B-ISDN architektūra

1. Įvadas Gyvename sparčiai kintačiame pasaulyje, kiekvieną dieną susiduriame su naujomis technologijomis. Šis augimas ypač aktyviai pasireiškia telekomunikacijų srityje. Norint teikti tokias paslaugas kaip aukštos kokybės video konferencijos ar aukštos kokybės video perdavimas, taip pat norint aptarnauti vis didėjančius duomenų srautus, tenka kurti naujas technologijas. 1980m. ITU-T ir kitos standartų grupės pradėjo darbą ir išleido seriją rekomendacijų perdavimui, komutavimui, signalizacijai ir valdymui optoka pagrystam tinklui, kuris turėjo išspresti esamas problemas ir leisti ateities tinklams efektyviai dirbti. Šis tinklas buvo pavadintas B-ISDN. ISDN (Integrated Services Digital Network) – Skaitmeninis visuminių paslaugų tinklas, kaip kad nusako pavadinimas, tai įgalina skaitmeninę komunikąciją. Tai skaitmeninė technologija, kuri yra daug didesnės spartos ir daug didesnės kokybės nei senesnės, analoginės linijos. ISDN technologija yra labai lengvai integruojama į esamus tinklus nes gali naudoti esamus kabelius. Pagal ITU-T (anksčiau CCITT) “ ISDN, tai tinklas, bendru atveju išvystytas iš telefonijos IDN (Integrated Digital Network) technologijos, kuri suteikia “end-to-end” skaitmeninį sujungimą, kuris palaiko visą gamą paslaugų, tame tarpe balso ir kitas paslaugas, į kurias vartotojai turi adresuotas limituoto nustatymo sąsajas “vartotojas-tinklas”. ISDN turi keturis pagrindinius aspektus: telefoninis tinklas, integruotos paslaugos, skaitmeninis, tinklas. 1 pav. Pradėjus įsitvirtinti ISDN, į duris jau beldžiasi plačiajuostis ISDN (sutrumpintai B-ISDN). Siaurajuostis ISDN buvo sukurtas operuoti esamoje komunikacijų infrastruktūroje, kuri stipriai susieta su variniais kabeliais o B-ISDN informacijos perdavimui pagrinde naudoja įvairias optinių kabelių atmainas. Pagal CCITT B-ISDN yra apibrėžtas kaip “paslauga, reikalaujanti perdavimo kanalų, galinčių palaikyti geresnį perdavimo greitį už pirminį. Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN) -tai plačiajuostis skaitmeninis visuminių paslaugų tinklas. Jis remiasi asinchroninio perdavimo būdo ATM (Asyncronous Transfer Mode) technologija ir gali būti apibūdintas kaip universalus, visas telekomunikacijų paslaugas integruojantis plačiajuostis teritorinis tinklas WAN (Wide Area Network). B-ISDN nekeis jau esančių telekomunikacijų ir duomenų apdorojimo infrastruktūrų, bet tikslingai jas išplės. Pastangos integruoti skirtingas duomenų apdorojimo (DA) ir telekomunikacijų (TK) sistemas, taip pat integruoti duomenis, kalbą ir video iki multimedijos galimybių lygio, įtikinamai apibrėžia 21-jo šimtmečio uždavinius. Šioje sąveikoje ATM technologija papildys iš ISDN kilusią DA ir TK tinklų infrastruktūrą, todėl investicijos į šią infrastruktūrą nenueis vėjais. Apskritai čia reikia skirti šiuos atvejus: • privačių ISDN sistemų komutavimas per ATM tinklus; • ISDN ir ATM tinklų integravimas. 1. ISDN technologijos analizė 1990m. buvo nutarta B-ISDN paremti SONET/SDH (Synchronous Optical NETwork/Synchronous Digital Hierarchy) ir ATM (Asynchronous Transfer Mode) pernašos ir komutavimo technologijomis. SONET aprašo duomenų perdavimo per optinį kabelį (iki 2.4 Gb/s, perspektyvoje 10Gb/s sparta) standartus. SONET standartai apibrėžia kaip informacija turi būti supakuojama, multipleksuojama ir perduodama per optiką. Pagrindinė SONET užduotis – užtikrinti, kad skirtingų gamintojų ir paslaugų teikėjų įranga galėtų dirbti tarpusavyje. Kadangi SONET aprašo tik informacijos perdavimą, nepriklausomai, kokio tai tipo informacija, ši technologija gali dirbti beveik su visomis kuriamomis technologijomis. B-ISDN buvo panaudoti du komutavimo metodai: sinchroninis ir asinchroninis. Optimaliam B-ISDN galimybių išnaudojimui reikėjo inteligentiškos komutavimo sistemos, kuri galėtų komutuoti įvairių tipų informaciją prie ypatingai didelių spartų, maksimaliai išnaudojant dažnių juostą. Idealiu atveju maksimali dažnių juosta turėtų būti prieinama visiems vartotojams ir turėtų būti paskirstyta pagal pareikalavimą. Buvo pasirinkta ATM komutavimo technologija. B-ISDN tikslas palaikyti visas egzistuojančias paslaugas ir, kad būtų nesunkiai integruojamos naujos paslaugos. Paslaugos kurias palaikys B-ISDN tai: • Siaurajuostės paslaugos, tokios kaip: balso, faksimilės, telemetrijos, videoteksto, elektroninio pašto. • Plačiajuostės paslaugos, tokios kaip E1. • Plačiajuostės paslaugos, tokios kaip videokonferencijos, didelės spartos informacijos perdavimas ar video. BISDN taip pat palaiko “taškas-taškas”, “daškas-multitaškas” ir “multitaškas-taškas” sujungimus (2 pav.). 2 pav. B-ISDN ir ATM standartinis modelis 2.1. Architektūra B-ISDN skiriasi nuo siaurajuosčio ISDN kelių skaičiumi. Kad patenkinti gero ryškumo vaizdo reikalavimus, viršutinio kanalo greitis turi būti apie 150 Mbps. Tam kad palaikyti vieną ar daugiau interaktyvinių (pokalbio ) ar paskirstomų paslaugų vienu metu, vartotojo bendra linijos sparta turi būti apie 600 Mbps. Šiuolakiniams telefono įrenginiams tai labai didelė duomenų sparta, kad ją būtų galima aptarnauti. Tokias spartas lengviausia pasiekti naudojant optinius kabelius, todėl B-ISDN įdiegimas priklauso nuo vartotojų optinių atsišakojimų įdiegimo tempų. 1 lentelė, tai B-ISDN principų ir architektūros pasiūlymų sąrašas, paimtas iš I.121 rekomendacijos. 1 lentelė. B-ISDN principai 2.1.1. Funkcinė architektūra 3 paveikslas vaizduoja B-ISDN funkcinę architektūrą. Kaip ir siaurajuosčio ISDN ir B-ISDN kontrolė pagrįsta bendro kanalo signalizacija. Tinklo ribose bus naudojama patobulinta SS1 signalizacija, kad palaikyti išplėstas tinklo, su didesniu greičiu, galimybes. Taip pat vartotojas-tinklas sąsają kontroliuos Q. 931 patobulintos versijos signalizacijos protokolas. B-ISDN turi be abėjo palaikyti visas 64 kbps perdavimo paslaugas, kanalų ir paketų komutaciją, kuriuos palaiko siaurajuostis ISDN. Tai apsaugo vartotojo investicijas ir palengvina perėjimą nuo siaurajuosčio prie plačiajuosčio ISDN. 3 pav. Sąsaja vartotojas-tinklas 4 paveiksle pavaizduota B-ISDN rekomenduojama konfigūracija. Kad aiškiai parodyti plačiajuosčius spektrus, kontroliniai taškai ir funkcinės grupės pažymėtos raide B (t.y. B-NT1. TB). Sąsajos R taške gali būti arba plačiajuostės arba ne. 4 pav. B-ISDN rekomenduojama konfigūracija 2.1.2. B-ISDN protokolo architektūra B-ISDN protokolas (3 pav.) įveda keletą naujų elementų, kurių nėra ISDN architektūroje. Sprendimas naudoti ATM, kaip komutavimo pagrindą B-ISDN paslaugom, nėra atsitiktinis. B-ISDN yra paketų perdavimu paremtas tinklas (kaip ir ATM), taip pat ATM tinkamas perduoti įvairių tipų srautus. Taigi, ISDN, kuris prasidėjo kaip grandinių komutavimo telefoninis tinklas, transformavosi į paketų komutavimo tinklą, taip apimdamas plačiajuostes paslaugas. 5 pav. B-ISDN protokolo standartinis modelis ATM protokolų modelis apima du lygmenis, kurie yra virš fizinio lygmens. Čia yra ATM lygmuo, dažnai naudojamas visom paslaugom, kuris užtikrina paketų perdavimą ir ATM adaptacijos lygmuo (AAL), kuris priklauso nuo paslaugų. AAL formuoja aukštesnių lygmenų informaciją į ATM celes, kurios turi būti perduotos per B-ISDN, taip pat kaupia informaciją iš įeinančių ATM celių, perdavimui į aukštesnius lygmenis. Aukštesni lygmenys priklauso vartotojo įrangai ir ATM paslaugų teikimo operatoriai jais nesirūpina. Visi lygmenys yra valdomi per lygmenų valdymo plokštumą. Aukščiausias valdymo lygmuo yra valdymo plokštumų valdymas. Plečiant paslaugų ratą, prireikė perduoduot tokią informaciją, kurios perdavimo protokolų ATM nepalaiko. Du pavyzdžiai aprašyti I.121 protokole yra PCM (Pulse Code Modulation) balso ir LAPD (Link Access Procedure D). PCM balso paslauga reikalauja pastovios bitų spartos. Norint perduoti PCM balsą per ATM, būtina sumontuoti PCM bitus į celes prieš perduodant ir nuskaityti priimant tokiu būdu, kad užtikrinti sklandų, pastovų bitų srautą vartotojui. Realizuojant LAPD perdavimą per ATM, būtina sudėlioti LAPD kadrus į ATM paketus; tai reiškia, kad reikia segmentuoti vieną LAPD kadrą, į tam tikrą skaičių paketų, perduodant ir sumontuoti kadrą iš paketų priimant. Išsprendus LAPD perdavimą per ATM, visos ISDN paslaugos ir kontrolinės signalizacijos protkolai gali būti naudojami ir B-ISDN. Standartiniame protokolo modelyje yra trys atskiros plokštumos: • Vartotojo plokštuma: suteikia vartotojo informacijos perdavimą, kartu su keliais kontrolės parametrais (pvz., srauto kontrolė, klaidų kontrolė). • Kontrolės plokštuma: atlieka skambučio ir sujungimo kontrolės funkcijas. • Valdymo plokštuma: ją sudaro (a) plokštumos valdymas, kur atliekamos valdymo funkcijos, susijusios su sistema, kaip vienalyčiu dariniu ir atliekamas koordinavimas tarp atskirų plokštumų ir (b) lygmens valdymas, kur atliekamos valdymo funkcijos, susijusios su resursais ir protokolų parametrais. 2.2. B-ISDN standartai ATM (B-ISDN) standartai (6 pav.) apima visą informacijos perdavimo procesą, kurį sudaro: • vartotojo informacijos vertimas į ATM celes ir atvirkščias procesas, • celių perdavimas tinklu optimaliu maršrutu, • celių perdavimo kontrolė įvairiuose lygmenyse, • tinklo resursų valdymas. Papildomai ITU-T rekomendacijoms, ATM tinkle vykstančius procesus aprašo ir ATM forumo susitarimai. 6 pav. B-ISDN standartai 2.3. Perdavimo struktūra B-ISDN vartotojų duomenų perdavimo greičių ribose yra nustatytos trys naujos perdavimo paslaugos. Pirma paslauga yra pilnai dupleksinė 155.52 Mbps. Antra paslauga asimetrinė, perdavimo greitis iš vartotojo iki tinklo 155.52 Mbps, kita kryptimi -622.08 Mbps. Ir trečia, didžiausios spartos paslauga, pilnai dupleksinė, 622.08 Mbps spartos. 155,52 Mbps perdavimo sparta gali palaikyti visas siaurajuosčio ISDN paslaugas. Todėl ši paslauga palaiko vieną arba daugiau pagrindinio arba pirminio greičio sąsajas. Be to gali palaikyti daugelį B-ISDN paslaugų. Esant tokiai spartai gali būti palaikomas vienas arba keli video kanalai, priklausomai nuo naudojamos kodavimo technikos ir video sprendimo. Tokiu būdu pilnai dupleksinė 155.52 Mbps paslauga tikriausiai bus bendra B-ISDN paslauga. Didesnis duomenų perdavimo greitis 622.08 Mbps reikalingas daugkartiniam video signalo paskirstymui. Tokios duomenų perdavimo spatrtos buvo sukurtos, kad būtu galima suderinti su atitinkamomis skaitmeninėmis perdavimo paslaugomis. l.121 specifikacija taip pat įtraukė tam tikrų kanalo duuomenų perdavimo spartų sąrašą, kurios palaikys šias paslaugas. Galutiniai standartai sumažina rekomendacijas kanalų spartoms. Tai leidžia vartotojui ir tinklui nustatyti bet kurį kanalo talpumą. 7 paveikslas -tai bendras B-ISDN “vartotojas-tinklas” architektūros aprašymas. Vietinė stotis, prie kurios prijungti vartotojai, turi būti priėinama ir B-ISDN ir ISDN vartotojams. ISDN vartotojai gali jungtis vytos poros pagalba tiek pagrindiniame, tiek pirminiame priėigos lygmenyje. B-ISDN vartotojai naudoja optinį kabelį. Duomenų perdavimo greitis iš tinklo iki vartotojo turi būti apie 600 Mbps, kad palaikyti video signalo paskirstymą. Duomenų perdavimo greitis iš vartotojo iki tinklo paprastai turi būti žymiai mažesnis, apie 150 Mbps. 7 pav. Plačiajuosčio ISDN sąsajos “vartotojas-tinklas” blokinė diagrama 2.4. Paslaugos 2.4.1. Pokalbių paslaugos Pokalbių paslaugos numato dvikryptį dialoginį “taškas-taškas” sujungimą. Informacija perduodama tarp dviejų vartotojų arba tarp vartotojo ir paslaugos tiekėjo. Tai ne vieša informacija. Ši kategorija apima eilę pritaikymų ir duomenų tipų, įskaitant judančius paveiksliukus (video), duomenis ir dokumentus. Pati svarbiausia B-ISDN paslaugų kategorija yra video pokalbių paslaugos ir pati svarbiausia iš šių paslaugų yra video telefonija. Video telefonija reiškia, kad telefono aparatas turi galimybę perduoti ir priimti video informaciją. Ši paslauga pirmiausiai gali būti naudojama ofise. Ji gali būti naudojama bet kurioje situacijoje, kur yra naudingas vaizdo komponentas, tai yra konsultacinės instrukcijos, derybos, pranešimai ir t. t. Kita video pokalbių paslauga yra video konferencija. Paprasčiausia šios paslaugos forma yra “taškas-taškas” sujungimo galimybė, kuri gali būti naudojama sujungti konferencijos kambarius. Nuo video telefono skiriasi naudojama įranga. Atitinkamai, paslauga turi tiksliai apibrėžti naudojamas sąsajas ir protokolus, kad garantuoti įrangos suderinamumą tarp konferencijos kambarių. “Taškas-taškas” video konferencija tiksliai apibrėžia papildomas savybes, tokias kaip faksimilė ir dokumentų perdavimas ir specialios įrangos (elektroninė lenta) panaudojimą. Atskira video konferencijos rūšis ir daugiataškės paslaugos. Jos leidžia dalyviams susijungti kartu atskirais video telefonais konferenciniame sujungime, nepaliekant savo darbo vietos, naudojant video konferencijos serverį tinkle. Sistema gali palaikyti trumpus numerius. Trečias video pokalbių paslaugų variantas yra video sekimas (prižiūrėjimas). Tai ne skirstomoji paslauga, nes informacijos perdavimas yra apribotas. Ši paslaugos forma gali būti vienkryptė, jeigu informacija yra paprastas vaizdas, generuojamas fiksuota kamera, tada informacija eis tik iš video šaltinio vartotojui. Atgalinis veiksmas gali būti, jeigu vartotojas gali valdyti kamerą (krypties pakeitimas, vaizdo padidinimas/sumažinimas ir t. t. ). Kitas pokalbių paslaugų tipas yra duomenims. Čia tam tikro periodo duomenys yra atsitiktinė informacija, kurios struktūra nėra aiški ISDN. Pavyzdžiai: • Failų perdavimas medžio architektūros kompiuteryje ir saugojimo sistemose. Didelio valdymo informacijos perdavimas. • Programos perkrovimas. Kompiuterio pagalbinis dizainas ir gamyba (CAD -Computer-aided design /CAM -Computer-aided manufacturing) • Lokalinių tinklų (LAN) jungimasis skirtingomis kryptimis. • Dokumentų perdavimas. Tai apima aukšto sprendimo faksimilę arba skirtingų dokumentų (tekstas, faksimilinis vaizdas, balso anotacija ir/arba video komponentas ) perdavimą. 2.4.2. Žinybinės paslaugos Žinybinės paslaugos teikia vartotojas-vartotojas sujungimą tarp saugojimo vietų (pašto dėžučių ir/arba žinučių redagavimo, duomenų apdorojimo) ir pakeitimo funkcijų. Žinybinės paslaugos nėra realaus laiko paslaugos. Analogiškos siaurajuostės paslaugos yra X.400 ir teletekstas. Viena iš naujų žinybinių paslaugų formų, kuri gali būti palaikoma paštu, analogiška šiandieniniam elektroniniarn paštui (tekstinis/grafinis paštas), video paštas. Jis gali tapti galingiausia ir labiausiai naudojama ryšio priemone. Paprastai dokumentų pašto paslauga leidžia perduoti įvairius dokumentus, turinčius tekstą, grafiką, balsą ir/arba vaizdą. 2.4.3Plačiajuostės palaugos Kai našumas, prieinamas ISDN vartotojui realiai didėja, eilė paslaugų, kurias gali palaikyti ISDN taip pat auga. ITU-T klasifikuoja B-ISDN paslaugas į interaktyvias ir skirstomas. Interaktyvios paslaugos yra tos, kur yra du informacijos apsikeitimo būdai tarp dviejų vartotojų arba tarp vartotojo ir paslaugos tiekėjo. Jos apima pokalbių, žinybines ir radimo ( atstatymo ) paslaugas. Skirstomos paslaugos yra tos, kur informacija perduodama vienu keliu -iš paslaugos tiekėjo iki B-ISDN vartotojo, šiuo atveju, vartotojas neturi galimybės kontroliuoti transliaciją. Jos apima plačiajuostes paslaugas ir ciklines paslaugas. Operatoriai nori, kad audio, video ir duomenų perdavimo paslaugos būtų tiekiamos per vieną ir tą patį tinklą. Iškyla skirtingos užduotys tinkle ir reiklauja skirtingos adaptacijos. Dėl to gaunam tris skirtingus parametrus arba reikalavimus: • reikalinga sinchronizacija tarp siuntėjo ir gavėjo; • pastovi arba kintama sparta; ir • orentuotas sujungimas arba mažo pralaidumo sujungimas. Yra keturi ATM adaptacijos tipai (7 pav.) Adaptacijos paskirtis - adaptuoti informaciją prie ATM celių. Priklausomai nuo reikalavimų perduodamos informacijos laikiniams parametrams yra keturios adaptacijos rūšys. Adaptacijos rūšys yra pritaikytos teikti atitinkamos klasės paslaugas. Iliustracijoje pateiktos galimos teikti paslaugos. 7 pav. ATM adaptacijos lygmenų klasifikacija 2.4.4. Paslaugų klasės Klasė A Šios kasės paslaugos apima pastovios spartos (CBR) paslaugas, orentuotam sujungimui su “taškas-taškas” sinchronizacija. AAL 1 protokolas palaiko A klasės paslaugas. A klasės paslaugų pavyzdžiais gali būti PCM koduotas balsas, circuit-emulated sujungimai su n•64 kbit/s arba n•2 Mbit/s spartomis ir koduoti pastoviai spartai video signalai. Klasė B Klasės B paslaugos apima kintamos spartos (VBR) paslaugas orentuotam sujungimui, kas reikalauja “taškas-taškas” sinchronizacijos. Pavyzdžiui, gali būti VBR – koduoto video signalo perdavimas. Norint palengvinti skaitmeninio video signalo efektyvų perdavimą, bitų srautas turi būti sukompresuotas. Vienas iš naudojamų metodų yra MPEG2, šį metodą apibrėžė Judančių Nuotraukų Ekspertų Grupė (Moving Pictures Experts Group). Šis kodavimo metodas bitų srautą sumažina nuo 120 Mbps iki 5-6 Mbps. Paslaugų klasė C Ši klasė apima orentuoto jungimo VBR paslaugas, be “taškas-taškas” sinchronizacijos. Klasės C paslaugos ( informacijos perdavimo paslaugos) gali būti palaikomos AAL 3 /4 arba AAL 5. Paslaugų klasė D Ši klasė apima VBR paslaugas be “taškas-taškas” sinchronizacijos. Šią klasę gali palaikyti AAL 3 /4 arba ALL 5. Klasės D paslaugų pavyzdžiai gali būti: LAN sujungimai, switched multimegabit data services (SMDS) ir ypač internetas su TCP/IP. 2 lentelė. Paslaugų klasių palyginimas Klasė A Klasė B Klasė C Klasė D Taikymas Balsas, vaizdas, gryno kanalo (clear chanel) Paketinis vaizdo perdavimas Informacijaos perdavimas Sinchronizavi-mas Reikalingas Nereikalingas Sujungimo tipas Su sujungimo sudarymu Be sujungimo sudarymo Sparta Nekintanti Kintanti 2.4.5. Vartotojo nevaldomos perdavimo paslaugos Šio tipo paslaugos taip pat priskiriamos transliacijos paslaugoms. Jos teikia nepertraukiamą informacijos srautą, kuris yra atskirtas nuo centrinio imormacijos srauto ir skirtas neribotam skaičiui vartotojų, prisijungusių prie tinklo. Kiekvienas vartotojas gali pasiekti šį informacijos srautą, tačiau negali jo valdyti, t.y. negali užsisakyti norimos transliacijos ar jos transliavimo laiko. Vartotojas paprasčiausiai prisijungia prie informacijos srauto. Paprasčiausias šios paslaugos pavyzdys yra televizija, kurią galima priimti radio bangomis arba kabelinės televizijos perdavimo tinklus. Su planuojama B-ISDN geba į šią paslaugą gali būti integruotos kitos telekomunikacinės paslaugos. Be to, dabar gali būti parinkta aukštesnė geba ir tikimasi, kad šios aukštesnės kokybės paslaugos bus prieinamos per B-ISDN. Ne video paslaugos pavyzdys yra elektroninės spaudos pardavimo paslauga. Ji leidžia perduoti laikraščių puslapius faksimilės aparatu vartotojams, kurie sumokėjo už šią paslaugą. 2.4.6. Vartotojo valdomos perdavimo paslaugos Šio tipo paslaugos taip pat yra teikiamos iš centrinio šaltinio dideliam vartotojų skaičiui. Tačiau čia informacija teikiama kaip informacijos ląstelių seka su cikliniu kartojimu. Todėl vartotojas turi individualų priėjimą prie cikliškai pateikiamos informacijos ir gali valdyti prezentacijų pradžią bei eiliškumą. Dėl ciklinio kartojimo vartotojo pasirinktos informacijos ląstelės visada bus transliuojamos nuo pradžios. Analoginės siaurajuostės paslaugos pavyzdys yra Teletekstas. Telektekstas yra paprasta vienos krypties sistema nuadojanti plačiajuostį TV signalą ir neatskirta nuo jo. Imtuvą sudaro specialus dekoderis, atminties blokas, valdymo pultas (nuotolinis valdymo punktas ) ir televizorius. Vartotojas surenka norimą puslapio numerį, dekoderis nuskaito tą puslapį, patalpina jį į atmintį ir atvaizduoja jį ekrane. Aukštesnio lygio puslapiai turi meniu, nuorodas į žemesnio lygio puslapius. Nors tuo metu sistema ir tampa aktyvi, vis vien ji išlieka vienos krypties informacijos transliacija, nes tik maža TV signalo dalis yra panaudojama tam tikslui. Puslapių kiekis yra ribojamas noru sumažinti prisijungimo laiką. Tipinė sistema palaiko kelis šimtus puslapių kelių dešimtųjų sekundžių periodu.Teletekstas yra orentuotas namų reikmėms, kur skirtingi TV kanalai siūlo skirtingą puslapių kiekį. Dažniausiai šia paslauga perduodama informacija apie orą, poilsį, rinkos naujienos žinios, TV programa. Teleteksto patobulinimas gali būti tiekiamas per B-ISDN. Kaip jau buvo minėta, teletekstas užima nedidelę TV signalo dalį, tai ši paslauga (cabeltext) užima pilną skaitmeninį plačiajuostį kanalą su cikliniu kartojimu puslapių, kuriuose perduodamas tekstas, paveikslėliai bei video ir audio transliacijos. Kaip ir elektroninis laikraštis, kuris naudoja viešą tikslą ar namų vidaus informacijos sistemos naudojamos viešbučiuose ir ligoninėse, ''cabletext'' teiks pigią prieigą prie laiku ir nuolat atnaujinamos informacijos. Tipinė sistema leidžia pasiekti 10 000 puslapių esant 1 sekundės ciklo laikui. 2.4.7. Reikalavimai B-ISDN paslaugos rodo kokybinį reikalavimų aprašymą. Analizuojant perdavimo struktūrą reikia žinoti vartotojų pageidaujamas duomenų perdavimo spartas. 8 paveiksle pavaizduotas įvertinimas. Kaip matome, potencialus perdavimo spartų diapazonas yra platus. Čia taip pat parodytas pokalbių trukmės įvertinimas, kuris taip pat yra tinklo projekto faktorius. Kitas duomenų perdavimo spartų reikalavimų įvertinimas parodytas 3 lentelėje. Čia vertės skiriasi nuo tų, kurios parodytos 8 paveiksle. Abiejais atvejais skaičiai gali būti projektuojamų paslaugų kriterijais. Skirtumai rodo planavimo neapibrėžtumą, su kuriuo susidurs B-ISDN projektuotojai. Stulpelis CBR/VBR rodo ar paslauga reikalauja pastovios bitų spartos ar kintamos bitų spartos palaikymo. Lentelėje taip pat parodytas pliupsnių (burst ) spartos parametras, tai laiko intervalo, kai kanalas užimtas, santykis su laiko intervalu, kurio metu buvo išsiūsta informacija. Šis parametras leidžia valdyti komutacijos technologijos tipą (kanalų komutacija ar paketų komutacija). Paskutiniai du stulpeliai rodo leidžiamą klaidų atsiradimo tikimybę ir vėlinimo charakteristikas, kai naudojamas A TM perdavimas. 8 pav. Potencialių B-ISDN paslaugų duomenų spartos ir trukmės 3 lentelė. Įvairių srautų tipų charakteristikos Paslaugų tipas Paslaugų kategorija Reikalinga sparta CBR/VBR Pliūpsnių trukmės Pliūpsnių sparta Leidžiamas klaidų kieikis Leidžiamas užvėlinimas Balsas PCM balsas 64kbps CBR 1 N/A 10-4 – 10-6 10-150 ms ADPCM balsas 32kbps CBR 1 N/A 10-4 – 10-6 10-150 ms Aukštos kokybės balsas 192-384kbps CBR 1 N/A 10-5 – 10-6 10-150 ms Balso paštas 16-64kbps CBR/VBR 1-3 N/A 10-6 500ms-5s CD kokybės balsas 1.4Mbps CBR 1 N/A 10-6 500ms-25s Video telekonferencija 64-192kbps CBR 1 N/A 10-7 – 10-9 10-150 ms Paslaugų tipas Paslaugų kategorija Reikalinga sparta CBR/VBR Pliūpsnių trukmės Pliūpsnių sparta Leidžiamas klaidų kieikis Leidžiamas užvėlinimas Informacija LAN sujungimas 1.5-100Mbps VBR Kin-tantis 100-1000 B 10-12 10-100 ms PC failų perdavimas 9.6-64kbps VBR 1 1 KB- 1 MB 10-9 10-100 s Klientas/serveris sistema 10-100Mbps VBR 1000 1-500 KB 10-9 10-500 ms Priėjimas prie nuotolinės duomenų bazės 1-10Mbps VBR 1000 100 B-100 KB 10-9 1 –10 s Nuotolinis procedūros iškvietimas 6-10Mbps VBR 15-20 60-1000 B 10-9 100 us- 100 ms Elektroninis paštas 9.6kbps-1.5Mbps CBR 1 50-5000 B 10-9 1-10 s Vaizdas Videotelefonija 64kbps-2Mbps CBR/VBR 2-5 2-10 KB 10-9 150-350 ms Videokonferencija 128kbps-14Mbps CBR/VBR 2-5 1.6-40 KB 10-9 150-350 ms Video/vaizdų paštas 1-4Mbps CBR 1 64 KB-1 MB 10-10 1-5 s Plačiajuostis videotekstas 64kbps-10Mbps VBR 10 >1 MB 10-7-10-10 0.1-2 s NTSC kokybės TV 15-44Mbps VBR 2-5 0.5-1.3 MB 10-10 40 ms HDTV kokybės televizija 150Mbps VBR 2-5 5-14 MB 10-12 40 ms Video naršymas 2-40Mbps CBR 1 0.5-40 MB 10-9 0.1-2 ms Faksas (400x400) 64kbps CBR 1 256-640 KB 10-8 4-10 s Didelės rezoliucijos grafika 100Mbps-10Gbps VBR 25 1-100 MB 10-12 10-500 ms 2.3. Video duomenų perdavimas Video duomenų perdavimo spartų reikalavimai yra svarbūs, nes nuo jų tiesiogiai priklauso viso tinklo parametrai. Analoginio video signalo perdavimui reikia 6 MHZ pločio juostos. Naudojant tiesioginius skaitmeninius metodus, skaitmeninio video perdavimo sparta gali siekti net 1 Gbps. Tai labai didelė sparta netgi optiniam tinklui arba didelės spartos komutatoriams. Naudojami du papildomi metodai spartoms sumažinti: • Naudojant duomenų kompresiją, kuri pašalina perteklinę arba nereikalingą informaciją; • Neapribojant tokių iškraipymų, į kuriuos žmogaus akis nereaguoja. 4 lentelė. Kompresuoto vaizdo reikalavimai Tipas Reikalinga perdavimo sparta Standartas Rezoliucija (pikseliai x linijos) Kadrai per sekundę Analoginė videotelefonija 5-10 kbps nėra 170x128 2-5 Bazinės spartos videotelefonija 56-128 kbps Px64 176x144 5-10 Biznio konferencijos 384 kbps Px64 352x288 15-30 Interaktyvi multimedia 1-2 Mbps MPEG Iki 352x288 15-30 Skaitmeninis NTSC 3-10 Mbps NTSC 720x480 30 HDTV >15 Mps FCC 1200x800 60 Px64 – ITU-T standartas videotelefonijai ir konferencijom. MPEG – Judančių vaizdų ekspertų grupė (Motion Picture Experts Group), kuri nustatė video ISO standartus. FCC – federalinė komunikacijų komisija (Federal Communication Commission). NTSC – nacionalinis televizijos sistemų komitetas (National Television Systems Committee), kuris nustatė televizijos, video atkūrimo ir įrašymo standartus Jungtinėse Valstijose. 4 lentelė parodo santykį tarp vaizdo kokybės ir duomenų perdavimo spartos. Žemą spartą naudoja paprastos analoginės telefono linijos video perdavimui, tačiau kokybė yra žema. Sukompresuotų video duomenų greitis yra ribojamas apie 10 kbps, tokiu būdu ribojama paveiksliuko kokybė. Pirmos keturios kategorijos dažnai priskiriamos žemos-bitų-spartos kodavimo sistemoms, kurios perduoda duomenis apie 2 Mbps ir žemesniu greičiu. Verslo konferencijoms ir interaktyviai multimedijai naudojamas paprastesnis būdas lyginant su transliuojama televizija. Bendrai, kokybė yra patenkinama. Tačiau, jeigu perduodame vaizde yra didelis judėjimas, atkuriamo vaizdo ekrane vaizdas trūkčios. Be to, norint perduoti aukštos kokybės grafinį vaizdą (pvz. prazentacijos metu) vaizdas ekrane bus neadekvatus siunčiamam vaizdui. Kad išspręsti šią problemą, perdavimo įrenginys turi sugėbėti persijungti tarp didelio judėjimo, žemesnio lygio perdavimas ir nejudančio kadro, aukšto lygio perdavimas esant tokiai pat duomenų perdavimo spartai. Dabartiniu metu 64 kbps duomenų perdavimo sparta duoda žymiai prastesnį vaizdą. Ši duomenų perdavimo sparta gali būti tinkama videofonui. Tačiau skirtumai tarp pirmų keturių kategorijų gali išnykti, nes kodavimo technologijų progresas tęsiasi. Skaitmeninis kodavimas NTSC atitinka analoginės translioujamos televizijos kokybę. Galiausiai, pačios aukščiausios kokybės standartas yra žinomas kaip didelės raiškos televizija (HDTV). Ši sistema sulyginama su 35 mm juostine projekcija ir turi televizjijos priėmimo kokybę namuose ir ofise kinematografo lygyje. 4 lentelėje parodytas gan platus duomenų perdavimo spartų diapazonas daugelyje kategorijų. Taip yra dėl dviejų priežasčių: pirma, skaitmeninio kodavimo technologija vystosi greitai ir lentelėje bandoma nusakyti reikiamas spartas. Antra, skirtumas padarytas tarp dviejų signalų tipų: • Įnašas ( contribution), kur signalas perduotas tarp studijų turi būti apdorotas postrodukcijos studijoje; • paskirstymas (distribution), kur signalas paskirstytas peržiurai ir neturi būti apdorojamas. Didesnis suspaudimas gali būti taikomas paskirstymo, o ne įnešimo signalui. B-ISDN technologija sukurta taip, kad gali pateikti plačią gamą įvairių kategorijų plačiajuosčių paslaugų. Tai įgyvendinti leidžia atskiri adaptacijos lygmenys, kurių dėka yra suderinama reikiama kokybė, perdavimo parametrai su perdavimo mechanizmu.B-ISDN yra lanksti technologija. 3. Sujungimo proceso aprašymas ITU (International Telecommunication Union) pasirinko ATM (Asynchronous Transfer Mode) kaip B-ISDN sujungimo standartą. Priešingai nei STM (Synchronous Transfer Mode), ATM sujungimai turi turėti buferinimo funkciją, kaip priedą laikiniam/erdviniam sujungimams. Yra naudojamos trys pagrindinės sujungimo technologijos: įėjimo eilės, išėjimo eilės ir centrinės eilės. Praktiškai visi ATM komutatoriai yra pagrįsti viena iš šių technologijų ar jų kombinacijų. ATM yra komutavimo ir multikpleksavimo technologija, naudojama telekomunikacijų tinkluose. ATM skirtas garantuoti perdavimą B-ISDN paslaugom. Informacija perduodama paketais. Paketas yra mažas ir fiksuoto dydžio(53 oktetai) ir vadinamas cele. ATM talpina į paketus balsą, informaciją, vaizdą ir tada statistiškai multipleksuoja į tą patį, didelės spartos, kanalą. Informacijos perdavimo per ATM tinklo įrenginius kelyje VPI ir VCI reikšmės yra keičiamos pereinant iš vieno fizinio kanalo į kitą arba iš vienos perdavimo sistemos į kitą. Keitimo tvarką nustato ATM tinklo elementai, kada jie yra užklausiami apie galimybę perduoti nustatyta kryptimi informacines celes. Užklausimas atliekamas signalinių celių pagalba. 9 pav. Virtualaus kelio, virtualaus kanalo sujungimai ATM lygmenyje vykdoma virtalių kelių ir virtualių kanalų komutacija. Virtualių kanalų jungimas (VCC) yra atliekamas, į nuoseklią grandinę jungiant VC link. VC link reiškia vienkryptį virtualų jungimą tarp taškų, kuriuose keičiama arba panaikinama VCI reikšmė. Tame pačiame VCC yra užtikrinamas celių sekos integralumas. VCC nusakoma kokybės parametrais (QoS), tokiais kaip celių praradimo koeficientas ir vėlinimas. Sujungimo metu nustatytus parametrus tinklas turi užtikrinti viso jungimo metu. VCI reikšmių nustatymas gali būti atliktas keturiais būdais: • nustatant pačiam tinklui, • nustatant pačiam vartotojui, • nustatant pagal susitarimą tarp vartotojo ir tinklo operatoriaus, • standartizuotu metodu. • Virtualių kelių jungimas (VPC) yra atliekamas į nuoseklią grandinę jungiant VP link. VP link reiškia vienkryptį virtualų jungimą tarp taškų, kuriuose keičiama arba panaikinama VPI reikšmė. VPC yra sudaroma jungiant per komutatorius. Tame pačiame VPC yra užtikrinamas celių sekos integralumas. VPC nusakoma kokybės parametrais (QoS), tokiais kaip celių praradimo koeficientas ir vėlinimas. Sujungimo metu nustatytus parametrus tinklas turi užtikrinti viso jungimo metu. VPC gali būti sudaroma arba išardoma dviem būdais: • nenaudojant signalizacijos (naudojant rezervines reikšmes, pvz tarn. celėms), • nustatant pačiam vartotojui arba tinklui. ATM naudoja asinchroninę padalintą laikinę multipleksavimo (asynchronous time division multiplexing TDM) technologiją, kur multipleksuota informacija talpinama į celes. Kiekvieną celę sudaro antraštė (5 oktetai) ir informacijos laukas (48 oktetai), kaip pavaizduota 10 paveiksle. 10 pav. ATM celės struktūra Naudojamos dviejų tipų celės: sąsajos “vartotojas-tinklas” (UNI) celės ir tinklo mazgo sąsajos (NNI) celės. Dalį skirto virtualaus kanalo spartos paima tarnybinės celės, kurios tikrina ryšio kokybės parametrus. Celių sudėtinių dalių žymėjimai: • GFC - srauto kontrolės laukas • PTI - informacijos tipą nusakantis laukas • CLP - celių pametimo prioritetas • HEC - antraštės klaidų kontrolės laukas ir celių ribų nustatymo laukas Celių dydis yra parinktas įverinant tinkamumą perduoti balsui (mažas užpildymo laikas), tinkamumą vykdyti klaidų taisymą, kartoti informaciją esant klaidoms, mažai vėlinti didelius duomenų paketus ir gauti pakankamą perdavimo efektyvumą. ATM naudingoji apkrova (payload) naudojama vartotojo, o antraštė tarnybinei informacijai, pavyzdžiui informacijai apie maršrutą perduoti. Kadangi celės yra multipleksuojamos, tai taip pat turi būti nuorodos, kad jas paskui eitų identifikuoti. Ši informacija taip pat dedama į ATM celės antraštę. ATM, kaip multipleksavimo technologija, geriau išnaudoja tinklą nei sinchroninis TDM (paveikslas 11). Kaip matome, sinchroniniame TDM laiko intervalai kiekvienam terminalui yra fiksuoti. Kai terminalas neperduoda informacijos, laiko intervalas skirtas šiam terminalui yra iššvaistomas. ATM multiplekseriai prisitaiko prie kintančių iėjimo spartų ir optimaliai išnaudoja kanalo pralaidumą. 11 pav.Sinchroninio ir nesinchroninio multipleksavimų palyginimas Sinchroninio ir nesinchroninio multipleksavimų palyginimas: • Sinchroninio ir nesinchroninio multipleksavimo atveju laikinės pozicijos pasikartoja periodiškai. Sinchroninio multipleksavimo atveju jų dydis lygus baitui (IKM-30) arba bitui (IKM 120, IKM-480). Asinchroninio multipleksavimo atveju jų dydis lygus 53 baitams (ATM). Ši baitų grupė vadinama cėle (lastele). • Sinchroninio multipleksavimo atveju laikinių pozicijų pasikartojimo periodas dažniausiai lygus 125 s. Asinchroninio multipleksavimo atveju 53 baitų grupės pasikartojimo periodas priklauso nuo perdavimo spartos. • Sinchroninio multipleksavimo atveju šios laikinės pozicijos užpildomos periodiškai arba periodiškai pasikartojančios pozicijos yra tuščios. • Asinchroninio laikinio multipleksavimo atveju (ATM) šios laikinės pozicijos (vadinamos celėmis) užpildomos atsitiktiniu dėsniu. Kai jos neužpildytos, jos taip pat yra tuščios. • Laikinės pozicijos abiem atvejais gali būti užpildomos vartotojo informacija arba tarnybine informacija. Prie tarnybinės informacijos priskiriamos ir aptarnavimo celės (OAM). • Net ir tuo atveju, kada nesiunčiama jokia vartotojo informacija arba jokia tarnybinė informacija, tuščios celės yra siunčiamos ir užima visą perdavimo spartą. ATM tinklai yra komutuojami, t.y. prieš perduodant informaciją, pirmiausia per ATM tinklą yra sudaromas virtualus sujungimas tarp siuntėjo ir gavėjo galinių įrenginių, vadinamasis “taškas-taškas” sujungimas. Toks sujungimas toliau tekste vadinamas ATM sujungimu. Jis vaizduoja ryšį tarp dviejų ATM galinių įrenginių loginių multikplekserių prievadų ATM lygmenyje (žr. 12 pav.). Vienas iš pagrindinių ATM tinklo privalumų yra dinaminis dažnių juostos paskirstymas, dažnių juostos plotis priklauso nuo trafiko. Jei yra pareikalavimas perduoti daugiau duomenų, praplečiama dažnių juosta. 12 pav. Bendrasisi perdavimo ATM tinklu modelis, naudojant multipleksavimo funkciją 3.1. Sujungimo nagrinėjimas Kiekvienas ATM sujungimas – loginių kanalų komutavimas, atskiruose fiziniuose perdavimo traktuose. ATM “taškas-taškas” sujungimus iliustruoja 13 pav. Čia reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad virtualusis “taškas-taškas” ATM sujungimas sudarytas iš kelių virtualių kanalų VC. Kiekvieno VC sujungimo ruožo pradžią ir pabaigą sudaro atitinkamos atmintys terminaluose ir atskirose ATM komutavimo stotyse, kuriose gali būtu įsimintos siunčiamos ir priimamos ATM lastelės. Į kiekvieną “taškas-taškas” sujungimą reikėtų žiūrėti kaip į atminčių sujungimą, o į lastelių perdavimą, kaip į nuoseklų lastelių perdavimą iš vienos atminties į kitą. 13 pav. ATM “taškas-taškas” sujungimai Loginis sujungimas per tinklą yra apibrėžtas pagal sujungimo lenteles, sujungimo mazguose. Signalizacija realizuojama panaudojant ATM celes. ATM sujungimo metu, ATM selės yra transportuojamos iš įeinančio loginio kanalo į vieną ar kelis išeinančius loginius kanalus. Loginis kanalas yra parenkamas pagal: • fizinės nuorodos numerį, ir • loginio kanalo numerį, kuris yra įeinančio kanalo VPI/VCI. Norint įvygdyti celių perdavimą, turi būti nustatytas sujungimas tarp dviejų identiškų, įėjimo ir išėjimo, kanalų. Tai atvaizduojama lentelių pagalba. Kai buvo atsisakyta laikinės komutacijos, atsirado problema, nes sujungimo procesą realizuojant erdvinės komutacijos principu, gali susidaryti tokia situacija, kai tuo pačiu metu, keliems įėjimams reikės to paties išėjimo. Norint išvengti tokios situacijos, reikia įdiegti buferinę atmintį, kur būtų galima patalpinti celes, kurios negali būti perduotos į išėjimą iš karto. Buferinės atminties dydis yra limituotas, taigi celės gali būti prarandamos, jei buferinės atminties dydis yra per mažas. Sekantis paveikslas iliustruoja ATM (B-ISDN), vieno iš galimų sujungimo variantų, schemtinį pavyzdį. Paveiksle pavaizduotas sujungimo modulis, kuriame yra vienas įėjimas ir trys išėjimai. Komutatoriaus šerdis, kuri gali būti suprojektuota ir matricos formos, žiedas arba šyna, turi pakankamą pralaudumą, kad nesusidarytų perkrovos. Tai reiškia, kad celės gali būti sujungtos iš visų įėjimų į vieną ir tą patį išėjimą, garantuojant kad per “celės laiką” neįvyks susikirtimų išėjime. “Celės laikas” – tai laiko tarpas, reikalingas celei praeiti per komutatoriaus šerdy. Modulio įėjimų funkcija yra nuskaityti loginio kanalo numerį ir tada – lentelėje, kuri yra unikali kiekvienam įėjimui, išrinkti išėjimą, per kurį turi būti perduota celė ir naują loginio kanalo numerį, pagal kurį celė bus atrinkta sekančioje grandyje. Sujungimo metu, celės yra nukreipiamos atsižvelgiant į antraštę, kuri nurodo išėjimo sąsają. Šios antraštės realizavimas, nėra standartizuotas. 3.2. ATM(B-ISDN) sujungimų rūšys ATM tinklas privalo funkcionuoti taip, kad realizuotų skirtingas informacijos rūšis, pavyzdžiui, asinchroninį duomenų perdavimą, izochroninį garso ir vaizdo perdavimą. ATM sujungimus galima klasifikuoti pagal šiuos kriterijus: • apkrovą, • informacijos spartą, • simetriškumą, • “taškas-taškas” ryšį. Pagal apkrovą reikia skirti šiuos ATM sujungimus: • “taškas-taškas”, • “taškas-daugiataškis”. Esant “tyškas-taškas” sujungimui, jungiami tik du terminalai tarpusavyje. Esant “taškas-daugiataškis” sujungimui, keli terminalai jungiami į tinklą. Čia vienas terminalas privalo funkcionuoti kaip valdymo centras. Pagal informacijos spartą reikia skirti šiuos ATM sujungimus: • pastovios bitų spartos CBR sujungimus, t.y. sujungimus su pastoviąja informacijos sparta; • kintamosios bitų spartos VBR sujungimus, t.y. sujungimus su kintamąja informacijos sparta. Pagal simetriją sujungimus galima skirstyti į vienkrypčius ir dvikrypčius. Vienkryptis sujungimas leidžia informaciją perduoti tik viena kryptimi. Tai yra simpleksinis sujungimas. Dvikryptis sujungimas vadinamas dupleksiniu sujungimu, jis leidžia informaciją perduoti vienu metu abiejomis kryptimis. Jeigu dvikrypčio sujungimo informacijos sparta abiejomis kryptimis yra • ta pati, tai sujungimas yra simetrinis, • jei skirtinga, tai sujungimas nesimetrinis. Per ATM sujungimą “taškas-taškas” ryšys gali būti: • orentuotas; • neorentuotas. Šias perdavimo formas reikia suprasti logine prasme. Orentuotas sujungimas reiškia, kad dėl ryšio sudarymo iš anksto susitariama tarp abiejų ryšį palaikančių galinių įrenginių. Neorentuotam sujungimui būdinga tai, kad siutėjo terminalas siunčia duomenis be išankstinio susitarimo su gavėjo terminalu. Neorentuotas sujungimas dažnai sudaromas valdant tinklą. 3.3. ATM sujungimų valdymas 14 pav. iliustruoja ATM sujungimų valdymą, esant nesudėtingai tinklo struktūrai su vienu mazgu. Signalizacija ATM tinkluose reikalauja skirtingų naudingos ir valdymo informacijos perdavimo ir apdorojimo kanalų. Taigi reikia skirti du protokolų stulpelius ATM tinklo terminaluose. Naudingos informacijos apdorojimui skirta vartotojo plokštuma UP (User Plane), kuriai priklauso ryšio protokolai RP ir adaptacijos lygmuo AA – x (x=1.3/4 arba 5). Signalizacijos apdorojimas vykstas valdymo plokštumos CP (Control Plane), kuri susideda iš “vartotojas-tinklas” sąsajos UNI signalizacijos protokolo ( pavyzdžiui, Q.2931) ir AAL signalizacijos (SAAL), viduje. 14 pav. ATM sujungimo valdymas Kaip matyti, signalizacijos uždaviniu yra loginių kanalų ATM tinklo mazguose komutavimo valdymas. Tuo tikslu turi būti keičiamasi tam tikrais signalizacijos pranešimais tarp SIG objektų terminaluose ir tinklo mazguose. “Vartotojas-tinklas” sąsajos UNI signalizacijos pranešimų struktūra pateikta 15 pav. 15 pav. UNI signalizacijos pranešimų struktūra Kiekvienas UNI signalizacijos pranešimas sudarytas iš pranešimo antraštės ir iš tam tikro skaičiaus informacinių elementų. Pranešimo antraštė sudaryta iš: • protokolų skyriklio (diskriminatoriaus), • kvietimo užklausos (Call Reference), • pranešimo tipo, • nuorodos dėl informacinių elementų bendro ilgio. Informacinių elementų sudėtis priklauso nuo konkretaus pranešimo tipo. Protokolo diskriminatorius leidžia UNI signalizaciją panaudoti skirtingiems protokolams (pavyzdžiai, UNI signalizacija pagal Q.2931, ATM forumo 3.0,3.1 arba 4.0 versijas arba X.25 trečiojo lygmens protokolą it t.t.). Kvietimo užklausa CR (Call Reference) turi tą pačią paskirtį kaip ir ISDN D kanalo protokole. Jeigu keletas ATM sujungimų valdomi signalizacijos kanalu, tai reiškia, kad daugelis signalizacijos pranešimų perduodama šiuo kanalu. Taigi priimtus signalizacijos pranešimus būtina toliau vienareikšmiškai perduoti atskiriem sujungimam. Tai pasiekiama naudojant Call Reference komandą. Išsiuntus signalizacijos pranešimą, gavėjo terminale iškviečiama atitinkamo signalizacijos proceso procedūra (paprogremė). Pranešimo tipas apibrėžia šią “nutolisią” (Remote) procedūrą ir informaciniai elementai perduoda aktualius prametrus šiai atlikti. Informaciniams elementams priklauso: • sujungimo identifikatorius (Conection Identifier); tai sujungimo VPI ir VCI parametrai; • kviečiamos programos ATM adresas (Called Party Number); • sujungimą inicijuojančios programos ATM adresas (Calling Party Number); • AAL parametrai; • Leistina celių vėlinimo trukmė (End-toEnd Transit Delay); • Paslaugos kokybė (Quality of Servise QoS). 3.4. ATM sujungimo sudarymas ir nutraukimas Čia pateikti sujungimo valdymo principai remiasi ATM forumo UNI specifikacijos aprašymu. Sujungimo sudarymas iškviečiamas SETUP pranešimu (16 pav.). Pranešimu CALL PROCeecing signalizuojama, kad sujungimo sudarymas pradedamas. Pirmiausia, remiantis SETUP nuorodomis, tinkle tikrinama, ar reikalaujamos sujungimo savybės gali būti įvygdytos. Jeigu sujungimas iš tinklo pusės gali būti įvygdytas, tai priešingoji pusė (adresatas) pagal suderinamumo duomenis tikrina, ar norimas sujungimas gali būti priimtas. Jeigu sujungimas iš gavėjo pusės priimtinas, tai signalizuojama pranešimu CONNect. Šiam pranešimui pasiekus inicijuojančią pusę (siuntėją), tampa aišku, kad pageidaujamas ATM sujungimas sudarytas. Pranešimo CONNact priėmimas užregistruojamas pranešimu CONNect ACKnowledge. Norint nurodyti pageidaujamo ATM sujungimo savybes, SETUP pranešimas turi turėti šiuos informacinius elementus (IE): • Sujungimo identifikatorių (Connection Identifier). Šiuo elementu terminale pateikiami VPI/VCI parametrai; • kviečiamos programos ATM adresas (Called Party Number). Šis elementas turi gavėjo ATM adresą; • Paslaugos kokybė (Quality of Servise QoS). Šiuo informacijos elementu pranešama tinklui pageidaujamo ATM sujungimo reikiama kokybė (pavyzdžiui, prarastų lastelių dažnis); • ATM apkrovos deskriptorių (ATM Traffic Descriptor). Šis informacijos elementas aprašo pageidaujamo ATM sujungimo apkrovos parametrus; • Plačiajuosčių perdavimo paslaugų charakteristikas (Broadband Bearer Capability). Šiuo elementu nurodomos papildomos sujungimo savybės (pavyzdžiui, VBR arba CBR, “taškas-taškas” arba “taškas-multitaškas” sujungimai). Kadangi kiekvienam ATM sujungimui reikia tam tikrų tinklo resursų, tai juos privalo tinklas suteikti pagal nurodytus kokybės ir apkrovos parametrus, pasitelkus sujungimo leidimo funkciją CAF (Connection Admission Function). Šie parametrai pateikiami signalizacijos pranešimo SETUP kokybės parametrų (QoS) ir ATM apkrovos diskriptoriaus (Traffic Descriptor) informaciniuose elementuose . ATM sujungimo nutraukimas prasideda, išsiuntus pranešimą RELease iš bet kurio galinio įrenginio. 16 pav, parodytas iš terminalo A inicijuotas nutraukimas. Šiam terminalui iš ATM tinklo mazgo siučiamas pranešimas RELease COMplete, kuriuo reikalaujama užimtų VPI/VCI palaisvinimo ir signalizacijos proceso pabaigos. Pranešimai REL ir REL COM kitoje pusėje turi analogišką prasmę. Sujungimo nutraukimą terminalas B patvirtina, išsiūsdamas pranešimą RELease COMplete. 16 pav. ATM sujungimo struktūra pagal ATM forumo UNI 3.0 ir 4.0 versijas ATM (B-ISDN) efektingai išnaudoja perdavimo terpę tiek spartos atžvilgiu, tiek dėl įvairių tipų srautų perdavimo galimybės. Sujungimai gali būti kelių rūšių: orentuoti, neorentuoti, virtualaus kelio, virtualiau kanalo. Tai įgalina pritaikyti tinklą prie konkrečių sąlygų, poreikių ir tai atliekama nesudėtingai (nepastebimai). 4. B-ISDN technologijos teikiamos paslaugos kokybės parametrai ITU-T aiškiai apibrėžia ir atskiria dvi sąvokas QoS (Quality of Servise) ir NP (Network Performance). QoS yra visos sistemos (tinklo ir galinės yrangos) darbingumo matas, NP yra tik tinklo darbigumo matas. Tačiau jiems gali būti pritaikyti tie patys matavimo parametrai (sklidimo vėlinimas, BER (Bit Error Rate), sangrūdų tikimybės ir panašiai). Paprastai išmatuotas QoS yra mažesnis nei NP. Skirtumas atsiranda dėl vartotojo galinės įrangos darbingumo smukimo (17 pav.). 17 pav. Ryšys tarp QoS ir NP Jei sujungimą sudaro keli sujungimai, kertantys kelis skirtingus tinklus ir vartotojų įrenginius, išmatuotas QoS žymiai skirsis nuo NP reikšmės. QoS vartotojui yra labai svarbus, tačiau jį išmatuoti labai sunku, o beto jį tektų matuoti kiekvienam vartotojui atskirai. Todėl dažniausiai apsiribojama NP matavimu. NP išmatuojamas nesudėtingai, atliekant analizę, kas palengvina tinklo operatorių ir technikų darbą. QoS parametrai nėra aiškiai apibrėžti ITU-T. Parametrai apibrėžti tik kai kuriom paslaugom (telefonija, kt.). Šie parametrai turi būti išlaikyti, nepriklausomai per kokį tinklą yra teikiamos šios paslaugos. QoS parametrai yra BER, sklidimo vėlinimas, tinklo prieinamumas (kiek laiko per mėnesį arba per tris mėnesius tinklas veikė) ir panašiai. NP parametrai yra aprašyti ITU-T l.350 rekomendacijoje. Ši rekomandacija aprašo trijų skirtingų parametrų rinkinį – priėjimas (access), vartotojo informacijos pernešimas ir atsilaisvinimas (disengagement). 5 lentelė parodo devynias skirtingas NP parametrų kombinacijas. Šie parametrai yra vadinami pagrindiniais darbingumo parametrais (Generic Primary Perfomance Parameters). Pagrindiniai darbingumo parametrų pavyzdžiai yra duoti 6 lentelėje. Visi šie parametrai turėtų būti reguliariai matuojami tinklo operatorių. Reikšmės parenkamos atsižvelgiant į vartotojo norus ir QoS. Kur nėra ryšio tarp QoS ir NP, parametrų reikšmės parenkamos iš patirties. 5 Lentelė. NP parametrų kombinacijos Fonkcijos Darbingumo kriterijus Greitis Tikslumas Priėmimo patikimumas Priėjimas Priėjimo greitis Priėjimo tikslumas Priėjimo patikimumas Vartotojo informacijos perdavimas Informacijos perdavomo greitis Informacijos perdavimo tikslumas Informacijos perdavimo patikimumas Atlaisvinimas Atlaisvinimo greitis Atlaisvinimo tikslumas Atlaisvinimo patikimumas 6 lentelė. Darbigumo parametrų pavyzdžiai Funkcijos Darbingumo kriterijus Greitis Tikslumas Patikimumas Priėjimas Sujungimo sudarymo vėlinimas Neteisingo ryšio sudarymo tikimybė Ryšio atsakymo tikimybė Vartotojo informacijos perdavimas Sėkmingo perdavimo sparta Sklidimo vėlinumas CTD CDV BER CMR (Cell Misinsertion Rate) SECBR (Severely Errored Cell Block Ratio) Informacijos praradimo tikimybė CLR (Cell Loss Ratio) Atlaisvinimas Sujungimo išvalymo vėlinimas Per ankstyvų atlaisvinimų koeficientas Neteisingų atlaisvinimų koeficientas Atlaisvinimo gedimų koeficientas 4.1. QoS parametrai QoS yra nustatomas atliekant matavimus “taškas-taškas” sujungimuose. Sekantys parametrai yra nustatomi sujungimo metu tarp galinės įrangos ir tinklo: • CDV - Celių vėlinimo nepastovumas (Cell delay variation); • CDVT - Celių vėlinimo leistinas nepastovumas (Cell delay variation tolerance); • CTD – Celių perdavimo vėlinimas (cell transfer delay); • CLR – celių praradimas koeficientas (cell loss ratio); Sekantys parametrai nėra nustatomi sujungimo metu tarp galinės įrangos ir tinklo: • CER – celių klaidų koeficientas (cell error ratio); • SECBR – stipriai pažeistų paketų blokų oeficientas (severely errored cell block ratio); 18 pav. ATM tinklo charakteristikos QoS parametrai yra orentuoti į vartotoją, o ne į techninį personalą. Dėl šios priežasties kiekvienam tinklo tipui reikalingi kitokie parametrai. 5. B-ISDN technologijos praktinis taikymas Praktiniame modelyje pavaizduosiu, kaip galima realizuoti telekomunikacinių paslaugų pateikimą firmos ofise (ofisuose) naudojant plačiajuostį ISDN. Plečiantis poreikiams, nebeužtenka siaurajuosčio ISDN teikiamos spartos, todėl nuspresta įdiegti plačiajuostį ISDN. Centriniame filiale yra penkiasdešim balso kanalų, keturiasdešim asmeninių kompiuterių PC, o filiale yra dvidioašimt darbo vietų su telefonais ir asmeniniais kompiuteriais. Taip pat yra poreikis multimedijos paslaugom, tam reikalinga ~0.4Mb/s sparta (gerai kokybei). Asmeniniai kompiuteriai sujungti į LAN tinklus. Kiekvienam balso kanalui sukuriamas 0.1 Erlango apkrovos intensyvumas, o PC sujungti į LAN’us sukuria apkrovas : centriniame ofise – 3 Mb/s, filiale 2 Mb/s. Jungiamosioms linijoms tenkantis intensyvumas: n- abonentų skaičius; Ni – i-os kategorijos abonentų skaičius; yi - i -os kategorijos vieno abonento sukuriamas apkrovos intensyvumas; Kiš – ryšio tipą su bendro naudojimo tinklu nusakantis koeficientas. Centriniame filiale naudojant PBX, vidinis telefoninis ryšys sudaro 20% visos sukuriamos apkrovos, o antrame filiale 40%. K1=0.8; K2= 0.6; Pagal vidaus ryšio koeficinto reikšmių lentelę (2 priedas) surandu f(k) reikšmes. Išeinančio telefoninio ryšio sukuriamo srauto apkrova centriniame filiale: Išeinančio telefoninio ryšio sukuriamo srauto apkrova antram filiale: Įėjimo ryšio sukuriamą apkrovą priimsimę lygią išėjimo apkrovai. Telefoninio ryšio kuriama apkrova tenkanti ryšio kanalam: Y1sum=8.13 Erlangai Y2sum=2.776 Erlango Perskaičiuojam vidutinę apkrovą: Y1sk=10.05 Erlango Y2sk=3.899 Erlango Rezultatai surašomi į lentelę. Skaičius vnt. Ytel, Erlangais Apkrova tenkanti jungiamosiom linijom Centriniame ofise Filiale Centriniame ofise Filiale Balso 50 20 0.1 10.05 3.899 Pagal paskaičiuotą apkrovą ir Erlango lentelę (Priedas Nr. 3) randamas linijų skaičius, o pagal linijų kiekį parenkamas S0 prieigų skaičius, telefoniniam srautui aptarnauti. Reikalingas kanalų skaičius centriniame ofise - 21, filiale - 12. Centriniam filialuai reikės 12, kitam 7 S0 sąsajų. Šių paslaugų pateikimui bus naudojamas ATM tinklas ir pažangus integruoto ATM ryšio įrenginys LA 140 (19 pav). Šis įrenginys parankus tuo, kad prie jo teisiogiai galima jungti iki 12 modulinių analoginių balso kanalų, iki 12 ISDN S0 arba E1 sąsajų, duomenų sąsaja ir papildomą 10/100BaseT LAN sąsają (1 priedas). Šio įrenginio pilnai pakanka tenkinti užduotas sąlygas. Centriniame ofise esančiam PBX’ui skirsime 12*64 kanalu, filiale 7*64 kanalų. Srautui išeinančiam iš PBX, nustatytas CBR parametras, o informacijos srautui iš lokalaus tinklo nr-VBR, QoS parametrai parenkami iš patirties: centriniam ofisui MBS – 3 Mbps, SCR – 2 Mbps, PCR – 3 Mbps, CDVT – 100 ms, filialui MBS – 2 Mbps, SCR – 1.5 Mbps, PCR – 2 Mbps, CDVT – 100 ms. Čia paaiškėja ATM tinklo privalumas, nes tie patys maršrutizatoriai ir koncentratoriai, gali komutuoti ir apdoroti skirtingus srautus. 19 pav. B-ISDN praktinis modelis Galimi ir kiti sprendimo variantai. Galima naudoti ACE 101 grupės įrenginius. ACE 101 yra ATM tinklo baigties dalis/Multipaslaugų koncentratorius. (apie šį įrenginį aprasyta 1 priede). Šis įrenginys naudojamas kaip tinklo baikties įrenginys, tačiau gali atlikti ir skirtingų srautų multipleksavimą. (20 pav.) 20 pav. ACE 101 pajungtas kaip koncentratorius 6. Išvados Darbe buvo apžvelgta plačiajuosčio ISDN technologija. Ši technologija yra paremta ATM komutacijos technologija ir SONET perdavimo tinklu, dėl šios priežasties ISDN įgauna plačiajuostes savybes, nes naudojamas optinis tinklas ir “inteligentiška” komutavimo technologija. Parenkant plačiajuosčio ISDN tinklo parametrus, būtina atsižvelgti į video duomenų perdavimo spartų reikalavimus. Norint perduoti gero ryškumo vaizdą perdavimo turi siekti 150 Mbps, o jei tuo pat metu norima pateikti keletą interakatyvių ar skirstomųjų paslaugų – reikiama kanalo sparta išauga iki 600 Mbps. Priimtiniausias variantas tokių spartų perdavimui yra naudoti optinius kabelius, todėl B-ISDN įdiegimo tempai priklauso nuo to, kaip sparčiai bus įdiegti optiniai atsišakojimai iki vartotojo galinės įrangos. Vienas iš B-ISDN privalumų yra tai, kad jis palaiko visas siaurajuosčio ISDN paslaugas, tik išplečia perdavimo spartas, taip pat nesunkiai yra integruojamos naujos paslaugos. Rementis B-ISDN technologija galima apjungti lokalius tinklus (LAN), sudaryti virtualius privačius tinklus (VPN) ir tuo pačiu pateikti kitas reikiamas paslaugas. B-ISDN sudaro keturios paslaugų klasės, kiekviena iš jų pritaikyta perduot tam tikrus duomenų srautus (balsas, vaizdas, paketinis vaizdo perdavimas, informacijos perdavimas), tai padidina lankstumą, galimybes. Sparčiai besivystant technologijom, galimi sprendimai apjungti lokalius tinklus ir teikti kitas plačiajuostes paslaugas naudojant bevielį ryšį. Tai ypač išplečia takymo galimybes, nes ne visur ekonomiškai apsimoka tiesti kabelius, o kai kur sudėtinga techniškai tai realizuoti. Besivystant B-ISDN technologijai auga didelės bitų spartos paslaugų paklausa, ypač vaizdo ir televizijos paslaugų. Technologijos vystymosi pagrindiniai principai: optinių kabelių perdavimo sistemos, kurios duoda didelio duomenų greičio kanalus tinklo magistralėms ir vartotojo linijoms. Mikroelektroninė komutacija suteikia didelį greitį, komutacijos blokų, perdavimo ir vartotojo įrangos žemą kainą. 7. Nudotos literatūros sąrašas [1] Badach, Anatol, “ISDN technologijos”, 1999 [2] William Stallings, “ISDN and Broadband ISDN with Frame Relay and ATM”, 1995 [3]Mohammada Rahman, “ATM systems and Technology” [4]Understanding telecommunications, ATM ant B-ISDN, part http://www.ericsson.com/about/telecom/part-g/g-3.shtml [5]A. Maslov, “ISDN integracijos su LAN, intranet ir internet galimybių analizė”, 2001 [6] ftp.telcentras.ttl.ktu.lt [7] http://www.rad.com/products/prod_fam.htm [8] http://www.icg.tu-graz.ac.at/herwig/Research/ATM/acronyms.html 8. Priedai 1 priedas. Kaikurių ATM įrenginių charakteristikos LA 140 – pažangus integruoto ATM ryšio įrenginys • . Offers voice, data and LAN to small and medium size businesses over single access line • On the user side, supports up to 12 modular analog voice channels, 12 ISDN S0 or E1 port, a data port and an additional 10/100BaseT LAN port • WAN interface can be ADSL, SDSL, G.SHDSL or E1 • Works opposite major DSLAMs and voice gateways • Supports Ethernet, IP and FR internetworking data service types over ATM • Fully modular for maximum flexibility, ease of use and scalability • Ensures reliable services and better utilization of the ATM uplink using traffic shaping • POTS, ISDN and E1 services over ATM as per LES standard, including Emulated Loop Control Protocol (ELCP), CCS or CAS • Optional Lifeline support • Management support: • Inband and out-of-band (SNMP) • Local management via ASCII terminal • Comprehensive diagnostics and statistics of all ports and network layers • LA-140 is an ATM Integrated Access Device (IAD) that enables service providers to offer transmission of voice, LAN and data to small and medium size businesses over a single access line. • Fully modular, LA-140 provides maximum flexibility for service integration, ease of use and scalability. It allows migration from E1 to xDSL transmission mode without replacing the unit. • On the user side, LA-140 supports up to 12 modular analog voice channels, 12 ISDN S0 or E1 ports, a modular data port and an additional 10/100BaseT LAN port. • LA-140 statistically multiplexes voice/TDM and data (Ethernet, Frame Relay) into an ADSL, SDSL, G.SHDSL or E1 ATM UNI WAN link. • Using international standards, LA-140 works opposite major DSLAMs and Voice Gateways. • LA-140 performs circuit emulation using AAL-1 or AAL-2 to support voice interfaces. This facilitates the connection of analog phones, ISDN phones, PBXs or other channeled E1 devices. • To provide Lifeline support, each quad voice module has one additional voice backup port. In case of power failure or uplink failure, one of the voice ports in the module is connected automatically to the backup voice port. • LA-140 dynamically allocates bandwidth between voice and data by utilizing ATM Forum's DBCES standard. This feature offers flexible bandwidth sharing between voice and data. • LA-140 offers two modes of traffic shaping: • Per VC traffic shaping for improved QoS and utilization of the ATM uplink • Aggregate shaping for rate limiting and DBCES feature enhancement. • LA-140 supports IP routing and MAC bridging. It also supports NAT and allows the sharing of several IP addresses between various LAN users. LA-140 supports DHCP and allows the sharing of IP address pools between DHCP clients on the LAN. NAT support allows sharing of several IP addresses between various LAN users. A single IP feature allows connection to the Internet via a single IP address. • For greater flexibility, LA-140 supports different service types over ATM and FR internetworking in accordance with FRF.5 and FRF.8. • The data ports support translation of IP traffic to Frame Relay over the ATM network, in accordance with FRF.8 or in accordance with RFC 1490 and RFC 1483. • As an ATM IAD, LA-140 provides all of the QoS and management to ensure reliable services. Traffic shaping ensures better utilization of the ATM uplink. • LA-140 is controlled via supervisory port or an SNMP station. RADview management software is also available to support large networks. The unit supports ILMI (Interim Local Management Interface) at the ATM E1 port. • LA-140 offers comprehensive diagnostics and statistics on all ports and network layers, enabling network control and fault localization. The unit supports: • Application layer statistics • ATM layer statistics and control (OAM support) • Physical layer diagnostics (loopback tests, statistics) • End-to-end QoS is measured using F5 OAM cells, including AIS, RDI, LB, CC and activation cells. • LA-140 is a compact, 1U-high unit, suitable for mounting in 19-inch racks. ACE 101 - ATM tinklo baigties dalis/Multipaslaugų koncentratorius • Creates a demarcation point between private networks and public ATM networks • Allows service providers to offer LAN connectivity, data and voice/TDM services over WAN ATM networks • Traffic management includes fault localization, traffic monitoring and policing • Offers multiple-class traffic shaping for enhanced ATM uplink utilization • Provides management and control up to the customer premises • Implements ITU-T I.610 OAM (Operation, Administration and Maintenance) standard providing end-to-end ATM service control • Media and rate conversion • Supports CBR, VBR (rt and nrt) and UBR • Supports VPC/VCC connections • UNI (user or network) interfaces supported: • 155 Mbps Single Mode Long-Haul and Short-Haul • 155 Mbps Single Mode Short-Haul over single fiber (WDM) • 155 Mbps Multimode • 155 Mbps over UTP and coax • E3/T3 over coax and fiber • 4 x E1/T1 IMA • E1/T1 over coax/UTP • Interworking interfaces: • Ethernet / Fast Ethernet • E1/T1 CES • 4 x E1/T1 CES • E3/T3 CES • Frame Forwarding • Service Level Agreements (SLAs) can be guaranteed by events and statistics collection • In-band and out-of-band SNMP management and software download • RADview HPOV Network Management Application (UNIX-based) • Local or remote control (PPP for SNMP) via the control port (terminal or dial-up) • Synchronization to the network or user clock • Redundant network interfaces and power supplies (optional) for improved resilience • Compact, 1U high suitable for mounting in 19'' racks • ACE-101 can be used as an ATM NTU (Network Termination Unit) for native ATM or as a multiservice access concentrator (MSAC). Located at the customer premises, it can be controlled by an ATM service provider, or it can be used as part of a corporate ATM-based WAN. • As an A-NTU, ACE-101 enables a smooth and flexible connectivity between user network and public network. It allows carriers to guarantee the Quality of Service (QoS), by collecting and measuring localized and segment parameters. Thus, detailed performance information and end-to-end network control are provided. • As a multi-service access concentrator, ACE-101 offers ATM QoS-based WAN services. Traditional services, such as LAN and voice, can be consolidated over statistically multiplexed links, at high rates. The built-in traffic management features contribute to the efficiency and quality of these services. • ACE-101 has one user interface and two network interfaces. The user interface is used either in native ATM or legacy services, e.g. Ethernet / Fast Ethernet and voice. The network interfaces are connected via one or two ATM links, thus providing protected ATM service. 2 priedas. Vidaus ryšio koeficiento reikšmės 3 priedas. Pirmoji Erlango lentelė 4 priedas. Sutrumpinimai 3

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!