme následující bloky SIB:
• Uživatelská interakce (User Interaction) - SIB umožňuje výměnu informací mezi
volající stranou a sítí.
• Překladač (Translate) - SIB určuje na základě vstupních informací tvar výstupních
informací a další vlastnosti odvozené od různých vstupních parametrů, např. volané číslo +
denní doba a identifikace volané strany může být přeměněná na telefonní číslo místa určení.
• Záznam informací o spojení (Log Call Information) - SIB zaznamenává všechny
informace o spojení. Tyto informace mohou být použity v managementu služby (statistika a
pod.), nejsou však využity na služby související s výstavbou spojení.
• Omezení (Limit) - SIB omezuje počet spojení, která jsou dovolena přes IN, realizuje
filtraci spojení v IN a to nejen z důvodů přetížení sítě. Parametry pro omezování spojení
specifikuje provozovatel sítě.
• Poplatek (Charge) - SIB stanovuje speciální postup tarifování ve spojeních, kde je
požadováno modifikované tarifování (tarifování u volaného účastníka, dělené tarifování a
pod.).
• Čekací řada (Queue) - SIB zařazuje spojení, které nemůže být okamžitě dokončeno
do čekací řady.
• Oznámení stavu (Status Notification) - SIB poskytuje schopnost informování se o
stavu nebo změnách stavu poskytovaných prostředků sítě. Jsou tři typy požadavků na
oznámení stavu: výzva na oznámení stavu prostředků; monitorování změn; nepřetržité
monitorování.
• Porovnávání (Compare) - SIB realizuje porovnávání identifikátoru s definovanou
hodnotou. Jsou možné tři výsledky: menší, větší, rovný.
• Ochrana (Screen) - SIB vykonává porovnávání identifikátoru se seznamem s cílem
zjistit, zda identifikátor byl nalezen v aktivním seznamu. Tento SIB může být použitý pro
stanovení oprávnění dokončení spojení pro volající nebo volanou stranu.
97
• Management dat služby (Service Date Management) - SIB má schopnost
modifikovat, ukládat a opětovně získávat informace o účastníkovi.
• Verifikace (Verify) - SIB dává potvrzení, že získaná informace je syntakticky shodná
s předpokládaným tvarem. Může být použito např. při uživatelské interakci, adresy sítě, atd.
• Algoritmus (Algorithm) - SIB aplikuje matematický algoritmus na data, a tím získá
výsledek.
• Distribuce (Distribution) - SIB dovoluje uživateli, aby distribuoval spojení na
rozdílné logické konce SIB, závislé na parametrech specifikovaných uživatelem.
SMF
SMAF
SCEF
SDF
SCF
CCAF
SEF
SSF
SSF
CCF
CCF
CCF
CCAF
Řízení volání do IN
Řízení služby
Management služby
Řízení běžného volání (ne do IN)
Funkce a rozhraní CS 1
FUNKČNÍ BLOKY FE OBSAHUJÍ:
•
Funkci řízení volání CCF (Call Control Function) nebo zpracování volání, která
poskytuje prostředky na realizaci a řízení základních služeb pro uživatele sítě.
Vztahují se na řízení volání v klasickém smyslu slova (výstavba a rozpad
spojení).
•
Funkci přepojování služby SSF (Service Switching Function), která poskytuje
prostředky na rozeznání volání vyžadujících zvláštní zpracování (podle
požadované služby) a pro vzájemné působení zpracování spojení a logiky
žádané služby.
•
Funkci řízení služby SCF (Service Control Function). Obsahuje logiku služby
inteligentní sítě, která poskytuje logické řízení aplikované na volání vyžadující
službu od inteligentní sítě a ovládá činnosti zpracování příslušné služby (např.
analýza, translace, směrování).
•
Funkci specializovaných prostředků SRF (Specialized Resources Function).
Poskytuje všechny interakce uživatele s inteligentní sítí prostřednictvím řízení
98
prostředků, se schopností rozeznávání hovoru, konverze protokolů, hlásky a
přeměny textu na řeč.
•
Funkci datové služby SDF (Service Data Function), která řídí přístup k síťovým
datům a k databázi služeb.
•
Pro požadovanou součinnost SCF a SSF, SDF a SRF jsou zapotřebí příslušná
rozhraní s následujícími funkcemi:
•
Funkce zprostředkovatele řízení spojení CCAF (Call Control Agent Function)
poskytuje přístup služby k uživatelům a identifikuje je pro blok zpracování
spojení.
•
Funkce managementu služby SMF (Service Management Function) řídí
provoz IN, umožňuje přístup ke všem funkčním blokům IN k přenosu informací
týkajících se logiky služby a dat požadované služby.
•
Funkce vytvoření prostředí služby SCEF (Service Creation Environment
Function) poskytuje prostředí na vytvoření, verifikaci a testování nové služby
IN. Výstupem této funkce je definovaná struktura logiky služby a dat služby.
•
Funkce přístupu k managementu služby SMAF (Service Management Access
Function) poskytuje rozhraní k funkcím managementu služby a kontroluje
oprávnění přístupu k funkcím managementu.
Vlastnosti inteligentních sítí jsou určované architekturou funkčních bloků.
Fyzickou strukturu IN vytvářejí konkrétní zařízení, která realizují činnosti už
vzpomínaných funkčních bloků.
SMAF
99
SCEF
SMAF
SMF
SCEF
SMP
SMAP
SCEP
X.25
SCF
SDF
SDF
SDP
SCP
Signalizační síť CCS 7
SRF
SCF
IP
SDF
SRF
SCF
SCF
SSF
SSF
CCF
CCF
CCF
SDF
SDF
CCAF
SRF
SN
AD
CCAF
SSP
NAP
AD - Adjunct
SMAP - Service Management Access Point
IP - Intelligent Peripheral
SMP - Service Management Point
NAP - Network Access Point
SN - Service Note
SCP - Service Control Point
SSP - Service Switching Point
SCEP - Service Creation Environment Point
SRF - Special Resource Function
SDP - Service Data Point
Přenos
Signalizace
Management, příprava, řízení
- FE (Functional Entity)
- volitelné FE
Přiřazení funkčních bloků IN architektury k fyzickým jednotkám IN
100
Fyzická architektura IN je vytvořena na základě telefonní IDN, do které se vkládají
fyzické entity PE, tj. síťové komponenty IN. Dále budou popsány základní úlohy jednotlivých
fyzických síťových komponent, uvedených na obr. viz výše
Blok přepojování služby SSP (Service Switching Point)
SSP se též nazývá IN ústředna a budeme pod ním rozumět programově řízenou
ústřednu, která zabezpečuje službu přepojovací funkce SSF a službu řízení volání CCF. Její
základní úlohou je:
•
rozeznání volání, pro které musí být uskutečněny dotazy do bloku řízení služby
SCP, za účelem jeho dalšího zpracování,
•
výstavba a rozpad celého nebo části spojení,
•
zpracování informací vztažených k volání a služby a jejich vyhodnocování pro
účely řízení průběhu služby,
•
SSP na základě přijatých informací z SCP ovlivňuje příslušné technické
prostředky s cílem vytvoření spojení pro poskytnutí žádané IN služby.
Signalizační síť CCS 7
Tato síť realizuje, na základě paketového přepojování, přenos signalizačních značek
adresátovi. Existence signalizační sítě CCS 7 v základní integrované digitální síti je
nevyhnutelným předpokladem pro vytvoření IN.
Blok řízení služby SCP (Service Control Point)
SCP realizuje a obsahuje funkci řízení služby SCF. Je nepřepojující prvek IN a jeho
funkce spočívá ve zpracování síťových operací a v realizaci žádané logiky služby. Blok řízení
služby poskytuje na základě příkazů z SSP pro žádanou službu specifická data. Patří mezi
síťové komponenty, ve kterých se realizuje centralizovaná příprava služby. SCP je zařízení
určené především ke zpracování dat a je doplněné o speciální komunikační jednotky. Pracuje
v reálném čase.
SCP má rovněž své alternativní řešení v podobě SCP AP (Service Control Point
Adjunct Processor). SCP AP je připojen na SSP přes rozhraní s přenosovou rychlostí 40
Mbit.s-1 (CCS 7 je velmi pomalý). Je určen pro speciální aplikace, které vyžadují zrychlení
nebo rozšíření systémových funkcí, např. mód grafiky. Pro toto rozhraní se používají
speciální protokoly navazující na uživatelské protokoly jako je ACSE a ROSE.
Možnost částečné decentralizace SCP je v použití bloku služby spojování a řízení SSCP
(Service Switching and Control Point). SSCP je další rozšiřující možnost pro IN. Pomocí
SSCP je možné IN platformu lokalizovat nejen na centralizované SCP, ale také na lokální a
tranzitující ústředny, které na základě dodatečného programového vybavení mohou vykonávat
funkce centralizovaného SSP. Touto decentralizovanou konfigurací se vyhneme externímu
zpracování volání v SSP. Řízení služby pomocí SSCP je rychlejší.
Jiné řešení se nabízí především pro malé sítě. Při budování IN se může ušetřit na
nákladech tím, že SMP funkce jsou implementovány do bloků SCP.
Blok managementové služby SMP (Service Management Point)
Realizuje funkce síťového managementu. Provoz a údržba IN je realizována pomocí
jednoho nebo několika systémů managementu. SMP umožňuje provozovateli sítě realizovat
přípravu a řízení služeb v IN.
Blok datových služeb SDP (Service Data Point)
101
SDP vytváří logické prostředí pro realizaci služeb datových funkcí SDF a to především
tehdy, když SSP a SCP neobsahují službu datových funkcí.
Bod pro vytvoření prostředí služby SCEP (Service Creation Environment Point)
SCEP poskytuje IN schopnost definování služby, její verifikaci a testování.
Inteligentní periférie IP (Intelligent Peripheral)
IP je fyzické inteligentní zařízení, které realizuje funkce speciálních zařízení SRF
(Specialized Resources Function), které mohou být poskytovány i v SSP. Může být přiřazena
jedné nebo více SSP. Nabízí speciální telekomunikační funkce, které současné ústředny
nemají, např. speciální odpovídače, rozeznávání řeči, přeměnu textu na řeč.
Uzel služeb SN (Service Node)
SN může realizovat funkce řízení, funkce speciálních zařízení a služby datových funkcí.
SN může řídit služby IN a pro interakci s uživatelem připravovat flexibilní informace. SN je
chápán jako soukromá ústředna služeb a v koncepci IN je především z důvodů vytvoření
otevřené síťové architektury (pro služby s přidanou hodnotou). Z funkčního hlediska je to
vlastně SCP.
Pomocná ústředna AD (Adjunct)
Pomocná entita SSP je se svými funkcemi podobná SSP.
Na obrázku je uvedený příklad realizace služby Freephone, jako kombinace různých SIB
bloků.
Freephone Service
Charge
Service Data
Management
Verify
Translate
Limit
Log Call
Information
Distribution
Status
Notification
Screen
Queue
User
Interaction
102
Spojení mezi volajícím a volaným terminálem
Na obrázku je příklad přenosového řetězce ATM sítě.
PC
ATM-Ú
DSS 2
ATM-Ú
ATM-Ú
B-ISUP
PC
DSS 2
Vybudování a rozpad ATM spojení se taktéž realizuje pomocí signalizace, která je
velmi podobná signalizačním procedurám v ISDN. V úseku mezi PC a zdrojovou ústřednou,
cílovou ústřednou a volaným PC se používá signalizace DSS 2 (Digital Subscriber Signalling
System No.2). Mezi ATM ústřednami se pro vybudování ATM spojení používá signalizace
B-ISUP (Broadband – ISDN User Part). Na předváděcím animovaném modelu AM4 je
naznačený postup výměny signalizačních zpráv při budovaní ATM spojení. Na předváděcím
animovaném modelu AM5 je výměna signalizačních zpráv při rozpadu spojení.
Jednotlivé signalizační zprávy mají následný význam:
DSS2 - výstavba
SETUP
Od terminálu k ústředně.
Význam: Terminál inicializuje výstavbu spojení. Při blokové volbě SETUP obsahuje
všechny informace, potřebné pro výstavbu spojení. V jiných případech obsahuje pouze část
(nebo vůbec neobsahuje) adresné informace.
Od ústředny k terminálu.
Význam: Terminálu, nebo skupině terminálů je oznamován příchod volání. Společně s
touto zprávou jsou přenášeny informace, které má síť k dispozici pro výběr terminálu,
přezkoušení kompatibility a oprávnění (např. subadresa, služba).
SETUP ACKNOWLEDGE
Význam: Pouze u pobočkových ústředen. Vysílá se, pokud je volba neúplná nebo PbÚ
nedokáže určit, zda volící informace obsažená v SETUP je kompletní.
Význam: Je vysílána jako potvrzení SETUP v tom případě, kdy volba je neúplná nebo
ústředna nedokáže určit, zda volící informace obsažené v SETUP byly kompletní.
ALERTING
Význam: Cílový terminál je ve stavu přijmout volání, účastník je volaný (také např.
otevření okna na PC, aby ohlásilo přicházející spojení). Všechny zkoušky na kompatibilitu a
oprávnění volaného terminálu jsou pozitivní.
103
Význam: Ze strany sítě bylo spojení k cíli vybudováno. Volaný terminál je schopen
přijmout volání.
CALL PROCESING
Význam: Pouze u soukromých sítí. Zpráva signalizuje, že privátní síť již nepotřebuje
další volicí informace na vybudování vnitřního spojení.
Význam: Ústředna již nepotřebuje na vybudování spojení žádnou volicí informaci. Při
blokové volbě je společně s touto informací terminálu oznámeno, které VPI/VCI byly
ústřednou obsazeny.
CONNECT
Význam: Přicházející volání bylo volaným terminálem převzato. Automaticky
odpovídající terminály vysílají místo ALERTING hned CONNECT, přičemž tato zpráva
obsahuje informace o pozitivní kompatibilitě a oprávnění.
Význam: Přes síť je propojeno užitečné spojení. V okamžiku příjmu této zprávy se
začíná tarifikace spojení.
CONNECT ACKNOWLEDGE
Význam: žádný (zpráva však může být vyslána).
Význam: Potvrzení volanému terminálu, že síť mu vybudované spojení přidělila.
DISCONNECT
Význam: Požadavek na zrušení vybudovaného spojení (možná z obou stran).
Význam: Síť požaduje zrušení spojení, současně ústředna oddělí použitý virtuální kanál
(VPI a VCI nejsou zatím uvolněny).
RELEASE
Význam: Bezprostředně nebo jako reakce na DISCONNECT uvolňuje terminál se
zprávou RELEASE VPI a VCI a iniciuje uvolnění Call Reference. Pomocí této zprávy
ústředna ruší i ta spojení, která ještě nebyla celkem vybudována.
Význam: Bezprostředně nebo jako reakce na DISCONNECT ústředna iniciuje uvolnění
VPI, VCI a Call Reference.
104
RELEASE COMPLETE
Význam: S touto zprávou je potvrzena zpráva RELEASE, která uvolní Call Reference a
případně použitý VPI a VCI. VPI, VCI a Call Reference mohou být opět použity pro jiné
spojení.
Význam: Jako v opačném směru.
B-ISUP - výstavba
IAM Initial Address Message
V signalizační zprávě IAM jsou standardně obsaženy všechny volicí číslice, které
identifikují cílovou ústřednu a přípojné vedení volaného účastníka. Mimo toho jsou tam
požadavky volajícího účastníka (tj. požadavky na žádanou službu, přenosovou rychlost a
pod.)
IAA Initial Address Acknowledgement
Touto zprávou se oznamuje, že požadované vlastnosti (např. buňková přenosová
rychlost) pro spojení byly cílovou ústřednou akceptovány.
ACM Address Complete
Volaný účastník je volný (kompatibilní pro dané volání) a potvrdil volání řídicí značkou
DSS 2 Alerting.
ANS Answer
Signalizuje přihlášení se volaného účastníka řídicí značkou DSS 2 Connect.
Pro rozpad ATM spojení:
B-ISUP – rozpad
REL Release
S REL zahájí jedna nebo druhá koncová ústředna rozpojení ATM užitečného spojení,
jen co to účastník vyjádří značkou DSS 2 Disconnect. Při příjmu REL dochází v tranzitní
ústředně a koncových ústřednách k rozpojení užitečného ATM spojení.
RLC Release Complete
Po vyslání, resp. přijetí RLC jsou uvolněny použité VP/VC a jsou připraveny k novému
obsazení.
Statický obrázek modelu AM4 a AM5 je na následujícím obrázku.
Účastník A
ATM - Ú
105
ATM - Ú
Účastník B
SETUP
IAM
CALL PROC
SETUP
IAA
ALERT
ACM
ALERT
CONN
ANM
CONN
CONN ACK
CONN ACK
Spojení mezi účastníkem A a účastníkem B
DISC
REL
DISC
REL
RLC
REL
REL COM
REL COM
Výsledkem procedury „výstavba spojení„ v ATM síti je to, že pomocí směrovacích
tabulek síťových uzlů (ATM CC a ATM ústředna) se definuje cesta, po které budou ATM
buňky při výměně informací mezi volajícím a volaným terminálem přecházet. Při „rozpadu
spojení„ se tyto údaje ze směrovacích tabulek vymažou. Tyto procedury jsou animované na
modelu AM6, nazvaném jako „přenos buněk. Na tomto modelu je animovaný proces:
• Výstavba spojen, jako přenos signalizačních ATM buněk přes signalizační síť.
Výsledkem této procedury je definování cesty pro přenos ATM buněk pomocí údajů
vložených do příslušných směrovacích tabulek.
• Přenos ATM buněk už po vybudovaném spojení.
• Výstavba dalšího spojení, které patří dvěma různým ATM spojením, s tím, že po jeho
vybudování prochází sítí tok ATM buněk.
• Činnost sítě při přerušení naznačené přenosové trasy. Provoz ATM sítě nebude
přerušená, protože pomocí ATM CC 2 se havarovaná trasa bude obcházet.
Poznámka: V ATM síti se na přenos ATM signalizačních buněk používají předem
definované virtuální kanály např. VC I = 5.
106
ATM ústředna
ATM ústředna obsahuje pro přepojování virtuálních kanálů VC a virtuálních cest VP
ATM spojovací pole. Spojovací pole má svoje vstupy a výstupy a na základě směrovacích
tabulek přenáší ATM buňky z určitého vstupu na určitý výstup. Protože ATM ústředna
pracuje s vysokou přenosovou rychlostí, ATM spojovací pole je vytvořené z rychle
pracujících polovodičových spínacích prvků, které jsou schopné obsloužit i tok s
gigabitovými přenosovými rychlostmi.
Podle toho jak je ve spojovacím poli umístěná vyrovnávací paměť, rozdělujeme ATM
spojovací pole na:
• spojovací pole se vstupní pamětí,
• spojovací pole s výstupní pamětí,
• spojovací pole s centrální pamětí.
ATM spojovací pole se vstupní pamětí
Základní vlastnosti jsou vysvětlený na předváděcím animovaném modelu AM 1.
Předpokládá se, že vstupní a výstupní přenosová rychlost je 600 Mbit/s a taktéž
spojovací pole pracuje s přenosovou rychlostí 600 Mbit/s. Předpokládejme, že na všechny tři
vstupy, vstupují buňky (zelené x,k,m), které jsou nasměrovány na stejný výstup (2).
Vzhledem k tomu, že spojovací pole pracuje se stejnou přenosovou rychlostí jako vstupní
toky, obslouží tyto tři buňky postupně, nejdříve první, potom v dalším taktu druhou a nakonec
třetí. Nevýhoda je v tom, že následující buňky (y,l,n) jdoucí do jiných směrů musí čekat na
zpracování předcházejících buněk.
ATM spojovací pole s výstupní pamětí
Základní vlastnosti jsou vysvětleny na předváděcím animovaném modelu AM 2.
Předcházející nevýhoda se odstraní tím, že paměti jsou na výstupu spojovacího pole a
samostatné spojovací pole pracuje s trojnásobnou přenosovou rychlostí jako tři vstupní toky.
To znamená, že všechny tři zelené buňky jdoucí do jednoho směru jsou zpracovány v jednom
ATM taktu a tak nedochází k opožděnému zpracování u následných buněk.
ATM spojovací pole s centrální pamětí
Přicházející buňky jsou ukládány do centrální paměti. Adresa uložení buňky v centrální
paměti je uvedená v registrační paměti na výstupu ATM spojovacího pole. Blok řízení
spojovacího pole na základě této adresy vybírá buňky z centrální paměti a vysílá do
příslušných směrů.
107
ATM síť
Na obr. 3.38 se nachází blok IWU (Inter Working Unit), nazvaný jako přizpůsobovací
blok. Vzhledem k tomu, že ATM síť přenáší informace jen v tvaru ATM buňky, musí být
všechny informace, které mají jiný tvar než buňky, upravené na předepsaný tvar ATM buňky.
Tuto úlohu plní IWU. Samozřejmě, že IWU mění také ATM buňku na původní tvar datového
bloku.
Na obr. 3.38 je taktéž blok označený jako Server (CLS) – Connectionless Server. Jeho
úlohou je, vytvořit v ATM síti, která je spojově orientovaná, podmínky na přenos paketů
datagramovým způsobem.
108
ATM buňka
VÝSTAVBA A POUŽITÍ ATM BUNĚK
Buňka se skládá z:
•
Informačního pole o délce 48 oktetů. Přenášejí se v něm užitečné nebo
signalizační informace a informace pro řízení provozu a údržby OAM
(Operation, Administration & Maintenance).
•
Záhlaví má délku 5 oktetů a slouží pro řízení buněk přes ATM síť (nezaměňovat
toto se signalizací).
Na obr. je zobrazena vnitřní struktura záhlaví pro rozhraní účastník - síť UNI (User
Network Interface).
Pole záhlaví
GFC
VPI
buňky
VPI
VCI
5 oktetů
VCI
VCI
PT
HEC
48 oktetů
Prvky záhlaví: GFC
VCI
VPI
PT
HEC
C
C
ATM - buňka
Informační
pole
-
Generic Flow Control
Virtual Channel Identifier
Virtual Path Identifier
Payload Type
Header Error Control
CLP Cell Loss Priority
Výstavba ATM buňky
Význam jednotlivých parametrů:
•
VCI (Virtual Channel Identifier). Jeho délka je 16 bitů. Slouží k rozlišení
různých současných spojení. Buňky patřící k jednomu spojení mají stejné VCI.
VCI je pouze pro jeden přenosový úsek. Jeden přenosový úsek je mezi dvěma
po sobě následujícími ATM ústřednami. VCI je pro oba směry přenosu ve
vybudovaném spojení stejný.
•
VPI (Virtual Path Identifier). Jeho velikost na UNI je 8 bitů a pro rozhraní mezi
ústřednami NNI (Network Node Interface) má velikost 12 bitů. VP je skupina
VC vedoucích do jednoho směru.
109
•
GFC (Generic Flow Control) - 4 bity. Základní řízení toku k řízení provozu UNI,
tedy na rozhraní SB jakož i na rozhraní SSB, které je definováno pro
připojitelnou konfiguraci B-ISDN se společným přenosovým médiem.
•
V případě, kdy ATM buňka prochází rozhraním NNI umístěným mezi
ústřednami, je procedura GFC bezpředmětná a čtyři bity pro GFC rozšíří počet
bitů určených pro VPI.
•
PT (Payload Type). Rozlišuje užitečné informace a řídicí informace (OAM
informace).
•
HEC (Header Error Control) je 8 bitová zkušební sekvence zabezpečující
bezchybný přenos buňkového záhlaví (1. až 4. oktet záhlaví).
•
C - CLP (Cell Loss Priority). Má k dispozici 1 bit a vyjadřuje prioritu buněk.
110
HDLC protokol
HDLC (High Level Data Link Control) je protokol 2 vrstvy RM OSI a jeho úlohou je
zabezpečit bezchybný přenos (přenosové chyby a chyby v pořadí paketů) zpráv vrstvy 3.
Všechny rámce HDLC mají strukturu podle obrázku.
Ohraničení rámce
Adresné pole
Řídicí pole
OR
AP
ŘP
Zkušební sekvence
Užitečná informace
1 oktet 1 oktet 1oktet
0 - 131 oktetů
ZS
OR
2 oktety 1 oktet
Výstavba rámce HDLC
Protokol X.25 nazývá datové jednotky vrstvy 2 rámce (Frames). Všechny rámce HDLC
mají strukturu podle obr.
Jednotlivé části rámce mají následující význam:
Ohraničení rámce OR. Každý rámec začíná a končí jedním ohraničením ve tvaru
01111110. Pokud následují dva rámce za sebou, je mezi nimi potřebné jen jedno ohraničení,
které pro předchozí blok je koncovým a současně je počátečním pro následující rámec.
Pořadí bitů odpovídající OR se nesmí vyskytovat v přenášeném datovém toku, protože
by mohlo být vyhodnoceno jako nesprávné OR. Aby data vrstvy 3 přes vrstvu 2 procházela
transparentně, je do bitového toku vysílané zprávy s pěti "1" za sebou zasunuta jedna "0".
Přijímač vrstvy 2 z přijatého toku bitů tuto "0" vybere. Když přijímač identifikuje šest "1" za
sebou, konstatuje přijetí OR, čímž byl rozeznán začátek resp. konec tohoto rámce.
Vysílač
Přijímač
01111110
01011110
01011110
01111110
Vysílaná
zpráva
Vložený
"0" bit
OR
01111110
OR
01111110
Vybraný
"0" bit
Procedura zabraňující nesprávnému vyhodnocení OR
Stanice
s adresou
A
Stanice
s adresou
A
Příkaz
Adresa = B
111
Stanice
s adresou
B
Odpověď
Adresa = B
Příkaz
Adresa = A
Stanice
s adresou
B
Odpověď
Adresa = A
Vazba mezi příkazem a odpovědí v HDLC.
Adresy. Rozlišuje se adresné pole příkazu (Command) a odpovědi (Response):
•
příkaz vždy obsahuje adresu stanice, pro kterou je příkaz určen,
•
odpověď obsahuje vždy vlastní adresu, obr..
Řídicí pole ŘP. Řídicí pole (Control Feld) označuje typ bloku, typ příkazu a sdělení.
Rozlišují se tři typy bloků: I, S, U. "I" bloky transportují data vrstvy 3. "S" bloky slouží k
řízení přenosu dat, "U" bloky jsou použity pro výstavbu a rozpad logického spojení mezi
vrstvami 2. Jednotlivé typy bloků budou později podrobněji popsány.
Pole užitečných informací. Obsahuje data vrstvy 3 jako tok bitů s maximální délkou 131
oktetů.
Zkušební sekvence ZS, FCS (Frame Checking Sequence). Skládá se ze dvou oktetů. V
tomto poli je přenášeno 16 bitů, na základě kterých lze na přijímací straně konstatovat, zda
přenesený blok je bez chyby. Zkušební sekvence je generována ve vysílači podle určité
matematické operace. Zdrojový polynom má definovaný tvar: x16 + x12 + x5 + 1. Přijímač
vypočítá FCS stejným způsobem jako ve vysílači a aplikuje ho na přijatý blok (blok, který
prošel přenosovou cestou) a porovná přijaté a vypočítané FCS. Při rozdílu porovnávaných
FCS přijímač daný blok odmítne. FCS se vztahuje na pole adresné, řídicí a informací.
Formáty rámců
HDLC protokol rozeznává pro svoji realizaci tři formáty rámců, "I", "S" a "U".
Jednotlivé typy bloků jsou definovány pomocí řídicího pole (3. oktet rámce vrstvy 2), obr. .
7
6
5
4
3
2
1
0
Oktet v rámci
0
3 Řídicí pole
I-rámec
N(R)
P
S-rámec
N(R)
P/F
S
S
0
1
3 Řídicí pole
P/F
M
M
1
1
3 Řídicí pole
U-rámec
M
N(S) N(R) P/F S M -
M
M
N(S)
Vysílací pořadové číslo
Přijímací pořadové číslo
Výzva(Pool)/konec(Final)
Specifikace řídicích funkcí
Specifikace funkcí U rámce
Řídící pole I, S a U rámce.
112
I rámce slouží k přenosu dat vrstvy 3. Když je v I rámci bit P = 1, vysílací stanice žádá
přijímací stanici, aby bezprostředně po přijetí I bloku vyslala potvrzení pomocí S rámce s F
= 1. Když v I bloku je bit P = 0, přijímací stanice může potvrzení vyslat buď pomocí S
rámce nebo pomocí I rámce vysílaného opačným směrem.
S rámce slouží k řízení přenosu dat, a proto obsahují jen přijímací pořadové číslo.
Pomocí 2. a 3. bitu se vyjadřuje úloha S rámce při řízení toku dat (např. RR, RNR). Když v S
rámci je bit P = 0, v příslušné odpovědi musí být F = 0. Když bit P = 1, příslušný Final bit
musí být F = 1.
Rámce U se používají pro nezabezpečený (žádná kontrola toku, protože nejsou
pořadová čísla) transport informací nebo řídicích značek. Rámce U jsou používány pro
inicializaci přenosového úseku, ukončení vybudovaného logického spojení a k vynulování
čítačů stanice. P/F bit má stejný význam jako při S blocích, potvrzení mohou být pomocí S
nebo U rámců.
Pořadová čísla
Pro zabezpečený přenos rámce vrstvy 2 jsou rámce typu I číslovány pomocí vysílacího
pořadového čísla N(S). Pro potvrzování nebo pro příslušné odstraňování chyb se používají
přijímací pořadová čísla N(R).
Vysílací pořadové číslo N(S) (Send Sequence Number):
•
průběžné číslování I rámců,
•
číslování je v rozsahu 0 až 127 cyklicky (modulo 8).
Přijímací pořadové číslo N(R) (Receive Sequence Number):
•
potvrzení přijímače směrem k vysílači, že byl přijatý I blok se správným
pořadím a bez chyby,
•
N(R) potvrzuje všechny I bloky až po N(S) - 1,
•
N(R) sděluje vysílači číslo nejbližšího, očekávaného I rámce,
•
číslování je v rozsahu 0 až 127,
•
N(R) obsahují I rámce a S rámce.
Oknový mechanismus
Stanice si musí pamatovat všechny I rámce, které vyslala, tak dlouho, dokud nedostane
o nich potvrzení z protilehlé stanice. Vysílající stanice musí vysílání I rámců přerušit, když se
dosáhne určitý počet nepotvrzených rámců, vyjádřený číslem w. Toto číslo se nazývá okno.
Okno w je pro každou síť určeno individuálně. Může být např. w = 7.
Když je vyslaných "w" rámců, další I rámec se nesmí vyslat. Ten je možné vyslat až po
příchodu potvrzení v N(R) poli I nebo S rámce. Potvrzení je tvořeno z přijímacího
pořadového čísla N(R) posledního správně přijatého rámce zvýšeného o jeden a tak uzavírá
do okna všechny doposud nepotvrzené rámce jako správně přijaté.
Tento mechanismus realizuje zabezpečení přenosu rámců, současně je však důležitým
prvkem pro řízení toku s cílem zabránit, aby přijímač nebyl přetížen daty. Pomocí přijímače je
možné určit i vážné poruchy při přenosu. Když např. I rámec je při přenosu tak porušen, že
neobsahuje počáteční OR, pak takovýto rámec přijímač nerozezná. Další nejbližší
bezporuchový rámec obsahuje správné vysílačem přidělené vysílací pořadové číslo, které je
113
přijímačem vyhodnocováno jako nesprávné, protože mu chybí číslování jednoho nebo
několika rámců. Podle X.25 procedury správné pořadí rámců musí být vždy zachováno.
Vysílač je o tomto stavu informován, a proto musí ještě jednou již vyslané bloky, ale
nepotvrzené, zopakovat.
Úsekové HDLC potvrzování . HDLC protokol předpokládá, že každý síťový uzel, který
přijal HDLC rámec z předcházejícího síťového uzlu, musí zpětně potvrdit, zdali rámec byl
přijatý bezchybně nebo s chybou. Až po obdržení tohoto potvrzení, se může vyslat další
HDLC rámec. Příklad úsekového HDLC potvrzování je na obrázku. Táto procedura značně
snižuje výkonnost sítě, protože část přenosové kapacity sítě se využívá na přenos
potvrzovacích informací.
Procedura na 3. vrstvě
Potvrzení konec - konec
HDLC rámec
DTE
HDLC rámec
SU1
HDLC rámec
Potvrzení
SU - Síťový uzel
HDLC rámec
SU2
HDLC rámec
SU3
HDLC rámec
DTE
SU4
HDLC rámec
HDLC rámec
HDLC rámec
HDLC rámec
Potvrzení
Potvrzení
Potvrzení
Potvrzení
Procedura na 2. vrstvě úsekové potvrzování
114
Využití techniky IN
doma
Telefon pevné sítě
Pevná síť
INAP
Bezšňůrový telefon
v práci
IN služby
ISUP
INAP
MAP
GSM
Mobilní síť
na cestě
INAP (Intelligent Network Application Protocol)
MAP (Mobil Application Protocol)
Oba dva protokoly slouží ke spolupráci pevné a mobilní sítě s inteligentní sítí.
Jak je vidět z obrázku, služby inteligentní sítě jsou využívané účastníky pevné i mobilní
sítě. Je to klasický příklad konvergence služeb.
115
Softswitch
Softswitch jako centralizovaný programově řízený řídicí blok ke své činnosti potřebuje
následující systémové komponenty: MG (Media Gateway), SG (Signalling Gateway), MGC
(Media Gateway Controller). MGC řídí pomocí protokolu MEGA- COP (Media Gateway
Control Protocol), resp. H.248 činnost MG a SG. Jedná se o jeden protokol, který se podle
IETF nazývá MEGACOP a podle ITU-T H.248. MG se používá jako přechod ke konkrétní
přípojce nebo síti, např. k B kanálům ISDN, primární přípojce ISDN, přímé rozhraní VoIP
koncového zařízení, xDSL rozhraní, Ethernet a pod.
Signalling Gateway
Zakončuje přenos signalizačních zpráv CCS 7, DSS 1 a jiných, ale ne samotnu
signalizaci.
Media Gateway Controller
Spravuje a řídí spojení v Internetu. MGC je název ETSI, CA (Call Agent) je název pro
stejné zařízení a pochází od IETF.
Na obrázku jsou znázorněny funkční vazby mezi jednotlivými síťovými komponenty
Softswitch.
Analogová
přípojka
Signalizace
(CCS 7 kanál)
Médiová brána -řízení
Médiová brána
Médiová brána
Užitečný kanál
(PCM kanál)
MEGACOP
RTP
Médiová brána
Bránové funkce
Obrázek uvádí příklad, ve kterém MGC řídí několik MG. Pro přechod signalizace z
Internetu do ISDN je použitá SG na přenos signalizace CCS 7. Pomocí MGC může
provozovatel IP sítě řídit a spravovat hlasovou komunikaci ve své síti. Signalizace CCS 7
116
není ukončena v SG, je zde však ukončen přenos signalizačních zpráv (ISUP) pomocí MTP.
Prostřednictví IP sítě jsou přenášeny jako IP pakety. Spravování signalizačních správ (ISUP)
se uskuteční v MGC. Z uvedeného příkladu je zřejmé, že Softswitch jednoznačně odděluje
přenos užitečných informací a signalizačních zpráv. Přenos užitečných informací přes IP síť
se uskutečňuje pomocí RTP protokolu, který využívá k přenosu svých rámců UDP.
ISUP založená na MTP
Signalizace
Signalizační
brána
ISUP přes IP
Signalizace
Médiová brána kontroléru
(Call Agent)
Užitečná
64 kbit/s kanály (PCM)
data
(hlas)
IP + H.323 - Protokoly nebo SIP
Médiová
brána
Užitečná
data
(hlas)
RTP
Funkce Media-Gateway-Controller
Na obrázku je funkční model MGC. Signalizační zprávy ISUP (CCS 7) jsou z ISDN do
SG přenášeny pomocí MTP. Z SG do MGC se signalizační zprávy ISUP přenášejí pomocí IP
paketů (Tunneling ISUP signalizačních zpráv). Z MGC, který řídí spojení v IP síti, jsou
signalizační zprávy signalizačních protokolů H.323 nebo SIP (Session Initiation Protocol)
přenášeny pomocí IP paketů. MG transformuje PCM vzorky ISDN na rámce RTP protokolu a
opačně.
Rozhraní a signalizační protokoly
Na obrázku je uveden příklad uspořádání Softswitch síťových komponent a jejich
vzájemné funkční vazby.
Media-Gatew ay-Controller
SCP
IN - služby
Signalizační
brána
Signalizační
brána
Médiová
brána
Médiová
brána
Médiová
brána
Úloha Media-Gateway-Controllers
117
Dále budou stručně popsány signalizační protokoly, které se používají na rozhraních
mezi jednotlivými síťovými komponenty.
•
Rozhraní mezi SG - MGC
Pro přenos signalizačních zpráv se používá protokol SIGTRAN (Signalling
Transport Protocol). Přenášejí se zprávy CCS 7 ISUP. Protokol SIGTRAN
zabezpečí jejich transparentní přenos (Tunneling).
•
Rozhraní mezi MGC - MGC
Pro přenos signalizačních zpráv se používá SIGTRAN. Signalizační zpráva mezi
dvěma MGC je složena z obsahu ISUP signalizační zprávy a parametrů IP paketu.
ISUP signalizační zpráva je implementována do IP paketů.
•
Rozhraní mezi SG - SG
Pro přenos signalizačních zpráv se používá SIGTRAN. Signalizační zprávy ISUP
mezi dvěma SG se přenášejí transparentně s tím, že pro jejich přenos se v IP síti
nepoužívá MTP ale IP protokol s příslušnými funkcemi nižších vrstev.
•
Rozhraní mezi MG - MGC
Přenos signalizačních zpráv se může realizovat pomocí TCP, UDP resp. SIGTRAN.
Přenášejí se signalizační zprávy MEGACO/H.248 protokolu. V některé literatuře se
tento protokol nazývá jako MGCP (Media Gateway Control Protocol). MEGACO
protokol se přes IP síť přenáší pomocí TCP nebo UDP. Ve speciálních případech se
může použít protokol SCTP (Strea- ming Control Transmission Protocol).
MEGACOP není signalizační protokol, využívá se pouze k řízení spojení. Jako
signalizační protokoly je možné použít H.323 protokol nebo SIP. MEGACOP
doplňuje tyto signalizační protokoly.
118
Přístup veřejných telefonních sítí PSTN
V současnosti je pro přenos hovorového provozu v PSTN mezi tranzitními obvody
využívána tranzitní síť. Implementací NGN by mohl být v budoucnosti zabezpečený přesun
tranzitního provozu do NGN sítě.
Mezinárodní
síť
TP
LE
IG
PSTN
Jiný operátor
LE
TP
TGW
IP TP
ESE
RSP
Softsw itch
NGN
(internet)
TGW
RSP
ESE
IP TP
RSP
TP - telefonní přístroj (PSTN/ISDN)
IP TP - IP telefonní přístroj
ESE - Edge Service Extende
RSP - Routing Switch Platform (internet)
LE - Local Exchange (místní ústředna)
IG
- International Gateway
Obr.A Logická struktura smíchané PSTN – NGN sítě
ESE slouží na agregaci provozu z více přístupových systémů (ISDN základní, resp.
primární přístup, ADSL) a realizuje spojení do RSP. RSP vyjadřuje přepojovací (spínací)
možnosti internetu.
Na obrázku B je naznačený průběh spojení mezi IP TP. Při tomto druhu volání je celý
průběh spojení (všechny signalizační fáze) uskutečněné v IP, resp. NGN síti. Požadavek na
vybudování spojení je na vstupu do NGN sítě přetransformované na IP pakety, které jsou
následně přenášeny přes NGN síť pomocí protokolu RTP k cílovému přístupovému systému.
Hlavní zásada je, že spojení nesmí opustit síť NGN, aby nedošlo k nežádoucímu nárůstu
provozu v PSTN.
119
Mezinárodní
síť
TP
LE
IG
PSTN
Jiný operátor
LE
TP
TGW
Softsw itch
TGW
NGN
(internet)
IP TP
ESE
RSP
RSP
ESE
IP TP
RSP
Obr. B Směrování volání v rámci sítě NGN
Při realizaci spojení dochází nejdříve k identifikaci zdroje volání v EPX (Extend Proxy
Server). Tento proces je realizovaný V RGC (Residental Gateway Controler), který je
součástí bloku Softswitch. Následně se na základě volaného čísla určí směr budování spojení.
EPX má za úlohu směrování spojení, jako i registraci účastníka. RGC na základě
volaného čísla řídí výstavbu spojení.
Na obr. C je znázorněné směrování volání z NGN do PSTN a opačně.
Mezinárodní
síť
TP
LE
IG
PSTN
Jiný operátor
LE
TP
TGW
IP TP
ESE
RSP
Softsw itch
NGN
(internet)
TGW
RSP
ESE
RSP
Obr. C Směrování volání z PSTN do NGN a opačně
IP TP
120
Volání, která vzniknou v síti NGN a končí v PSTN jsou směrována přes TGW, která je
umístěná nejblíže k lokalitě vzniku volání (V NGN). Pro opačný směr je tato zásada taktéž
zachovaná. Při spojení do a nebo z mezinárodní sítě se prochází přes IG a příslušnou tranzitní
ústřednu, která má vazbu na mezinárodní ústřednu.
121
Protokol SIGTRAN
Přenos signalizace přes Internet
Přenos signalizačních zpráv ISUP mezi SG a MGC musí být zabezpečen proti chybám a
spojově orientovaný. Tuto vlastnost má pouze TCP, ale UDP ji nemá. Při použití TCP může
vzniknout problém s opakováním signalizačních zpráv, a tím ke zdvojení signalizační zprávy. Uvedené problémy odstraňují následující protokoly.
Pro zabezpečený přenos signalizačních zpráv např. CCS 7, DSS 1 přes IP spojení byl
definován protokol SIGTRAN. Signalizační zprávy jsou transparentně přenášeny přes IP síť.
Přenosový mechanismus je např. použitý mezi SG a MGC. Vlastní přenos pomocí SIGTRAN
je založen na následujících komponentech, obr.
• Adaptační podvrstva určená pro managementové informace,
• SCTP pro vlastní přenos zpráv,
• nezměněný IP protokol.
Transportovaný protokol (např. Q.931)
Přizpůsobení
SCTP
TCP
UDP
IP
SCTP je zapotřebí k tomu, aby zabránil naznačeným problémům. Mezi nejdůležitější
úlohy SCTP patří:
•
řízení toku,
•
zabezpečení správného pořadí signalizačních zpráv,
•
logická identifikace zdroje a cíle signalizačních zpráv,
•
odstranění chyby,
•
v případě poruchy opakování vysílání zprávy,
•
multiplexování několika signalizačních spojení.
122
ISDN - ústředna
STP
CCS - 7
CCS - 7
IP
ISDN
Internet
Media-Gatew ayController
ISUP
MTP 1-3
ISUP
MTP 1-3
MTP 1-3
SCTP
SCTP
IP
IP
STP - Signaling Transfer point
SCTP - Streaming Control Transport Protokol
Přenos signalizačních zpráv CCS 7
123
Výpočet telekomunikační sítě s propojováním kanálů
Současná telekomunikační síť je síť s propojováním kanálů. V této síti jsou jednotlivé
ústředny propojené spojovacími svazky kanálů (časových), jejichž počet má být takový, aby
přenesl maximální zatížení mezi dvěma ústřednami.
Pod výpočtem telekomunikační sítě se z hlediska spojovací sítě (síť, která propojuje
jednotlivé ústředny) rozumí, výpočet potřebného počtu kanálů na přenos daného provozního
zatížení mezi telefonními ústřednami.
Za tímto účelem byla na začátku minulého století (okolo r. 1920) dánským
matematikem Erlangem odvozená 1. Erlangová formule (1.EF). Tato formule jednoznačně
definuje matematický vztah mezi:
pravděpodobností vzniku ztrát PN, počtem kanálů N a nabízeným zatížením A. PN
udává pravděpodobnost toho, že při daném A a N budou všechny kanály ve spojovacím
svazku obsazené, to znamená, že pro budované spojení se v tomto svazku nenašel volný kanál
a účastník dostane obsazovací tón.
Pokud známe ze tří proměných dvě, třetí je možné vypočítat. Protože 1.EF je poměrně
složitý matematický vzorec, byl zpracován do tabulek. Z tabulek je možné, např. pro dané A a
N, vyčíst příslušnou PN , a nebo pro dané A a PN vyčíst potřebný počet kanálů.
Jednotkou provozního zatížení (někdy jen zatížení) je ERLANG. Jestli např. A = 5
Erlangům, to znamená, že svazek byl pozorovaný 60 min (pozorovací doba je vždy 60 min) a
během této pozorovací doby je součet dob obsazení jednotlivých kanálů 300 min.
A=
300 min
= 5 Erlangů
60 min ( pozorovací doba )
Příklad.
Pro danou spojovací síť navrhněte potřebný počet kanálů mezi ústřednami za
předpokladu, že všechny spojovací svazky budou pracovat se ztrátami PN = 0,1 ,tj. 10 %, to
znamená, že v průměru ze 100 volání bude 10 neúspěšných pro obsazení všech kanálů.
1
2
3
4
124
Jednotlivé ústředny jsou propojeny spojovacími svazky kanálů. Zatížení mezi
ústřednami je dané tzv. maticí zatížení a v Erlanzích.
1
2
3
4
1
0
30
10
100
2
10
0
20
200
3
20
40
0
250
4
30
50
60
0
Např. z ústředny 1 se do ústředny 2 přenáší 30 Erl. Z ústř. 2 do ústř. 1 10Erl.
Příslušná matice kanálů obsahuje následující počty kanálů:
1
2
3
4
1
0
32
12
97
2
13
0
22
188
3
22
41
0
232
4
32
50
60
0
Interpretace: např. zatížení 30 Erlangů z ústředny 1 do ústředny 2 přenese se ztrátou
10% spojovací svazek s počtem 32 kanálů, atd. Je třeba si uvědomit, že se jedná o zatížení,
které se nabízí svazku na obsloužení.
125
Služby ISDN
Technologie ISDN je zajímavá pro uživatele nejen možností připojit na účastnickou
linku různá zařízení (telefon, fax, modem, PC, videotelefon, atd.), dosáhnout vysokou kvalitu
digitálního připojení a rychlost přenosu, ale zejména službami, které zvyšují komfort
používání této technologie. Vyspělé telekomunikační společnosti se zaměřují právě na
poskytování co nejkvalitnějších, nejkomfortnějších a uživatelsky zajímavých služeb.
Problematice služeb ISDN je věnována skupina doporučení ITU-T (předtím CCITT) série
I.200, která představuje 12 dílčích doporučení (I.200 - I.251). Podle těchto doporučení se
služby rozdělují na tyto skupiny:
• Základní služby
o
Nosné služby
o
Teleslužby
• Doplňkové služby
Nosné služby (Bearer services)
Nosné služby definují přenosové charakteristiky sítě nabízející provozovatelům sítě na
rozhraní koncové zařízení účastníka a síť. Vyjadřují přenosový mód a kvalitativní podmínky
přenosu informací a tvoří podpůrnou část pro ostatní typy služeb. Nosné služby se dále
rozdělují na okruhově orientované a paketově orientované.
Okruhově orientované služby:
• Okruhový mód 64 kbit/s se strukturou 8 kHz bez obmezení,
• Okruhový mód 64 kbit/s se strukturou 8 kHz s kvalitou hovoru,
• Okruhový mód 64 kbit/s se strukturou 8 kHz pro 3,1 kHz audio.
Okruhový mód 64 kb/s se strukturou 8 kHz bez omezení
Podporuje přenos informace bez omezení a tedy i různé uživatelské aplikace (přenos
datových souborů, přenos uživatelských informačních toků s různými rychlostmi
multiplexovanými do signálu 64 kbit/s, transparentní přístup do veřejné datové sítě
s přepojováním paketů, přenos hovorové informace, přenos audio informací se šířkou pásma
3,1 kHz). Označení "bez omezení" znamená, že informace je přenášená bez modifikace bitů,
co zachovává bitovou integritu.
Okruhový mód 64 kbit/s se strukturou 8 kHz s kvalitou hovoru
Definuje přenosovou kvalitu a je určeno jen pro přenos digitalizované hovorové
informace. V síti se mohou použít různé způsoby zpracování hovorové informace (analogový
přenos, zábrany ozvěn, kódování hovorové informace pomocí metod používajících nižší
bitové rychlosti). Při použití těchto metod není zachována bitová integrita. Služba proto není
určená na podporu modemů realizujících přenos informací v telefonním kanále (audiopásmo
se šířkou 3,1 kHz).
Okruhový mód 64 kbit/s se strukturou 8 kHz pro 3,1 kHz audio
Podporuje přenos hovoru a audioinformací se šířkou pásma 3,1 kHz, jako jsou přenos
dat prostřednictvím modemů a faxový přenos skupiny 2/3. Pojem "3,1 kHz audio" znamená,
že všechny aplikace využívající uvedenou nosnou službu mohou být podobně poskytované v
analogové telefonní síti v hovorovém pásmu 300 - 3400 Hz.
126
Paketově orientované služby:
• Paketový přenos po B kanále,
• Paketový přenos po D kanále.
Paketový přenos po B-kanále
Umožňuje uživatelům digitální přenos informací sítí ISDN mezi referenčními body S/T
ve formě paketů podle protokolu X.25 prostřednictvím virtuálního spojení (ISDN Virtual Call
- VC) nebo pevného virtuálního okruhu (Permanent Virtual Circuit - PVC) prostřednictvím Bkanálu.
Paketový přenos po D kanále
Umožňuje uživatelům digitální přenos informací ISDN sítí mezi referenčními body S/T
ve formě paketů podle protokolu X.25 prostřednictvím virtuálního spojení (ISDN Virtual
Call, VC) nebo pevného virtuálního okruhu (Permanent Virtual Circuit, PVC) prostřednictvím
D-kanálu bez ovlivňování signalizace. Služba je dostupná pro BRA - Basic Rate Access (Dkanál 16 kbit/s), také pro PRA – Primary Rate Access (D-kanál 64 kbit/s).
Teleslužby (Teleservices)
Teleslužby jsou služby, které přímo určují typ použitého terminálu ISDN, a jejichž
použití je přímo závislé na použité nosné službě. Teleslužby jsou tvořené následujícími
službami:
• Telefonie 3,1 kHz,
• Telefonie 7 kHz,
• Telefax skupiny 4,
• Videotex syntaxně orientovaný,
• Videotelefonie,
• Teletex,
• Smíšený mód,
• Telefax skupiny 2/3.
Telefonie 3,1 kHz
Tato služba definuje charakteristiky koncového zařízení ISDN podporujícího přenos
hovoru se šířkou pásma 3,1 kHz (300-3400 Hz). Komunikace je obousměrná, uskutečňuje se
v reálném čase a během hovoru jsou oba směry komunikace současně aktivní.
Telefonie 7 kHz
Služba Telefonie 7 kHz definuje charakteristiky koncového zařízení ISDN
podporujícího přenos hovoru nebo jiné zvukové informace ve formě audiosignálů s vyšší
kvalitou, jakou poskytuje standardní telefon 3,1 kHz. Použitelná šířka pásma je 50 - 7000 Hz.
Komunikace je obousměrná, uskutečňuje se v reálném čase, během hovoru jsou oba směry
komunikace aktivní současně.
Telefax skupiny 4
Telefax skupiny 4 definuje charakteristiky koncového zařízení ISDN pro faximilní
přenos skupiny 4, který nabízí vyšší přenosovou rychlost a lepší kvalitu jako konvenční
127
faximilní terminály skupiny 2/3. Terminály komunikují po 64 kbit/s B kanále, používají
standardní kódování přenášených dokumentů a standardní komunikační protokoly.
Videotex syntaxně orientovaný
Služba Videotex syntaxně orientovaný definuje charakteristiky koncového zařízení
ISDN podporujícího syntaxně orientovanou videotextovou službu. Jde o interaktivní službu,
která umožňuje uživatelovi komunikovat s videotextovou databází, přístupovým bodem nebo
jinou počítačovou aplikací přes ISDN. Videotextová služba může být provozovaná buď v
okruhovém nebo v paketovém módě.
Videotelefonie
Služba Videotelefonie definuje charakteristiky koncového zařízení ISDN podporujícího
videotelefonní službu. Jde o audiovizuální službu, ve které jsou hovorové a obrazové
informace v reálném čase přenášeny po jednom nebo dvou 64 kb/s B-kanálech v rámci ISDN.
Teletex
Teletex je mezinárodní služba umožňující účastníkům výměnu korespondence ve formě
dokumentů obsahujících textové informace. Služba zabezpečuje komunikaci mezi
teletexovými terminály, které umožňují přípravu, editaci a tisk textových dokumentů při
použití standardního souboru znaků.
Smíšený mód
Smíšený mód zabezpečuje kombinovanou textovou a faximilní službu mezi terminály.
Umožňuje přenos dokumentů obsahující smíšenou informaci (text a nepohyblivé obrazy).
Telefax skupiny 2/3
Telefax skupiny 2/3 umožňuje uživatelům výměnu korespondence manuálně nebo
automaticky přes telekomunikační síť, přičemž pro její realizaci není nutné použití sítě ISDN.
V případě provozování této služby na síti ISDN terminály komunikují po 64 kbit/s B kanálu a
účastnická signalizace je realizovaná prostřednictvím D-kanálu.
Závěrem je třeba poznamenat, že nosné služby a teleslužby vystupují pod společným
názvem základní služby ISDN proto, jelikož nosné služby a teleslužby jsou na sobě vzájemně
závislé. Vždy konkrétní nosná služba zabezpečuje realizaci některé nebo některých teleslužeb
a opačně.
Doplňkové služby (Supplementary services)
Doplňkové služby ISDN se podle doporučení ITU-T rozdělují do následujících skupin:
• identifikační doplňkové služby,
• přesměrovávací doplňkové služby,
• doplňkové služby dokončující volání,
• doplňkové služby zahrnující víc účastníků,
• doplňkové služby společného zájmu,
• doplňkové služby zpoplatňování,
• doplňkové služby dodatečného přenosu informací,
• ostatní doplňkové služby.
128
Samotné názvy skupin doplňkových služeb výstižně charakterizují, jaké služby se
budou ve skupině vyskytovat. S používáním doplňkových služeb se uživatel terminálu ISDN
setkává nejčastěji. Některé doplňkové služby zvyšují komfort hlasové služby, jiné datových
aplikací. Vhodné nastavení a výběr konkrétní doplňkové služby na konkrétní aplikaci umožní
uživateli zvýšit kvalitu, rychlost přenosu a možnosti používaného terminálu.
Identifikační doplňkové služby (Number Identification Supplementary Services)
Předvolba – DDI (Direct Dialling In - DDI)
Služba umožňuje volat přímo přes veřejnou síť ISDN, s využitím jejího číslovacího
plánu, účastníka připojeného na soukromou síť ISDN bez spolupráce operátora této sítě.
Službu je možné poskytnout, jestli je k veřejné ústředně připojená automatická pobočková
ústředna.
Vícenásobné účastnické číslo – MSN (Multiple Subscriber Number - MSN) )
Služba umožňuje přiřadit několik čísel ISDN jednomu základnímu přístupu ISDN v
konfiguraci bod-multibod za účelem rozlišení více připojených terminálů. MSN může mít tvar
úplného čísla ISDN nebo jeho časti, která postačuje k jednoznačnému výběru koncového
zařízení.
Zobrazení čísla volajícího účastníka.- CLIP (Calling Line Identification Presentation
- CLIP)
Služba umožňuje volanému účastníkovi identifikovat číslo volajícího účastníka.
Koncové zařízení ISDN musí být schopné rozlišit vnitrostátní a mezinárodní volání.
Zamezení zobrazení čísla volajícího účastníka CLIR (Calling Line Identification
Restriction - CLIR) )
Služba umožňuje volajícímu účastníkovi, aby zabránil volanému účastníkovi
identifikovat svoje ISDN číslo a subadresu. Při voláních na určené kategorie účastníků
(požárníci, policie...) není možné tuto službu použít.
Zobrazení čísla spojeného účastníka – COLP (Connected Line Identification
Presentation - COLP))
Služba umožňuje volajícímu účastníkovi identifikovat číslo ISDN účastníka po jeho
přihlášení.
Zamezení zobrazení čísla spojeného účastníka – COLR (Connected Line
Identification Restriction - COLR)
Služba umožňuje, aby spojený účastník zamezil volajícímu účastníkovi identifikovat
ISDN číslo a subadresu spojeného účastníka.
Identifikace zlomyslného volání – MCID (Malicious call identification - MCID)
Služba umožňuje volanému účastníkovi zjistit původce zlomyslného volání, který je
identifikovaný a registrovaný sítí. Při aktivovaní této služby jsou zaregistrované následující
informace:
• číslo volaného účastníka,
• číslo volajícího účastníka,
• subadresa volajícího účastníka, pokud je k dispozici ze strany volajícího účastníka,
129
• datum a čas identifikace zlomyslného volání.
Subadresace – SUB (Sub-addressing –SUB)
Služba umožňuje volanému účastníkovi rozšířit adresovací kapacitu přiděleného čísla
ISDN. Subadresa vyslaná volajícím účastníkům není sítí upravovaná a je beze změny
přenášená sítí ISDN k volanému účastníkovi, kde ji vyhodnocuje samotné koncové zařízení.
Přesměrovávací doplňkové služby (Call Offering supplementary services)
Přesměrování volání při obsazení účastníka – CFB (Call Forwarding Busy - CFB)
Služba umožňuje účastníkovi přesměrovat přicházející volání na jiné účastnické číslo,
pokud je jeho terminál obsazený.
Přesměrovaní volání při nepřihlášení – CFNR (Call Forwarding No Reply – CFNR)
Služba umožňuje přesměrovat přicházející volání na jiné účastnické číslo, pokud volání
není uživatelem akceptované v rámci definovaného časového intervalu (nastaveného na
ústředně 15 s).
Nepodmíněné přesměrování volání– CFU (Call Forwarding Unconditional - CFU)
Služba umožňuje účastníkovi přesměrovat přicházející volání na jiné účastnické číslo.
Pokud je služba aktivovaná, všechna volání jsou přesměrována nezávisle na stavu terminálu
uživatele. Služba se může využívat na základním ISDN (MSN) čísle buď pro všechny
přicházející volání nebo pro vybrané základní služby, specifikované uživatelem.
Doplňkové služby dokončující volání (Call Completion supplementary services)
Čekající volání – CW (Call Waiting - CW)
Služba umožňuje informovat volaného účastníka o přicházejícím volání, pro které není
volný žádný B kanál. Volaný účastník může čekající volání akceptovat, zamítnout a nebo
ignorovat.
Přidržení volání – HOLD (Call Hold - HOLD)
Služba umožňuje uživatelovi přerušit komunikaci na sestaveném spojení a následně ji
obnovit.
Doplňkové služby zahrnující víc účastníků (Multiparty Supplementary Services)
Konference s postupným přidáváním účastníků – CONF (Conference Calling CONF)
Služba umožňuje vícerým aktivovaným účastníkům komunikovat navzájem. Účastníci
mohou být do konference připojeni a odpojeni postupně. Připojení účastníků do konference
realizuje uživatel služby.
Služba tří účastníků - 3PTY (Three Party Service - 3PTY)
Služba umožňuje volajícímu účastníkovi přidržet existující spojení a navázat spojení se
třetím účastníkem, přecházet podle potřeby z jednoho spojení na druhé a realizovat
trojstrannou konferenci, t.j. současnou komunikaci mezi uživatelem služby a dvěma
vzdálenými stranami.
Doplňkové služby pro zájmové společnosti (Community of Interest Supplementary
Services)
Uzavřená uživatelská skupina - CUG (Closed User Group - CUG))
130
Služba umožňuje vytvářet uživatelské skupiny s definovanými vlastnostmi. Členové
CUG mohou komunikovat každý s každým, avšak ve všeobecnosti ne s účastníky mimo
skupinu.
Doplňkové služby zpoplatňování (Charging Supplementary Services)
Informace o poplatcích –AOC (Advice of Charge - AOC):
Informace o poplatcích na začátku spojení - AOC-S (Advice Of Charge: charging
information at call set up time - AOC-S)
Služba poskytuje uživatelovi informaci o poplatcích za volání na začátku spojení.
Uživatel přijímá údaje o počtu tarifních jednotek (cena za časovou jednotku), jako i informaci
o možných tarifech uplatněných během trvání spojení.
Informace o poplatcích během spojení - AOC-D
information during the call - AOC-D)
(Advice Of Charge: charging
Služba poskytuje uživatelovi informaci o poplatcích za volání během trvání spojení
(přijímá během trvání spojení údaje o počtu tarifních jednotek). Informace se realizuje při
započítání nové tarifní jednotky, resp. každých 5 sekund, jestli je perioda tarifních jednotek
kratší než tento časový interval.
Informace o poplatcích na konci spojení - AOC-E (Advice Of Charge: charging
information at the end of the call - AOC-E)
Služba poskytuje informace o poplatcích na konci spojení. Informace je ve formě počtu
tarifních jednotek za spojení.
Doplňkové služby přenosu (Transfer Supplementary Service)
Signalizace účastník- účastník - UUS (User-to-User Signalling - UUS)
Služba umožňuje uživatelovi výměnu omezeného množství informací s účastníkem sítě
ISDN. Informace jsou sítí přenášené transparentně kanálem určeným pro přenos signalizace.
Ostatní doplňkové služby (Other Supplementary Services)
Přenositelnost terminálu - TP (Terminal portability - TP)
Služba umožňuje uživatelovi během sestaveného spojení odpojit, přemístit a znovu
připojit aktivně koncové zařízení k tomu stejnému síťovému ukončení bez toho, aby sestavené
spojení bylo v čase přesunu zrušené.
Služby založené na VOIP (Voice over IP Services – VOIP)
Služby v této kategorii patří mezi jednodušší, v hlavní míře hlasové služby, které jako
přenosové medium nepoužívají klasické TDM, ale využívají principy přenosu hlasu pomocí
IP protokolu přes paketové sítě. K paketizaci hlasu dochází na branách médií nebo branách
VoIP, které slouží právě na transformaci vzpomínaných medií. Samotná logika jednotlivých
služeb je implementovaná na aplikačních servrech. Služby mohou mít k dispozici i webové
rozhraní, které umožňuje uživateli služby měnit svoje nastavení služby stejně jako svůj profil
uživatele.
Četuj a hovoř (Chat-and-Talk)
Tato služba umožňuje dvěma (potencionálním i vícerým) uživatelům, kteří komunikují
přes CHAT (služba okamžité internetové textové komunikaci) sestavit audiokonferenci.
131
Umístění a identifikace uživatelů zůstává utajená. Tato služba se může považovat za
specializaci služeb „klikni a volej“ (clik-to-dial).
Virtuální druhá linka (Virtual Second Line)
Tato služba umožňuje předplatiteli odpovědět na přicházející telefonní volání, zatím co
jeho jednoduchá telefonní přípojka je obsazená probíhajícím internetovým spojením. Brána
médií (Media Gateway) se může použít na transformaci přicházejícího PSTN volání na tok
VoIP směrovaný přímo na jeho terminál připojený k internetu. Tímto způsobem si terminál
může řídit IP tok přenášeného hlasu současně s tokem vzniklým surfovaním na webu.
Klikni a volej (Click to Dial)
V rámci této služby je uživatel schopný iniciovat telefonické volání kliknutím na
tlačítko během webového spojení. Adresa volaného (podobně jako adresa volajícího) je buď
IP adresa nebo telefonní číslo. Zpoplatňování hovoru může být uskutečněné buď na účet
iniciátora, nebo na účet jedné z volajících stran.
Čekající internetové volání (Internet Call Waiting - ICW)
Služba čekající internetové volání (ICW - Internet Call Waiting) je služba, která
umožňuje upozornit uživatele zaneprázdněného internetovou komunikací, když má
přicházející volání. Potom, když je uživatel internetu upozorněný, je vícero různých možností
jak zpracovat volání (např., přesměrovat ho, poslat obsazovací tón, akceptovat volání a
pozastavit internetové spojení, a nebo volání ignorovat). Když se uživatel rozhodne
odpovědět, volání je přesměrované přes tradiční PSTN, zatím je internetové spojení zrušené
nebo pozastavené.
Hlasové portály (Voice Portals)
Platforma pro hlasový portál umožňuje použivateli přistupovat k informacím
z webových informačních zdrojů přes telefonní rozhraní. Technologiemi pro automatické
rozpoznávání řeči (ASR - Automatic Speech Recognition) a transformace psaného textu do
lidské řeči (TTS - Text to Speech) umožňuje hlasový portál realizovat konverzaci mezi
systémem a uživatelem přes hlasové uživatelské rozhraní. Co dovoluje systému navigovat
uživatele přes „hlasové webové stránky“ s použitím telefonu a hlasových příkazů ve stejné
podobě jako je to při interaktivním hlasovém odpovídači (IVR - Interactive Voice Response).
Navigační strom IVR a obsah hlasového portálu může být přístupný a změnitelný uživatelem
pomocí webu nebo hlasového rozhraní.
Hlavní idea hlasových portálů spočívá v umožnění uživatelovi přistupovat kdykoliv
a kdekoliv k informacím z internetu jen za použití svého hlasu a telefonu. Operátoři mohou
nasadit hlasový portál jako alternativu k webovému rozhraní na samokonfiguraci služeb
uživatelem 24 hodin denně a 7 dní v týdnu, případně k přístupu o výšce jejich poplatků
kdykoliv.
Typickým využitím jsou služby, kde se přistupuje k informacím (jako náhrada infolinek
s operátorkou), jako například:
• zprávy,
• počasí,
• informace pro řidiče,
• informace o dopravě,
• horoskopy,
132
• program kin a divadel,
• restaurace,
• cestovatelské informace,
• výsledky loterie,
• měnové kurzy,
• novinky z hudby,
• sportovní výsledky,
• hlasový přístup k e-mailu.

zde

Transkript

Podobné dokumenty

Informační magazín k diagnostickému přístroji

emc

FACT Fidelity Scale

Meziměstské spojovací systémy

business_presentation_cz

Popis systému - OmniPCX 4400

Studijní text - E-learningové prvky pro podporu výuky

Certifikace

6. část - Střední průmyslová škola na Proseku

Rádiové sítě I pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO

36 elektrotechnika - Seznam norem

Ceník 2016 - Unipetrol

Komunikační systémy pro integrovanou výuku

Výroční zpráva

Elektrické přístroje - střední škola elektrotechnická, ostrava, na

Příloha č. 1/12.2001

starší vydání - Psychiatr.org

Mobilní a telekomunikační systémy

Elektrické pohony pro náročné úlohy

Digitální signalizace CCS

Typy a specifikace rozhraní používaných v sítích