TiTD Wykład 9 ISDN DSL.

Prezentacja na temat: "TiTD Wykład 9 ISDN DSL."— Zapis prezentacji:

1 TiTD Wykład 9 ISDN DSL

2 ISDN Zintegrowana technologia usług cyfrowych
Integrated Services Digital Network

3 Modem przekształca strumień danych cyfrowych z szeregowego portu komputera w sygnały analogowe (A). Sygnały te wędrują linią analogową do centrali telefonicznej gdzieś w sąsiedztwie. Tam są konwertowane z powrotem na postać cyfrową (D) i tak pokonują resztę drogi. U celu są zamieniane z powrotem na postać analogową i tak trafiają do innego modemu.  modem CO  D A A  Jednym z głównych zadań ISDN jest zmiana ostatniego odcinka (ostatniej mili) połączenia w postać cyfrową.

4 "Ostatnia mila" jest to odcinek pomiędzy węzłem dostawcy a użytkownikiem końcowym.
W różnych rozwiązaniach stosowane są różne technologie: - tradycyjna analogowa - cyfrowa przewodowa – np. ISDN - bezprzewodowa – prawdopodobnie decydująca w przyszłości, najtańsza, ale na razie problemy z: - pasmem częstotliwości - bezpieczeństwem danych

5 Technologia ISDN – jedna z wielu ale posiada wiele cennych cech
Infrastruktura analogowa – sprawdzała się na krótkich dystansach lecz na długich brak szerokości pasma Trudność integracji: danych obrazów video głosu Technologia ISDN – jedna z wielu ale posiada wiele cennych cech Zaleta – dane cyfrowe łatwo wzmacniać, można kompresować!

6 N-ISDN - usługi BRI i PRI
Początkowo 2 rodzaje usług: wąskopasmowy N - ISDN szerokopasmowy B - ISDN N-ISDN - usługi BRI i PRI szerokość pasma: BRI jak DS kb/s PRI - do 2,048 Mb/s (Europa) B-ISDN - wiąże się z technologią ATM (Asynchronous Transfer Mode)

7 BRI tzw.dostęp podstawowy ( Basic Rate Interface) Obejmuje on:
dwa kanały B (danych) 64 Kb/s , jeden kanał D (kanał sygnalizacji) 64 Kb/s dostęp podstawowy zwany jest także BRA Access PRI tzw. dostęp pierwotny (Primary Rate Interface) Obejmuje: 30 (Europa) lub 23 (USA) kanały B (kanały „nośnika”), o przepustowości 64 Kb/s każdy kanał D (kanał sygnalizacji lub danych), 64 Kb/s dostęp pierwotny zwany także PRA

8 Technika ISDN PRI to już ok. 2Mb/s
N-ISDN Podstawowa technika BRI opiera się na kanale o przepustowości 64 Kb/s (standard PCM). Jest to pasmo wystarczające do transmisji sygnałów fonicznych i jednocześnie zapewniające znacznie zwiększenie prędkości transmisji danych cyfrowych w stosunku do transmisji opartych na modemach. Technika ISDN PRI to już ok. 2Mb/s B-ISDN -szerokopasmowa sieci, rozwinięcie klasycznej sieci ISDN. Prace nad B-ISDN prowadziła Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna (ITU-T) od roku praktycznie się nie używa, gdyż wszystkie jej cechy i funkcje przejęte przez ATM.

9 Użytkownicy ISDN uzyskują dostęp do sieci przez standardowe styki (punkty dostępu)
Sieć wewnętrzną wykonuje się przewodami 4-żyłowymi (dwie pary). Sieć wewnętrzną najlepiej wykonywać ze skrętki komputerowej. Zewnętrzna sieć – w USA nowe domy mają już doprowadzone 2 pary miedziane – druga para: Internet stałe łącze lub ISDN

10 Network Terminal Zakończenie sieciowe NT - w postaci urządzenia telekomunikacyjnego instalowane u abonenta – punkt sieci telekomunikacyjnej przeznaczony do zapewnienia dostępu do sieci ISDN. W przypadku dostępu ISDN TPSA (2B+D) standardowo instalowane zakończenie sieciowe NT zawiera: dwa interfejsy do przyłączenia cyfrowych terminali ISDN (telefonu ISDN , modemu ISDN, faksu ISDN, zestawu do wideokonferencji itp.) dwa interfejsy do przyłączenia urządzeń analogowych (np. telefonu)

11 Architektura ISDN realizowana na świecie w różny sposób – podstawowe zasady te same
tzw. pętla cyfrowa między dostawcą ISDN a abonentem Kanały B – transmisja głosu, video i danych Kanały D – sygnalizacja kontroli wywołań

12 Kanał B Dwukierunkowy o przepustowości 64 Kb/s umożliwia transmisję dowolnej informacji w postaci cyfrowej.

13 Kanał D Jest przeznaczony do sygnalizacji (na przykład, że linia jest zajęta), a jego pojemność jest najczęściej niedostępna dla użytkowników, służy obsłudze kanałów B. Jednak niektóre firmy umożliwiają wykorzystanie go do stałego połączenia z Internetem. Z uwagi na niewielką przepustowość kanału D nadaje się on jedynie do przesyłania małych ilości danych w regularnych odstępach czasu, takich jak poczta elektroniczna, czy notowania giełdowe. Kanał D może mieć przepustowość 16 lub 64 kb/s. Może on być również wykorzystany do, tzw. wolnej transmisji danych. Transmisja informacji w kanale D odbywa się na zasadzie komutacji pakietów i jest całkowicie niezależna od sposobu wykorzystywania kanałów B.

14 Wywołanie – przez numer telefonu standard E.164 lub adres IP
ISDN – zwana technologią przełączania obwodów Wywołanie – przez numer telefonu standard E.164 lub adres IP Zestawienie połączenia – rodzaj komutacji – na czas trwania – rezerwacja obwodu i zwolnienie po zakończeniu Problem... – rezerwacja pasma - może być marnowana jego szerokość

15   PSTN CO CO lokalna ścieżka ISDN < 10 km lokalna ścieżka ISDN
centalne biuro CO CO lokalna ścieżka ISDN < 10 km lokalna ścieżka ISDN   ścieżka danych ISDN

16 Dla komputera linia ISDN stanowi zatem szeroko otwarty kanał transmisji danych z prędkością – bliską 150 kb/s. W Polsce (TPSA) oferowany jest stały dostęp do Internetu przez ISDN za zryczałtowaną opłatą – z reguły BRI Dobry jakościowo ale wcale nie tak tani (Internet) z uwagi na taryfikację czasową

17 Funkcjonowanie typowej sieci ISDN zakłada implementację:
wszystkich siedmiu warstw modelu OSI/ISO tylko w terminalach abonenckich, węzły tranzytowe wykorzystują funkcje wchodzące w skład trzech najniższych warstw systemowych: 1 – fizyczna, 2 - łącza danych 3 - sieciowej

18 Specyfikacja ISDN warstwa fizyczna BRI – protokół 1.430
specyfikacja łącza danych -Q.921 specyfikacja kontroli wywołań i sygnalizacji – warstwa sieciowa - Q.931

19 Budowa ramki dość skomplikowana – poznamy główne zasady
Q.921 – budowa ramki (oczywiście tylko między węzłami ISDN, zwykle na linii abonent – dostawca ISDN, bo dalej już wszystko zależy od systemu transmisji długodystansowej, może być np. E3, Frame Relay lub inny) Budowa ramki dość skomplikowana – poznamy główne zasady

20 Ramka danych z warstwy sieciowej modelu OSI dla pierwotnego interfejsu (BRI) ISDN zawiera 48 bitów:
16 bitów x 2 na każdy kanał przenoszenia B 4 bity przypisane do kanału sterowania D Te 36 bitów stanowi informację, pozostałe 12 bitów używane są jako informacje dodatkowe (tzw "obramowanie" ): adresacja, routing i inne niezbędne informacje nagłówkowe, które odnoszą się do modelu OSI.

21 Standard ramek w warstwie łącza danych Q
Standard ramek w warstwie łącza danych Q bity + ewentualne DANE: ramka typu A – np. zestawienie połączenia Flaga FCS Kontrola Adres 2 oktet Adres 1 oktet ramka typu B tu wielokrotne 48 bitowe ramki danych Flaga FCS Kontrola DANE Adres 2 oktet Adres 1 oktet Flaga – początek i koniec ramki – (mogą się pokrywać na końcach) FCS – poprawność – jeśli pojedynczy bit jest błędny to odrzucenie ramki

22 Występują dodatkowe problemy:
wyrównania synchronizacji kodowanie – tzw. 2B1Q (4 poziomy napięcia dla par bitów) Przykładowo: 00 +3V 11 +1V 01 -1V 10 -3V +3V +1V -1V -3V oczywiście bipolarność

23 Do sieci ISDN mogą być włączane następujące terminale:
telefony ISDN, komputery PC (z kartami ISDN), wideotelefony, telefaksy G4, inne urządzenia cyfrowe (routery, bridge itp.), urządzenia analogowe włączane za pośrednictwem adapterów (TA).

24 Podsumowanie

25 Łączność ISDN opiera się na cyfrowych kanałach o przepływności 64 Kb/s w trybie dupleks ( 2 kanały to 128kb/s w BRI), co umożliwia zestawianie połączeń o dość dobrych cechach użytkowych. Jednym z rodzajów połączeń są kanały cyfrowe, które mogą być wykorzystane do celów transmisji dowolnych danych. Technologia ISDN umożliwia także zestawienie specjalnego połączenia o podwyższonej jakości dźwięku i paśmie 7 kHz

26 Połączenia wideokonferencyjne możliwe są już na pojedynczym kanale 64 kb/s, ale wówczas można uzyskać tylko 15 ramek w ciągu sekundy. Nie jest to zbyt dużo, ale przy specjalnych łączach można zestawić połączenie wideo o dobrej jakości. W sieci ISDN istnieją dwa standardy dla przekazu wideo i telekonferencji: T.120 i H.320. Sesje wideokonferencyjne realizuje się głównie przez sieci cyfrowe z integracją usług ISDN (także za pośrednictwem szerokopasmowych sieci LAN, ATM i WAN). Powszechnie akceptowaną jakość przekazów audiowizualnych ukazuje się przez kanały cyfrowe o przepustowości min. 384 kb/s(6 kanałów B), co wymaga uprzedniego zamawiania i zestawiania połączenia

27 Dzięki ISDN mamy zapewnioną najwyższą jakość połączeń w systemie cyfrowym, korzystamy min. z:
• dość szybkiego przekazu • możliwości zainstalowania na jednej linii ośmiu urządzeń typu fax, modem, telefon itp. (a także korzystania na jednej linii z dwóch urządzeń równocześnie • możliwości prowadzenia telekonferencji czy wideokonferencji • szybkiego ( do 0,5 sek.) wybierania numeru abonenta • wyświetlania aktualnej informacji o opłacie za połączenie • wyświetlania w trakcie już prowadzonej rozmowy informacji o następnym wywołaniu • możliwości łączenia abonentów wideotelefonów połączenia wewnętrzne

28 W dalszym ciągu bardzo niewielu abonentów usług ISDN to użytkownicy indywidualni, mimo:
. zrównania taryfikatorów z usługami telefonii analogowej, wprowadzenia promocyjnych opłat możliwości zachowania dotychczasowego numeru telefonicznego Koszt abonamentu dwóch analogowych linii telefonicznych jest obecnie wyższy niż będącej ich odpowiednikiem jednej linii ISDN. Stosunkowo droga eksploatacja – dobre rozwiązanie dla firm

29 DSL

30 Do niedawna stosowane modemy były kłopotliwe
tylko 3200 Hz szerokości pasma wymagały bardzo dobrego połączenia wymagały dużego współczynnika SNR - sygnału do szumu Modemy pracujące z prędkością 56 kb/s korzystając z połączeń cyfrowych omijały niektóre źródła szumów podczas transmisji (kwantyzacja konwersji cyfrowo-analogowej wprowadza szum). Stąd wynikły poszukiwania innych metod przesyłu sygnałów głosowych +danych z większą przepustowością – oraz ich uodpornienia na zakłócenia

31 DSL - Digital Subscriber Line - Cyfrowa Linia Abonencka.
Historia – lata 80-te XX w. – Bellcore – HDSL – w T1 zastąpienie kodowania AMI kodowaniem 2B1Q (jak w ISDN – 4 poziomy napięcia i 2 bity) „eksplozja” Internetu ADSL - lata 90-te – większość ruchu do abonenta, a niewielki % od abonenta – połączenie transmisji głosu (POTS - Plain Old Telephone Services - najstarsza, podstawowa usługa telefoniczna) i danych DSL korzysta ze starych łączy telefonicznych, nawet takich, co pamiętają jeszcze czasy Bell'a (XIX wiek).

32 Używa ono pasma znacznie szerszego niż 300 - 3400Hz, jakie jest stosowane do przenoszenia głosu
rzędu od 6 kHz – ok 1100 kHz. pasmo do abonenta pasmo od abonenta POTS up down 136 kHz 340 kHz 680 kHz 952 kHz 17 kHz 68 kHz 136 kHz f 4 kHz

33 Oddzielenie głosu i danych:
multipleksowanie z podziałem częstotliwości – FDM Rozdział częstotliwościowy FDM (Frequency Division Multiplexing) sygnałów prowadzonych w linii. Funkcję tę realizują odpowiednie filtry częstotliwościowe (lub pasmowe), umieszczone w rozgałęźnikach po obydwu stronach łącza ADSL i dokonujące wydzielania sygnałów telefonicznych POTS (lub ISDN) z przekazów szerokopasmowych ADSL Sygnały poszczególnych podkanałów zawsze są transmitowane jednocześnie

34 USA

35 Europa

36

37 Potrzebne zatem kodowanie sygnału cyfrowego analogowym
ISDN – sygnał cyfrowy! – linia telefoniczna cyfrowa xDSL – nośnik analogowy Potrzebne zatem kodowanie sygnału cyfrowego analogowym Stosuje się: QAM8 - kwadraturowa modulacja amplitudy CAP - modulacja amplitudowo-fazowa DMT – dyskretna modulacja wielotonowa

38 QAM8 2 amplitudy i 4 fazy razem 8 kombinacji czyli 3 bity 90o 0o 180o
Amplituda Faza Wzorzec bitowy 1 000 2 001 90 010 011 180 100 101 270 110 111 270o tzw. „konstelacja”

39 Modulacja amplitudowa
Modulacja fazowa Modulacja amplitudowo-fazowa

40 Czyli... można zmodulować sygnały cyfrowe (bity) i wpuścić sygnał analogowy w kanały częstotliwościowe - poszerzenie pasma - zwiększenie prędkości transmisji

41 Historycznie.. Początkowo technologia DSL korzystała z trzech par skrętki telefonicznej do przesłania 2Mb/s, lub jednej do przesłania 384kb/s (SDSL). Następnie pojawiły się na tyle skuteczne metody, które umożliwiły budowanie łączy 2Mb/s w technologii HDSL za pomocą dwóch par kabli telefonicznych. Ostatnio realizuje się takie przepływności: standard ADSL do 15 Mb/s, najnowsze VDSL ~52 Mb/s za pomocą jednej !!!! pary kabli

42 Początki w 1980 roku standard xDSL
w rzeczywistości jest nazwą zbiorczą dla grupy standardów. Są to

43 HDSL (High Bit-rate Digital Subscriber Line) - najczęściej jest wykorzystywany jako substytut dla łączy T1/E1. HDSL staje się popularną drogą do udostępniania symetrycznej, pełnodupleksowej komunikacji z prędkościami do 1,544 Mb/s (2,048 Mb/s w Europie) z wykorzystaniem dwóch par kabli telefonicznych, (obecnie konwencjonalnej telefonicznej skrętki dwużyłowej). W porównaniu do technologii T1/E1 umożliwia łączenie na daleko większe odległości bez wykorzystania wzmacniaczy. Wykorzystuje modulację PAM (Pulse Amplitude Modulation) na czterożyłowym kablu.Jest to technologia droga i mało popularna.

44 Potem opracowano standard SDSL (Symmetric DSL) zapewniający uzyskanie powyższych parametrów na pojedynczej linii i umożliwiający równoczesne przesyłanie głosu za pomocą zwykłego telefonu. Jest dwużyłową implementacją technologii HDSL. Zapewnia przepustowość łączy T1/E1 na jednej parze przewodów.

45 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) jest najpopularniejszą wersją xDSL.
Polega on na tym, iż strumień danych został podzielony nierównomiernie, asymetrycznie. Dzięki temu prędkość transmisji od dostawcy do użytkownika końcowego (downstream) jest znacznie wyższa niż od klienta do dostawcy (upstream). Wynika to ze specyfiki korzystania z Internetu - z reguły więcej danych odbieramy niż wysyłamy. Typowe prędkości ADSL to: 1,5 - 8 Mb/s downstream (w Polsce obecnie TPSA do 15 Mb/s) 64 Kb/s - 1,5 Mb/s upstream Od 1994 roku promocją i standaryzacją tej technologii zajmuje się ADSL Forum.

46 ADSL ma z siecią telefoniczną wspólny tylko niewielki odcinek kabla między abonentem a najbliższą centralą telefoniczną. Para modemów ADSL tworzy na tym odcinku połączenie stałe, przez które przesyłane są dane. W centrali specjalne urządzenie (splitter) odseparowuje dane od głosu. Głos jest transmitowany dalej za pomocą zwykłych kabli telefonicznych, dane zaś całkowicie opuszczają sieć telefoniczną i kierowane są odrębnym łączem ATM (lub FrameRelay lub Ethernet) bezpośrednio do sieci szkieletowej Internetu - tamtędy mogą trafić do docelowej centrali.

47 Modemy ADSL do transmisji danych korzystają z zakresu od 26 kHz do ok
Modemy ADSL do transmisji danych korzystają z zakresu od 26 kHz do ok. 1,1 MHz. Zastosowanie konwersji sygnałów na wyższe częstotliwości wymaga stosowania dwóch specjalnych modemów dla każdego abonenta - jednego bezpośrednio u użytkownika w domu czy biurze, a drugiego w jego centrali telefonicznej ("półka"). Na każdym zakończeniu telefonicznego kabla miedzianego montuje się specjalne urządzenia: modem DSL po stronie Klienta kartę modemową po stronie centrali telefonicznej które oddzielają analogowy sygnał głosowy rozmowy telefonicznej od danych przesyłanych do i z Internetu.

48 Pasmo dzielone jest na:
część szerszą, umożliwiającą pobieranie informacji część węższą, służącą do ich wysyłania Dlatego mówi się o rozwiązaniu asymetrycznym. Części te z kolei dzielone są na kanały, którymi przesyłane są dane. Zakłócenia w jednym nie powodują zaniku sygnału w innych i transmisja trwa nadal, choć z mniejszą sumaryczną przepustowością. Efekt tłumienia przez materiał, z którego zbudowane są kable - maksymalne prędkości przesyłu danych osiąga się na dystansie do 2,7 km. Przy odległości 5,5 km transfer danych spada do 2 Mb/s. W Polsce przeciętna odległość abonenta od centrali wynosi 3-4 km

49 IDSL - technologia DSL bazująca na podłączeniu ISDN
IDSL - technologia DSL bazująca na podłączeniu ISDN. Wykorzystuje modulację 2B1Q i zapewnia prędkość do 128 Kb/s. VDSL (Very High Bit-rate Digital Subscriber Line) to standard dla mniejszych odległości, ale zapewniający przepustowość do 52 Mb/s. Jednak im wyższe częstotliwości zostają wykorzystywane do przesyłania informacji, tym szybciej są one tłumione w przewodach. Z tego powodu VDSL działa zaledwie na odcinkach dochodzących do 300 metrów. Dlatego też najpopularniejszym rozwiązaniem jest obecnie ADSL, choć może go zdetronizować już w niedalekiej przyszłości tańszy SHDSL.

50 SHDSL – najnowsze rozwiązanie
W odróżnieniu od asymetrycznego DSL ADSL - standard SHDSL jest symetryczny i oferuje pasmo 2,3 Mb/s w obu kierunkach. SHDSL nadaje się do aplikacji biznesowych, wymagających wydajnego pasma w obu kierunkach.

51 W Stanach Zjednoczonych linie dostępowe dla aplikacji biznesowych pracują w standardzie T-1 (1,544 Mb/s) Technologia T-1, z kodowaniem (AMI/B8ZS), ma ograniczony zasięg i dlatego wymaga stosowania regeneratorów sygnału zlokalizowanych w odległościach: pierwszy 1 km od centrali następne co 2 km. Niezbędne przy dostarczaniu usług T-1 regeneratory są drogie; kosztowna jest ich instalacja i konserwacja.

52 - zwiększenie zasięgu do 3 km bez potrzeby stosowania regeneratorów.
Do komunikacji technologia HDSL stosuje (wykorzystywany w ISDN) system kodowania 2B1Q - zwiększenie zasięgu do 3 km bez potrzeby stosowania regeneratorów. By wyeliminować potrzebę instalowania regeneratora (czasem nawet 2 regeneratorów), towarzystwa telekomunikacyjne w USA przechodzą na HDSL (ale 4 kable) 2B1Q

53                                                                                       TPSA

54 Usługa INTERNET DSL - Telekomunikacji Polskiej
Łącza asymetryczne ADSL o przepustowości downstream: 0,5 Mb/s, 1 Mb/s, 2 Mb/s, 4 Mb/s stały adres IP lub pula stałych adresów IP pakiet bezpieczeństwa sieciowego e-security przestrzeń dyskową na konta pocztowe i strony internetowe w domenie firma.internetdsl.pl możliwość konfiguracji indywidualnego profilu usługowego

55 Usługa dostęp do Internetu DSL w TPSA jest oferowana w 5 opcjach:
DSL 250 i 500 (łącze o maksymalnej przepustowości 256 (512) Kb /s do komputera Abonenta i 128 Kb /s od Abonenta, czteroadresowa podsieć - 1 użytkowy adres IP) DSL 1000 (łącze o maksymalnej przepustowości 1024 Kb/s do komputera Abonenta i 256 Kb /s od komputera Abonenta, czteroadresowa podsieć - 1 użytkowy adres IP lub ośmioadresowa podsieć - 5 użytkowych adresów IP. DSL 2000 i 4000 (łącze o maksymalnej przepustowości 2024 (4096) Kb/s do komputera Abonenta i 256 (512) Kb/s od Abonenta, ośmioadresowa podsieć - 5 użytkowych adresów IP) DSL 8000 i łącze o maksymalnej przepustowości 8192(15360) Kb/s do komputera Klienta i Kb/s od Klienta, ośmioadresowa podsieć - 5 użytkowych adresów IP)

56 Neostrada – ADSL do 3km - 8 Mb/s downstream
więcej – 256 kB/s, 512 kB/s zależy od wielu różnych parametrów, takich jak przekrój, rodzaj i grubość izolacji i inne Technologie DSL pozwalają na uniknięcie zmiany na świałowody - istniejące łącza miedziane (infrastruktura kablowa) są sprawne technicznie - poprawnie wykonany i położony kabel może pracować ponad kilkadziesiąt lat.

57 Brak limitów transferów danych, brak limitów co do dzielenia tego łącza - atrakcyjny wybór dla małych sieci osiedlowych których nie stać na droższe i lepsze rozwiązania. Brak także restrykcji co do stawiania serwerów. Cechy charakterystyczne: Razem z łączem w przypadku tańszej taryfy dostaniemy jeden stały, publiczny IP (4-ro adresowa podsieć, z czego jeden adres jest użyteczny dla użytkownika) Razem z łączem dostaniemy także przestrzeń na konta pocztowe i stronę www w domenie internetdsl.pl (HTML) w promocjach migracja na wyższe transfery za te same opłaty możliwość budowy podsieci