46
2. Standardi 2.1 Uvod Sistemi za telekomunikacije su veoma složeni i zahtevaju obiman rad na standardizaciji da bi se obezbedila interoperabilnost. Standardizacija mrežnih elemenata (npr. modema, rutera,...) i interfejsa otvara polje telekomunikacija za takmičenje između raznih proizvođača. 2.2 Osnovni termini i definicije Razlika između standarda i preporuke (eng. recommendation) je u tome što je preporuka savet, koji kada prihvati većina postaje standard. Korišćenje standarda i preporuka je dobrovoljno, no ipak većina ih koristi, jer na primer razvoj potpuno nove telekomunikacione mreže je krajnje neekonomičan posao i ne bi bila obezbeđena kompatibilnost sa postojećom mrežom. Dodatno proizvođači opreme se moraju prilagođavati usvojenim standardima i preporukama jer kupci i administracija imaju različite potrebe kao što su na primer: - ukoliko proizvod nije proizveden po standardu ne može se ponuditi na tržištu, - ukoliko telefonski sistem ne odgovara standardu neće mu biti dozvoljeno priključenje na telefonsku mrežu i - ukoliko proizvod nije po standardu neće se razmatrati na tenderu za kupovinu opreme. Standardi i preporuke se propisuju od strane nacionalnih i međunarodnih organizacija. Po definiciji standard je veće težine od preporuke, ali i preporuka je često u međunarodnoj upotrebi. 2.2.1 De fakto standardi Proizvod koji rapidno osvaja tržište postaje de fakto standard, pogotovo ako je to ključni proizvod koji se prvi pojavio na tržištu. Kompanija može da formira de fakto standard ako : - ne postoji usvojeni standard, - ukoliko je proizvod prvi na tržištu, 2. 1

Telekomunikacije II

  • Upload
    glaydee

  • View
    133

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

telekomunikacije

Citation preview

Page 1: Telekomunikacije II

2. Standardi

2.1 Uvod

Sistemi za telekomunikacije su veoma složeni i zahtevaju obiman rad na standardizaciji da bi se obezbedila interoperabilnost. Standardizacija mrežnih elemenata (npr. modema, rutera,...) i interfejsa otvara polje telekomunikacija za takmičenje između raznih proizvođača.

2.2 Osnovni termini i definicije

Razlika između standarda i preporuke (eng. recommendation) je u tome što je preporuka savet, koji kada prihvati većina postaje standard. Korišćenje standarda i preporuka je dobrovoljno, no ipak većina ih koristi, jer na primer razvoj potpuno nove telekomunikacione mreže je krajnje neekonomičan posao i ne bi bila obezbeđena kompatibilnost sa postojećom mrežom.

Dodatno proizvođači opreme se moraju prilagođavati usvojenim standardima i preporukama jer kupci i administracija imaju različite potrebe kao što su na primer:

- ukoliko proizvod nije proizveden po standardu ne može se ponuditi na tržištu,- ukoliko telefonski sistem ne odgovara standardu neće mu biti dozvoljeno

priključenje na telefonsku mrežu i- ukoliko proizvod nije po standardu neće se razmatrati na tenderu za kupovinu

opreme.Standardi i preporuke se propisuju od strane nacionalnih i međunarodnih

organizacija. Po definiciji standard je veće težine od preporuke, ali i preporuka je često u međunarodnoj upotrebi.

2.2.1 De fakto standardi

Proizvod koji rapidno osvaja tržište postaje de fakto standard, pogotovo ako je to ključni proizvod koji se prvi pojavio na tržištu. Kompanija može da formira de fakto standard ako :

- ne postoji usvojeni standard,- ukoliko je proizvod prvi na tržištu,- ukoliko je u pitanju ključni proizvod i- ukoliko proizvod osvoji veliki deo tržišta.

2.3 Učesnici u procesu standardizacije

Učesnici u procesu standardizacije su: administracija, korisnici i proizvođači.

2.3.1 Administracija

Standard je rezultat rada administracije. Interes administracije u procesu standardizacije je diktiran društvenim i komercijalnim razlozima :

- da zaštite građane,- da izbegnu tehničke barijere u različitim nacionalnim standardima,

2. 1

Page 2: Telekomunikacije II

- da pospeši razvoj tehnologije i tržišta.2.3.2 Korisnici

Korisnički interes u procesu standardizacije je da :- može da koristi opremu od različitih proizvođača,- tržišna utakmica različitih proizvođača smanjenje cena i- kooperacija u fazi izrade standarda gaarantuje dobra rešenja.

2.3.3 Proizvođači

Interes proizvođača u procesu standardizacije je :- tržišna utakmica pod ravnopravnim uslovima,- veće količine proizvoda na tržištu,- nova i veća tržišta i- efikasniji razvoj novog proizvoda.

2.4 Organizacije za standardizaciju

Postoje organizacije za međunarodnu standardizaciju, regionalne organizacije i organizacije za nacionalnu standardizaciju. Rapidan tehnološki razvoj je veoma uvećao rad na standardizaciji. Tako je međunarodna unija za telekomunikacije (eng. International Telecomunication Union – ITU ), ranije CCITT, u periodu 1989 – 1912 proizvela standarde koliko i u dvadesetogodišnjem periodu od 1968 do 1988.

2.4.1 Internacionalne organizacije

Internacionalna telekomunikaciona unija koja je formirana još 1865 su sedištem u Ženevi je najpoznatija organizacija za standarde u telekomunikacijama. ITU – ovi glavni zadaci su održavanje i razvoj međunarodne saradnje, aktivna podrška tehnološkom razvoju i tehnička pomoć zemljama u razvoju. Od marta 1993 ITU je podeljen u tri sektora :

- Sektor za standarde u telekomunikacijama (ITU-T)- Radiokomunikacioni sektor (ITU-R)- Sektor za razvoj (eng. Development) (ITU-D) što je prikazano na slici 2.1

Slika – 2.1 – Struktura ITU organizacije

2. 2

ITU

Studijske grupe

ITU-DITU-T ITU-R

Page 3: Telekomunikacije II

ITU–T je odgovoran za internacionalnu koordinaciju celokupnog telekomunikacionog saobraćaja i razvija standarde u tom cilju. ITU-T se sastoji iz sledećih studijskih grupa :

- Definicija servisa ,- Mrežne operacije ,- Tarifakcioni i administrativni principi ,- Održavanje mreže ,- Zaštita od elektromagnetskog zračenja ,- Spoljnja mreža ,- Mreže za prenos podataka i komunikicaija otvorenih sistema ,- Terminali za tele servise ,- Televizija i prenos zvuka ,- Jezici za telekomunikacione aplikacije ,- Komutacija i signalizacija ,- Transmisione perfomanse mreže i terminala sa kraja na kraj veze ,- Generalni aspekti mreže ,- Modem i tehnike prenosa za podatke, telegraf i tele servise i- Transmisioni sistemi i oprema.

Standardi se klasifikuju slovom i brojem, na primer X.25. Slovo označava serijustandarda, a jedna studijska grupa vodi računa o celoj seriji standarda. Primeri standarda su :

- X.25 protokoli mreže za prenos podataka,- G.803 SDH arhitektura transportne mreže i- I.361 B-ISDN , ATM sloj.

ITU-R je odgovoran za koordinaciju korišćenja radio frekvencija.

ITU-D ima dvojak zadatak, da podržava razvoj novih telekomunikacionih projekata i da doprinosi razvoju telekomunikacija u zemljama u razvoju.

Osim ITU-a internacionalne agencije za standardizaciju su :- ISO (eng. International Organizacion for Standardization),- IEC (eng. International Electrotehnical Committee) i- JTC1 – (eng. ISO/IEC Joint Tehnical Committee 1 ).

2.4.2 Regionalne organizacije

U pojedinim delovima sveta, naročito Evropi, SAD i Japanu su formirane regionalne organizacije za standardizaciju. ETSI je zvanična Evropska organizacija za standarde u telekomunikacijama. Nije formirana na autoritetu država članica, nego je u pitanju privatna organizacija. Članice ETSI-ja su telekomunikacione administracije država članica, mrežni operateri, provajderi servisa, proizvođači i korisnici.

Organizacija za regionalnu standardizaciju su :- ETSI (eng. European Telecommunications Standards Institute) ,- T1 (eng. Committee for Telecommunication –SAD),- TIA (eng. Telecommunication Industry Association –SAD),- IEEE (eng. Institute of Electrical and Electronics Engineers –SAD),- TTC (eng. Telecommunications Tehnology Council –Japan) i- RCR (eng. Reseaarch & Development Center for Radio systems –Japan).

2. 3

Page 4: Telekomunikacije II

2.4.3 Nacionalne organizacije za standardizaciju

Nacionalni standardi se često baziraju na regionalnim standardima. Najčešće je u pitanju direktno usvajanje regionalnog standarda. Standardi koje propisuje nacionalna organizacija su najčešće generalni, dok se predlozi realizacije i detalji rešenja propisuju u internacionalnim standardima.

2.5 Trendovi

Razvoj u telekomunikacionoj industriji je rapidan. Potreba za standardizacijomje sve veća, a vreme za razvoj standarda se smanjuje. Istovremeno glavne telekomunikacione kompanije učestvuju u izradi novih standarda. Izrada standarda je simultana sa fazom razvoja proizvoda. Proizvođač koji ponudi standardizovan proizvod prvi, stiče prednost na tržištu. Regionalni razvoj standarda utiče na usvajanje internacionalnih standarda, ali ujedno smanjuje broj nacionalnih standarda.

2.6 Bazični standardi

2.6.1 Analogna ili digitalna transmisija

Informacija iz analognog izvora može se preneti u analognoj ili digitalnoj formi. U slučaju da je prenos digitalan neophodna je konverzija analognog signala u digitalni.Slika 2.2 prikazuje istorijski razvoj digitalizacije telefonske mreže, sa sa porastom stepena digitalizacije mreže.

2. 4

PSTN

1990

A/D Konverzija

X X

X X

X

X

X X

X

X

ISDN

GSM

Centralaaa

Centrala

1890

1970

1980

1990

1990X X

PSTN - Public Switched Telephone Network – klasična telefonijaISDN - Integratet Service Digital NetworkGSM - Global System for Mobile

Analogno DigitalnoX Komutacija

Page 5: Telekomunikacije II

Slika – 2.2 – Istorijski razvoj digitalizacije telefonske mreže2.6.2 Preporuke za kodovanje glasa i video informacije

ITU-T je izradio preporuke za kodovanje glasa i video informacije u digitalne signale. To su :

G.711 Impulsno kodovana modulacija (PCM) glasa na brzini od64 kbit/s

G.722 G.725

7kHz audio kodovanje u okviru 64 kbit/s

G.72616/24/32/48 kbit/s adaptivno diferencijalno impulsno kodovanje (ADPCM)

G.728 16 kbit/s kodovanje govora sa linearnom predikcijom

G.729 8 kbit/s kodovanje govora

H.221Struktura okvira za 64 do 1290 kbit/s kanale za audiovizuelne sevise

H.230 Kontrolni i signali indikacije za audiovizuelne sistemeH.231H.243

Videokonferencija sa više učesnika

H.233 Šifrovanje / Privatnost sistema

H.261 Video kodek za audiovizuelne teleservise na PX64 kbit/s

H.263 Video kodovanje za veze sa malom komunikacionom brzinom

MPEG1 Video sa uskladištenim pokretom na brzini < 2 Mbit/s

MPEG2 Video sa uskadištenim živim pokretima na brzini 5-60 Mbit/s

MPEG4 Video sa niskom brzinom komunikacije (<64 kbit/s)

JPEG Grafika za multimedijalne sisteme

2.7 Kodovanje glasa

2.7.1 Metodi kodovanja

Pretpostavka kod digitalnog prenosa govora je da se prethodno izvrši konverzija analognog signala u digitalni oblik. Digitalno kodirani govor se praktično bez greške prenosi na digitalnim sistemima prenosa.

Preciznost analogno/digitalne (A/D) konverzije je od suštinskog značaja za primaoca informacije. Digtalna kombinacija mora biti detaljna i precizna za kvalitetnu reprodukciju na strani prijemnika. Istovremeno postoji zahtev za što manjom bitskom brzinom digitalnog signala radi boljeg iskorištenja prenosnih puteva.

Koderi govora se dele na dve glavne klase : koderi talasnog oblika i koderi glasa (eng. voice coders-vocoders). Takođe postoje i hibridni koderi, koji kombinuju osobine dve glavne grupe kodera. Slika 2.3 ilustruje razlike između kodera u bitskoj brzini i kvaliteta kodiranja govora.

2. 5

Page 6: Telekomunikacije II

Slika – 2.3 – Kvalitet govora i bitska brzina za tri tipa kodera

Kodovi talasnog oblika prenose amplitudne varijacije analognog signala određenim brojem izmerenih vrednosti. Ove vrednosti se zatim kodiraju impulsno i šalju ka prijemniku. Reprodukcija signala u prijemniku se obavlja na osnovu primljenih digitalnih vrednosti. Ovaj metod daje dobre rezultate obzirom da je novodobijeni analogni signal verna kopija orginalnog signala.

Koder glasa – vokoder je parametarski koder. Umesto da direktno šalje izmerene amplitude glasa, vokoder šalje parametre koji opisuju analogni signal. Razliku je moguće opisati i na primeru muzičkog orkestra. Koderi talasnog oblika šalju muziku kroz transmisioni sistem, dok vokoderi šalju notne zapise pojedinih muzičara.

Hibridni koderi šalju određeni broj parametara kao i informaciju o amplitudni signala. Hibridni koderi se koriste u savremenim mobilnim telefonskim sistemima.

2.7.2 Impulsno kodirana modulacija, PCM

Impulsno kodirana modulacija (eng. PCM – Pulse Code Modulation) je primer analogno digitalne (A/D) konverzije. PCM kodira talasni oblik signala i predstavlja standard u telefonskoj mreži. Bitska brzina kodiranog signala je 64 kbit/s što je osnovna digitalna bitska brzina u klasičnoj telefoniji. Zvuk koji se kodira je analogne prirode, što je ilustrovano na slici 2.4 . Zamislimo da merimo amplitudu u određenoj periodi vremena. Istina je da nećemo imati potpunu informaciju o analognom signalu, ali što je perioda kraća signal koji se odabira će vernije reprodukovati orginalni analogni zapis

2. 6

Page 7: Telekomunikacije II

Slika – 2.4 – Govorni signal sa amplitudnim odmercima

Odabiranje : Čitanje amplitude u regularnim intervalima vremena je odabiranje.Bitna karakteristika odabiranja je pravilno izabiranje intervala odabiranja, da bi se na strani prijemnika mogao verno reprodukovati orginalni signal. Isto tako odabiranje u prekratkom intervalu vremenaje neekonomično sa aspekta prenosa digitalnog signala, stoga je izabrano da bude 8.000 odbiraka u sekundi. Rezultat je pulsno amplitudno modulisani (PAM) signal gde svaki impuls odgovara amplitudi krive govora. Slika 2.5 prikazuje PAM signal.

Teorema odabiranja : Odgovor zašto se uzima frekvecija odabiranja od 8000odbiraka u sekundi leži u teoremi odabiranja.Teorema odabiranja kaže da :

“Sva informacija koja se sadrži u analognom signalu će biti prisutna u signalu odabiranja ukoliko :

- originalni signal ima ograničen frekventni opseg, odnosno ne poseduje ni jednu komponentu čija je frekvencija veća od zadate vrednosti B i

- frekvencija odabiranja je dva puta veća od frekvencije originalnog signala, tj. fo

2 x B.”

Kvantizacija : Kvantizacija omogućava da se izmeri svaki impuls u PAM krivoj i da se svakom impulsu pridruži numerička vrednost. Da bi se izbeglo da postoji beskonačan skup za vrednosti amplituda uvode se kvantizacioni nivoi i amplitudi sepripisuje vrednost najbližeg kvantizacionog nivoa, što se vidi na slici 2.6.

2. 7

Slika 2.5PAM signal

Page 8: Telekomunikacije II

Slika – 2.6 – Kvantizacija naponskih nivoa

Kvantizacija zanemaruje tačnost do naponskog nivoa jednog kvanta, tj. javlja se šum kvatizacije, što je prikazano na slici 2.7 .

Slika – 2.7 – Šum kvantizacije

Slika 2.7 prikazuje još jedan problem pri kvantizaciji. Šum kvantizacije je isti bez obzira na amplitudu originalnog signala. To znači da će šum kvantizacije znatno više izobličiti signale sa manjom amplitudom, odnosno tiši govor. Jedno rešenje ovog problema je da se kvantizacioni interval smanji dovoljno da se prenose i tiši glasovi. Sa druge strane smanjenje kvatizacionog intervala povećava broj numeričkih vrednosti koje se prenose kroz transmisioni kanal.

Idealno bi bilo da kvantizacioni interval raste sa porastom amplitude. Najbolje bi bilo kada bi odnos amplituda – šum bio konstantan. Dodatno , potrebno je obezbediti najbolji odnos broja nivoa kvantizacije i transmisionih zahteva digitalnog signala.Postoje dva modela kvantizacije : A zakon koji se koristi u Evropi i zakon koji se koristi u Americi. Slika 2.8 prikazuje A zakon.

2. 8

Page 9: Telekomunikacije II

Slika –2.8 – A zakon

Kodiranje : Preostaje da se dodeli 256 vrednosti koje se prenose kroz transmisioni sistem. Koriste se binarni impuls, tj. Impulsi koji sadrže samo dva naponska nivoa 1 ili 0.

Slika - 2.9 – Binarni impulsi

Osam sukcesivnih impulsa nose 28 = 256 intervala vrednosti. Prijemnik mora biti u stanju da prepozna jedan od dva naponska nivoa i da izbroji 8 impulsa.

Tri koraka obrade: Sumarno postoje tri koraka obrade između analognog govora i digitalnog sistema

prenosa (transmisije):1. Odabiranje, gde se uzorkuje amplituda 8.000 puta u sekundi.2. Kvantizacija, gde se svakom odbirku amplitude dodeljuje jedna od 256

vrednosti.3. Kodiranje, gde se svakoj vrednosti kvantizacije dodeljuje binarni kod od osam

(8) bita.Rezultat je Impulsno kodirana modulacija (eng. PCM – Pulse Code Modulation), osam bita dugačka PCM reč. U sekundi imamo 8.000 PCM reči, što ukupno čini 8x8000 = 64,000 Kbit/s na digitalnom linku. Stoga ITU-T ovo kodiranje naziva “64 Kbit/s PCM”.

2. 9

Yy

X

Izlazni signal

Ulazni signal

Prenosna funkcija

Page 10: Telekomunikacije II

Od digitalnog ka analognom: Na strani prijemnika povorka PCM reči se prima i konvertuje u analognu formu

govorne krive. Ovo je takođe proces od tri koraka :1. Regeneracija, prima se niz binarnih simbola i iz njih se reprodukuju PCM reči.2. Dekodiranje, PCM reči se interpretira u dekoderu i prevode u kvantizovane

vrednosti amplitude govorne krive.3. Rekonstrukcija, vrši se rekonstrukcija govorne krive iz primljenih kvantizovanih

vrednosti amplitude govorne krive.Ceo proces je prikazan na slici 2.10 .

Slika – 2.10 – A/D konverzija, transmisija i D/A konverzija

2.7.3 Drugi metodi kodiranja govora

Dok PCM kodiranje zauzima 64 kbit/s, razvijeni su metodi koji kodiraju govor sa32ili 64 kbit/s. Postoje čak koderi glasa – vokoderi (eng. Voice coder) koji zauzimaju 4.8 kbit/s, a najniža bitska brzina kodiranog govora je 800 bit/s kada se raspoznaje govor , ali ne i govornik.

Kodiranje na nižim brzinama je od interesa jer dozvoljava prenos više govornih veza preko istih transmisionih linkova. Jedan od raspoloživih metoda je adaptivna diferencijalna impulsno kodirana modulacija (eng. ADPCM – Adaptive Differential Pulse Code Modulation). ADPCM kodira govor brzinom od 32 kbit/s. ITU-T je standardizovao ADPCM u preporuci G.726 . Princip ADPCM je da ne kodira celu amplitudu nego samo razliku između dva susedna odabirka amplitude. Obzirom da je govor sporo promenljiv dovoljna su četri bita za prenos razlike između dva odabirka amplitude. Princip ADPCM je prikazan na slici 2.11 .

2. 10

Page 11: Telekomunikacije II

Slika – 2.11 – Princip ADPCM

2.8 Kodovanje i prenos video signala

2.8.1 Opšte razlike

Generalno govoreći prenos pokretnih slika (video) je izosinhroni servis i stoga je osetljiv na varijacije kašnjenja između dve slike. Ukoliko transmisija uzrokuje pojavu varijacije kašnjenja, ona se može kompezovati u prijemniku. Kvalitetan video signal, sa slikom jednakom ili boljom nego kod današnjih tv prijemnika, dozvoljava varijaciju kašnjenja od svega nekoliko milisekundi. Kodovanje video signala treba da obezbedi prenos kvalitetne pokretne slike na najnižoj mogućoj brzini. Ukoliko se, kao što je danas slučaj, video signal prenosi analognim prenosnim linkom , nije potrebno kodovanje video signala. No, prelazak na digitalni sistem prenosa zahteva upotrebu kodiranja video signala.

2.8.2 Servisi i propusni opseg

Trenutne i buduće video aplikacije će koristiti PSTN (eng. Public Switched Telephone Network) i PLMN (eng. Public Land Mobile Network) i biće tretirani kao dodatni servisi u tim mrežama. To je moguće zahvaljujući novim tehnikama kodiranja koje se zadovoljavaju sa 64 kbit/s (PSTN) odnosno 8-16 kbit/s (PLMN) i dozvoljavaju prenos jednostavne video telefonije. Televizija visoke rezolucije (HDTV – eng. High Definition Television) zahteva propusni opseg od 16 Mbit/s. Video konferencija je servis koji se širi veoma brzo , a zahteva propusne opsege od 64 kbit/s do 2.048 kbit/s . Uobičajeni propusni opseg video telefonije je 384 kbit/s . Video servisi se kombinuju sa servisom prenosa podataka kada personalni računari i radne stanice služe kao terminali.

2.8.3 Tehnike kompresije i kodiranja video signala

2. 11

Razlika

Apsolutnavrednost

6

54

3

2

1

1 2 3 4 5 6 7 t

br. 1 2 3 4 5 6 t

Page 12: Telekomunikacije II

Nekomprimovana slika za HDTV ima 2.2 miliona tačaka kodiranih sa 24 bita po tački i zahteva 1.5 do 3 Gbit/s u zavisnosti od frekvencije slike. Očigledno je da se zahteva složeni mehanizam kompresije i kodiranja koji će sliku svesti na prihvatljivih 20Mbit/s. Jedan od metoda kompresije je da se ne šalje cela slika, što je uporedno sa ADPCM kodiranjem govora. Ovo omogućava specijalnu promenljivu bitsku brzinu slika (eng. VBR – Variable Bit Rate) sa odgovarajućim koderima koji kodiraju samo razliku između dve uzastopne slike.

Drugi bitan pravac u prenosu slike je izrada generičkih standarda kodiranja slike koji će omogućiti razvoj terminala za višestruku primenu. Tako će na primer biti moguće gledati televiziju na video telefonu i obrnuto.

Takođe može se koristiti fenomen da je obično veliki deo slike uniforman, pa se mogu koristiti vektori koji opisuju cele delove slike.

Još jedan metod omogućava smanjenje bitske brzine za transmisiju video signala, korišćenjem kratkih kodova za obične pokrete u slici i korišćenjem dugačkih kodova za vanredne pokrete u slici.

2.8.4 Promenljiva brzina prenosa video informacija

Kao što smo videli mogu se koristiti sledeće osobine za redukciju bitske brzine prenosa video informacije bez gubitka kvaniteta slike :

specijalni metodi kodiranja , slanje informacije o razlici između susednih slika , slanje informacija o niskim frekvencijama u konekciji sa brzim pokretima , slanje vektora pomeraja za uniformne delova slike i slanje različito kodiranih pokreta u slici.

Metode se baziraju na korišćenju slabosti oka u brzo promenljivoj slici i statičkim karakteristikama slike. Takođe moguće je smanjiti rezoluciju slike (broj tačaka po kvadratnom santimetru) i smanjiti broj slika koje se šalju u sekundi. No, na taj način se smanjuje kvalitet slike koji se šalje.

2.8.5 Standardi kodiranja video informacije

Standard za kompresiju video signala, H.261, koriste mnogi prizvođači. H.261 se koristi sa opremom za video konferenciju i brzine prenosa od 64 kbit/s do 1920 (30x64) kbit/s. Rezolucija slike je najčešće 352x288 tačaka.Odgovara prenosu video konferencije u realnom vremenu obzirom da dozvoljava implementaciju sa kratkim (malim) kašnjenjima. H.261 je definisao ITU-T. MPEG1 i MPEG2 su standardi koje je dafinisala ISO (eng. International Standardization Organization). MPEG1 je de fakto standard koji daje bolju sliku od H.261 na istim bitskim brzinama. Obzirom da zahteva veliko vreme obrade ne koristi se za aplikacije u realnom vremenu. Zahtevi za brzinom transmisije su ispod 2 Mbit/s što znači da se MPEG1 može koristiti za slanje filmova rezidencijalnim korisnicima preko bakarnih parica. MPEG2 je generički standard koji se može koristiti za video i aplikacije u relanom vremenu. Definiše sliku visoke rezolucije (HDTV) i pet odvojenih audio kanala. Definisan je za brzine prenosa 5-60 Mbit/s i prvenstveno je namenjen za satelitski prenos ili kablovsku mrežu. Postao je ITU-T standard pod imenom H.262 .

2. 12

Page 13: Telekomunikacije II

2.8.6 Prenos slike sa varijabilnom bitskom brzinom

Trasfer sa varijabilnom bitskom brzinom prikazan je na slici 2.12 .

Slika – 2.12 – Prenos slike promenljivom bitskom brzinom

Interaktivni javni video prenos, kao što je na primer video konferencija preko ISDN mreže, koristi konstantnu bitsku brzinu, obzirom da prenosna mreža ne dozvoljava izvore sa promenljivom bitskom brzinom. Količina informacije (bitska brzina) koju proizvodi video koder je određena karakteristikama video sekvence. Zahtev da se proizvodi slika iste bitske brzine mora dozvoliti varijaciju kvaliteta slike u vremenu. Isto tako varijacije u kvalitetu slike se smanjuju ako video koder proizvodi promenljivu bitsku brzinu, što znači veća bitska brzina za kompleksnije slike, a manja bitska brzina za manje složene slike.

Specijalni režim prenosa se zahteva za prenos informacije (video slike) sa promenljivom bitskom brzinom. Primer mreže koja prihvata izvore sa promenljivom bitskom brzinom je ATM (eng. Asynchronous Transfer Mode) mreža.

2.8.7 Sažetak

Što se tiče varijacije kašnjenja , a za transfer video informacije kroz telekomunikacionu mrežu, ono ne sme biti duže od nekoliko milisekundi. Zahteva se veliki propusni opseg telekomunikacionog kanala od 8 kbit/s do 20 Mbit/s, što zavisi od zahtevanog kvaliteta, tehnike kodiranja i raspoloživog propusnog opsega.

Servisi za prenos videa podrazumevaju video telefon, video konferenciju, TV, HDTV, video na zahtev i tako dalje.

2.8.8 Propusni opseg za različite servise

Slika 2.13 daje sumarni pregled bitskih brzina koje zahtevaju pojedini servisi.

2. 13

Vreme

Bitska brzina

Page 14: Telekomunikacije II

Slika – 2.13 – Bitske brzine pojedinih servisa

2.9 Referentni metod za komunikaciju "po slojevima"

2.9.1 Govor i prenos podataka koji zahteva protokole

Govorna komunikacija preko telekomunikacione mreže sledi određena pravila : svaki korisnik ima svoj telefonski broj, ponavljaju se reči i rečenice u slučaju greške u prenosu, nastavlja se komunikacija posle pauze i razgovor se završava zaključnom rečenicom. Ova pravila čine protokole u smislu u kome se ova reč koristi u telekomunikacijama.

Telefonija, kao teleservis, najčešće koristi PSTN (eng. Public Switched Telephone Network) službu nosioca (eng. bearer service). Služba nosilac zahteva komunikaciju između terminala i čvorova mreže i između čvorova mreže, kada se uspostavi komunikacija. Za to se koriste signalni protokoli, koji mogu biti korisnički, na interfejsu korisnik-mreža, ili mrežni, između čvorova mreže. Signalni protokol prima broj pozvanog korisnika, od pozivajućeg korisnika, i prosleđuje ga kroz mrežu u cilju uspostave komunikacionog porta.

2.9.2 Posledice integracije servisa

Mrežnioperateri teže ka jedinstvenoj mreži, koja može da opsluži fiksne i mobilne korisnike, govor, podatke i video. Stoga je za očekivati da će npr. ISDN (eng. Integratet Service Digital Network) i PLM (eng. Public Land Mobile Network) postajati sve sličnije.

2. 14

Glas

Video

Podaci

10 kbit/s 100 kbit/s 1 Mbit/s 10 Mbit/s 100 Mbit/s bitska brzina

telefon

Radio difuzija

video konferencija

TV i HDTV

Video

LAN/PBX komunikacija

FAX

CAD grafika

Page 15: Telekomunikacije II

Integracija, migrecija i procesorska komunikacija u današnjim mrežama zahtevaju novi pristup mreži. Taj pristup se ne bazira na tradicionalnoj telefoniji nego na prenosu podataka kroz funkcionalne slučajeve definisane u referentnim modelima.

2.9.3 Zahtevi za prenos podataka

U cilju komunikacije između dva računara moraju se napraviti nekoliko "sporazuma":- koji servis (prenos podataka, elektronska pošta i sl.) i koji jezik se koristi,- kako se kodiraju informacije ? Kako se šalje "A" u mrežu,- kako se nadgleda dijalog? Kada počinje, menja se i završava svaki dijalog,- koje funkcije koristi korisnik da bi otkrio greške u prenosu,- koji se metod koristi za postavljanje adresnih tabela,- kako mreža ispravlja greške u prenosu,- kako su terminali vezani na mrežu – naponski nivoi, mehanički izgled

konektora i slično.Različite funkcije se grupišu u slojeve(nivoe) komunikacije. Referentni model sa

sedam slojeva je prikazan na slici 2.14 .

Slika – 2.14 – Funkcionalni metod prenosa podataka u sedam nivoa

2.9.4 Standardizacija u oblasti prenosa podataka

U toku 70-tih godina dva najveća proizvođača računara su razvila sopstvene standarde za prenos podataka i umrežavanje računara. IBM je razvio SNA (eng. System Network Architecture), a Digital Equipment (DEC) DNA (eng. Digital Network Architecture) računarske mreže. Da bi rešilo probleme nekompatibilnosti računarskih mreža od različitih proizvođača ISO (eng. International Organization for Standardization) je razvila model umrežavanja računara koji omogućuje da računari , proizvedeni od različitih proizvođača, komuniciraju. Rad na izradi ovog modela je započeo 1977, a završen je 1983 godine i dobio je ime OSI (eng. Open System Interconection ) referentni model. Publikovan je u CCITT crvenoj knjizi preporuka X.200. OSI model deli međuračunarsku komunikaciju na sedam funkcionalnih slojeva, slika 2.15 .

2. 15

7 Komunikacioni program6 Kodiranje podataka5 Kontrola dijaloga4 Korisnički uvid u prenos podataka3 Adresiranje i izbor rute u mreži2 Zahtev za retransmisijom u mreži1 Fizički i električni interfejs

Fizička veza

Podaci

Protokoli Razmene Podataka

Page 16: Telekomunikacije II

Slika – 2.15 – Međuračunarska komunikacija po OSI modelu

Prvi sloj, fizički sloj, OSI modela obezbeđuje prenos uniformnog niza bita bez obzira na tip medijuma preko kojeg se ostvaruje veza. Stopa bitske greške u prenosu podataka mora biti veoma niska.

Drugi sloj, nivo voda podataka, OSI modela kompezuje detektovane greške metodom retransmisije bitskih okvira (eng. frames) podataka.

Treći sloj , mrežni nivo, OSI modela razrešava adresiranje paketa podataka koji putuju kroz mrežu. Mrežni sloj obezbeđuje protokole za rutiranje paketa podataka.

Četvrti sloj, transportni, OSI modela obezbeđuje pouzdan prenos podataka između krajnjih učesnika u komunikaciji. Za razliku od prethodna tri sloja OSI modela koji su od čvora do čvora, transportni sloj je protokol sa kraja na kraj veze, odnosno protokol između krajnjih učesnika u vezi. Slojevi iznad transportnog nivoa su potpuno oslobođeni brige o tehničkim detaljima veza.

Peti sloj, sesija, OSI modela organizuje i sinhronizuje dijaloge između krajnjih učesnika u vezi.

Šesti sloj, prezentacije, OSI modela obezbeđuje prevođenje podataka u format prijemnika, odnosno obavlja ulogu prevodioca formata podataka između krajnjih učesnika u vezi.

Sedmi sloj, aplikacioni, OSI modela definiše konačnu upotreba podataka u aplikativnom programu računara koji je u vezi sa drugim računarom.

Svaki sloj obavlja deo ukupne funkcije međuračunarske komunikacije. OSI model definiše samo grube delove standarda, dok svaki pojedini sloj ima svoje standarde, kao što su na primer V.24 za vezu terminala i modema na fizičkom sloju, LAPB na nivou voda podataka i adresiranje (Q.931).

2.9.5 OSI model u praksi

Dva računara komuniciraju koristeći OSI model na način prikazan na slici 2.16 .

2. 16

Procespredajnik

Aplikacija

Prezentacija

Sesija

Transport

Mreža

Vod podataka

Fizički

Procesprjemnik

Aplikacija

Prezentacija

Sesija

Transport

Mreža

Vod podataka

Fizički

Podaci

Podaci

Podaci .

Podaci .

Podaci .

Podaci .

Podaci .

Niz bita .

VPP VPZ

AZ

PZ

SZ

TZ

MZ

xZ – ZaglavljexP - Pratilac

7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7

Proces

Informacije

Proces

Informacije

Komunikacija

Page 17: Telekomunikacije II

Slika – 2.16 – Prenos podataka po OSI modelu

OSI standard definiše uloge pojedinih slojeva dok konkretni standardi precizno definišu same slojeve. Slojevi 1 – 3 se nalaze u svim mrežnim čvorovima, dok su slojevi 4 – 7 prisutni samo u računarima koji su u direktnoj vezi. Ova činjenica je ilustrovana na slici 2.17 .

Slika – 2.17 – Telekomunikaciona mreža po OSI modelu

Paketski režim i režim za prenos okvira : Paketski režim i režim za prenos okvira znače da se informacije dele u pakete, koji mogu biti različite dužine i koji imaju labele koji obezbeđuju rutiranje kroz telekomunikacionu mrežu. Labele čine zaglavlje i završetak u sklopu sloja 2 i 3 OSI modela. Paketski sistemi dobro podnose varijabilnu brzinu generisanja informacija na izvorištu.

2.10 Režimi prenosa

2.10.1 Opšti pojmovi

Termin režim prenosa se odnosi na prenos informacija od jednog pretplatnika telekomunikacione mreže do drugog pretplatnika. Odnosi se na pakovanje, multipleksiranje i komutaciju informacija u sklopu mreža za prenos službi nosilaca (eng. bearer networks). Postoje komutacije kola, paketski režim, režim za perenos okvira i režim za prenos informacionih ćelija. Svi ovi režimi su standardizovani po ITUT, a standarsi se odnose na prva tri sloja OSI modela.Relacija između režima prenosa i servisa je veoma jasna. Dugo vremena telekomunikaciona mreža je bila namenjena za prenos govora, ali se zadnjih godina ubrzano razvila i mreža za prenos podataka. Kao što je rečeno u poglavlju 2.9 prenos podataka ima drugačije zahteve, nego prenos govora. Stog su razvijeni posebni režimi za prenos podataka. Prenos video informacije je sledeći korak, pre svega u sklopu multimedijalne informacije. Idealno rešenje je jedan režim za prenos svih vrsta informacije, ne samo multimedijalne informacije. Odgovor leži u standardizaciji za prenos informacija u ATM ćelijama.

Osim pakovanja, multipleksiranja i komutacije informacija različiti režimi prenosa imaju različite karakteristike u smislu detekcije i korekcije grešaka između čvorova

2. 17

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

Predajnik Prijemnik

Mrežni čvorovi

3

2

1

Page 18: Telekomunikacije II

komunikacione mreže. Što se tiče perfomansi prenosa hardverska implementacija čvorova komutacije obezbeđuje brži prenos od softverske implementacije. Multipleksiranje informacija se obavlja u okviru pleziosinhrone digitalne hijerarhije (PDH) ili sinhrone digitalne hijerarhije (SDH). Sistemi bazirani na ove dve hijerarhije mogu prenositi informacije u svim režimima prenosa.

2.10.2 Pakovanje informacija

Komutacija kola : U početku razvoja telefonije informacija se prenosila kao kontinualni signal od jednog do drugog pretplatnika mreže. Kada su 1960 godine pojavili PCM sistemi počeo je digitalni prenos informacije koja je predstavljala digitalni odbirak signala govora. Ovi sistemi su radili u režimu komutacije kola i vremenskog odbirka kao jedinice prenosa. Od signala govora se zahtevalo da bude podeljen u blokove fiksne dužine koja odgovara jednom odbirku koji se prenosi kroz mrežu. Jedan odbirak najčešće predstavlja govor, ali se može koristiti i za prenos podataka, teleksa ili na primer alarmnih signala. Režim komutacije kola ne unosi dodatnu informaciju u toku prenosa. Blok podataka se administrira signalizacijom. Signalizacija je odgovorna za uspostavu, održavanje i raskid veze.

Paketski režim i režim za prenos okvira : Paketski režim i režim za prenos okvira znače da se informacije dele u pakete, koji mogu biti različite dužine i koji imaju labele koji obezbeđuju rutiranje kroz telekomunikacionu mrežu. Labele čine zaglavlje i završetak u sklopu sloja 2 i 3 OSI modela. Paketski sistemi dobro podnose varijabilnu brzinu generisanja informacija na izvorištu.

Ćelijski režim : Prenos u ćelijskom režimu predstavlja kompromis između komutacije

kola i paketskog režima i on je razvijen da bi postao univerzalni režim prenosa informacija. Informacija se deli u ćelije fiksne dužine kao i odbirci u komutaciji kola, ali su ćelije duže od jednog vremenskog odbirka. Kao i paketi ćelija ima labele za rutiranje, koja se smešta u zaglavlje ćellije.

2.10.3 Promena "pakovanja" informacije

U složenim mrežama uobičajena je pojava da informacija menja režim prenosa u toku prenosa kroz telekomunikacionu mrežu. Ova pojava zahteva konverziju "pakovanja" informacije. Kada se, naprimer, koristi ćelijski prenos informacije koja jegenerisana u režimu komutacije kola neophodna je emulacija komutacije kola u ćelijskom mreži. U savremenim mrežama promenu pakovanja korisničkih informacija vrše uređeji koji se nazivaju medija gejtveji.

2.10.4 Multipleksiranje prenosnih puteva

Multipleks sa labelama ili statistički multipleks (paketski prenos, prenos okvira i prenos ćelija)

Kod multipleksa sa labelama transmisioni kapacitet se deli između više konekcija, bez rezervacije kapaciteta. Labela, koja se nalazi u svakoj jedinici prenosa, identifikuje korekciju. Paketi ili ćelije informacija se ne generišu u regularnim vremenskim intervalima, stoga se ovakav multipleks naziva i dinamički ili statički multipleks.

2. 18

Page 19: Telekomunikacije II

Najbolja osobina multipleksa sa labelama je da dobro podržava prenos informacija iz izvora sa varijabilnom brzinom generisanja informacija. Prenos podataka je primer ovakvog izvora telekomunikacionog saobraćaja. Može se reći da je kod multipleksa sa labelama propusni opseg raspoloživ na zahtev iz izvora saobraćaja. Slika 2.18 ilustruje multipleks sa labelama.

Slika – 2.18 – Multipleks sa labelama

Pozicioni multipleks (komutacija kola)Kod pozicionog multipleksa informacija ne nosi labelu, što znači da mora postojati drugi način za indetifikaciju konekcije. Konekcija se indetifikuje po poziciji u vremenskom nizu odbiraka koji se prenose kroz transmisioni sistem. Stoga se ovakav multipleks naziva i statički, odnosno vremenski multipleks. Odnos između konekcije i vremenskog odbirka se uspostavlja u toku uspostave veze, signalizacionim mehanizmima. Pozicioni multipleks je rigidniji od multipleksa sa labelama obzirom da je vremenski odbirak(slot) alociran konekciji i kada nema korisne informacije, za sve vreme trajanja veze. Slika 2.19 ilustruje pozicioni multipleks.

Slika – 2.19 – Pozicioni multipleks

2.10.5 Komutacija

Komutacija kola : Kod komutacije kola konekcija (veza) se indetifikuje po svojoj poziciji u prenosnom

(transmisionom) sistemu, a vremenski odbirak na ulazu u komutaciju je vezan na vremenski odbirak na izlazu iz komutacije. Telefonski broj pozvanog korisnika, zahvaljujući signalizaciji , određuje rutu svakog poziva. Za sve vreme trajanja veze vremenski odbirci i komutacione tačke prespajanja su dodeljene istom pozivu.

Komutacija paketa i ćelija i prespajanje okvira (eng. frame relay) :

2. 19

MUX14 2 3

4

3

2

1

11 111

22 222

33 333MUX 13 213 2

Page 20: Telekomunikacije II

Kod komutacije kola i ćelija i prespajanja okvira ruta kroz mrežni čvor je određena na osnovnu labelu koja se nalazi uz svaku jedinicu informacije (paket, okvir ili ćelija). Informacija se seli iz ulaznog bafera u izlazni bafer na osnovu sadržaja labele.

2.10.6 Transmisioni sistem

Transmisioni sistemi su razvijeni za PDH iSDH hijerarhiju i bazirani su na vremenskom odbirku, slično kao komutacija kola. Čak se i ćelije za prenos informacija mogu smatrati vremenskim odbircima fiksne dužine (5+48 bajta). Ćelijski orijentisani transmisioni sistemi će se verovatno više razvijati ukoliko ćelijski režim prenosa postane dominantan.

2.10.7 Režim komutacije kola

Režim komutacije kola je razvijen za prenos govora kroz telekomunikacionu mrežu. Režim je orijentisan na pojedinaćne konekcije između krajnjih ućesnika u komunikaciji, što znači da fazi konverzacije predhodi faza uspostave veze, kada se koristi signalizacija radi uspostave veze između krajnjih korisnika komunikacije. Osnova režima komutacije kola su 64 kbit/s vremenski odbirci koji služe za prenos govora u svakom telekomunikacionom kanalu. Sledeće tri stvari sumiraju prenos govora kroz telekomunikacionu mrežu :

- Pošto je govor izosinhroni servis, dozvoljene su veoma male varijacije kašnjenja,- Prenos zahteva rezervaciju propusnog opsega,- Povećanje korišćenja transmisionih kapaciteta se postiže multipleksiranjem,- Bitska stopa greške mora biti od 10-5..Po pravilu režim komutacije kola se koristi i za prenos video informacije. Razlika

između prenosa govora i video informacije je propusni opseg. Veći kvalitet prenosa se takođe zahteva kod prenosa video informacije, jer efektivno kodiranje video signala povećava osetljivost na greške u prenosu.

Video servise možemo sumirati na sledeći način :- Prenos video signala premašuje 64 kbit/s što znači komutaciju signala manjih ili

čak većih od 2 Mbit/s.Najvažnije karakteristike komutacije kola :- Informacija se prenosi u vremenskim odbircima fiksne dužine.- Korišćenje propusnog opsega nije fleksibilno.- Komutacija se bazira na poziciji signala u PCM okviru.- Nema detekcije greške.- Koristi se za govor, video ili podatke preko modema.

2.10.8 Paketski režim prenosa podataka

Saobraćaj kod prenosa podataka uveliko zavisi od računarske aplikacije koja učestvuje u mađuračunarskoj komunikaciji. Postoje dve osnovne vrste aplikacije :

- interaktivne aplikacije (upiti – odgovori), i- pozadinske aplikacije (jednosmerni prenos velikih datoteka).Interaktivne aplikacije zahtevaju kratko vreme za odgovor, ili za uspostavu veze za

svaku sesiju. U toku 1960-tih godina korišćene su mreže sa komutacijom kola za međuračunarsku komunikaciju, tako što su korisnici iznajmljivali linije između računara

2. 20

Page 21: Telekomunikacije II

koji su bili u vezi. Iznajmljene linije su neekonomično rešenje, jer su mrežni resursi zauzeti i kada nema komunikacije. Stoga je razvijen paketski režim prenosa podataka koji zauzima komunikacioni kanal samo kada postoji međuračunarska komunikacija.

Principi komutacije paketa : Informacija koja se prenosi se deli u pakete promenljive dužine, koji se smeštaju u bafer prijemnog računara. Adresa, koja se nalazi u svakom paketu se čita, i paket se prosleđuje ka sledećem prijemnom računaru. Tako putujući od čvora do čvora mreže paketi stižu iz izvorišta u odredište podataka. Paketska komutacija se primenjuje u javnim mrežama sa komutacijom paketa - X.25 mrežama. X.25 mreže su razvijene po ITU-T X.25 protokolu.

Paketi se sastoje od okteta (grupa od 8 bita). Osim adresnog i kontrolnog polja paket sadrži i polja za detekciju greške u prenosu. Greška u prenosu pokreće mehanizam retransmisije, kojim se ponovo šalju pakete koji su izgubljeni. Adresno, kontrolno i polje za detekciju greške se koriste u slojevima 1-3 OSI modela, po kome je izgrađena X.25 mreža. Ne postoji posebno alocirani kanal za svaku vezu, nego se vezi dodeljuje propusni opseg samo kada postoji efektivna međuračunarska komunikacija. Ukoliko u pojedinim trenutcima ne postoji dovoljno propusnog opsega paketi ostaju u predajnim baferima dok se komunikacioni kanal ne oslobodi. Ova pojava rezultuje varijacijom kašnjenja sa kojim paketi stižu u odredište.

Ukoliko brzina pristizanja paketa premašuje brzinu sa kojom odredišni čvor obrađuje informacije dolazi do prepunjavanja bafera u prijemniku. Tada prijemnik šalje kontrolni paket koji služi da zaustavi slanje paketa u predajniku.

Prenos sa uspostavom veze i bez uspostave veze : Paketi putuju kroz mrežu u dva

režima, režim sa uspostavom veze (eng. connection oriented) i režim bez uspostave veze (eng. connectionless).

U režimu sa uspostavom veze, veza prolazi kroz tri faze :- Uspostava veze : Prvi paket služi za uspostavu veze i šalje se sa kompletnom

adresom odredišta. U toku prolaska ovog paketa kroz mrežu se uspostavljaju virtualni kanali(eng. virtual circuit) između susednih mrežnih čvorova/rutera, a logička identifikacija – LCN (eng. Logical Channel Number) se čuva u svakom čvoru mreže kroz koji paket prolazi. Logička identifikacija veze je od lokalnog značaja između dva mrežna čvora. U ruteru se formira vrsta (eng. entry) u tabeli rutiranja za svaku uspostavljenu vezu. Vrsta ima izgled:

[ (UlazniLink, UlazniLCN), (IzlazniLink, IzlazniLCN) ]

i ona određuje način usmeravanja svakog narednog dolaznog paketa sa određenog ulaznog linka i sa tim ulaznim LCN-om u tom ruteru. Putanja paketa od izvorišta do odredišta je određena skupom svih vrsta u tabelama rutiranja čvorova mreže kroz koje prođe paket za uspostavu veze, i ona se naziva virtuelna putanja (eng. virtual path). Prvi paket sa kojim se upostavlja veza u X.25 mreži je “Call request” paket. Krajnji korisnik započinje X.25 sesiju komandom sledećeg formata:

“Call request AdresaPozvanogRačunara”,

gde je AdresaPozvanogRačunara broj sličan telefonskom broju u PSTN mreži.Svi sledeći paketi koji se odnose na ovaj poziv prolaze kroz mrežu istim putem kao i “Call Request“ paket.

2. 21

Page 22: Telekomunikacije II

- Prenos podataka : Sa svakim paketom se šalje LCN koji identifikuje naredni čvor mreže kroz koji paket mora da prođe. Mrežni čvor usmerava paket tako što na osnovu para (UlazniLink, UlazniLCN) određuje par (IzlazniLink, IzlazniLCN). Pri tome se u paketu menja adresna labela, polje LCN.

- Oslobađanje veze : Kada se pošalje paket za oslobađanje veze brišu logičke identifikacije (LCN) iz mrežnih čvorova i gube se podaci o mrežnoj konekciji. Kada želi da oslobodi vezu korisnik unosi komandu:

“Clear“

U režimu bez uspostave veze postoji samo jedna faza veze :- Prenos podataka : Svaki paket poseduje kompletnu adresu na osnovu koje se

rutira do odredišta. Primer je IP mreža gde svaki paket ima IP adresu odredišta. Ruter usmerava svaki paket nezavisno. U ovom režimu paketi putuju koristeći optimalnu putanju kroz mrežu. Slika 2.20 ilustruje oba režima prolaska kroz mrežu.

Slika – 2.20 – Režimi prenosa paketa kroz mrežu

U režimu bez uspostave veze paketi ne moraju da stignu u ispravnom redosledu do odredišta, obzirom da različite putanje imaju različito vreme putovanja paketa. Zadatak prijemnika je da složi ispravan redosled paketa.

Sažetak karakteristika paketskog režima prenosa podataka X.25 :- koristi se za prenos podataka,- promenljiva dužina paketa,- dobra upotreba propusnog opsega,- režimi sa i bez uspostave veze,- softverska komutacija na osnovu adresne labele u paketu,- dobra raspoloživost – retransmisija od čvora do čvora,- moguća različita brzina predaje i prijema,- ograničen propusni opseg 64 kbit/s – 2 Mbit/s i

2.10.9 Režim prenosa okvira (eng. Frame Mode)

2. 22

LCN=X

LCN=X

Sa uspostavom veze

Bez uspostave veze

1

2

2

1 2

1

LCN=Z

LCN=Z

LCN=Y

2 1

1 11

2

2

Page 23: Telekomunikacije II

Režim prenosa okvira je razvijen da bi se najbolje koristio podeljeni propusni opseg, i takođe, da bi se izbegla velika kašnjenja kroz mrežu za prenos podataka. Režim prenosa okvira koristi tehniku komutacije koja je znatno brža od one u paketskom režimu po X.25 protokolu. Režim prenosa okvira zahteva uspostavu veze, slično kao i paketski prenos po X.25 protokolu. U slučaju greške, detekcija greške se vrši samo u odredišnom računaru, ne i u čvorovima mreže. Stoga je retransmisija funkcija sa kraja na kraj veze, a ne od čvora do čvora. Ovo znači da se brzina prolaska okvira, koji su promenljive dužine, kroz mrežu povećava. Režim prenosa okvira uglavnom služi za povezivanje lokalnih mreža (eng. LAN – Local Area Network) na većim daljinama. Brzina prenosa podataka kroz LAN mreže je 10 Mbit/s/100/1000 Mbit/s tako da veza između dve LAN instalacije po mreži za prenos okvira mora biti uporedne brzine. Tipična brzina u mrežama za prenos okvira je 384 kbit/s do 2 Mbit/s, a može i do 50Mbit/s.

Povezivanje LAn mreža se obavlja iznajmnjenim linijama, paketskim mrežama ili mrežama za prenos okvira, što je prikazano na slici 2.21.

Slika – 2.21 – Načini povezivanja LAN mreža

U osnovi mreža za prenos okvira radi kao paketska mreža. Više korisnika koriste iste mrežne resurse, a podaci se dele u male pakete koji putuju kroz mrežu. Obzirom da je X.25 mreža razvijena kada je kvalitet prenosnih puteva bio slab, u njoj su primenjeni mnogi mehanizmi za detekciju i prevenciju greške i kontrole toka. Tako, na primer, čvor šalje četiri paketa i čeka potvrdu prijema obustavljajući dalje slanje.

Najbolji način da se objasne glavne razlike između X.25 mreže i mreže za prenos okvira je OSI model. X.25 mreža radi na prva tri sloja OSI modela.

- Sloj tri multipleksira istu fizičku vezu na više logičkih konekcija i realizuje procedure za uspostavu i raskid veze. Korisnički podaci se pakuju u pakete koji se rutiraju kroz javnu mrežu.

- Sloj dva opisuje kako se korisnički podaci pakuju u okvire koji se šalju kroz mrežu i realizuje mehanizam retransmisije za okvire koji imaju grešku. Sloj dva i sloj tri uključuju mehanizme za kontrolu toka, potvrdu prijema i proveru da li su paketi primljeni u ispravnom redosledu.

- Sloj jedan opisuje fizičku vezu između čvorova u mreži.Kod mreže za prenos okvira se koriste samo fizički sloj i veoma jednostavan sloj

dva. Umesto komplikovane procedure za detekciju i korekciju greške koristi se

2. 23

X.25

Frame Relay

LAN

LAN

Iznajmljena linija

Page 24: Telekomunikacije II

jednostavna procedura koja odbacuje okvire sa greškom. Viši slojevi u krajnjim računarima, učesnicima u vezi, su zaduženi za retransmisiju nedostajućih okvira. Treći sloj se ne koristi jer se konekcije uspostavljaju od strane mrežnog operatera i one su semipermanentne (polustalne). Semipermanentna veza ne prolazi kroz faze uspostave i raskida, osim prilikom prvog poveyivanja i u slučaju ispada mreže. Stoga je neophodna adresna labela samo u sloju dva OSI modela. Mana ovakvog načina rada je da retransmisija znači slanje paketa kroz sve čvorove mrežne putanje, a ne samo između čvorova gde se dogodila greška. Loš kvaliteta veza između čvorova rezultuje velikim brojem retransmisije što čini da su kašnjenja kroz mrežu neprihvatljiva. Smatra se da bitska stopa greške od 10-6 predstavlja granicu gde prenos okvira postaje efektivniji od X.25 paketske mreže.

Kontrola toka u mreži za prenos okvira je takođe jednostavnija nego u X.25 mreži. Umesto čekanja na pozitivan odgovor izvor okvira smatra da je sve u redu sve dok ne stigne paket sa upozorenjem da je brzina kojom izvorište generiše okvire sa podacima prevelika. Čvor mreže za prenos okvira može generisati signal upozorenja na lokalnoj (LAN) mreži sa zahtevom da se smanji izvorišni saobraćaj. Slika 2.22 prikazuje saobraćaj u mreži za prenos okvira.

Slika – 2.22 – Korisnički podaci u mreži za prenos okvira

Okviri sadrže adresnu labelu i podatke, isto kao što paketi u X.25 mreži sadrže LCN. Adresa se naziva indentifikator veze voda podataka (eng. DLCI – Data Link Connection Indentifier). Na osnovu adrese javna mreža usmerava okvire ka lokalnoj mreži (LAN-u). Konačno adresiranje ka računaru i aplikaciji u LAN-u se vrši na osnovu korisničkih

2. 24

LAN

LAN

LAN

F FFCS Podaci Adresa

F-Flag, FCS –Frame Check Sequence,DLCI-Data Link Connection Identiier, Gw - Gateway

DLCI=16DLCI=18

DLCI=20

DLCI=10

n 1 0

Gw

Gw

Gw

Page 25: Telekomunikacije II

podataka u okviru. Dodeljivanjem različitih vrednosti DLCI mogu se formirati više virtuelnih kola koji koriste istu fizičku vezu. DLCI je od lokalnog značaja na interfejsu od dva mrežna čvora, pa se menja prolazeći kroz mrežu. Promena se vrši na osnovu tabela rutiranja koje se nalaze u mrežnim čvorovima. Okviri su ograničeni sa dve zastavice (eng. flag), sa specifičnom kombinacijom bita. Između dve zastavice su adresa, biti za kontrolu toka, korisnički podaci i biti za proveru ispravnosti okvira – FCS (eng. Frame Check Sequence). Uloga FCS-a je detekcija greške u prenosu, odnosno neželjene promene bita. Kao i kod X.25 mreža korisnički podaci u okvirima su različite dužine. Stoga je kašnjenje kroz čvor mreže nepredvidljivo. To znači da mreža za prenos okvira nije najpogodnija za izosinhrone servise kao što su govor i video. Za sada mreža za prenos okvira podražava samo semipermanentna virtuelna kola. To znači da virtuelna kola kroz mrežu permanentno povezuju dve LAN instalacije, odnosno da veza ne prolazi kroz faze uspostave i raskida. Permanentna virtuelna kola uspostavlja operater mreže modifikujući tabele rutiranja u čvorovima mreže.

2.10.10 ATM - prenos i komutacija ćelija

Prenos ćelija je poznat pod imenom asinhroni režim prenosa – ATM (eng. Asynchronous Transfer Mode).

ATM – Opšte osobine

Širokopojasne komunikacije, odnosno komunikacije sa velikom brzinom prenosa, će igrati značajnu ulogu u budućnosti, kako za poslovne tako i za rezidencijalne (kućne) korisnike. Biće moguće obezbediti više različitih servisa u okviru iste telekomunikacione mreže, bez obzira da li se podaci generišu kontinualno ili sporadično (eng. Burst).

ATM će biti prvi režim prenosa sposoban da nosi bilo koji servis, odnosno moći će se primeniti na govor, podatke i video informacije. Podaci će se prenositi u ćelijama fiksne dužine od 53 bajta. Intenzitet prenosa ćelija koje se odnose na jednu konekciju (virtuelni kanal) zavisi od trenutne potrebe za propusnim opsegom, što je prikazano na slici 2.23.

Slika – 2.23 – Multipleks sa labelom omogućava fleksibilnu upotrebu propusnog opsega u ATM-u

ATM mreža se sastoji od ATM čvorova i linkova (veza). ATM čvorovi su ATM komutatori. Konstantan saobraćaj ATM ćelija se sprovodi na svakom ATM linku, i on se deli između virtuelnih kola koja ostvaruju pojedinačne konekcije. U okviru ATM niza ćelija mogu se naći prazne ćelije ukoliko je generisani saobraćaj manji od kapaciteta linka.

Format ATM ćelije

Osnova ATM režima je ATM ćelija. Tok infromacija, sa različitim brzinama, je uniformno organizovan u ćelije koje se sastoje iz zaglavlja sa 5 okteta i korisničkih podataka od 48 okteta, ukupno 53 okteta. ATM je paketski orijentisana tehnika ali se kašnjenje može držati u dozvoljenim granicama zahvaljujući fiksnoj dužini ćelije.

2. 25

kanal 1 kanal 2kanal 1kanal 7kanal 1prazna ćelijakanal 1prazna ćelija

Page 26: Telekomunikacije II

Zaglavlje ćelije je podeljeno u više polja. Najvažnije je adresno polje koje formira logički broj kanala, a sastoji se od VPI (eng. Virtual Path Identifier) i VCI (eng. Virtual Circuit Indentifier) polja. Ovo polje identifikuje kanal između dva mrežna čvora. PTI (eng. Payload Type Indentifer) specificira da li ćelija sadrži korisničke informacije ili informacije koje generiše mreža. CLP (eng. Cell Loss Priority) sadrži prioritet ćelije, jedan od dva moguća. U slučaju da nema dovoljno propusnog opsega za sve ćelije odbacuju se ćelije nižeg prioriteta. HEC (eng. Header Error Control) sadrži vrednost kojom se proverava da li je zaglavlje ćelije ispravno primljeno. Provera se vrši u mrežnim čvorovima i na krajevima veze. Na interfejsu korisnik – mreža (eng. User to Network Interface - UNI) četri bita VPI polja su zamenjena sa GFC (eng. Generic Flow Control) poljem, koje se koristi za kontrolu toka između korisnika i mreže. Slika 2.24 ilustruje izgled ATM ćelije na interfejsu korisnik – mreža i između mrežnih čvorova (eng. Network Node Interface - NNI).

Slika – 2.24 – Format ATM ćelije

Klasifikacija servisa

ITU-T je standardizovao referentni model protokola, na osnovu OSI modela. Tri najniža sloja u referentnom modelu protokola su :

- sloj 1 , fizički sloj,- sloj 2 , ATM sloj – asinhroni režim prenosa (eng. Asynhronous Transfer Mode) i- sloj 3 , AAL - ATM prilagodni sloj (eng. ATM Adaptation Layer).

Da bi se omogućio prenos podataka i izosinhronih servisa (glas, pokretna slika) informacije se prihvataju u ATM mrežu na različite načine. ATM je podeljen u četri klase servisa (A, B, C i D) na bazi tri parametra. Četiri protokola (AAL1, 2, 3/4 i 5) su definisani za svaku klasu, što je prikazano na slici 2.25 . AAL podaci ne nalaze u zaglavlju ATM ćelije.

2. 26

Interfejs korisnik mreža (eng. UNI – User Network Interface)

HEC

ZaglavljeKorisnički podaci

HEC CLP PTI VCI VPI GFC

VPIVCIPTICLP

Interfejs između mrežnih čvorova (eng. NNI – Network Node Interface)

8 bita 1 bit 3 bita 12 bita 12 bita

8 bita 1 bit 3 bita 12 bita 8 bita 4 bita

Page 27: Telekomunikacije II

Zaglavlje ćelije5 okteta

Adaptacionisloj

Klasa A(npr. glas)

Klasa B(npr. video)

Klasa C Klasa D

AAL–1 – 5 AAL-1 AAL-2AAL-3/4AAL-5

AAL-3/4

Ostatak informacionog

dela paketa44 –47 okteta

Izosinhroni servis Asinhroni servis

Konstantna bitska brzina

Promenljiva bitska brzina

Sa uspostavom vezeBez uspostave

veze

Slika – 2.25 – ATM Adaptacioni sloj

Tri parametra koja se koriste za klasifikaciju servisa su :- izosinhroni ili asinhroni servis,- konstantna ili varijabilna bitska brzina i - servis sa ili bez uspostave veze.

Slika 2.26 pokazuje tokove informacija, koji pripadaju različitim servisima. Informacije se segmentiraju i pakuju u informaciono polje ATM ćelije, a zatim se multipleksiraju u zajednički tok ćelija većeg propusnog opsega.

2. 27

Page 28: Telekomunikacije II

Slika - 2.26 – Segmentiranje i multipleksiranje različitih servisa

Slika 2.27 prikazuje glavne zadatke pojedinih ATM slojeva, fizičkog sloja, ATM sloja i AAL sloja. U fizičkom sloju ATM ćelije se pakuju u SDH (eng. Synchronous Data Hierarchy) ili PDH (eng. Plesiosynchronous Data Hierarchy) okvire.

2. 28

Segmentacija ćelija

Tok 1 -Konstantna

bitska brzina

Tok 3 - Varijabilna

bitska brzina

Tok 2 - Sporadični

podaci

Multipleks

Page 29: Telekomunikacije II

Slika – 2.27 – Fizički, ATM i AAL slojevi

ATM linkovi

U sklopu ATM ćelije postoje dva adresna polja VCI (eng. Virtual Circuit Identifier) i VPI (eng. Virtual Path Identifier), što omogućava da se tok ćelija posmatra sa dva nivoa, virtualno kolo-VC (Virtuall Channel) i virtualni put-VP (Virtual Path) nivoa. Slika 2.28 ilustruje ovaj koncept.

2. 29

Računar

Korisnički podaci

Segmentirani podaci(dužina paketa= 48 okteta)

ATM ćelije

AAL sloj

Fizički sloj

ATM sloj

ATM ćelije u SDH okvirima

Page 30: Telekomunikacije II

Slika – 2.28 – Relacija između VP i VC

Grupa kanala sa istim VP poljem se rutira ka istim čvorovima u mreži. Ovo omogućava korisniku da formira virtuelnu privatnu mrežu.

Preporuke koje se odnose na ATM

Preporuka I.150 B-ISDN, ATM : funkcionalne karakteristike.Preporuka I.361 – I.363 B-ISDN, ATM : specifikacija slojeva.

Zaključak o ćelijskom režimu prenosa

- Ćelije za prenos podataka su fiksne dužine,- svaka ćelija sadrži zaglavlje od 5 okteta i 48 okteta korisničkih podataka,- fleksibilno korišćenje propusnog opsega,- veoma visoka brzina prenosa i- primenljiv na sve vrste servisa (glas, podaci, pokretna slika, multimedija).

2.10.11 Primeri režima prenosa u OSI modelu

OSI model može poslužiti da opiše implementaciju režima prenosa i za komparaciju različitih režima prenosa : komutacije kola, paketskog prenosa, prenosa okvira i prenosa ćelija.

Sesija predstavlja transfer podataka između učesnika u komunikaciji. Pre započinjanja sesije mora se uspostaviti konekcija između kranjih korisnika. Kod telefonije postoji faza uspostave veze kada pozivajući korisnik bira broj pozvanog korisnika.

Sloj 1 je fizički sloj . Zajedno sa slojem 2 i 3 on formira mrežu službi nosilaca (eng. bearer network). Ova tri sloja se nalaze u svim mrežnim čvorovima, dok su slojevi 4 –7 korisnički, i oni se nalaze samo u krajnjim čvorovima učesnika u vezi.

Osnovne funkcije prva tri sloja OSI modela su :- adresiranje na osnovu korisničkog polja i logičkog broja kanala,- detekcija i korekcija greške u prenosu i- prenos bita sa informacijama.

Između krajnjih učesnika u korekciji postoje mrežni čvorovi koji obavljaju komutaciju.Slika 2.29 ilustruje OSI model u PSTN (eng. Public Swithed Telephone Network) mreži, u fazi konverzacije, a slika 2.30 ilustruje PSTN mrežu u fazi uspostave veze.

2. 30

Transmisioni link

npr. 155 Mbit/s

VPVC

VPVC

VPVC

VP VC

VP VC

VP VC

Page 31: Telekomunikacije II

Slika – 2.29 – Konverzaciona faza u PSTN mreži

Slika – 2.30 – Signalizacija u PSTN mreži

Sa slike 2.30 se vidi da kod signalizacije postoje nekoliko OSI slojeva koji realizuju ukupnu funkciju. Korisnički signali, u vidu impulsa ili tonova se šalju preko korisničke linije. Pozivajući korisnik bira broj (adresu) pozvanog korisnika. Ova adresa se u vidu korisničke signalizacije šalje do krajnje javne centrale pozivajućeg korisnika. U krajnjoj javnoj centrali ova adresa se kovertuje u mrežnu signalizaciju, signalizaciju broj sedam, i šalje kroz mrežu. U krajnjoj javnoj centrali pozvanog korisnika adresa pozvanog korisnika se konvertuje u struju poziva (zvono), kojom se pozvani korisnik obaveštava o dolaznom pozivu. Signalni sistem broj sedam se sastoji od četri sloja OSI modela. Slojevi 1-3 se bave prenosom poruke kroz mrežu, a sloj 4 se bavi aktuelnom porukom i njenim informacionim sadržajem.

Što se tiče faze konverzacije, prikazano na slici 2.29, nema detekcije i korekcije greške. Korekcija greške je prepuštena krajnjim korisnicima koji ponavljaju delove govora u slučaju greške u prenosu.

Slika 2.31 ilustruje OSI modele u paketskoj , X.25, mreži.

2. 31

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

Ne koristi se

Ne koristi se

Govor

Ne koristi se

Ne koristi se

Govor govor govor

Govor Govor

biti biti

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

Signalizacija

Ne koristi se

pulse / tone

Signalizacija

Ne koristi se

Zvono

Korisnička signalizacija SS7

MTP1MTP2MTP3

ISUP

MTP1MTP2MTP3

ISUP

Korisnička signalizacija

Page 32: Telekomunikacije II

Sika – 2.31 – X.25 mreža, OSI model

U X.25 mreži svaki paket poseduje adresu na osnovu koje se rutira kroz mrežu. Paket takođe sadrži polje za detekciju greške u prenosu, koje se proverava u svakom mrežnom čvoru. U slučaju greške paket se ponovo prenosi (retransmisija) između dva čvora gde je greška detektovana.

Jedina razlika između paketske mreže i mreže za prenos okvira je adresiranje. U mreži za prenos okvira korisnik može uspostavljati jedino permanentne veze sa ograničenim brojem veza (u okviru jedne firme na primer). Takođe detekcija greške je prisutna u sloju dva mreže za prenos okvira, ali se retransmisija obavlja samo sa kraja na kraj veze. Slika 2.32 prikazuje mrežu za prenos okvira (eng. Frame Relay) sa aspekta OSI modela.

Slika – 2.32 – Mreža za prenos okvira, OSI model ATM mreža ne poseduje fazu uspostave veze. Uspostava veze između krajnjih

korisnika obavlja mrežni operater i mreža je trajnog karaktera, odnosno formira se virtuelno permanentno kolo (eng. VPC – Virtual Permanent Circuit).Krajnji korisnik ne može da uspostavi vezu i nema signalizacije između krajnjeg korisnika i mreže. Slika 2.33 prikazuje ATM mrežu sa aspekta OSI modela.

2. 32

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

ne koristi se

adresa / greška

biti

ne koristi se

adresa / greška

biti

Podaci Podaci

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

adresa

provera greške

biti

adresa

provera greške

biti

Podaci Podaci

Page 33: Telekomunikacije II

Slika – 2.33 – ATM mreža, OSI model

Kod ATM mreže transparentna tehnika koja se koristi je SDH (eng. Synchronous Data Hierarchy). Kao i u slučaju mreže za prenos okvira funkcija kontrole greške u sloju dva je ograničena, jer se proverava ispravnost prenosa samo zaglavlja, a ne i cele ATM ćelije. Sloj 4 (eng. AAL – ATM Adaptation Layer) se koristi za adaptaciju različitih servisa (govor, podaci, video) i implementiran je samo u krajnjim čvorovima učesnicima u vezi, a ne i u mrežnim čvorovima.

2.11 Internet Protokol Stek, TCP/IP

2.11.1 Pregled Interneta

Internet se može shvatiti kao paketski orijentisana mreža koja povezuje više mreža. Ime Internet potiče od engleske reči Internetworking, što znači umrežavanje. Mogu se umrežavati lokalne mreže Ethernet ili Token Ring tipa ili paketska X.25 mreža. Internet formira svoje sopstvene slojeve protokol steka. Tri su internet specifična protokola :

- IP : Internet protokol, koji odgovara trećem sloju OSI modela. Koristi se za rutiranje u Internetu.

- TCP : eng. Transmission Control Protocol, koji odgovara transportnom sloju (sloj četri) OSI modela.

- Aplikacioni protokol, koji odgovara slojevima 5-7 OSI modela.

2.11.2 Internet protokol , IPJedan od glavnih zadataka internet protokola je adresiranje koje zahteva format

adrese koji odgovara strukturi mreže. Osnovni elementi Internet mreže su permanentno povezani računari – hostovi, sa različitim aplikacijama (kao što je na primer WWW) i komunikacioni računar (gejtveji i ruteri), što se vidi sa slike 2.34 . Svaki mrežni elementima jednu adresu, dok gejtvej računari imaju nekoliko adresa, što se vidi sa slike 2.34.

2. 33

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1

AAL

ne koristi se

adresa / greška

biti

AAL

ne koristi se

adresa / greška

biti

Podaci Podaci

Page 34: Telekomunikacije II

Slika – 2.34 – IP adresiranje na Internetu

IP adresa se sastoji iz četri broja između 1 i 255, na primer 130.237.21.10 . Struktura adrese reprezentuje globalnu hijerarhiju mrežne strukture, gde se prvi broj odnosi na najvažniji hijerarhijski nivo.

Osnovne funkcije IP-a su :- Putovanje IP paketa kroz mrežu, a u skladu sa adresnim planom i- segmentacija podataka i rutiranje IP zaglavljem.

2.11.3 Transmission Control Protocol, TCP

TCP ima nekoliko važnih zadataka :- Sekvenciranje paketa, koje obezbeđuje isti redosled pri prijemu paketa kao kod

predaje,- Provera greške i ispravku korisničkih podataka,- kontrolu toka između hostova i - segmentaciju korisničkih podataka na IP pakete.

2.11.4 Aplikacioni protokoli

Primeri aplikacionih protokola u Internetu su :- Telnet, terminalski pristup bazama podataka, - FTP (eng. File Transfer Protocol), aplikacija za prenos datoteka,- Internet elektronska pošta,- News, konferencijski sistem,- WWW (eng. World Wide Web), aplikacija za pribavljanje informacija.

2. 34

Mreža 16

Mreža 12

Mreža 10

10.0.02 10.0.03

12.0.03

10.0.01

12.0.05

12.0.04

16.0.0516.0.03

12.0.07

16.0.02

Ruter