» Analog Network, ISDN, B-ISDN, D-ISDN и др.(Лекция)

[Mozo]

Analog Network

Mainframe контролира PC-та в мрежата и е известен като HOST. Не всеки бранш на организация се нуждае от собствен mainframe или minicomputer. Мрежите са раделени в 2 категории:
- LAN (local area network) – частни оргранизации
- WAN (wide area network) – големи георгравски пространства (банките и техните ATM са пример за WAN)

DTE – общ термин за компютър, терминал, раб. станция или периферия

Телефоните компании предлагат 2 типа връзки между компютрите в телефоните мрежи:
- leased (директни) – използват фиксирана тарифа за месеца. Този тип връзки са по иконимични са прехвърляне на данни за голям период от време. Предлагат 24 часов on-line достъп. Повечето WAN използват leased линии. Този тип връзки може да бъде Point-to-point или Multipoint.
- Dial-up (switched) – отчитат се на време

Point-to-point е проста leased (директна) връзка. Всеки компютър е свръзан индивидуално към сървъра. Връзката може да бъде 2 или 4 проводна. При 2 проводната на 1 усукана двойка се предава и изпраща информация. При 4 проводната се използва по 1 двойка за приемане и изпращане.
Multipoint връзката представлява единичен канал от сървъра вързан към 2 или повече места. При Multipoint връзката от хоста до всеки концентратор се нарича (trunk – пън, централна част). Връзката от всеки обект до концентратора се нарича local loop. Local loop варира спред дължината. В зависимост от разтоянието е възможно да се получи загуба. Загубата е разликата между силата на изпратения и получения сигнал.

Връзката от 1 PC може да осъществи връзка с друго PC посредством Dial-up, знаеики номера на отдалеченото DTE.

Устройството, което преобразува аналоговия сингнал в цифров се нарича модем. За осъществяване на Point-to-point връзка се използват два модема, по един във всеки край на връзката. В Multipoint връзките Host-a запитва станцията има ли информация за изпращане. Ако станцията има данни за изпращане първо отговаря с Acknowledgment и след това изпраща данните.

Мултиплексирането е метод, които разрешава на терминалите да споделят връзка. Двата основни вида мултиплексиране са:
- мултиплексиране в времето – не е ефектен метод, ако някои от терминалите не изпраща информация се губи неговото заделено време.
- статистическо мултиплексиране – изпращат информация само терминалите, които имат информация за изпращане.

Проблемите в мрежите могат да бъдат разделени в 2 категории:
- прекъсващи (от време на време) – тези проблеми могат да предизвикат големи
- цялостни – когато линията е напълно разрушена (гръмотевица)

За проверяване на кабел може да се използва Transmiter, Reciver и Monitor. Transmiter може да изпраща сигнали с различна амплитуда. Reciver може да измерва входящия сигнал и да идентифицира честота използвайки честотен брояч. Мониторът се използва да проверява връзката като проверява данните по линията.

Медните кабели причиняват изкривяване на сигнала по време на предаването. Тези изкривявания могат да бъдат неутрализирани, като се осигури високо-качествено предаване. Двата главни проблема на медните кабели са шумът и загубите. Терминът загуба е разликата между изпратения и приетия сигнал. Устройството, което може да повиши нивото на сигнала и да преодолее загубите се нарича усилвател. Усилвателите могат да бъдат фиксирани и такива, които се настройват. Сигналът с по-висока честота е по-склонен към влошаване, когато се предава по меден кабел.
Има 2 вида шумове:
- шумове дължащи се от медния кабел
- шум дължащ се на активен компонент
Нивото на загуба и шум се измерва в dB.




ISDN (Integrated Services Digital Network)

ISDN включва цифрови услуги, които са достъпни за крайния потребител в телефоните системи. ISDN замества цифровизацията на телфоната мрежа използвайки стандартни комуникационни протоколи. Цифровата телефонна мрежа разрешава по-висока скорост и по-високо качество на предаване на:
- Глас - текст
- Данни - музика
- Видео - графика
ISDN още може да бъде описана, като мрежа развиваща се от телефонната мрежа, осигуряваща цифрова свързаност на широк кръг от услуги.
Четири други ISDN услуги са били стндартизирани от ITU-T:
- Телетекст
- Видеотекст
- Фототелеграма
Целта на ISDN под ITU-T е да разреши на системата голям брой приложения и конфигурации да се използват от малък брой съвместими потребителско-мрежови интерфейси. Също трябва да разрешава тези интерфейси да бъдат използвани от различни инсталакционни конфигурации. Тези конфигурации са описани използващи 2 идеи:
- функционални групи
- референциални точки – са теоретични точки които разделят функционалните групи

Local Loop – е връзката между потребителя и Exchange

Двата основни типа канали използвани при ISDN комуникациите са:
- B-канал
- D-канал
Каналите са известни според техните функции и пропускателни способности. И B и D каналите са напълно цифрови.
B-каналите носят информация за потребителски услуги, включващи видео, аудио и глас.
D-каналте носят сигнали между потребителя и мрежата, пакети опериращи на 16 или 64 kbits.
H-каналите оптимизират някои функции на B каналите, но информацията се предава на повече от 64 kbits.
ISDN в момента дефинират 2 интерфейса за достъп към мрежите:
- основен интерфейс за скороста (BRI)
- главен интерфейс за скороста (PRI)

BRI се състой от 2 B-канала и 1 D-канал и се обозначава като 2B+D и винаги оперира на 16kbits.
PRI в повечето конфигурации в Северна Америка и Япония използва 23B+D (D работи на 64kbit) с обща скорост 1.544Mbps. ISDN Pri в Европа използва 30D+D (D работи на 64kbit), което дава обща скорост от 2.048Mbps

Различните ISDN услуги (Телефония, Електрнна поща, видео конференция, разпръскване на видео, TV и др.) се предават по различните канали с различни скорости. ISDN предлага тези услуги интегрирано – всичките услуги могат да бъдат достъпни чрез 1 стандартизирана мрежа. Една от важните ISDN услуги е обработването на входящите повиквания.

Гласовате телефония под ISDN има следните характеристики:
- 2 B-канала чрез BRA
- 30B-D за 2.048Mbps PRA
- Голяма честотна лента – 7.5kHz
- Интегрирана услуга – глас, факс на 1 линия

ISDN е изработена: телеработа, домашно пазаруване, бизнес срещи с видеокамери. Видеотелефонията е важна част от комуникацията между хората и намира голямо приложение при хората които работят от дома си.

B-ISDN

B-ISDN може да функционира с суичнати, полу-постоянни и постоянни връзки. Тези връзки могат да бъдат от вида 1:1 и 1:много. B-ISDN също е съвместим с услуги от типа на PC LAN. B-ISDN е ценово ефективен и съвместим с всички текущи, както и с всичко което може да се придвидат бъдещите приложения и услуги. B-ISDN е ценово ефективен защото предлага няколко различни технологии в една обща. Вместо предефиниране на канала, B-ISDN използва технология наречена ATM. Физически преноса на B-ISDN е базиран на оптика. Оптичните влакна използват светлината за пренасяне на данни и сигнали.
B-ISDN услугите се делят на:
- комуникационни (разговори, съобщения)
- разпределителни (разпръскване на видео) – B-ISDN прави по-добро разпръскването на видео.


D-ISDN (LAPD)

Протоколът използван в D-каналите е Link Access. LAPD e съвместимо с сериина, синхорнна, пълна дуплексна комуникация от вида point-to-point и point-to-multipoint. Единицата за пренос в LAPD е фрейма. Има 2 различни вида LAPD фрейма – едните съдържат информация от ниво 3, а другите не. LAPD дефинира 3 основни типа фрейм формата: I, S, U фрейм.

SONET (Fiber Optic)

Оптичните влакна използват пулсиране на светлината за да пренасят информация. Оптичните мрежи имат много по-голяма пропускателна способност отколкото мрежите използващи мед. Интерфейсните устройства конвертират ел. сигналите в светлинни пулсации. Прехвърлената светлина по оптичното влакно се обръща отново в сигнали в другия му край. Светлинните пулсации се генерират от LED и се преобразува в електрически сигнали от фотодиод. Оптичния кабел се състой от сърцевина и обвивка. Сърцевината по която се пренася светлината е направена от гъвкаво стъкло. Над обвивката оптичното влакно е обвито в защитен по-твърд слой. Предаването на светлината в оптичното влакно е базирано на отражение на светлината под определен ъгъл. Това означава че светлината може да бъде предавана на много километри без загуби. Всеки лъч в оптичния кабел се предава под определен ъгъл, които се запазва до другият му край. Това означава че е възможно в едно оптично влакно да бъдат изпратени много лъча, всеки от които под различен ъгъл.
Оптичните кабели се делят на single-mode и multi-mode. Single-mode оптиката се използва предимно в телекомуникационните връзки, а Multi-mode се използва за LAN. Диаметърът на сърцевината е от 50-62.5 микрона, а на обвивката е 125 микрона (1 микрон = 1 милионна от метър). Оптичните мрежи могат да достигнат пропускателна способност до 10 Gbps
SONET (Synchronous Optical Network) – международният еквивалент на SONET е SDH. SONET може да се използват в следните телекомуникационни площи:
- long-haul network
- LAN
- Loop carriers
Синхорнното режим на предаване на данни означава че сигналите се предават в оптичните влакна и се синхорнизират от външен часовник. Това позволява да бъдат предавани глас, данни и др.

DSL

хDSL е съкращение за \"Цифрова абонатна линия\" и представлява група технологии, които дават нов живот на цифровите комуникации по усукана двойка медни проводници, аналогично на ISDN технологията. xDSL са технологии, специално предназначени за достъп до обществени мрежи за комуникации \"от пункт до пункт\", които позволяват да се пренасят разнообразни форми на информация по усукана двойка медни проводници от абонатните линии за достъп до централата на доставчика на мрежови услуги. xDSL модемите преобразуват една линия за предоставяне на традиционната телефонна услуга в две такива линии, като по този начин се избягва необходимостта от физическо инсталиране на окабеляване за втората линия и се създава възможност за едновременен пренос както на глас и видео, така и на данни и мултимедиен трафик. Това се постига чрез използваните при тези технологии техники за модулиране на сигнала – процеси, при които един сигнал изменя свойствата на друг сигнал.
Различните технологии от xDSL групата могат да бъдат класифицирани в две основни подгрупи: симетрични и несиметрични. Асиметричните DSL технологии (ADSL, ADSL Light, RADSL, асиметрична VDSL – виж таблицата и характеристиките по-долу) осигуряват по-висока скорост на пренасяне в посока от мрежата към абоната и по-малка в обратна посока – от абоната към мрежата. Те са подходящи за сърфиране в Интернет и за отдалечен достъп до локални мрежи, тъй като при тези приложения обикновено се получава много повече информация, отколкото се излъчва. При симетричните DSL технологии (HDSL, HDSL2, SDSL или S-HDSL, IDSL) скоростта на предаване в двете посоки е еднаква. Те са по-подходящи за Web сървъри, корпоративни мрежи и за абонати, които обикновено излъчват големи обеми информация.

ВИДОВЕ xDSL ТЕХНОЛОГИИ
1.HDSL ( High-bit-rate Digital Subscriber Line – цифрова абонатна линия с висока скорост на предаване)
HDSL е най-утвърдената от xDSL симетричните технологии, адресирана по-скоро към бизнес приложения (в момента се предлага от БТК под формата на цифрова наета линия). Тя е по-добър метод за осигуряване на Т1 (технология за пренос със скорост 1,544 Mbit/s) или Е1 (технология за пренос по 30 мултиплексирани канала, всеки със скорост 64 Kbit/s, т.е. обща скорост на канала 2,048 Мbit/s) услуги по медни двупроводни кабели (усукана двойка). Тя използва по-малка широчина на честотната лента и не изисква разполагането на усилватели. При използването на авангардни модулиращи техники, HDSL предава със скорост до 1,544 Mbit/s или 2,048 Mbit/s по абонатни линии с дължина до около 3,6 км. При използването на усилватели, тази дължина може да бъде увеличена.
Типични полета на приложение са:
- връзки в мрежи на учрежденски телефонни централи;
- клетъчни антенни станции;
- преносни системи от цифровия шлейф;
- пунктове за достъп в централите;
- Интернет сървъри;
- обособени частни мрежи за пренос на данни;
Тъй като HDSL е най-зрялата от хDSL технологиите със скорости над 1 мегабит, тя се използва в клиенски помещения за Интернет достъп и отдалечен достъп до локални мрежи, но се очаква да отстъпи в близко бъдеще на ADSL и SDSL.
2. HDSL II (High-bit-rate Digital Subscriber Line II – Второ поколение цифрова абонатна линия с висока скорост на предаване)
HDSL II е второ поколение, т.е. усъвършенствана версия на HDSL. Разработването, предлагането и стандартизирането й цели постигането на три задачи:
- осигуряване на пълна Т1 скорост (1,544 Mbit/s) по една двупроводна медна линия при спектралния капацитет на HDSL;
- осигуряване на възможност за комуникиране между мрежите на различни доставчици, т.е. независимост на доставчиците на услуги от използваните от мрежовите оператори линийни и крайни трансивери;
- осигуряване на покритие за услугите на абонатна линия с дължина 3600 м.
HDSL II предлага същите възможности като HDSL, но по един меден чифт, т.е. двупроводна линия. Освен това, за разлика от SDSL, HDSL II е стандартизирана технология, която предоставя възможност на доставчиците на услуги да избират мрежовия си оператор на базата на пазарно предлагане, а не съобразявайки се с технически и технологични ограничения.
3. SDSL (Single-line Digital Subscriber Line – Цифрова абонатна линия по една двупроводна линия) или S-HDSL (Single-pair High-bit-rate Digital Subscriber Line - Цифрова абонатна линия с висока скорост на предаване по една двойка)
SDSL, позната и като S-HDSL, е технология за симетричен пренос, работеща при същите скорости като HDSL, но с две важни отлики:
- работи само по една двупроводна линия (усукана двойка);
- допустимата дължина на абонатната линия е по-малка – до 3000 м.
SDSL/S-HDSL фактически е нестандартизирана технология, предшестваща HDSL II, с възможности за едновременен пренос на Т1 или Е1 сигнали и обикновена телефония.
Тъй като тази технология е относително евтина, предлага се във варианти със и без телефония и при голям избор на скорости, тя е подходяща както за бизнес, така и за домашни абонати, използващи достъп до и работа в локални мрежи, дистанционно обучение, приложения за групова компютърна работа, Интернет достъп, видеоконферентни връзки.
4. IDSL (ISDN Digital Subscriber Line – цифрова абонатна линия върху цифрова абонатна мрежа с интеграция на услугите)
IDSL е подходяща за бизнес приложение симетрична технология, която е хибрид между xDSL и ISDN технологиите. Тя използва същия метод на кодиране/модулиране на сигнала, както в ISDN устройствата (2B1Q) и предоставя скорост до 144 Kbit/s в двете посоки. Разликата между двете е, че IDSL е некомутируема ISDN технология, т.е. при нея не е необходимо да се извършва надстройване на комутаторите, което забави въвеждането на ISDN толкова дълго време. Друга отлика е, че ISDN изисква изграждане на телефонната връзка, което не е необходимо при IDSL (xDSL услугите са \"непрекъснато включени\").
5. ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line – асиметрична цифрова абонатна линия)
Както предполага името й ADSL пренася асиметричен поток информация, с много по-голяма скорост от централата на мрежовия оператор към абоната и много по-малка в обратна посока към мрежата. Повечето приложения, предназначени за цифрови абонатни услуги са асиметрични. За видео по поръчка, пазаруване от дома, Интернет достъп, отдалечен достъп до локални мрежи, мултимедиен достъп, дистанционно обучение и други (виж таблицата по-горе) са характерни по-високи изисквания за скоростта към абоната, но относително ниски изисквания по отношение на скоростта към мрежата.
Тъй като ADSL в момента е най-популярната от xDSL технологиите на пазара съществува голямо разнообразие от модеми с различни конфигурации на поддържаните скорости – от минимум 1,544/2,048 Мbit/s към абоната и 16 Kbit/s към мрежата до дори 10 Mbit/s към абоната и 768 Kbit/s към мрежата. Те работят в честотната лента, разположена над тази за обикновената телефонна услуга, като по този начин тя остава независима и несмущавана, дори ако ADSL модемът се повреди. За разделяне на гласовия от другия трафик е необходимо в помещението на абоната да се инсталира устройство, наречено разпределител (splitter).
6. RADSL (Rate-Adaptive Digital Subscriber Line – цифрова абонатна линия с адаптивна скорост)
RADSL е друга подходяща за бизнес приложения асиметрична xDSL технология, която работи при поддържаните от ADSL скорости на предаване, но предлага допълнително възможност за динамично адаптиране на скоростта към качеството на абонатната линия (както и към нейната дължина) през цялото време на пренасяне на информацията, а не само при изграждане на отдалечената връзка. Това означава, че RADSL модемите подбират оптимална скорост на връзката в зависимост от дължината и качеството на линията от абоната до централата на мрежовия оператор и използваното от потребителя приложение.
7. ADSL Light (Assymetric Digital Subscriber Line Light – олекотена версия на асиметрична цифрова абонатна линия)
ADSL Light или позната още като G.Light АDSL е нова стандартизирана през октомри 1998 г. от ITU (G.992.2) асиметрична xDSL технология, която е насочена предимно към домашните абонати, тъй като поддържа максимална скорост 1,544 Mbit/s към абоната и 512 Kbit/s обратно към мрежата. Очаква се най-популярната модемна конфигурация да поддържа скорости 1 Mbit/s към абоната и 128 Kbit/s към мрежата, като цените на оборудването и услугата ще бъдат по-ниски от тези за другите xDSL технологии. При нея не е необходимо инсталирането на разпределител (splitter).
8. VDSL Light (Very high-bit-rate Digital Subscriber Line Light – цифрова абонатна линия с много висока скорост на предаване)
За тази адресирана към бизнес приложения технология съществуват както асиметрични, така и симетрични версии. Засега усилията са насочени към стандартизиране на асиметрична VDSL технология, като се разглеждат предимно следните варианти на съотношение \"скорост към потребителя-дължина на абонатната линия\":
12,96 Mbit/s (1/4 STS-1) 1372 м
25,82 Mbit/s (1/2 STS-1) 914 м - очаквано да се наложи като типично на пазара
51,84 Mbit/s (STS-1) 305 м
Забележка: STS-1 е основната скорост в оптичните мрежи SONET.
Това ограничение в дължината на абонатната мрежа може да се увеличи от мрежовите оператори чрез инсталиране на мрежови интерфейси на разстояние около 1 км от помещенията на абонатите и свързване на тези пунктове за достъп с оптична среда до централата.
До момента VDSL е разработвана само във варианти, адресирани към АТМ мрежи с комутация на клетки, за разлика от останалите xDSL технологии, които поддържат също комутация на канали (използвана в телефонните мрежи) и комутация на пакети (характерна за мрежите за пренос на данни).
VDSL предоставя допълнително възможност за свързване на няколко модема към една и съща линия в абонатните помещения, аналогично на инсталирането на деривати при обикновените телефонни услуги.
Независимо от големите възможности, които предлага VDSL технологията, не се очаква в близко бъдеще тя да се наложи на пазара по редица причини: относително малкият дял на АТМ мрежите в обществените мрежи; необходимите инвестиции за оптично окабеляване, които мрежовите оператори следва да вложат за довеждане на услугата до потребителя; липсата на достатъчен брой приложения на пазара за такива високи скорости; очакваната висока цена както на оборудването, така и на услугите; проблеми от технически характер, свързани с филтрирането на гласовия трафик, корекцията на грешки и др. Все пак, VDSL е перспективна технология, която заслужава внимателно да се следи нейното развитие.