Upload
docong
View
226
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Žilinská univerzita v Žiline Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií
Mikrovlnové prístupové siete FWA – CBT kurz
Dagmar Pajdušáková
2006
Mikrovlnové prístupové siete FWA – CBT kurz
DIPLOMOVÁ PRÁCA
Dagmar Pajdušáková
ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií
Študijný odbor: TELEKOMUNIKÁCIE
Vedúci diplomovej práce: doc. Ing. Ján Dúha PhD.
Stupeň kvalifikácie: inžinier (Ing.) Dátum odovzdania diplomovej práce: 19. mája 2006
ŽILINA 2006
Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta,
Katedra telekomunikácií
ANOTAČNÝ ZÁZNAM – DIPLOMOVÁ PRÁCA
Priezvisko, meno: Pajdušáková Dagmar Školský rok: 2005/2006
Názov práce: Mikrovlnové prístupové siete FWA – CBT kurz
Počet strán: 53 Počet obrázkov: 14 Počet tabuliek: 9
Počet grafov: 0 Počet príloh: 5 Počet použitej lit.: 37
Anotácia:
Diplomová práca sa zaoberá Multimediálnym výučbovým programom mikrovlnových
prístupových sietí FWA. Práca je spracovaná do formy študijného materiálu v prostredí
Macromedia Flash MX.
Annotation:
This work deals with Multimedia learning program of Microwave Access Network. All
the work is created as educational tool in enviroment Macromedia Flash MX.
Kľúčové slová:
mikrovlnová prístupová sieť FWA, bezdrôtový prístup, Bluetooth, WiMax, WiFi, ZigBee,
WLAN
Vedúci práce: doc. Ing. Ján Dúha, PhD.
Recenzent práce: doc. Ing. Rudolf Hronec, PhD.
Dátum odovzdania práce: 19. 05. 2006
Obsah Úvod.....................................................................................................................................1 Cieľ riešenia diplomovej práce ............................................................................................3 1. BEZDRÔTOVÉ PRÍSTUPY.......................................................................................4
1.1. PEVNÝ BEZDRÔTOVÝ PRÍSTUP .................................................................. 4
1.2. MOBILNÝ BEZDRÔTOVÝ PRÍSTUP............................................................. 4
1.3. DRUŽICOVÝ PRÍSTUP.................................................................................... 5
1.4. ULTRAŠIROKOPÁSMOVÉ RÁDIOVÉ SYSTÉMY UWB ............................ 5
1.5. ŠIROKOPÁSMOVÝ PRÍSTUP CEZ STRATOSFÉRU HAP........................... 6
2. PEVNÝ BEZDRÔTOVÝ PRÍSTUP FWA .................................................................7
2.1. SIEŤ FWA ......................................................................................................... 7
2.1.1. Účastnícka prípojka .....................................................................................7 2.2. ÚZKOPÁSMOVÉ A ŠIROKOPÁSMOVÉ SIETE FWA................................. 8
2.3. FWA NA BUNKOVOM PRINCÍPE................................................................. 9
2.4. TECHNOLÓGIA FWA .................................................................................... 10
2.4.1. Lokálny viackanálový distribučný systém LMDS.....................................10 3. ARCHITEKTÚRA SIETE FWA.............................................................................12
3.1. PRÍSTUPOVÁ SIEŤ ........................................................................................ 13
3.2. TRANSPORTNÁ SIEŤ .................................................................................... 13
3.3. JADRO SIETE A PREPOJENIE S POSKYTOVATEĽMI SIETE ................. 13
3.4. TECHNICKÉ PARAMETRE........................................................................... 14
4. ČINNOSŤ SIETE FWA ............................................................................................15
4.1. VÝHODY PEVNÉHO BEZDRÔTOVÉHO PRÍSTUPU FWA ...................... 16
4.2. NEVÝHODY PEVNÉHO RÁDIOVÉHO PRENOSU .................................... 17
4.3. FWA S TOPOLÓGIOU MESH........................................................................ 17
5. SLUŽBY SIETE FWA .............................................................................................19
5.1. LAN-LAN/VPN (Virtuálna privátna sieť)........................................................ 19
5.2. PRENAJATÉ OKRUHY .................................................................................. 19
5.3. RÝCHLE PRIPOJENIE NA INTERNET ........................................................ 20
5.4. FRAME RELAY .............................................................................................. 20
5.5. ISDN ................................................................................................................. 21
6. APLIKÁCIE FWA TECHNOLÓGIE .......................................................................22
6.1. HLASOVÉ SLUŽBY ....................................................................................... 22
6.2. VIRTUÁLNA PRIVÁTNA SIEŤ VPN............................................................ 22
6.3. DÁTA A INTERNET ....................................................................................... 23
6.4. ŠPECIFICKÉ APLIKÁCIE .............................................................................. 23
6.4.1. OPTIMAL - integrovaný prístup k hlasovým službám a internetu ...........24 7. BEZDRÔTOVÁ LOKÁLNA SIEŤ WLAN.............................................................25
7.1. KÁBLOVÁ LAN, BEZDRÔTOVÁ LAN ..................................................... 25
7.2. KONFIGURÁCIA WLAN ............................................................................... 26
7.3. VÝHODY POUŽITIA TECHNOLÓGIE WLAN............................................ 28
8. NAJPOUŽÍVANEJŠIE TECHNOLÓGIE WLAN....................................................29
8.1. WIRELESS FIDELITY Wi-Fi ........................................................................ 29
8.1.1. Architektúra 802.11 ...................................................................................30 8.1.2. Fyzická vrstva 802.11 ................................................................................31 8.1.3. MAC vrstva 802.11....................................................................................33 8.1.4. ČINNOSŤ WI-FI .......................................................................................33 8.1.5. Topológia mikrovlnových sietí ..................................................................33 8.1.6. Výhody WiFi .............................................................................................35 8.1.7. Nevýhody Wi-Fi ........................................................................................35
8.2. BLUETOOTH................................................................................................... 37
8.2.1. História bezdrôtovej technológie BLUETOOTH ......................................37 8.2.2. SIETE PAN................................................................................................37 8.2.3. WiMedia ....................................................................................................38 8.2.4. ZigBee........................................................................................................40
8.3. WIMAX ............................................................................................................ 41
8.3.1. Technológia WiMax ..................................................................................43 8.3.2. Porovnanie parametrov rýchlosť, dosah, NLOS........................................45
9. SYSTÉM DOCSIS.....................................................................................................47
9.1. SYSTÉMY DOCSIS......................................................................................... 47
9.2. KÁBLOVÉ MODEMY A SIETE KÁBLOVEJ TELEVÍZE CATV .............. 50
9.2.1. Architektúra káblovej siete ........................................................................52 ZÁVER ..............................................................................................................................53
ZOZNAM OBRÁZKOV A TABULIEK
Obrázky
Obr. 3. 1 Topológia siete FWA
Obr. 4. 1 Činnosť siete FWA
Obr. 7. 1 Prehľad bezdrôtových sietí
Obr. 7. 2 Bezdrôtová LAN
Obr. 7. 3 Typy bezdrôtových LAN
Obr. 8. 1 Prenos pre fyzickú vrstvu
Obr. 8. 2 Rozprestretie spektra frekvenčným skákaním FHSS
Obr. 8. 3 Rozprestretie spektra priamou postupnosťou DSSS
Obr. 8. 4 Topológia mikrovlnovej siete – bod-bod
Obr. 8. 5 Topológia mikrovlnovej siete – bod-viac bodov
Obr. 8. 6 Rozsah a rýchlosti jednotlivých kategórií bezdrôtových sietí
Obr. 8. 7 Porovnanie LOS a NLOS
Obr. 9. 1 Protokolový stĺpec DOCSIS v porovnaní s vrstvami RM OSI
Obr. 9. 2 Rozloženie pásma pri dátových prenosoch po TV kanále
Tabuľky
Tab. 8. 1 Prehľad štandardov IEEE 802.11
Tab. 8. 2 Porovnanie ZigBee a Bluetooth
Tab. 8. 3 Prehľad prenosových rýchosti WPAN a WLAN
Tab. 8. 4 Prehľad štandardov IEEE 802.15
Tab. 8. 5 Prehľad štandardov IEEE 802.16
Tab. 8. 6 Prehľad štandardov ETSI
Tab. 8.7 Údaje o moduláciach pre WiMax
Tab. 9.1 Zvyšovanie šírky pásma a prenosových rýchlostí pri technológii káblových
modemov
Tab. 9. 2 Porovnanie verzií štandardu DOCSIS
ZOZNAM SKRATIEK A SYMBOLOV
ATM - Asynchronous Transfer Mode
Asynchrónny prenosový mód
BER - Bit error rate
Bitová chybovosť
BRA - Basic Rate Access
Prístup základnou rýchlosťou 2B+D
BS - Base Station
Základňová stanica
BWA - Broadband Wireless Access
Širokopásmový bezdrôtový prístup
CATV - Cable Television
Sieť káblovej televízie (pôvodne kábl. rozvody telev. a rozhlas. signálu -
televízny káblový rozvod - TKR)
CDMA - Code Division Multiple Access
Viacnásobný prístup s kódovým delením
CMTS - Cable Modem Terminating System
Koncový systém káblového modemu
CPE - Customer Premises Equipment
Zariadenie umiestnené u účastníka
DBS - Digital Base Station
Digitálna základňová stanica
DSL - Digital Subscriber Line
Digitálna účastnícka linka, Technológia digitálneho prenosu dát po
účastníckom vedení
DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum
Rozprestretie spektra priamou postupnosťou
FDM - Frequency Division Multiplexer
Multiplexor s frekvenčným delením
FDMA - Frequency Division Multiplex Access
Viacnásobný prístup s frekvenčným delením
FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum
Rozprestretie spektra frekvenčným skákaním
FSO - Free Space Optics
Optika vo voľnom priestore, Priestorová optika- prístup cez priestorovú
optiku
FWA - Fixed Wireless Access
Pevný bezdrôtový (rádiový) prístup
GSM - Global System for Mobile Communication
Globálny systém pre mobilnú komunikáciu
HAP - Highe Altitude Paltform
Širokopásmový prístup cez stratosféru
HFC - Hybrid Fiber Coax
Hybrid optika-koaxiál
HUB - Hub rozdeľovač, viacportový opakovač
IEEE - Institute of Electrotechnical Engineering
Ústav elektrotechnických a elektronických inžinierov
IP - Internet Protokol
Internetový protokol
ISDN - Integrated Services Digital Network
Digitálna sieť integrovaných služieb
ISM - Industrial, Scientific and Medical (band)
Priemyselné, vedecké a zdravotnícke (pásmo)
ITU - International Telecommunication Union
Medzinárodná telekomunikačná únia
LAN - Local Area Network
Lokálna počítačová sieť
LMDS - Local Multipoint Distribution System
Miestny viacbodový distribučný systém
MAN - Metropolitan Area Network
Mestská počítačová sieť
MMS - Network Management System
Sieťový riadiaci a dohľadový systém
MMDS - Multipoint Microwawe Distribution System
Viacbodový mikrovlnový distribučný systém
NMC - Network management Centre
Centrum riadenia siete
NMS - Network Management System
Riadiaci systém siete
NOC - Network Operations Center
Prevádzkové stredisko siete
NT - Network Termination
Zakončenie siete
OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplex
Ortogonálny frekvenčne delený multiplex
PBX - Private Branch Exchange
Neverejná (privátna) pobočková ústredňa
PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy
Pleziochrónnová digitálna hierarchia
PMP - Point to Multipoint
Bod – Viac bodov
PRA - Primary Rate Access
Prístup primárnou rýchlosťou 30B+D
PSTN Public Switched Telephone Network
- Verejná telefónna sieť
QAM - Quadrature Amplitude Modulation
Kvadratúrna amplitúdová modulácia
QoS - Quality of Services
Kvalita služby
QPSK - Quadrature Phase Shift Keying
Kvadratúrne kľúčovanie fázovým posunom
RBS - Radio Base Station
Rádiová základňová stanica
RF - Radio Frequency
Rádiová frekvencia
RT - Radio Termination
Rádiové zakončenie
SDH - Synchronous Digital Hierarchy
Synchrónna digitálna hierarchia
SP - Service Provider
Poskytovateľ telekomunikačných služieb
STM - Synchronous Transport Module
Synchrónny prenosový modul
TCP - Transmission Control Protocol
Protokol na riadenia prenosu
TDM - Time Division Multiplex
Multiplex s časovým delením
TDMA - Time Division Multiplexing
Viacnásobný prístup s časovým delením
TS - Terminal Station
Koncová stanica
UMTS - Universal Mobile Telecommunication System
UWB - Ultra Wide Band
Ultraširokopásmový
VoIP - Voice over IP
Prenos hlasu v IP sieťach
VPN - Virtual Private Network
Virtuálna neverejná sieť
WAN - Wide Area Network
Diaľková sieť
WDM - Wave Division Multiplexing
Vlnovo delený multiplex
Wi-Fi - Wireless Fidelity
Označenie WLAN
WiMax -Bezdrôtová technológia založená na štandarde IEEE 802.16 a na
frekvenciách v rozsahu medzi 2 až 11 GHz, ktorá umožňuje
vysokopriepustné širokopásmové pripojenie na dlhé vzdialenosti
WLL - Wireless Local Loop
Bezdrôtová miestna slučka
WLAN - Wireless LAN
Bezdrôtové LAN
WDM - Wavelenght-Division Multiplexing, Vlnový multiplex
Žilinská univerzita v Žiline
ÚVOD
Cieľom písania diplomovej práce je spracovať istú tematiku, analyzovať nadobudnuté
poznatky a prísť k určitým záverom.
V úvode mojej diplomovej práce nazvanej „Mikrovlnová prístupová sieť FWA“ je
zámerom priblížiť, čo Pevný bezdrôtový prístup - FWA ( Fixed Wireless Access)
znamená, a to tým spôsobom, aby čitateľ získal jasnú predstavu o danej problematike.
FWA predstavuje bezdrôtové riešenie širokopásmového prístupu používateľov k
telekomunikačným službám vrátane pripojenia do Internetu a telefonovania.
Prenos digitálnej informácie prostredníctvom rádiového signálu, či už ide o Internet,
prenos dát alebo hlasu vrámci mestských sietí, je novou zaujímavou alternatívou voči
bežne používaným prístupovým technológiám (pevné linky, klasické metalické vedenie
alebo optické vlákna), ktoré prepájajú koncového zákazníka s telekomunikačnou sieťou.
Nastupuje tam, kde v miestnej prístupovej siete nie sú k dispozícii pevné prístupové linky
požadovanej kvality.
V prvom bode práce poukazujem na bezdrôtové prístupy, na ich rozdelenie kvôli
všeobecnému prehľadu.
V ďalšom bode analyzujem pevný bezdrôtový prístup FWA, rozdelenie sietí na
úzkopásmové a širokopásmové, pracujúce na bunkovom princípe, technológiu,
architektúru, činnosť siete FWA. Dôležité je poukázanie na služby sietí FWA, ktoré sú
ponúkané zákazníkom a aj na aplikácie technológie FWA.
Výhody použitia rádiových technológií spočívajú predovšetkým v jednoduchej
implementácii do existujúcich systémov a vysokej flexibilite. Na základe daných
vlastností je možné veľmi rýchlo reagovať na nové a meniace sa požiadavky zákazníka,
ako napríklad na inštaláciu ďalších základňových staníc a zákazníckych terminálov,
zmeny trás prepojení a zmeny prenosových rýchlostí, poskytovanie sprostredkovaného
spojenia a podobne.
V nasledujúcom bode rozoberám najpoužívanejšie technológie bezdrôtových
miestnych sietí WLAN, medzi ktoré partia štandardy IEEE 802. 11 WiFi, IEEE 802. 15
Bluetooth, IEEE 802. 15. 4 ZigBee, IEEE 802. 16 WiMax.
Bluetooth je otvorený svetový štandard na bezdrôtovú výmenu údajov medzi dvoma
alebo viacerými zariadeniami. Dôvodom vývoja tejto technológie bolo úsilie vyvinúť
bezdrôtovú komunikačnú technológiu, ktorá by sa vyznačovala nízkou cenou, nízkou
1
Žilinská univerzita v Žiline
spotrebou elektrickej energie, malými rozmermi a globálnou dostupnosťou. Na
synchronizáciu údajov medzi počítačmi a zariadeniami (aj inteligentným telefónom) im
totiž postačuje dostať sa do dosahu komunikačného zariadenia a aktivovať prenos údajov.
WiFi svojim používateľom umožňuje vytvoriť si sieť ľahko a rýchlo, bez nutnosti
zavádzať káble. Pôvodným zámerom 802.11 bolo vystavať sieť aj tam, kde je nemožné
alebo ekonomicky nevýhodné stavať klasické káblové siete, napríklad z bytu do bytu, z
domu do domu, v historických budovách alebo objektoch rozsiahlych rozmerov.
Momentálne u nás WiFi používajú hlavne poskytovatelia alternatívneho pripojenia na
Internet, kde sa často mení usporiadanie počítačov, tam, kde sa konajú porady
manažmentu firmy a pod.
O WiMAXe (Worldwide Interoperability for Microwave Access) sa hovorí ako o
novom štandardnom širokopásmovom Internete. Je to veľmi nádejná technológia schopná
pokryť obrovské územia. Aplikácia tejto technológie zabezpečí širokopásmové pripojenie
na Internet aj územiam, kde to doposiaľ nebolo možné. Zároveň technológia umožňuje
širokopásmový mobilný a personalizovaný prístup pre stacionárneho aj nomadického
zákazníka. To znamená, že širokopásmový Internet je vždy tam, kde sa používateľ práve
nachádza.
V poslednom bode rozoberám systémy DOCSIS určené na dátovú komunikáciu
prostredníctvom káblových sietí.
2
Žilinská univerzita v Žiline
CIEĽ RIEŠENIA DIPLOMOVEJ PRÁCE
Hlavným cieľom tejto diplomovej práce je spracovanie danej tematiky do formy
študijného materiálu v CBT- kurze pre e-vzdelávanie, realizované v prostredí Flash. Ide o
popis princípu činnosti sietí FWA, možnosti ich použitia, popis používaných technológií
a služieb.
Študenti nadobudnuté vedomosti si budú môcť preveriť pomocou pripraveného testu.
3
Žilinská univerzita v Žiline
1. BEZDRÔTOVÉ PRÍSTUPY
Bezdrôtový prístup, (Wireless) využívaný na poskytovanie širokopásmových služieb
v mestských aglomeráciách, je zároveň prostriedkom rozvoja konkurencie s
poskytovaním služieb prostredníctvom pevnej verejnej komunikačnej siete.
Vo viacerých prípadoch sa používa aj ako prostriedok, prípadne dočasné
technologické riešenie na preklenutie obdobia do vybudovania optického prístupu.
Bezdrôtové technológie umožňujú rozvoj trhu širokopásmových služieb aj vo vidieckych
oblastiach, kde nie je dostatočná komunikačná infraštruktúra.
1.1. PEVNÝ BEZDRÔTOVÝ PRÍSTUP
Bezdrôtové technológie určené na komunikáciu medzi pevnými bodmi sa vo
všeobecnosti označujú ako „pevné“. Sú známe pod viacerými názvami ako terestriálne
vedenie, pevný bezdrôtový prístup (FWA Fixed Wireless Access často označované ako
WLL alebo Wireless in Local Loop) a v spojitosti s poskytovaním širokopásmového
prístupu aj ako širokopásmový bezdrôtový prístup (BWA Broadband Wireless Access).
Pevný bezdrôtový prístup používa frekvenčné pásmo od 900 MHz do 40 GHz. Vo
vyššej časti frekvenčného pásma sa využíva väčšia šírka kanálov, ktorá umožňuje väčšiu
rýchlosť prenosu dát, ale realizácia prístupu vyžaduje priamy optický kontakt a dosah
prístupu s nárastom frekvencie klesá v dôsledku nárastu tlmenia prenosu signálu šírením.
1.2. MOBILNÝ BEZDRÔTOVÝ PRÍSTUP
Mobilné telefónne siete prechádzajú neustálym vývojom a v súčasnej dobe používaná
sieť GSM je z tohto hľadiska sieťou druhej generácie. Vznikla ako plne digitálna sieť
určená predovšetkým na hlasové služby, dátové služby boli implementované dodatočne. S
dôrazom na poskytovanie dátových služieb je koncipovaná sieť tretej generácie
označovaná 3G, alebo UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
Sieť UMTS umožňuje poskytovanie širokopásmového prístupu s obmedzením
rýchlosti prenosu, ktoré je závislé od fyzikálnej rýchlosti, resp. od „mobility“ používateľa
služby. Podľa „mobility“ možno rozlišovať tri kategórie používateľov:
4
Žilinská univerzita v Žiline
• používatelia s vysokou mobilitou - pohybujúci sa v dopravných prostriedkoch s
rýchlosťou vyššou ako 120 km/h nemôžu prostredníctvom UMTS využívať
širokopásmový prístup, ale môžu počítať s prenosovou rýchlosťou 144 kbit/s
• používatelia so strednou mobilitou - pohybujúci sa v pozemných dopravných
prostriedkoch s rýchlosťou menšou ako 120 km/h môžu prostredníctvom UMTS
využívať širokopásmový prístup s prenosovou rýchlosťou 384 kbit/s
• používatelia s nízkou mobilitou - využívajúci širokopásmový prístup na
viacerých, v priebehu dňa sa striedajúcich pracoviskách, alebo pohybujúci sa v
budovách chôdzou s rýchlosťou menšou ako 10 km/h, môžu prostredníctvom
UMTS využívať širokopásmový prístup s prenosovou rýchlosťou 2 Mbit/s [2]
1.3. DRUŽICOVÝ PRÍSTUP
Družicové technológie sa používajú na zabezpečenie širokopásmového prístupu
najmä širokopásmového prístupu k internetu v odľahlých regiónoch s nedostatočnou
komunikačnou infraštruktúrou.
Družicový prístup je v porovnaní s ostatnými technológiami nákladný a pri
obojsmernej komunikácii je potrebné počítať so značným oneskorením signálu. Reálne
poskytované služby širokopásmového prístupu k internetu umožňujú využívanie
nasledovného rozsahu rýchlostí prenosu:
• priamy smer (downstream) 512 kbit/s až 48 Mbit/s
• spätný smer (upstream) 64 kbit/s až 256 kbit/s [2]
1.4. ULTRAŠIROKOPÁSMOVÉ RÁDIOVÉ SYSTÉMY UWB
Vývoj nových technológií bezdrôtového prístupu umožňujúcich efektívnejšie
využívanie pásma rádiových frekvencií (medzi ktoré možno zaradiť aj UWB - Ultra Wide
Band) je dôsledkom snahy prekonať problém obmedzenej kapacity frekvenčného spektra.
Ultraširokopásmovými signálmi sa nazývajú rádiové signály s relatívnou šírkou
pásma väčšou ako 25% nosnej, resp. stredovej frekvencie, alebo s absolútnou šírkou
pásma väčšou ako 5 GHz, ktoré sa zároveň vyznačujú nízkou spektrálnou hustotou
signálu, čo umožňuje ich šírenie bez toho, aby rušili ostatnú rádiovú (úzkopásmovú)
komunikáciu.
5
Žilinská univerzita v Žiline
1.5. ŠIROKOPÁSMOVÝ PRÍSTUP CEZ STRATOSFÉRU HAP
Realizácia širokopásmového prístupu do odľahlých, alebo riedko osídlených regiónov
je investične náročná a ani družicový prístup nie je vhodný na masové poskytovanie
prístupu pre domácnosti.
Overovanou možnosťou, ktorá by mohla pri poskytovaní širokopásmového prístupu
suplovať družicový prístup, je tzv. výšková platforma HAP.
V prípade HAP úlohu družice môže nahradiť balón, vzducholoď alebo špeciálne
lietadlo pohybujúce sa v stratosfére vo výške 17 až 22 km nad zemským povrchom. Tento
systém v porovnaní s družicovým prístupom nemá problém s oneskorením signálu.
Predpokladané náklady by mali byť asi desaťkrát menšie, systém HAP by mal byť
schopný poskytovať širokopásmový prístup v oblasti porovnateľnej pokrytiu družicovým
prístupom 1000 krát väčšiemu počtu používateľov vrátane poskytovania prístupu 120
Mbit/s aj mobilným používateľom nachádzajúcim sa v dopravných prostriedkoch s
rýchlosťou do 300 km/h.
Na prenos vyhradila ITU (International Telecommunication Union) pásma 31/28
GHz a 47/48 (priamy/spätný smer) a na spojenie medzi viacerými platformami HAP sa
počíta aj s využitím prístupu cez priestorovú optiku. [2]
6
Žilinská univerzita v Žiline
2. PEVNÝ BEZDRÔTOVÝ PRÍSTUP FWA
2.1. SIEŤ FWA
Pevný bezdrôtový prístup FWA predstavuje bezdrôtové riešenie širokopásmového
prístupu používateľov k telekomunikačným službám. Tradičné riešenie je „drôtové“ a
využíva drôtové miestne slučky (Wireline Lockal Loop) alebo metalické vedenie medzi
telefónnymi ústredňami a miestom, kde sa nachádza účastník. Miestne slučky boli
budované pre potreby hlasovej telefónie.
Hlavným rysom technológie je veľká priepustnosť pásma, umožňujúca realizovať
vysokorýchlostné dátové prenosy, hlasové spojenie a prevádzku ďalších
telekomunikačných služieb. [2]
2.1.1. Účastnícka prípojka
Pod pojmom účastnícka prípojka sa vo všeobecnosti rozumie spôsob, akým je
používateľ pripojený na sieť poskytovateľa telekomunikačných služieb SP (Service
Provider). Pripojenie riešia rôzne technológie prístupových sietí, pričom každá z nich sa
orientuje na prenosové médium ako je vzduch, metalické káble, optické káble atď.,
taktiež na metódu prenosu údajov (Príloha č.1).
Kým siete poskytovateľov služieb xSP (napr. poskytovateľ pripojenia na internet ISP)
väčšinou využívajú optické vlákna, a teda v princípe nemajú problém so šírkou pásma pre
prenášaný objem dát, pripojenie používateľov predstavuje vážny problém.
Prístupové siete sú optimalizované na pripojenie ku poskytovateľovi hlasovej služby.
Nároky na prenos hlasu (analógový signál v pásme 300 – 3 400 Hz) sa výrazne líšia od
nárokov na prenos dát (rýchlosti od 100 kbit/s do niekoľko Mbit/s).
FWA je jednou z úspešných technológií riešiacich nielen problém rýchleho pripojenia
k sieti SP, ale zároveň umožňuje pripojenie k viacerým poskytovateľom rôznych typov
telekomunikačných služieb súčasne cez jeden prístupový bod AP (Access Point). [4]
7
Žilinská univerzita v Žiline
2.2. ÚZKOPÁSMOVÉ A ŠIROKOPÁSMOVÉ SIETE FWA
Siete FWA sa vyskytujú v dvoch základných verziách, líšiacich sa umiestnením a
šírkou frekvenčných pásiem a ponúkanými prenosovými kapacitami.
Prvý variant pracuje s užšími frekvenčnými pásmami v oblasti jednotiek GHz
(1,8; 2,4; 3,5 GHz) a ponúka prenosové rýchlosti jednotiek až stoviek kilobitov za
sekundu. Tieto siete sú schopné prenášať dáta rýchlosťou 64 - 128 kbit/s.
Primárne sú budované pre potreby prenosu hlasu a ich relatívnou výhodou je dlhší
dosah v porovnaní s druhým variantom. Označujú sa ako úzkopásmové (narrowband),
niekedy tiež riešenia typu WLL.
Bezdrôtová miestna slučka (bezdrôtová účastnícka prípojka WLL - Wireless Local
Loop) je označenie bezdrôtovej náhrady metalického vedenia medzi telefónnou ústredňou
a účastníckym napr. diaľkovým prístrojom v domácnosti, kanceláriou. Všeobecne sa tak
označuje bezdrôtový spoj zakončujúci určité vedenie tým, že vytvára jeho poslednú časť
vedúcu až ku koncovému používateľovi.
Druhý variant siete FWA používa širšie frekvenčné pásma na vyšších frekvenciách,
rádovo desiatok GHz (10,5; 26; 28; 40 GHz). Vďaka použitiu širších frekvenčných
pásiem môžu ponúkať väčšie prenosové kapacity, a to až 30 Mbit/s na jedného účastníka.
Sú označované ako širokopásmové (broadband).
Vyžadujú priamu viditeľnosť a ich dosah je 3 – 5 km od základňovej stanice.
Dosiahnu aj do väčších vzdialeností, no s nižšou spoľahlivosťou resp. odolnosťou voči
atmosférickým vplyvom. Primárne sú siete budované pre potreby dátových prenosov. [3]
Pevný rádiový širokopásmový prístup môže pracovať vo voľnom nelicencovanom
alebo licencovanom pásme.
Licencované pásmo 26 GHz umožňuje vďaka svojej šírke a použitej technológii
na princípe TDMA resp. FDMA garantované spojenia vysokou prenosovou rýchlosťou
od 256 kbit/s až po 8 Mbit/s pri štandardnej technológii. Pásmo je určené na
poskytovanie širokopásmových telekomunikačných služieb v lokálnom meradle.
Nelicencované pásmo 2,4 GHz je primárne určené pre budovanie bezdrôtových
lokálnych sietí WLAN. Pásmo je určené pre prenosové rýchlosti do 128 kbit/s s nízkym
stupňom spoľahlivosti a dostupnosti služby. [2]
8
Žilinská univerzita v Žiline
2.3. FWA NA BUNKOVOM PRINCÍPE
Podstatou siete FWA je vybudovanie určitej infraštruktúry vytvárajúcej súvislé
pokrytie tak, aby sa pri vstupe nových používateľov nemusela infraštruktúra meniť a
používateľ si umiestnil na svoju stranu vhodný terminál a následne mohol začať
komunikovať.
Základná infraštruktúra siete FWA je podobná mobilnej sieti tvorenej sústavou
základňových staníc (Base Stations), ktoré okolo seba vytvárajú tzv. bunky (Cells).
Terminály jednotlivých používateľov komunikujú vždy práve s jednou základňovou
stanicou vo svojom dosahu. Rovnako ako u mobilných sietí GSM, tak aj u sietí FWA ide
o sieť budovanú na bunkovom (celulárnom) princípe.
Bunkový princíp umožňuje pri oboch sieťach opakované využitie rovnakých
frekvenčných pásiem.
Ide o sieť typu bod-viac bodov (point-multipoint), pretože jedna základňová stanica
komunikuje s viacerými používateľskými terminálmi..
Siete FWA hospodária s pridelenými frekvenciami iným spôsobom ako mobilné
bunkové siete. Nešíria ich všesmerovo, smerujú ich do určitej šírky označovanej ako
sektor s veľkosťou 90, 60, 30 stupňov.
Vrámci jedného sektora je vždy použité jedno frekvenčné pásmo rôznej šírky a to od
1,75 do 28 MHz a bezprostredne susediace sektory, bunky i sektory susedných buniek
musia používať iné frekvenčné pásma alebo aspoň inú polarizáciu vrámci toho istého
frekvenčného pásma.
Pre operátorov FWA sietí v pásme 26 GHz je dôležité:
• rozvrhnutie pridelených frekvencií,
• počet základňových staníc,
• umiestnenie základňových staníc,
• počet sektorov. [3]
Z pohľadu používateľa FWA prístup umožňuje:
• na jednom termináli poskytnúť,
hlasové služby,
dátové služby (napr. VPN),
9
Žilinská univerzita v Žiline
prístup na internet s celkovou kapacitou až do 10 Mbit/s,
• pripojenie k sieťam rôznych poskytovateľov služieb súčasne. [4]
2.4. TECHNOLÓGIA FWA
Technologicky FWA počíta s využitím frekvenčného spektra 3,5 GHz (Multichannel
Multipoint Distribution System MMDS), resp. 26 GHz (aj 10, resp. 40 GHz - Local
Multipoint Distribution System LMDS) v závislosti od využiteľného pásma a
preklenuteľnej vzdialenosti.
FWA využíva protokol ATM (Asynchronous Transfer Mode), ktorý umožňuje
efektívne a dynamické prideľovanie a využívanie pásma, ako aj integráciu rôznych typov
používateľskej prevádzky.
Siete FWA obsahujú sústavu základňových staníc, medzi sebou prepojených
vhodnou chrbticovou sieťou. Tá je zvyčajne realizovaná na technológii ATM. Musí ísť o
takú technológiu, ktorá by dokázala vyjsť v ústrety potrebám rôznych prenosov. Od
prenosu hlasu a rôznych multimediálnych prenosov požadujúcich garantovanú
prenosovú kapacitu a ďalšie parametre zahrňované pod pojmom QoS (Quality og
Service), až po prenosy dátové.
Vďaka tomu celá širokopásmová sieť FWA dokáže svojim používateľom ponúknuť
celú škálu služieb začínajúcich realizáciu pevných okruhov E1 (2,048 Mbit/s), čiže tzv.
násobky 64 kbit/s s vyhradenou a garantovanou prenosovou kapacitou, ktoré pokračujú
cez emuláciu ISDN kanálov a končia pri IP konektivite a širokopásmovom prístupe k
internetu. [3]
Na zabezpečenie sieťovej konektivity medzi vzdialeným používateľom a základňovou
stanicou využíva FWA technológia milimetrové vlny (od 10 GHz do 40 GHz).
Základňové stanice sú prepojené s uzlami iných telekomunikačných sietí (napr.
PSTN/ISDN ústredňa, internet smerovač) prostredníctvom optických alebo rádiových
vedení s kapacitou E3 34 Mbit/s, STM1 155 Mbit/s. [4]
2.4.1. Lokálny viackanálový distribučný systém LMDS
LMDS (Local Multipoint Distribution Service) je širokopásmový bezdrôtový
komunikačný systém, ktorý pracuje na frekvenciách nad 20 GHz (v závislosti od licencie
10
Žilinská univerzita v Žiline
v krajine). Môže byť použitý na poskytovanie digitálnych telefónnych, dátových,
internetových a televíznych služieb.
LMDS systém umožňuje efektívne a dynamicky alokovať voľné pásmo pre
jednotlivých používateľov a technologicky je postavený na platforme ATM.
Menej často sa používa systém MMDS, pracujúci na nižších frekvenciách (3,5
GHz), čím sa síce predĺži preklenuteľná vzdialenosť (10 – 20 km), na druhej strane sa
však znižuje disponibilné pásmo pre používateľskú prevádzku. [4]
Skratka LMDS je odvodená z nasledovného:
L (Local – miestny) - charakteristiky prenosu signálov limitujú potenciálnu oblasť
krytia jedného skupinového miesta.
M (Multipoint – viacbodový) – signály sa vysielajú metódou z jedného bodu do
viacerých bodov.
D (Distribution – distribúcia) - distribúcia signálov sa môže skladať z paralelného
telefónneho, dátového, internetového a televízneho prenosu.
S (Service – služba) - povaha vzťahu medzi operátorom a používateľom.
11
Žilinská univerzita v Žiline
3. ARCHITEKTÚRA SIETE FWA
Vo väčšine prípadov FWA operátor poskytuje prístupové linky pre ostatných
poskytovateľov služieb. Znamená to budovanie trasy medzi bodom siete poskytovateľa
služieb a ich zákazníkmi. Tomuto účelu musí byť prispôsobená architektúra (obr. 3.1)
jeho siete, pozostávajúca najmä z nasledujúcich logických častí:
• prístupová sieť na báze LMDS resp. MMDS,
• transportná sieť,
• jadro siete a prepojenie s poskytovateľmi služieb,
• centralizovaný dohľadový systém. [4]
Prístupová sieť
Transportná sieťJadro
Obr. 3.1 Topológia siete FWA
12
Žilinská univerzita v Žiline
3.1. PRÍSTUPOVÁ SIEŤ
Prístupová sieť je postavená na systéme LMDS, ktorý zabezpečuje bezdrôtové
širokopásmové pripojenie pre rôzne typy služieb priamo v lokalite používateľa. Integruje
všetky rozhrania a jednotlivé linky do jedného zariadenia, čím podstatne znižuje náklady
na vybudovanie prístupovej siete. Umožňuje prístup rádiovej siete na klasické hlasové
synchrónne rozhrania G.703 a G.704, synchrónne dátové rozhranie X.21 i štandardné
ethernetové rozhranie 10 BaseT. [4]
3.2. TRANSPORTNÁ SIEŤ
Transportná sieť prepája jednotlivé základňové stanice v rôznych mestách do jednej
siete. Úlohou transportnej siete je dopraviť koncentrovanú požívateľskú prevádzku zo
základňových staníc do jadra siete a na príslušné prepojenia s poskytovateľmi služieb.
Transportná sieť musí byť schopná prenášať ATM prevádzku a väčšinou je vybudovaná
na SDH prenosových linkách alebo rádioreléových trasách. [4]
3.3. JADRO SIETE A PREPOJENIE S POSKYTOVATEĽMI SIETE
Jadro siete je uzol, kde sú prepojené kľúčové časti siete a vybudované prepojenie s
inými poskytovateľmi telekomunikačných služieb (alternatívni operátori, ISP, atď.).
Zabezpečuje vysokorýchlostný prenos dát medzi jednotlivými bunkami prístupovej siete,
ako aj na jednotlivé prepojenia s poskytovateľmi služieb (xSP). Väčšinou je vybudované
na silných ATM / IP prepínačoch, resp. smerovačoch s vysokokapacitnými vzájomnými
prepojeniami.
Alternatívni operátori preferujú TDM rozhrania typu n x E1, zatiaľ čo ISP rozhrania
sú vhodné pre IP protokol (ATM, PoS, Ethernet).
Zariadenia zabezpečujúce prepojenia s poskytovateľmi služieb musia byť schopné
extrahovať príslušnú používateľskú prevádzku z transportného ATM toku a previesť ju na
typ vhodný pre daného poskytovateľa služieb. Veľká väčšina služieb je ukončená na
týchto prepojeniach. [4]
13
Žilinská univerzita v Žiline
3.4. TECHNICKÉ PARAMETRE
• LMDS systém
frekvenčné pásmo 3,5 (MMDS), 10, 26, 40 GHz
spoľahlivosť až 99,995%
kvalita prenosu je porovnateľná s prenosom po optickom vlákne (BER
až 10-14)
• Základňová stanica
kapacita sektora: cca 40 Mbit/s
uhol pokrytia sektorovej antény: 90°, resp. 180°
počet sektorov: 2 až 4
maximálny počet terminálov pre sektor: cca 1 000
rozhrania: ATM STM-1, ATM E3, n x E1
• Účastnícky terminál
max. kapacita na terminálovú stanicu: do cca 10 Mbit/s
rozhrania:
hlas: G.703/704, ISDN BRI (2B+D), POTS
dáta: X.21, V.35, V.36, Ethernet 10BaseT, Ethernet 100BaseTX
integrované dáta a hlas: ATM E3, ATM STM-1 [4]
14
Žilinská univerzita v Žiline
4. ČINNOSŤ SIETE FWA
LMDS vytvára bunkovú štruktúru, pričom základná bunka pozostáva zo:
• Základňovej stanice
• Účastníckeho terminálu
Základňová stanica slúži na koncentráciu prevádzky z používateľských terminálov.
Pracuje spôsobom bod–viac bodov, čiže v jednom okamihu komunikuje s viacerými
terminálmi. Pozostáva z niekoľkých sektorových antén a vnútornej jednotky so
širokopásmovým ATM rozhraním (od 34 do 622 Mbit/s) pre koncentrovanú prevádzku.
Niektoré služby môžu byť ukončené priamo na základňovej stanici.
Účastnícky terminál je zariadenie umiestnené v lokalite používateľa, ktoré
predstavuje ukončenie siete a poskytuje rozhrania pre rôzne typy služieb (hlasové
rozhranie, sériovú linku, LAN rozhranie, …).[4]
Na strane používateľa (obr. 4.1) sa nainštaluje účastnícky terminál TS, pozostávajúci
z vonkajšej jednotky (antény) RT a vnútornej jednotky NT.
Priemer účastníckej antény je 26 cm s dosahom do 3 km, resp. 60 cm s dosahom do 5
km od základňovej stanice FWA.
Základnou podmienkou pripojenia používateľa k poskytovateľovi telekomunikačných
služieb prostredníctvom bezdrôtovej siete FWA je priama viditeľnosť jeho účastníckej
antény na príslušnú základňovú stanicu.
Po nasmerovaní antény na základňovú stanicu RBS a po naprogramovaní je
účastnícky terminál spojený s transportnou sieťou, ktorá prepája všetky prípojné body
siete FWA. Podľa typu prepojenia je dátový tok smerovaný do iného bodu siete FWA
prípadne do inej siete.
Prevádzka siete je kontrolovaná dohľadovým centrom NOC (Network Operating
Center) pomocou riadiaceho systému siete NMS ( Network Management System). [2]
15
Žilinská univerzita v Žiline
Transportná sieť TN
NMS
RBS
DBS
RT
NT
Transportná sieť TN
NMS
RBS
DBS
RT
NT
Obr. 4.1 Činnosť siete FWA
4.1. VÝHODY PEVNÉHO BEZDRÔTOVÉHO PRÍSTUPU FWA
• rýchlosť výstavby pokrytia a jednoduchá inštalácia u používateľa, najmä v
mestských centrách
• možnosť flexibilne meniť nastavenie parametrov FWA okruhu
• možnosť veľmi rýchlo zmeniť existujúcu, resp. pridať novú službu
• nie sú potrebné úpravy existujúcich sietí, pretože FWA technológia je
kompatibilná so všetkými typmi sietí
• FWA integruje všetky rozhrania a jednotlivé linky do jedného zariadenia, čím
výrazne znižuje náklady na vybudovanie prístupovej siete
• dominantným prvkom riešenia FWA je flexibilita a schopnosť dynamického
prideľovania kapacity
• nepretržitý dohľad siete centralizovaným dohľadovým systémom
• garantované parametre spojenia
• vysoká spoľahlivosť prenosu (99,995 % ) porovnateľná s optickými vláknami
• efektívne využitie šírky frekvenčného spektra
• nízke ceny služieb, nízke náklady na spojazdnenie siete a jej údržbu [4]
16
Žilinská univerzita v Žiline
4.2. NEVÝHODY PEVNÉHO RÁDIOVÉHO PRENOSU
• podmienka priamej viditeľnosti medzi anténou základňovej stanice siete a
anténou časťou účastníckeho terminálu
• kvalitu prenosu ovplyvňujú zlé poveternostné podmienky (extrémne silné
sneženie, námrazy a podobne)
• kvalita prenosu úzko súvisí s frekvenciou nosného signálu
Čím je frekvencia nižšia, tým nižšia je aj kvalita a stabilita prenosu, ako aj dostupná
prenosová rýchlosť. Na druhej strane, pri nižšej frekvencii sa zvyšuje dosah a znižuje
investičná náročnosť na vybudovanie pokrytia.
Pri vyššej frekvencii sú kvalitatívne parametre rádiovej linky veľmi vysoké, napríklad
licencované pásmo 26 GHz garantuje prenos informácií až do 4 x 2 Mbit/s s vysokým
stupňom bezpečnosti prenášaných dát, ale dosah signálu sa skracuje.
• za prekážku v rozvoji využívania pevného bezdrôtového prístupu sa považujú:
miestne podmienky (ekonomika, terén, obsadenie pásiem a pod.)
nedostatočná štandardizácia (resp. jej spomaľovanie presadzovaním
odlišných záujmov zo strany výrobcov zariadení)
obmedzená kapacita frekvenčného pásma a nutnosť udeľovania
licencií
riziko pri využívaní nelicencovaných frekvenčných pásiem (vzájomné
rušenie sietí a zariadení viacerých prevádzkovateľov) [4]
4.3. FWA S TOPOLÓGIOU MESH
Topológia Mesh (z angl. mesh - oko siete, sieťovina, pletivo) má viacero výhod
oproti klasickej zostave centrálnej základňovej stanice a používateľov v jej dosahu. Jej
podstatou je, že každá účastnícka prípojka funguje nielen ako rádiomodem, ale aj ako
bezdrôtový smerovač, ktorý jemu nepatriace pakety prepraví ďalšiemu účastníkovi na
dohľad. Takto sa vytvorí topológia Mesh, niekedy označovaná aj ako viac bodov-viac
bodov, pripomínajúca štruktúru pevného internetu.
17
Žilinská univerzita v Žiline
Hlavný element siete Mesh označovaný ako AirHead (AH), nemusí mať na dosah a
ani na priamu viditeľnosť všetkých účastníkov v sieti, ale len niekoľkých najbližších z
nich. Anténa AH nemusí byť umiestnená na vysokom stožiari a nemusí pracovať s
veľkým výkonom.
Maximálny počet pripojených účastníkov na AirHead je obvykle limitovaný
kapacitou linky, na ktorú je AH pripojený, pričom sa v prípade domácich používateľov
očakáva typická prístupová rýchlosť porovnateľná s DSL alebo CATV.
Ďalším znakom siete Mesh je, že ani jednotlivé účastnícke antény nemusia mať na
dosah a na dohľad antény všetkých ostatných používateľov pripojených na daný AirHead.
V praxi stačí, aby z danej antény boli na dohľad len jedna až tri ďalšie.
Pretože bezdrôtové smerovače a AH pracujú s malými výkonovými úrovňami,
nevyžaduje sa zložité frekvenčné plánovanie na redukciu vzájomného rušenia susedných
staníc. Pri plánovaní je potrebné dbať najmä na maximálnu dovolenú vzdialenosť medzi
účastníkmi (dosah), ako aj na maximálny prístupný počet smerovačov medzi AH a daným
účastníkom (počet skokov - hops). [6], [7]
Na jeden AirHead je možné napojiť až 40 používateľov. Kapacita na jeden AirHead je
2 Mbit/s a v jednej bunke ich môže byť až 6, takže max. kapacita jednej bunky je 12
Mbit/s a 240 používateľov.
V prípade, že je potrebné použiť viacero AH umiestnených vedľa seba, bude
vhodnejšie namiesto štandardne dodávaných všesmerových antén použiť sektorové.
Maximálna prístupová rýchlosť je 1 Mbit/s alebo 2 Mbit/s, podľa vzdialenosti medzi
dvoma stanicami (cca do 2 resp. do 0.8 km). Typická prístupová rýchlosť by sa mala
pohybovať medzi 384 - 768 kbit/s, podľa zaťaženia siete a podľa nastavenia limitov
jednotlivých prípojok.
Systém využíva časový duplex, t.j. jeden časový úsek je vyhradený pre prenos k
účastníkovi (zostupný spoj - downlink) a druhý pre prenos od účastníka (vzostupný spoj -
uplink). Správca siete má možnosť zvoliť pomer týchto časových intervalov, a tak meniť
pomer kapacity zostupného/vzostupného spoja (uplink/downlink).
Sieť pracuje v nelicencovanom pásme 2.4 GHz. [8]
18
Žilinská univerzita v Žiline
5. SLUŽBY SIETE FWA
Cieľovou skupinou sú malé a stredné podniky využívajúce bezdrôtové prístupové
linky na rýchly prístup k internetu, hlasovú konektivitu a na vnútrofiremné dátové a
hlasové siete. Väčšie korporácie už väčšinou majú niektorú z podobných existujúcich
širokopásmových technológií (metropolitné siete). Vo väčších podnikoch sa ponúka
možnosť využitia bezdrôtového prepojenia LAN sietí medzi jednotlivými pobočkami.
• Prenajaté okruhy: od n x 64 kbit/s do n x 2 Mbit/s, príp. E3 34 Mbit/s podľa
dostupnosti spektra
• ISDN: PRI (30B+D, 2 Mbit/s) a BRI (2B+D, 144 kbit/s)
• Frame Relay
• Rýchle pripojenie na internet - Širokopásmový prístup k internetu
• LAN-LAN/VPN [4]
5.1. LAN-LAN/VPN (Virtuálna privátna sieť)
Služba umožňuje prenos dát medzi používateľmi siete, prípadne medzi používateľmi
siete a používateľmi sietí iných prevádzkovateľov. Súčasne s dátami možno prenášať aj
hlas (technológia VoIP). [2]
5.2. PRENAJATÉ OKRUHY
Prenajatý okruh zabezpečuje prepojenie koncového používateľa so sieťou
telekomunikačného operátora. FWA technológia umožní pripojiť zákaznícke LAN siete,
pobočkovú PABX sieť na rýchlostiach od 64 kbit/s až do 2 x 4 Mbit/s.
FWA operátor dodáva koncový terminál v niekoľkých konfiguráciách s možnosťou
pripojiť koncového používateľa na klasických hlasových rozhraniach G.703/G.704,
prípadne synchrónnych /asynchrónnych dátových rozhraniach X.21 a 10BaseT.
Tento typ služieb je využívaný jednak alternatívnymi hlasovými operátormi, ktorí
zabezpečujú medzinárodnú a národnú hlasovú konektivitu, ako aj dátovými operátormi a
ISP využívajúcimi prenajaté okruhy na vybudovanie a prevádzku podnikových sietí.
19
Žilinská univerzita v Žiline
Prenájom okruhov je vhodný predovšetkým pre veľké firmy operujúce svoje
uzatvorené privátne siete, ďalším partnerským operátorom a poskytovateľom pripojenia
na Internet ISP. [2]
5.3. RÝCHLE PRIPOJENIE NA INTERNET
Internetovú prevádzku charakterizuje asymetrickosť a asynchrónna povaha dátovej
komunikácie, ktorá je základom pre služby premenlivou prenosovou rýchlosťou VBR
(Variable Bit Rate). Používateľ si bežne volí garantovanú kapacitu prístupu na
internetovej linke podľa vlastných potrieb a odhadov. Má ju k dispozícii nepretržite. VBR
funkcionalita mu však umožňuje využívať aj vyšší stupeň prístupovej rýchlosti, tzv.
variabilný stupeň a redukovať náklady na prevádzku linky.
Používateľ má možnosť využívať vyššiu voľnú kapacitu do takej miery, aká je práve
k dispozícii. Zvýšené kapacity zdieľané viacerými používateľmi v určitom pomere sa
prideľujú dynamicky na požiadanie. [4]
Širokopásmový prístup k internetu je transparentný prístup k internetu s rýchlosťou
256 kbit/s až 8 Mbit/s. [2]
5.4. FRAME RELAY
Veľké spoločnosti a podniky za účelom kontroly nákladov a jednoduchšieho
manažmentu stále viac implementujú telekomunikačné riešenia, ktoré zabezpečia
prevádzku dátovej a hlasovej komunikácie vrámci vlastnej privátnej siete.
Frame relay patrí medzi odporúčanú technológiu a cenovo výhodné riešenie privátnej
siete. Koncový terminál siete FWA je vybavený protokolovou podporou pre tento typ
služby. [4]
Touto službou sa zvyčajne dopĺňa už „tradičné“ zabezpečenie kontinuity s jestvujúcou
ponukou poskytovateľov dátových služieb, čím minimalizujú predovšetkým svoje
predtým vynaložené investície. [2]
20
Žilinská univerzita v Žiline
5.5. ISDN
ISDN komunikačný protokol zabezpečuje hlasovú komunikáciu na úrovni BRI 2B+D
a PRI 30B+D. Tento typ služby je určený predovšetkým alternatívnym hlasovým
operátorom, čo zabezpečujú pre podniky medzinárodnú hlasovú konektivitu. Systémoví
integrátori využívajú ISDN ako hlasové rozhranie v privátnych telekomunikačných
sieťach. [4]
21
Žilinská univerzita v Žiline
6. APLIKÁCIE FWA TECHNOLÓGIE
• Hlasové služby
• VPN – Virtuálna privátna sieť
• Dáta a internet
• Špecifické aplikácie [4]
6.1. HLASOVÉ SLUŽBY
Hlasová služba s garantovanou kvalitou si vyžaduje synchrónny presne vymedzený
tok.
VOICE – prístup k hlasovým službám
• redukuje náklady na domáce a medzinárodné hovory
• zaručuje najvyššiu kvalitu prenosu hlasu
• je výhodný pre väčšie spoločnosti s vlastnými pobočkovými ústredňami [5]
6.2. VIRTUÁLNA PRIVÁTNA SIEŤ VPN
Pevný bezdrôtový prístup FWA výrazne zjednodušuje proces budovania a
prevádzkovania privátnych sietí pre stredné a veľké spoločnosti. Služba je založená na
plne garantovaných transparentných digitálnych FWA okruhoch. Ukončenia okruhov
rozhraniami E1 G.703/G.704, X.21, 10BaseT optimalizujú voľbu prístupových zariadení i
využitie komponentov už existujúcej siete spoločnosti.
VPN na báze FWA
• garantuje vysokú bezpečnosť a spoľahlivosť prevádzky
• poskytuje jednoduchú a rýchlu inštaláciu okruhov
• umožňuje dodatočné zvýšenie kapacity okruhov bez technického zásahu do
inštalovaného zariadenia [5]
22
Žilinská univerzita v Žiline
6.3. DÁTA A INTERNET
DATA – dátové prístupové linky
Dátové prístupové linky sú alternatívou miestnych digitálnych okruhov typu n x 64
kbit/s a n x 2 Mbit/s a zabezpečujú porovnateľné parametre kvality a využívajú rovnaké
princípy ako štandardný digitálny okruh
Možnosti využitia služby DATA
• miestne, národné a medzinárodné dátové okruhy
• prístup k internetu
• prístup do sietí VPN
• prístupové okruhy pre služby Frame Relay [5]
@NET - prístup k internetu
Koncový používateľ má možnosť zvoliť si prenosovú rýchlosť v oboch smeroch
komunikácie a plynule meniť šírku prenosového pásma podľa vývoja svojich
telekomunikačných potrieb v rozsahu 64 kbit/s – 8 Mbit/s bez potreby ďalších investícií.
Služba @NET garantuje koncovým používateľom rovnakú prenosovú rýchlosť v
oboch smeroch komunikácie a vyhradzuje šírku prenosového pásma aj v prípade, že ho
práve nevyužívajú.
Možnosti využitia služby @NET
• prístup k internetu
• chrbticová sieť na prístup v nelicencovanom pásme 2,4 GHz
• prístup do virtuálnych privátnych sietí VPN a dátové služby [5]
6.4. ŠPECIFICKÉ APLIKÁCIE
Medzi špecifické aplikácie, pri ktorých je vhodné využiť FWA technológiu, patria
videokonferenčné spojenia. Videokonferenčné spojenie si vyžaduje rezervovanú
prenosovú kapacitu len počas doby trvania videokonferencie. [4]
23
Žilinská univerzita v Žiline
6.4.1. OPTIMAL - integrovaný prístup k hlasovým službám a internetu
Služba OPTIMAL je určená pre segment malých a stredných firiem s nižšími nárokmi
na hlasovú a internetovú prevádzku. Tieto nemusia komunikovať cez rozhranie E1.
OPTIMAL – integrovaný prístup FWA
• optimálne využíva pridelenú šírku pásma
• integruje hlasovú a internetovú prevádzku
• garantuje šírku pásma pre prístup k internetu
• znižuje náklady na telekomunikačné služby [5]
24
Žilinská univerzita v Žiline
7. BEZDRÔTOVÁ LOKÁLNA SIEŤ WLAN
Bezdrôtové siete
Siete rozdeľujeme podľa rozľahlosti, inak tomu nie je ani u bezdrôtových sietí.
Rozoznávame tu štyri druhy bezdrôtových sietí (obr. 7.1):
• Bezdrôtové personálne siete WPAN (Wireless Personal Area Networks)
• Bezdrôtové lokálne siete WLAN (Wireless Local Area Networks)
• Bezdrôtové metropolitné siete WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks)
• Bezdrôtové rozľahlé siete WWAN (Wireless Wide Area Networks)
IEEE
IEEE
IEEE
IEEE
ETSI
ETSI
ETSI&
3GPP, EDGE(GSM)
WirelessMAN
802.20(Proposed)
Obr. 7.1 Prehľad bezdrôtových sietí
7.1. KÁBLOVÁ LAN, BEZDRÔTOVÁ LAN
Pri súčasnom klesaní cien komponentov potrebných na budovanie bezdrôtových
lokálnych sietí WLAN (Wireless LAN) a zvyšovaní ich technickej úrovne sa uvažuje, či
zriaďovať káblovú LAN alebo budovať bezdrôtovú sieť.
Najprv je potrebné zadefinovať, pre aký typ segmentu sú uvedené typy LAN určené.
Segment je potrebné rozdeliť na:
• SOHO (malá kancelária/domáca kancelária, smalt Office/hole Office) segment
• ENTERPRISE - firemný segment. [9]
WLAN je vhodná ako doplnok ku káblovej sieti, tak ako je to znázornené na obr. 7.2.
25
Žilinská univerzita v Žiline
TlačiareňPracovná stanicaLaptop
Laptop
Hub
PrepínačServer
AP
Laptop
Laptop
Hub
Pracovná stanica
Obr. 7.2 Bezdrôtová LAN
Najčastejšie použitie vonkajších bezdrôtových sietí:
• bezdrôtové pripojenie na internet ako náhrada za pevnú linku alebo telefónne
spojenie
• prepojenie dvoch drôtových LAN v prípade, keď nie je možné spojenie pevnými
káblami, prekážkou môže byť diaľnica, železnica, rieka atď.
• v prípadoch, keď spoločnosť pracuje vo viacerých budovách, pričom ich
vzájomné prepojenie medenými resp. optickými káblami nie je možné (napr.
kvôli veľkým vzdialenostiam). [9]
7.2. KONFIGURÁCIA WLAN
Sieť WLAN (Wireless Local Area Network) je druh bezdrôtovej siete, ktorá funguje
na nelicencovanom pásme na frekvencii 2,4 GHz. Technológia bezdrôtových sietí sa
definuje štandardom IEEE 802.11 zahrňujúcim aj šifrovaciu metódu, tzv. algoritmus
WEP (Wired Equivalent Privacy).
Táto sieť umožňuje používateľom pripojenie k okolitým prvkom siete (PC, notebook
alebo iná WLAN sieť) a to maximálnou rýchlosťou 11 resp. 54 Mbit/s. Rýchlosť
pripojenia sa odvíja od vzdialenosti ďalšieho potenciálneho bodu, až 1500 metrov
26
Žilinská univerzita v Žiline
vzdialeného vo voľnom priestore alebo 100 metrov v budovách pri použití externých
antén. Prostredníctvom bezdrôtovej siete je možný prístup ku kľúčovým informáciám
takmer všade.
Rozlišujeme dva typy bezdrôtových LAN sietí:
• Infraštruktúrne (infrastructure)
• Účelové (ad-hoc)
Infraštruktúrna WLAN (Infrastructure) (obr. 7.3a) existujúca drôtová LAN
komunikuje s bezdrôtovo pripojenými komunikačnými zariadeniami, ktoré sú vybavené
bezdrôtovými adaptérmi. Adaptéry vrámci roamingu komunikujú s prístupovým bodom
AP, ktorý ma funkciu smerovača alebo s rozširujúcim bodom EP (Extension Point). AP je
centrom každej WLAN a je nepohyblivý. Funguje ako základňová rádiová stanica. Táto
konfigurácia sa označuje ako Pne (Poker over Ethernet) alebo Wireless Ethernet.
V účelovej WLAN (obr. 7.3b) neexistuje centrálny prístupový bod, kam sa pripájajú
komunikačné zariadenia, s ktorým všetky ostatné zariadenia komunikujú v tejto sieti.
Komunikácia je vzájomná, označovaná ako spojenie typu bod-bod. Každé z bezdrôtových
zariadení využívajúcich kompatibilný štandard je možné prepojiť priamo medzi sebou.
Takémuto spojeniu hovoríme „rovný s rovným“. Často slúži napr. na prenos súborov
medzi dvomi notebookmi. V tomto prípade nie je potrebné žiadne podporné zariadenie.
[10]
a) Infraštruktúrne WLAN
APAP
EP
Ethernet
27
Žilinská univerzita v Žiline
b) Účelové WLAN
Obr. 7.3 Typy bezdrôtových LAN
7.3. VÝHODY POUŽITIA TECHNOLÓGIE WLAN
• Mobilita – systémy WLAN poskytujú používateľovi v lokálnej sieti prístup k
informáciám v reálnom čase na ktoromkoľvek mieste ich organizácie.
• Rýchlosť a jednoduchosť inštalácie – inštalácia WLAN je jednoduchá, rýchla
a eliminuje inštaláciu káblov v stenách alebo stropoch.
• Prispôsobivosť – bezdrôtová technológia umožňuje inštaláciu siete tam, kde
nemožno položiť kábel.
• Cenová efektívnosť – počiatočné investície do hardvéru bezdrôtovej siete môžu
byť síce vyššie ako náklady na pevnú sieť, ale celkové náklady na inštaláciu a
náklady počas životného cyklu bezdrôtovej siete sú výrazne nižšie.
• Variabilnosť pri konfigurácii – systémy WLAN možno konfigurovať do
mnohých typov topológií tak, aby vyhovovali špecifickým požiadavkám
rôznych aplikácií.
• Vysoká priepustnosť - Typický rozsah prenosových rýchlostí je od 1 do 11
Mbit/s. Celková priepustnosť zariadení WLAN je závislá od použitej
technológie, ako aj od členitosti vnútorného resp. vonkajšieho prostredia.
• Využitie nelicencovaného pásma ISM 2,4 GHz – systémy WLAN pracujú v
medzinárodnom nelicencovanom frekvenčnom pásme 2,4 GHz. [14]
28
Žilinská univerzita v Žiline
8. NAJPOUŽÍVANEJŠIE TECHNOLÓGIE WLAN
8.1. WIRELESS FIDELITY Wi-Fi
Wi-Fi (Wireles Fidelity) používa pri prenose dát mikrovlny a vysiela v určenom
pásme, v ktorom môžu vysielať hromadné oznamovacie prostriedky ako televízie a rádiá.
Fungujú v ňom aj mikrovlnové rúry a iné spotrebiče, a preto sa medzinárodnou dohodou
vyčlenilo takzvané pásmo ISM (Industrial Scientific and Medical), vyhradené pre
priemyselné, vedecké a lekárske účely.
Pásmo 2,4 GHz vyhradil pre tieto účely americký regulátor FCC (Federal
Communications Commission), ako aj európsky ETSI (European Telecommunications
Standards Institute). S rastúcim záujmom používateľov o mobilitu výpočtovej techniky sa
o uvedené pásmo začali zaujímať aj výrobcovia bezdrôtových sietí.
Aby sa docielila spolupráca medzi zariadeniami, vydal štandardizačný inštitút IEEE
roku 1997 štandard pre bezdrôtové siete pracujúce v pásme ISM (2.4 - 2.5 GHz) pod
číslom 802.11. Táto bezdrôtová sieť ponúkala rýchlosť až 2 Mbit/s. 802.11 legacy
umožňuje lokálny prenos infračerveným frekvenčným spektrom, s rýchlosťami 1 alebo 2
Mbit/s.
O dva roky neskôr v roku 1999 špecifikácia bola rozšírená o dve vyššie špecifikácie
známe pod revíznymi písmenami ako štandard 802.11b a štandard 802.11a.
Najrozšírenejší z Wi-Fi štandardov je 802.11b, ktorý pracuje v nelicencovanom
pásme 2,4 GHz ISM a ponúka maximálnu bitovú rýchlosť 11 Mbit/s (maximálna
užitočná rýchlosť 5,9 Mbit/s). [12]
Vzhľadom na značné rušenie a interferencie v pásme 2,4 GHz v mestských
aglomeráciách bol vzápätí po uvedení 802.11b vytvorený štandard 802.11a, pracujúci v
pásme 5 GHz a ponúkajúci maximálnu bitovú rýchlosť až 54 Mbit/s (užitočná rýchlosť
cca 24,4 Mbit/s). [13]
V roku 2003 prišiel štandard pod označením 802.11g. Poskytuje rovnakú rýchlosť
ako 802.11a, ale vysiela v nelicencovanom pásme 2,4 GHz. Jeho výhodou je plná spätná
kompatibilita so štandardom 802.11b, čo ho robí jeho logickým následníkom. [12]
Prehľad štandardov IEEE 802.11 je uvedený v tabuľke 8.1.
WiFi predstavuje bezdrôtovú privátnu alebo verejnú LAN sieť, na ktorú sa pripájajú
účastníci spravidla prostredníctvom notebookov a handheldov. V prípade verejnej siete
29
Žilinská univerzita v Žiline
(Public WLAN) ide predovšetkým o prístup do internetu. Umožňuje osobe so zariadením
s bezdrôtovým adaptérom (PC, notebook, PDA) pripojenie k internetu v blízkosti
prístupového bodu AP. WiFi siete sú prioritne určené pre použitie v budovách a ich
tesnom okolí.
Tab. 8.1 Prehľad štandardov IEEE 802.11
Špecifikácia štandardu
Frekvenčné pásmo
Infračervené (IR)
Mechanizmus
Max. rýchlosť Mbit/s
Kompatibilita
802.11 2,4 GHz ISM DSSS 2 Mbit/s
802.11 2,4 GHz ISM FHSS 2 Mbit/s
802.11 850–950 nm Diffuse IR 2 Mbit/s
802.11g 2,4 GHz ISM OFDM 54 Mbit/s b, g
802.11a 5 GHz ISM OFDM 54 Mbit/s a 802.11b 2,4 GHz ISM DSSS 11 Mbit/s b, g 802.11n 2,4 GHz ISM 100 Mbit/s b, g, n
8.1.1. Architektúra 802.11
Základom je prístupový bod AP. Ide o bezdrôtový Hub, prostredníctvom ktorého
prebieha bezdrôtová komunikácia WM (Wireless Medium). Bezdrôtové stanice nikdy
nekomunikujú priamo, ale vždy pomocou prístupového bodu AP. Výnimkou sú ad-hoc
bezdrôtové siete, kde prístupový bod AP nie je nutný.
Prístupový bod pokrýva signálom základnú oblasť služieb BSA (Basic Service Area) -
vytvára bunku. Skupina staníc v jednej bunke, pripojených k jednému prístupovému bodu
AP, vytvára základný súbor služieb BSS (Basic Service Set).
Bunky sa môžu prekrývať čiastočne, a tak umožňujú roamingu, tzn. plynulý
prechod mobilnej stanice z jednej bunky do druhej bez straty spojenia.
Na pokrytie väčšej oblasti je potrebných viac buniek prepojených pomocou
distribučných systémov a dohromady vytvárajúcich rozšírenú oblasť služieb ESA
(Extended Service Area). Stanice v tejto oblasti tvoria rozšírený súbor služieb ESS
(Extended Service Set).
Pre pripojenie k bunke je nutné poznať jedinečný identifikátor ESSID, ktorým sa
každá stanica musí preukázať počas pripojenia k prístupovému bodu AP, a to pomocou
30
Žilinská univerzita v Žiline
32 znakového reťazca. Ak reťazec nie je zhodný s reťazcom prístupového bodu AP,
prístup je odmietnutý. [16]
8.1.2. Fyzická vrstva 802.11
Pre fyzickú vrstvu (obr. 8.1) je definovaný prenos pomocou:
• infračerveného svetla
pásmo 850 – 950 nm,
pokrytie len jednej miestnosti
pevné prekážky infračervené svetlo neprepúšťajú
• rádiového prenosu
rozprestretie spektra priamou postupnosťou DSSS (Direct Sequence
Spread Spectrum)
rozprestretie spektra frekvenčným skákaním FHSS (Frequency
Hopping Spread Spectrum)
1
2 Distribučná koordinačná funkcia DCFLi
nkov
á vr
stva
LLC
MAC
FHSS DSSS IR
MAC SM manažmentová
stanica
PCFDistribučná koordinačná funkcia DCF - CSMA/CA
Obr. 8.1 Prenos pre fyzickú vrstvu
Rozprestretie spektra frekvenčným skákaním FHSS
Celková šírka pásma, v ktorom sa dáta prenášajú, je 83,5 MHz. Vrámci pásma je
definovaných 79 kanálov šírky 1 MHz (obr. 8.2). V konkrétnom čase sa dáta prenášajú v
jednom kanále, teda v jednom momente sa využíva na prenos len 1 MHz z celej šírky
pásma. Po určitom čase (rádovo v m/s) sa prenos uskutoční na inom kanále, a po
nejakom čase znovu na inom.
Na zariadeniach typu FHSS sa dajú nastaviť rôzne sekvencie kanálov, teda v akom
poradí a na ktorých kanáloch sa má signál prenášať. Keď je niektorý kanál rušený
vonkajšími vplyvmi, môžeme ho zo sekvencie vylúčiť. [15]
31
Žilinská univerzita v Žiline
6
5
2,400 G Hz 2,483 ,
- prenosový kanálČas
FrekvenciaG Hz
1 M Hz
Obr. 8.2 Rozprestretie spektra frekvenčným skákaním FHSS
Rozprestretie spektra priamou postupnosťou DSSS
Celková šírka pásma, v ktorom sa dáta prenášajú, je 83,5 MHz. Vrámci pásma je
definovaných 11 (platné pre Európu) kanálov šírky 22 MHz (obr. 8.3). Už pri
konfigurovaní MW zariadenia sa nastaví kanál, ktorý bude používaný na prenos a počas
celej doby prevádzky budú dáta prenášané len v tomto jedinom kanále. Ak je kanál
rušený inými MW zariadeniami, je potrebné nastaviť iný kanál, alebo pripustiť stratovosť
paketov. [15]
Frekvencia
Čas
2,400 GHz 2,483 GHz
Obr. 8.3 Rozprestretie spektra priamou postupnosťou DSSS
32
Žilinská univerzita v Žiline
8.1.3. MAC vrstva 802.11
Štandard 802.11 definuje dve prístupové metódy:
• Distribučná koordinačná funkcia DCF (Distributed Coordination Function)
• Bodová koordinačná funkcia PCF (Point Coordination Function)
PCF je voliteľný mechanizmus, ktorý slúži na prenos aplikácií citlivých z hľadiska
času, napríklad hlasu a videa. Základným prístupovým mechanizmom alebo distribučnou
koordinačnou funkciou je CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision
Avoidance). [16]
8.1.4. ČINNOSŤ WI-FI
Typická Wi-Fi zostava obsahuje jeden alebo viac prístupových bodov AP a jedného
alebo viacerých účastníkov.
AP vysiela svoje sieťové meno SSID (Service Set Identifier) prostredníctvom paketov
nazývaných signály, majáky (beacons), ktoré sú vysielané každých 100 ms rýchlosťou 1
Mbit/s (najnižšia rýchlosť Wi-Fi). To zaručuje, že účastník prijímajúci signál z AP, môže
komunikovať rýchlosťou aspoň 1 Mbit/s. Na základe nastavení (napr. podľa SSID) sa
účastník môže rozhodnúť, či sa k AP pripojí.
Ak sú napr. v dosahu účastníka dva prístupové body s rovnakým SSID, účastník sa
podľa úrovne signálu môže rozhodnúť, ku ktorému AP sa pripojí. Wi-Fi štandard
pripojovanie kritériá a roaming ponecháva úplne na účastníka. [17]
8.1.5. Topológia mikrovlnových sietí
Z hľadiska kvalitného rádiového prenosu dát je dôležitým faktorom topológia
mikrovlnovej siete.
Bod-bod
Pri realizovaní tejto topológie (obr. 8.4) zapojenia poskytovatelia používajú MW
zariadenia so smerovými anténami, a to u účastníka a aj na strane prístupového bodu AP.
Teda vyžarovanie signálu z antény je do konkrétneho smeru. Pokiaľ sú účastníci od AP
33
Žilinská univerzita v Žiline
približne v jednom smere, môže sa na AP zariadenie pripojiť viac účastníkov, ale treba
brať do úvahy kapacitu AP zariadenia.
Výhodou tejto topológie je menšia pravdepodobnosť rušenia signálu od ostatných
zariadení a dosiahnutie dlhších vzdialeností (mikrovlnové spoje na dlhšie vzdialenosti sú
nekvalitnejšie a náchylnejšie na rušenie) [15]
AP
2,4GHz
Klient PC
Chrbticovásieť
Obr. 8.4 Topológia mikrovlnovej siete – bod-bod
Bod-viac bodov
Táto topológia (obr. 8.5) je jednoduchšia v tom, že na strane prístupového bodu AP
stačí jedno MW zariadenie so všesmerovou anténou. Do úvahy sa berie kapacita MW
zariadenia.
Výhodou je jednoduchosť a menej vynaložených investičných prostriedkov do
prístupového uzla. Nevýhodou je vyžarovanie signálu do celého okolia, čo pre ostatné
blízke MW spoje spôsobuje rušenie, resp. aj toto zariadenie je rušené od ostatných MW
spojov. [15]
AP
2,4GHz
Klient PC
2,4GHz
Klient PC
2,4GHz
Chrbticovásieť
Klient PC
Obr. 8.5 Topológia mikrovlnovej siete – bod-viac bodov
34
Žilinská univerzita v Žiline
8.1.6. Výhody WiFi
• Na rozdiel od paketových rádiových systémov, Wi-Fi využíva nelicencované
rádiové pásmo a individuálny používateľ nepotrebuje súhlas miestnych úradov.
• Umožňuje vybudovať LAN bez káblov, a tak znížiť náklady na vybudovanie či
rozširovanie siete. Bezdrôtové siete sú výhodné v priestoroch, kde sa nemôžu
použiť káble – napr. vo vonkajších priestoroch alebo v historických budovách.
• Wi-Fi produkty sú na trhu široko dostupné. Rozličné značky prístupových
bodov a klientských sieťových adaptérov medzi sebou spolupracujú na
základnej úrovni.
• Konkurencia medzi výrobcami významne znížila ceny.
• Wi-Fi siete podporujú roaming, vďaka ktorému sa môže mobilná účastnícka
stanica (napr. prenosný počítač) presúvať od jedného prístupového bodu k
druhému bez straty spojenia súčasne s pohybom používateľa v budove alebo
oblasti.
• Viacero prístupových bodov a sieťových adaptérov podporuje rozličné stupne
kryptovania, vďaka čomu je komunikácia zabezpečená pred zachytením
neželanou osobou.
• Wi-Fi je globálna skupina štandardov. Na rozdiel od mobilnej telefónie ten istý
Wi-Fi účastník pracuje v rôznych krajinách na celom svete. [17]
8.1.7. Nevýhody Wi-Fi
• Použitie Wi-Fi pásma 2.4 GHz vo väčšine krajín nevyžaduje licenciu za
predpokladu, že zostanete pod limitom 100 mW a akceptujete rušenie z iných
zdrojov vrátane rušenia, ktoré zapríčiní znefunkčnenie zariadení.
• Pridelené pásma a operačné obmedzenia nie sú na celom svete rovnaké; väčšina
európskych krajín povoľuje dodatočné 2 kanály pod kanálmi povolenými v
USA. Japonsko má jeden kanál nad americkými a niektoré krajiny (napr.
Španielsko) zakazujú použitie kanálov s nižšími číslami.
• Wi-Fi štandardy 802.11b a 802.11g používajú nelicencované pásmo 2.4 GHz,
ktoré je preplnené inými zariadeniami, napr. Bluetooth, mikrovlnové rúry,
bezdrôtové telefóny alebo zariadenia na bezdrôtový prenos videosignálu. To
35
Žilinská univerzita v Žiline
môže spôsobiť zníženie výkonu. Iné zariadenia, využívajúce mikrovlnové
frekvencie (napr. niektoré typy mobilných telefónov), môžu spôsobiť zníženie
výkonu. Mnohé Wi-Fi adaptéry majú zabudované algoritmy odolné voči
mikrovlnovému rušeniu.
• Vysoká spotreba v porovnaní s niektorými inými štandardmi znižuje životnosť
batérií a spôsobuje prehrievanie zariadení.
• Najpoužívanejší bezdrôtový kryptovací štandard Wired Equivalent Privacy
(WEP) je prelomiteľný, aj keď je správne nakonfigurovaný (príčinou je
generovanie slabého kľúča). Väčšina nových bezdrôtových produktov podporuje
zdokonalený protokol Wi-Fi Protected Access (WPA). Štandard 802.11i
(WPA2) z júna 2004, ktorý je dostupný v najnovších zariadeniach, ďalej
vylepšuje bezpečnosť. Oba novšie protokoly vyžadujú silnejšie heslá než zvykne
používať väčšina používateľov. Mnohé firmy aplikujú dodatočné úrovne
kryptovania (napr. VPN), aby sa uchránili pred zachytením komunikácie.
• Wi-Fi siete majú obmedzený dosah. Typický domáci Wi-Fi smerovač
používajúci 802.11b alebo 802.11g môže mať dosah 45 m v budove a 90 m
mimo budovy. Dosah sa pritom mení, pretože WiFi nemá výnimku zo zákonov
šírenia rádiových vĺn. WiFi vo frekvenčnom pásme 2.4 GHz má lepší dosah než
WiFi v pásme 5 GHz a menší dosah než najstaršie WiFi (a pred-WiFi) 900 MHz
pásmo.
• Vzájomné pôsobenie uzavretých (kryptovaných) prístupových bodov a
otvorených prístupových bodov na tom istom alebo susediacom kanále môže
zabrániť prístupu účastníkov v oblasti k otvoreným prístupovým bodom. To
môže spôsobiť problém v prehustených oblastiach ako napr. vo veľkých
budovách, kde viacero obyvateľov prevádzkuje Wi-Fi prístupové body.
• Prístupové body sa dajú využiť na ukradnutie osobných informácií vysielaných
Wi-Fi účastníkmi.
• Problémy v súčinnosti medzi produktmi rôznych značiek alebo odchýlky od
štandardov môžu spôsobiť obmedzenie pripojiteľnosti alebo nižšiu prenosovú
rýchlosť. [17]
36
Žilinská univerzita v Žiline
8.2. BLUETOOTH
8.2.1. História bezdrôtovej technológie BLUETOOTH
Bluetooth je pomenovaný po vikingskom kráľovi Haroldovi Bluetoothovi -
Modrozubovi, ktorý zjednotil Dánsko a Nórsko. Aj technológia Bluetooth zjednocuje
rôzne typy elektrického zariadenia do súdržnej formy.
Technológia Bluetooth sa začala vyvíjať už v roku 1994, keď mala nahradiť
infračervený prenos dát, v dosahu pokrývajúcom minimálne jednu celú miestnosť tak, že
komunikujúce zariadenia nemusia na seba vidieť. Prvé prototypy zariadení s Bluetooth
prišli na trh v roku 1998, za skutočný masový nástup tejto technológie možno považovať
až rok 2002. [20]
Technológia Bluetooth
Bezdrôtová technológia BLUETOOTH je celosvetová štandardná forma bezdrôtovej
komunikácie, čo znamená, že elektronika vybavená bluetoothom môže navzájom
komunikovať v dosahu 10 metrov.
Umožňuje vytvárať bezdrôtové ad hoc siete a obojsmerne prepojiť až 8 zariadení na
prenos dátových a hlasových paketov do rýchlosti 722 kbit/s.
Poskytuje možnosť prenášať dáta, hudbu, alebo obrázky bez akéhokoľvek fyzického
kontaktu. [18] Dokáže spojiť telefón s počítačom alebo s rôznymi prídavnými
zariadeniami ako sú slúchadlá a podobne bez potreby pevného prepojenia. Umožňuje
zariadenia spojiť aj bez podmienky priamej viditeľnosti medzi vysielačom a prijímačom.
[19]
Bluetooth je otvorený svetový štandard na bezdrôtovú výmenu údajov medzi dvoma
alebo viacerými zariadeniami. [20]
8.2.2. SIETE PAN
Siete PAN (Personal Area Networking), nazývané aj ako pikosiete, umožňujú
zariadeniam komunikovať na malé vzdialenosti. Uzly sa môžu kedykoľvek pripájať alebo
odpájať, komunikovať bezdrôtovo, môžu obsahovať PC, prídavné zariadenia, mobilné
zariadenia a rozhrania na siete LAN. [21]
37
Žilinská univerzita v Žiline
Hlavné využitie siete PAN:
• náhrada káblov prepojujúcich PC
• komunikácia s prídavnými zariadeniami
• poskytovanie bezdrôtového prístupu do siete LAN v rámci organizácií
• sťahovanie (download) a odosielanie (upload) súborov na mobilné zariadenia
• ad- hoc organizácia pracovných skupín
• smerovanie interakcií medzi zariadeniami [21]
Bluetooth používa rádiové pásmo 2,4 GHz podobne ako iné zariadenia, ktoré
nevyžadujú licenciu, ako sú napr. dvere do garáže, bezdrôtové telefóny a mikrovlnové
rúry. V tomto pásme pracujú aj bezdrôtové siete LAN HomeRF a 802. 11. Je len
doplnkovou technológiou na všeobecné použitie v sieťach LAN. Špecifikácia Bluetooth
umožňuje autentifikáciu zariadenia a šifrované zabezpečovacie služby na úrovni
linkového spojenia.
Niektoré WLAN štandardy pracujú v rovnakom frekvenčnom pásme (2.4 GHz) ako
Bluetooth a WPAN, a preto sa pracovná skupina 802.15.2 snaží vypracovať koexistenčný
model na kvantifikovanie ich vzájomného rušenia a tiež mechanizmy na ich redukciu.
Skupina 802.15.3 pracuje na WPAN štandarde s rýchlosťou porovnateľnou s
rýchlosťami WLAN, síce s menším dosahom, ale čo je dôležitejšie, s nižšou spotrebou a
menšími rozmermi, takže sa budú môcť zabudovať napr. do digitálnych videokamier, čo
umožní napr. zobrazovať práve zaznamenávaný videotok na monitore a ukladať ho na
pevný disk počítača. Štandard IEEE 802.15.3 je nazvaný WiMedia.
8.2.3. WiMedia
WiMedia pracuje rovnako ako Bluetooth a WiFi:
• v pásme 2,4 GHz
• ponúka vyššie rýchlosti (11, 22, 33, 44 a 55 Mbit/s v závislosti od vzdialenosti)
• podporuje kvalitu služby QoS
• malé oneskorenie
• malú spotrebu energie
• malú chybovost
38
Žilinská univerzita v Žiline
Sieť je predurčená na prepojovanie rôznych audiovizuálnych zariadení ako sú
videokamery, LCD displeje, digitálne fotoaparáty, MP3 prehrávače a set-top boxy. [23]
Štandard 802.15.3 je určený pre používateľov, ktorí potrebujú medzi počítačmi
prenášať väčšie množstvo dát, predovšetkým multimediálne súbory ako napr. vysoko-
kvalitné video, obrázky alebo aplikácie.
Pri vzdialenosti do 50 metrov je rýchlosť 55 Mbit/s, pri vzdialenosti do 100 metrov
(max. povolená vzdialenosť) ide o rýchlosť 11 – 22 Mbit/s.
Nový štandard je plne kompatibilný s ostatnými štandardmi, predovšetkým 802.11b
a 802.11g a spolupracuje s technológiou Bluetooth. [22]
Štandard UWB (ultraširokopásmové siete, Ultra Wideband), vyvíjaný niekoľkými
skupinami výrobcov, v rámci IEEE je označovaný ako 802.15.3a. Táto podskupina
pracuje na vyšpecifikovaní alternatívnych fyzických vrstiev s vyššími rýchlosťami (HR
PHY), a to najmä na báze ultraširokopásmové technológie UWB.
V skutočnosti nejde o novú technológiu, vo vojenskej oblasti sa využíva už roky,
napríklad v radarovej technike. V princípe ide o vysielanie obrovského počtu extrémne
krátkych impulzov (cca 0,5 nanosekundy) rozprestretých v pásme až niekoľko
gigahertzov (3,1 až 10,6 GHz), preto sa označuje ako ultraširokopásmová.
Na rozdiel od iných technológií pri UWB nie je modulovaná nosná frekvencia, ale
informáciu prenášajú priamo jednotlivé impulzy na rôznych frekvenciách, čo kladie
vysoké nároky na synchronizáciu.
Systémy UWB sú odolné voči rušeniu a naopak nespôsobujú rušenie iných
technológií, aj keď prekrývajú ich frekvenčné pásmo. [23]
Aplikácie technológie UWB:
• presná lokalizácia a detekcia osôb, predmetov (aj pod zemou a cez múry
objektov),
• detekcia pohybu a sledovanie pohybujúcich sa osôb, predmetov,
• presná navigácia a meranie vzdialeností (riadenie pohybu mobilných zariadení
a zamedzenie ich kolízií),
• rýchle lokálne a domáce komunikačné siete,
• bezpečnostné systémy [2].
39
Žilinská univerzita v Žiline
8.2.4. ZigBee
Štandard IEEE 802.15.4 má názov ZigBee. Na prvý pohľad by sa mohlo zdať, že
Bluetooth a ZigBee sú konkurenčné technológie. ZigBee jednotky operujú aj v pásme 2.4
GHz. Maximálna bitová rýchlosť 250 kbit/s pre ZigBee respektívne 1 Mbit/s pre
Bluetooth nie sú až tak veľmi rozdielne (tab. 8.2).
Tab. 8.2 Porovnanie ZigBee a Bluetooth
ZigBee Bluetooth
20 kbit/s 40 kbit/s 250 kbit/s 1 Mbit/s
868 MHz 915 MHz 2,4 GHz
Sieť Bluetooth je dynamická, mnohé zariadenia môžu byť v pohybe a komunikácia sa
strieda podľa potreby medzi rôznymi jednotkami. Naopak, sieť ZigBee je skôr statická.
ZigBee jednotky vysielajú veľmi zriedka a posielajú podstatne kratšie pakety ako
Bluetooth.
V sieti ZigBee je väčšinou hviezdicová topológia pripomínajúca sieť WLAN, čiže
jedna centrálna jednotka riadi 254 podriadených jednotiek. Aj ZigBee umožní priamu
komunikáciu medzi dvoma jednotkami.
V prípade ZigBee ide o automatizáciu, regulovanie a riadenie domácností a firemných
budov (osvetlenie, vykurovanie, klimatizácia, snímače teploty, tlaku, senzory plynu,
požiaru, snímače zabezpečovacích systémov a pod.). Preto sa nevyžaduje prenos hovoru a
nie je dôležitá ani príliš vysoká rýchlosť. [24]
Hlavným cieľom je čo najjednoduchšia realizácia podriadenej jednotky, ktorá má mať
čo najnižšiu spotrebu. Vďaka ZigBee postačuje jedno univerzálne diaľkové ovládanie pre
všetky audio/video zariadenia v domácnosti. Tento štandard je vhodný aj pre aplikácie,
kde je dôležité čo najmenšie oneskorenie ako napr. pri ovládačoch hier.
V roku 2000 dve štandardizačné skupiny - ZigBee, vzniknutá pod strechou HomeRF a
IEEE 802.15 - spojili sily na vypracovanie štandardu pre nízkorýchlostný prenos v
personálnych sieťach LR-WPAN (Low Rate WPAN), ktorý rieši potrebu lacných
bezdrôtových sietí s veľmi nízkou spotrebou pre domácnosti a priemysel. [25]
Porovnanie prenosových rýchlostí WPAN a WLAN znázorňuje tabuľka 8.3.
40
Žilinská univerzita v Žiline
Tab. 8.3 Prehľad prenosových rýchlosti WPAN a WLAN
WPAN 2,4 GHz
WLAN 2,4 GHz
ZigBee Bluetooth HomeRF 802. 11b 802. 11g
250 kbit/s 1 Mbit/s 10 Mbit/s 11 Mbit/s 54 Mbit/s
ZigBee v Európe pracuje v pásmach 868 MHz (20 kbit/s). V tomto pásme využíva
jeden kanál a 2.4 GHz (250 kbit/s).
V Spojených štátoch ZigBee operuje aj v pásme 915 MHz bitovou rýchlosťou 40
kbit/s a v tomto pásme využíva 10 kanálov. Dosah je 10 až 75 m, podľa požadovanej
aplikácie a výdrže batérií. [25]
Prehľad štandardov IEEE 802.15 uvádza tabuľka 8.4.
Tab. 8.4 Prehľad štandardov IEEE 802.15
Označenie
Bluetooth
1.1 Wimedia
ZigBee
Bluetooth
2.0 Štandard
IEEE 802.15.1 802.15.2 802.15.3 802.15.3a 802.15.4
Aplikácia
WPAN
koexistenciaWPAN WLAN
WPAN High Rate
AlternatívaHR PHY-
UWB
WPAN Low Rate
WPAN High Rate
Prenosová rýchlosť 1 Mbit/s -
11, 22, 33,44, 55 Mbit/s 55+ Mbit/s
20, 40, 250 Mbit/s 10 Mbit/s
Frekvencia 2,4 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz 3,1-10,6
GHz 2,4 GHz 2,4 GHz
8.3. WIMAX
Pracovná skupina IEEE číslo 16 - BWA (Broadband Wireless Access) začala svoju
činnosť v roku 1999 a vyvíja štandardy pre metropolitné siete MAN. Prvý štandard
802.16 z roku 2001 je známy ako celosvetová interoperabilita pre mikrovlnový prístup
WiMax (World Interoperability for Microwave Access).
Štandard 802.16 pre pásmo 10 až 66 GHz je určený pre bezdrôtové spojenie medzi
dvoma bodmi (P2P) a vzhľadom na vysoké frekvencie vyžaduje priamu viditeľnosť LOS
41
Žilinská univerzita v Žiline
(Line-of-sight). Zariadenia podľa 802.16 budú preto používané hlavne pre bezdrôtové
chrbticové siete s prenosovou kapacitou 32 až 134 Mbit/s. [27]
V januári 2003 schválil IEEE normu 802.16a, používanú v pásme 2 - 11 GHz a zahŕňa
frekvencie licencované, aj nelicencované. Rádiové kanály majú šírku pásma od 1,5 do 20
MHz..
Je to moderná norma pre širokopásmové metropolitné siete a má svoje kvality hlavne
v oblasti pokrytia, schopnosti rastu pri zvyšujúcom sa počte používateľov, ako aj v oblasti
podpory kvality služieb QoS (Quality of Service).
Používajú sa rýchlosti T1/E1 (1.5/2 Mbit/s), ktoré obvykle požadujú malé a stredné
firmy, ako aj doma pracujúci používatelia. Štandard 802.16a je zaujímavejší z hľadiska
domácich používateľov a firiem a predpokladá klasickú topológiu P2MP (bod-viacbod).
Nová generácia FWA zariadení nevyžaduje priamu viditeľnosť medzi základňovou
stanicou a používateľským zariadením. Pri šírke kanála 14 MHz je maximálna bitová
rýchlosť až 63 Mbit/s na kanál. Dosah je v rozpätí 2 až 40 km. [28]
Možnosť ušetriť na licenčných poplatkoch je hlavným dôvodom ustanovenia skupiny
802.16b. Ako východisko pre PHY poslúži fyzická vrstva WLAN štandardov 802.11a
respektívne európska obdoba HIPERLAN (5 GHz, 54 Mbit/s). [27]
Pre domácich používateľov je dôležitý WirelessHUMAN (Wireless High-Speed
Unlicensed Metropolitan Area Network) nielen preto, že podporuje aj topológiu Mesh,
ale najmä preto, že využíva nelicencované pásma, najmä 5 až 6 GHz. To je zvlášť
lákavé pre menších regionálnych poskytovateľov služieb. [28] Prehľad uvedených
štandardov ilustruje tabuľka 8.5.
Tieto štandardy predpokladajú topológiu bod-viac bodov a bunkový systém, tzn.
centrálne základňové stanice, ktoré pokrývajú jednotlivé bunky a poskytujú účastníkom
hlasové, video a dátové služby vďaka kanálom so šírkou pásma nad 10 MHz, zaručeniu
QoS (Quality of Service) a vysokej rýchlosti prenosu v oboch smeroch od účastníka aj k
účastníkovi (uplink/downlink).
V roku 2003 nasledovala norma IEEE 802.16c. V roku 2004 zasa norma IEEE
802.16d označovaná 802.16 –2004, zahŕňajúca štandard IEEE 802.16 s rozšíreniami z
normy IEEE 802.16a a profilmi IEEE 802.16c.
42
Žilinská univerzita v Žiline
Tab. 8.5 Prehľad štandardov IEEE 802.16
Štandard IEEE
Názov Pásmo Licencia
802. 16 WirelessMAN-SC 10 – 66 GHz
Licencované a nelicencované pásma
WirelessMAN-SCa 2 – 11 GHz WirelessMAN-OFDM 2 – 11 GHz 802. 16a
WirelessMAN-OFDMA 2 – 11 GHz
Licencované pásma
802. 16b WirelessHUMAN 2 – 11 GHz Nelicencované pásma 5-6 GHz
Vrámci normy IEEE 802.16e budú plánované prístupy s prenosovou rýchlosťou viac
ako 10 Mbit/s. Umožní to integráciu techniky do notebookov a roaming medzi
jednotlivými bunkami.
Vrámci projektu BRAN (Broadband Radio Access Networks) sa pracuje na
špecifikáciach podobných štandardov (tab.8.6):
• HIPERACCESS ( rýchlosť 25 Mbit/s),
• HIPERLINK (do 155 Mbit/s, dosah 150 m)
• HIPERMAN (High Performance Radio MAN). [29]
Tab. 8.6 Prehľad štandardov ETSI
Štandard ETSI HIPERACCESS HIPERLINK HIPERMAN HIPERMAN Frekvenčné Pásmo
40,5 - 4 3,5 GHz 17 GHz 2-11GHz
5,725 - 5,875 GHz
8.3.1. Technológia WiMax
O technológii WiMAX sa hovorí v súvislosti s plánovaným nástupom
telekomunikačných služieb poskytovaných cez rádiové siete FWA v pásme 3,5 GHz.
WiMax sa v porovnaní so štandardom WiFi, orientovaného na siete LAN, zameriava
na bezdrôtový stacionárny internetový širokopásmový prístup. V porovnaní s DSL a
43
Žilinská univerzita v Žiline
UTMS predstavuje jednoznačne rýchlejší spôsob prenosu dát. Rozsah a rýchlosti
jednotlivých kategórií bezdrôtových sietí znázorňuje obrázok 8.6.
PAN WANLAN MAN<1m 10m 100m
10 Mbit/s
100 Mbit/s
1 Gbit/s
Obr. 8.6 Rozsah a rýchlosti jednotlivých kategórií bezdrôtových sietí
Výhody technológie WiMAX
• okrem priamej viditeľnosti LOS (Line-of-sight) pracuje aj v režime NLOS
(Non-Line-Of-Sight), teda bez priamej viditeľnosti
• využíva OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) moduláciu
podobne ako WiFi siete na báze 802.11
• podporuje pružné prideľovanie šírky pásma rádiových kanálov a ich opakované
využívanie pre zvyšovanie kapacity siete
• má zabudovanú podporu kvality služieb (QoS) rôznych úrovní, takže je
spôsobilá poskytovať nielen VoIP, ale aj prenos videa a videokonferencií
• podporuje stovky až tisícky používateľov vrámci jedného kanála a v prípade
potreby tiež umožňuje rozdeľovať bunky na niekoľko sektorov a takto ďalej
zvýšiť kapacitu siete.
• maximálna prenosová kapacita je dosahovaná pri šírke kanála 20 MHz..
Metropolitné siete MAN predstavujú pre WiMAX ideálny trhový segment kvôli
vysokej prenosovej kapacite, veľkému dosahu a skutočnosti, že pre šírenie signálu nie je
podmienkou priama viditeľnosť.
44
Žilinská univerzita v Žiline
Technológia ponúka zdieľanú kapacitu do 70 Mbit/s, čo predstavuje možnosť
pripojenia napríklad 1000 domácností k internetu rýchlosťou 1 Mbit/s (pri miernej
agregácii), alebo niekoľko desiatok firiem dvojmegabitovými linkami. [26]
8.3.2. Porovnanie parametrov rýchlosť, dosah, NLOS
Faktory ako rýchlosť, dosah a NLOS (Non Line Of Sight) spolu veľmi úzko súvisia.
Nie je možné mať všetky tri naraz v najlepšej kvalite, a teda naraz dosiahnuť vysokú
rýchlosť, veľký dosah a prevádzku bez priamej viditeľnosti NLOS. Tieto parametre
musia byť neustále v rovnováhe. Keď sa zvýši rýchlosť, tak automaticky klesne dosah.
Rýchlosť
Rýchlosť je vždy závislá priamo od šírky pásma a od použitej modulácie.
Výhodou WiMax je používanie adaptívnej modulácie, ktorá umožňuje meniť typ
modulácie podľa kvality spojenia. V praxi to znamená, že ak je rádiové spojenie kvalitné,
použije sa modulácia s vyšším počtom stavov a ak je nekvalitné, použije sa zasa
modulácia s menším počtom stavov.
WiMAX vie pracovať so 64 QAM, 16 QAM, QPSK a BPSK. Použitie modulácie
závisí od ďalších dvoch faktorov, ako je NLOS a vzdialenosťou základňovej stanice.
Tab. 8.7 Údaje o moduláciách pre WiMax
modulácia počet stavov počet bitov
rýchlosť Mbit/s kódované/
nekódované
16 QAM 64 6 70/50
64 QAM 16 4 46/34
QPSK 4 2 22/14
BPSK 2 1 11/8
V tabuľke 8.7 sú uvedené údaje pre danú moduláciu pri využití celého 14 MHz
frekvenčného pásma. Rýchlosti platia pre jeden sektor základňovej stanice. Bežne má
základňová stanica aspoň tri sektorové antény, takže prenosové kapacity sa týmto
spôsobom zvyšujú.
45
Žilinská univerzita v Žiline
NLOS
Keď nie je zabezpečená priama viditeľnosť na základňovú stanicu, znižuje sa dosah
signálu od základňovej stanice. Je to však výhodné v husto osídlených oblastiach v
mestách, kde je veľa vysokých budov a prípadne aj nerovností v teréne. V takýchto
lokalitách je potrebné budovať základňové stanice hustejšie a samozrejme musia mať
viacero sektorových antén, aby sa kapacita zvýšila. Ak by základňové stanice boli od seba
príliš ďaleko, nebolo by možné používať dostatočne silnú moduláciu a využitie pásma by
nebolo také efektívne.
Dosah
Môžeme uvažovať o dosahu pri priamej viditeľnosti LOS a bez priamej viditeľnosti
NLOS. Na obrázku 8.7 je vidieť porovnanie týchto dvoch prístupov. Znázorňuje, že
NLOS veľmi znižuje dosah signálu, a preto je potrebné stavať základňové stanice blízko
k sebe, aby sa zaručila efektivita. Samozrejme, nič nebráni postaviť ich ďalej od seba a
neskôr, po vzraste počtu zákazníkov a nedostačujúcej kapacite, zhustiť sieť
základňových staníc. [30]
LOSNLOS
14 km
2,0 km
20 km
3,0 km
30 km
4,7 km
36 km
64 QAM
16 QAM
QPSK
BPSK
Obr. 8.7 Porovnanie LOS a NLOS
46
Žilinská univerzita v Žiline
9. SYSTÉM DOCSIS
9.1. SYSTÉMY DOCSIS
Štandard DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification), definuje
technické špecifikácie koncových používateľských zariadení a vybavenia
prevádzkovateľov káblových sietí. Podpora tomuto štandardu je aj impulzom pre rozvoj
dátových prenosov po káblových sieťach.
Štandard zabezpečuje interoperabilitu akéhokoľvek vybavenia v káblových
infraštruktúrach, vrátane koncových používateľských zariadení. [37]
Porovnanie verzií štandardu DOCSIS znázorňuje tabuľka 9.2.
DOCSIS 1.0
Je americký štandard pre prenos dát po rozvodoch káblovej televízie.
Priamy kanál má šírku pásma 6 MHz, čo zodpovedá jednému televíznemu kanálu a
poskytovateľ ho môže umiestniť do frekvenčného rozsahu 91 až 857 MHz.
Maximálna prenosová rýchlosť priameho kanála závisí od šírky pásma a typu použitej
modulácie. Pri použití 64-QAM je maximálna prenosová rýchlosť 27,9 Mbit/s a pri 256-
QAM je rýchlosť 39,4 Mbit/s.
Spätný kanál leží vo frekvenčnom rozsahu 5 až 42 MHz. Používa sa modulácia QPSK
alebo 16-QAM. Pri použití modulácie QPSK a šírke pásma 3,2 MHz je prenosová
rýchlosť 5,12 Mbit/s.
Nevýhodou je, že tu nie sú implementované funkcie pre zaistenie kvality služieb QoS.
[31]
DOCSIS 1.1
Predstavuje vylepšenú verziu DOCSIS 1.0 týkajúcu sa predovšetkým kvality služieb
QoS a vylepšenia vlastností spätného kanála. So štandardom DOCSIS 1.0 je schopný
spolupracovať v oboch smeroch, je tu zvýšená bezpečnosť prenosu dát a možnosť
manažmentu siete.
Používa sa modulácia QPSK alebo 16-QAM. Pri použití modulácie QPSK je
maximálna prenosová rýchlosť 10,24 Mbit/s. Nasledujúci obrázok 9.1 ilustruje vzťah
medzi DOCSIS a modelom RM OSI. [31]
47
Žilinská univerzita v Žiline
Optická alebo koaxiálna sieť
Downstream TDMA
OSI DOCSISMPEGvideoDOCSIS
kontrolné správy
IP
Aplikačná vrstva
TCP UDP
Fyzickávrstva
Linková vrstva
Sieťová
Transportná
Vyššie vrstvy
DOCSIS MAC
IEEE 802.2
5-65 Mhz 8 Mhz ITU-T J.83
Obr. 9. 1 Protokolový stĺpec DOCSIS v porovnaní s vrstvami RM OSI
DOCSIS 2.0
Tento štandard je úplne kompatibilný s predchádzajúcimi verziami. Má vylepšený
spätný kanál, ktorý vďaka prístupovým metódam A-TDMA (Advanced TDMA) a S-
CDMA (Synchronous CDMA) je vhodný pre multimediálne aplikácie.
Maximálna prenosová rýchlosť v spätnom kanále je 30,72 Mbit/s. [31]
DOCSIS 2.0 umožňuje využitím jedného 6 MHz kanála pri 256-stavovej
kvadratúrovej amplitúdovej modulácii (QAM) zabezpečiť rýchlosť až 42 Mbit/s. V smere
dát od používateľa k poskytovateľovi je možné používať rôzne šírky pásma (až 2 MHz),
čo pri 16-stavovej QAM znamená rýchlosť až 10 Mbit/s. Bežne sa na jeden tento
televízny kanál pripája 500 až 2000 používateľov. Ak sa kapacita zaplní, nie je
problémom pridaním ďalšieho kanála pripájať viacej používateľov. [32]
DOCSIS 2.x.
V súčasnej dobe sa pracuje vrámci CableLabs na ďalších verziách označovaných
DOCSIS 2.x. Uvedený štandard by mal priniesť ešte lepšiu podporu multimediálnych IP
služieb (VoIP a IP video) a ďalších neinternetových aplikácií. [31]
48
Žilinská univerzita v Žiline
DOCSIS 3.0
Štandard pre CATV DOCSIS 3.0, by mal časom nahradiť dnes používaný DOCSIS
2.0. Keďže už aj DOCSIS 2.0 je pripravený pre aplikácie služieb citlivých na QoS typu
video na požiadanie a VoIP, hlavným prínosom DOCSIS 3.0 by malo byť markantné
zvýšenie rýchlostí. [32]
Cestou k zvyšovaniu výkonnosti by sa malo stať využitie väčšej šírky pásma tým, že
sa pre dátové prenosy využije niekoľko 8 MHz kanálov resp. 6 MHz namiesto jedného.
Hodnoty pre priamy smer by mali dosahovať až 200 Mbit/s, niektoré riešenia
predstavili celkovú zdieľanú kapacitu až 1,28 Gbit/s.
Kábloví operátori uvažujú najčastejšie s poskytovaním rýchlosti pre sťahovanie
údajov 100 Mbit/s, čo bohato pokrýva aktuálne potreby používateľov. [33]
Prehľad o zvyšovaní šírky pásma a prenosových rýchlostiach pri technológii
káblových modemov je uvedený v tabuľke 9.1.
Tab.9.1 Zvyšovanie šírky pásma a prenosových rýchlostí pri technológii káblových
modemov
Tab. 9.2 Porovnanie verzií štandardu DOCSIS
Verzia DOCSIS DOCSIS 1.0 DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0 DOCSIS 2.x DOCSIS 3.0Služby
Internet - - - - - VoIP - - - -
Videokonferencia - - - Video na požiadanie - -
Zariadenie Káblový modem - - - - -
VoIP telefón - - - - Videotelefón - - - IP set-top box - -
Prenosová rýchlosť Priamy smer 10 Mbit/s 30 Mbit/s 40 Mbit/s 40 Mbit/s 200 Mbit/s Spätný smer 10 Mbit/s 10 Mbit/s 30 Mbit/s 30 Mbit/s 100 Mbit/s
DOCSIS Max. šírka pásma
kanála
Spektrálna
účinnosť
Max. dátový
tok/kanál
DOCSIS 1.0 3,2 MHz 1,6 bps/Hz 5,12 Mbit/s
DOCSIS 1.1 3,2 MHz 3,2 bps/Hz 10,24 Mbit/s
DOCSIS 2.0 6,4 MHz 4,8 bps/Hz 30,72 Mbit/s
49
Žilinská univerzita v Žiline
EuroDOCSIS 1.0
Priamy kanál 8 MHz je realizovaný na frekvenciách 96 až 864 MHz. Pri použitej
modulácii 64-QAM je maximálna prenosová rýchlosť 42 Mbit/s a pri modulácii 256-
QAM je maximálna prenosová rýchlosť 56 Mbit/s.
Spätný kanál má frekvenčný rozsah 5 až 65 MHz. Používa sa modulácia 16-QAM a
QPSK. [31]
EuroDOCSIS 1.1
Táto verzia má implementovanú kvalitu služieb QoS, používa modulácie 16-QAM a
QPSK pri maximálnej prenosovej rýchlosti spätného kanála 10,24 Mbit/s. V tomto
štandarde sú zavedené multimediálne aplikácie a IP telefónie (VoIP). [31]
EuroDOCSIS 2.0
Je určený na dátovú komunikáciu prostredníctvom káblových sietí, ktorá umožňuje
prenos dát rýchlosťou až do 50 Mbit/s.
Normy DOCSIS zaisťujú, aby sa dáta všetkých používateľov udržali v tajnosti, a to
pomocou technológie kódovania.
Naviac DOCSIS 1.0, DOCSIS 2.0, DOCSIS 3.0 ponúkajú ďalšie nástroje na
zabezpečenie ochrany služieb, keď sa požaduje, aby sa každý modem verifikoval
použitím digitálneho certifikátu, bezpečnostnej metódy stiahnutia nového operačného
softvéru na modem a spôsobu zakódovania vysokohodnotného vysielania a poskytovania
odkódovacích kľúčov len tým zákazníkom, ktorí majú danú službu povolenú. [36]
9.2. KÁBLOVÉ MODEMY A SIETE KÁBLOVEJ TELEVÍZE CATV
Siete káblovej televízie CATV boli pôvodne špecifickými sieťami zameranými len na
distribúciu televíznych a rozhlasových signálov. Ich architektúra aj technológia sa
výrazne odlišovali od telekomunikačných sietí slúžiacich na poskytovanie hlasových a
dátových služieb.
Moderné siete CATV sú už vybudované s využitím hybridnej technológie HFC
(Hybrid Fiber Coax) s prevažujúcimi podielom optickej časti, ktoré zabezpečujú
obojsmernú komunikáciu na rozsiahlejšom území (metropolitné a regionálne siete).
50
Žilinská univerzita v Žiline
Spôsobov, akými sa dáta prenášajú po káblových rozvodoch, je niekoľko. Používa sa:
• štandard DOCSIS prípadne jeho variant EuroDOCSIS
• štandard DVB/DAVIC
Počas niekoľkých rokov operátori káblových televízií prechádzali od tradičného
základu podnikania v zábavných programoch do pozície poskytovateľov kompletných
televíznych, telefónnych a dátových služieb. Káblové modemy DOCSIS patria k
základným prvkom, umožňujúcim tento prechod.
Káblový modem sa stal prvotriednym širokopásmovým pripojením pre mnohých
používateľov Internetu. Ide o zariadenie určené pre pripojenie počítača ku káblovej sieti,
ktorá primárne slúži na distribúciu televízneho signálu.
Káblový modem pracuje v prvej a druhej vrstve modelu RM OSI, nad ktorou fungujú
protokoly IP, TCP, UDP atď.
Káblové modemy najčastejšie používajú kvadratúrnu amplitúdovú moduláciu QAM a
kvadratúrne kľúčovanie fázovým posunom QPSK. QPSK modulácia je viac odolná voči
vonkajšiemu rušeniu, ktoré sa objavuje na prenosovej ceste. [31]
Šírka pásma u CATV je 750 MHz, maximálne do 860 MHz. Na spätný smer
(upstream) bol vyčlenený rozsah 5 až 42 MHz (EuroDOCSIS 5 až 65 MHz) pričom
okrem odosielania dát sa táto časť pásma využíva aj na monitorovanie siete, signalizáciu
služby video na požiadanie, i TV a káblovú telefóniu. [35]
Na priamy smer (downstream) sa využívajú kanály nad 50 MHz so šírkou 6 MHz
(americký DOCSIS) resp. 8 MHz (euroDOCSIS) obr. 9.2. Takto je možné v pásme
širokom 700 MHz realizovať až 110 televíznych kanálov súčasne. [32]
50 - 750 M5 - 42 MHz Hz
Spätný smer Priamy smer
Obr. 9.2 Rozloženie pásma pri dátových prenosoch po TV kanále
51
Žilinská univerzita v Žiline
9.2.1. Architektúra káblovej siete
Srdcom celej siete je koncový systém káblového modemu CMTS (Cable Modem
Terminating System) (príloha č. 3) ktorý sa stará o integráciu dát do prenosovej siete,
slúžiacej na spojenie CMTS a modemu používateľa. Pomocou optického prijímača a
optického vysielača sú tieto dáta posielané do optickej časti siete.
Diplexný filter umožňuje, aby koaxiál pôvodne stavaný na jednosmerný prenos,
mohol prenášať dáta v oboch smeroch. Tomu slúžia aj obojsmerné zosilňovače.
Keď je kábel privedený k zákazníkovi, nainštaluje sa u neho rozbočovací filter
(splitter). Ten rozdelí signál na dva - TV a dáta.
Potom sa dátový výstup z rozbočovača privedie ku káblovému modemu CM a odtiaľ
už pomocou skrúcanej dvojlinky (bežný ethernetový kábel) do počítača.
DOCSIS 2.0 definuje maximálny možný čas uplynutia medzi požiadavkou a
odpoveďou medzi CMTS a CM. Sú to približne 2 milisekundy.
Oproti DOCSIS 1.1 je to obrovský pokrok. Táto latencia sa zachováva aj pri
maximálnej povolenej vzdialenosti medzi CMTS a CM, čo je 160 km. Táto vzdialenosť je
súčet dĺžky optickej časti siete a koaxiálnej. Koaxiálna časť má maximum približne 16
km, ale bežne býva kratšia.
DOCSIS je stavaný (podobne ako WiMAX) na časovom multiplexe s prideľovaním
časových intervalov (preto sa WiMAXu niekedy hovorí aj rádiový DOCSIS) a je možné
abezpečiť QoS, čo ho predurčuje napríklad na prenos hlasu po kábli. Funguje to tak, že
telefón sa pripája priamo ku káblovému modemu [32]
52
Žilinská univerzita v Žiline
ZÁVER
V mojej diplomovej práci som prenikla do štruktúry Mikrovlnovej prístupovej siete
FWA a do používaných technológií. Z množstva doteraz známych informácií som
selektovala dôležité a relevantné podklady. Pripojené nákresy napomáhajú k názornejšej
predstave a kompletizujú ju.
Chcela by som podotknúť, že značná časť nadobudnutých materiálov je dostupná v
anglickom jazyku, a teda bolo potrebné vyvarovať sa nepresností pri preklade odborných
termínov.
Písanie mojej práce si vyžadovalo preštudovanie množstva materiálov, ktoré sú
ponúkané na webovských stránkach Internetu, alebo v odborných časopisoch.
Nadobudnuté informácie týkajúce sa Mikrovlnej prístupovej siete, používaných
technológií som získala z uvedených zdrojov.
Bezdrôtové technológie predstavujú najrôznejšie systémy, zariadenia, prostriedky
eliminujúce káblové vedenia a súčasne zachovávajú rovnaké služby.
Dôvodom vývoja technológií ako sú WiFi, Bluetooth, Wimax a im podobných, bolo
úsilie vyvinúť bezdrôtovú komunikačnú technológiu, ktorá by sa vyznačovala nízkou
cenou, nízkou spotrebou elektrickej energie, malými rozmermi a globálnou dostupnosťou.
V priebehu niekoľkých rokov odborná verejnosť predpokladá vymiznutie káblov a
ich následné nahradenie bezdrôtovou technikou.
Kvôli kompatibilite zariadení rôznych výrobcov bolo potrebné vytvoriť a schváliť
rôzne štandardy kompetentnými organizáciám, ako je IEEE a ETSI.
Uvedené poznatky zhrnuté v diplomovej práci som previedla do prostredia Flash a
zostavila test náhodne generujúcich otázok, ktorým si čitateľ bude môcť preveriť
vedomosti získané v teoretickej časti.
53
Žilinská univerzita v Žiline
ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY
Sieť Internet
[1] http://h41111.www4.hp.com/gomobile/sk/sk/get_started/whatis.html
[2]
http://64.233.179.104/search?q=cache:QoYUrPvuqhQJ:www.rokovania.sk/appl/material.
nsf/0/7AAE225262B1C255C12570EA0045C07B/%24FILE/Zdroj.html+LMDS&hl=sk&
gl=sk&ct=clnk&cd=9&lr=lang_sk 10/2005
[3] http://www.earchiv.cz/b00/b0811001.php3
[4] http://www.fwa.sk/technologie/parametre.html 10/2005
[5] http://www.telenornetworks.sk/prod/fwa.php
[6] http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=5122
[7] http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=3308
[8] http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=3311
[9]http://www.gamo.sk/gamo/web/news.nsf/0/7cfca55265c26d37c1256d98003c7ca2?Op
enDocument
[10] http://www.pocitac.sk/spravy/?clanok=168 10.2.2006
[11] C:\Documents and Settings\Administrator\Desktop\Články
[12] http://www.megainet.sk/wifi.htm
[13] http://www.pripojsa.sk/?page=co-je-wifi/
[14]
http://www.gamo.sk/GAMO/web/home.nsf/pages/05DF9DE95D1CD0C1C1256BAD004
7008E
[15] http://www.inet.sk/clanok/1100/mikrovlne-siete-ktoreho-poskytovatela-si-vybrat
[16] http://www.svetsiti.cz/view.asp?rubrika=Tutorialy&temaID=115&clanekID=121
http://www.svetsiti.cz/view.asp?rubrika=Tutorialy&temaID=115&clanekID=122
http://www.svetsiti.cz/view.asp?rubrika=Tutorialy&temaID=115&clanekID=123
[17] http://sk.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi#V.C3.BDhody_WiFi
[18] http://www.dsi.sk/jabra/
Žilinská univerzita v Žiline
[19]http://www.roden.sk/podpora.php
[20]http://www.fi.muni.cz/usr/jkucera/pv109/2004/xkrempas.htm
[21] http://www.manager.sk/clanok.asp?id=1174
[22] http://www.pcspace.sk/akciered/index.cphp?page=2041
[23] http://www.sme.sk/clanok.asp?cl=1715712
[24] http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=4448
[25] http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=4397
[26] http://www.zive.sk/h/Poradca/AR.asp?ARI=113820
[27] http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=3475
[28] http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=5122 10.2.2006
[29] http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=3478
[30] http://www.inet.sk/index.php?id=2523&tema=AlternativnePripojenie&page=clanok
[31] http://access.feld.cvut.cz/view.php?cisloclanku=2005112001
[32] http://www.inet.sk/index.php?id=2607&tema=AlternativnePripojenie&page=clanok
[33] http://www.zive.sk/h/Poradca/AR.asp?PG=1&ARI=113219&CAI=2220
[34]
http://www.zive.sk/Article/Show_Article_Print.asp?PRN=true&ARI=105779&CAI=221
5
[35]
http://nlp.fi.muni.cz/projekty/wwg/retriever.php?_re_url=http%3A%2F%2Fwww.isdn.cz
%2Fclanek.php%3Fcid%3D5928
[36] http://www.cablemodem.com/primer/
[37] http://idigest.eunet.sk/promanag/texty/19971024/8.htm
Žilinská univerzita v Žiline
ČESTNÉ VYHLÁSENIE
Vyhlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracovala samostatne, pod odborným vedením vedúceho diplomovej práce doc. Ing. Jána Dúhu, PhD. a používala som len literatúru uvedenú v práci.
Súhlasím so zapožičiavaním diplomovej práce.
V Žiline dňa 19.05.2006 ...........................
Žilinská univerzita v Žiline
Poďakovanie
Týmto by som chcela poďakovať doc. Ing. Janovi Dúhovi, PhD., pracovníkovi katedry telekomunikácií Žilinskej univerzity v Žiline, za poskytnuté rady a za jeho obetavý prístup počas vypracovania diplomovej práce.
Žilinská univerzita v Žiline
Žilinská univerzita v Žiline Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií
Mikrovlnové prístupové siete FWA – CBT kurz
Prílohová časť
Dagmar Pajdušáková
2006
Žilinská univerzita v Žiline
ZOZNAM PRÍLOH
Príloha č. 1: Porovnanie FWA s inými prístupovými technológiami
Príloha č. 2: Štandard 802. 11n
Príloha č. 3: Architektúra káblovej siete
Príloha č. 4: Testovacie otázky
Príloha č. 5: CD priložené na zadnom obale diplomovej práce
Žilinská univerzita v Žiline
Príloha č. 1 :
POROVNANIE FWA S INÝMI PRÍSTUPOVÝMI TECHNOLÓGIAMI
Integrované služby digitálnej siete ISDN
charakteristika BRI (2B+D, 144kbit/s); PRI (30B+D, 1984 kbit/s)
typ prevádzky asymetrický
výhody
väčšie prenosové kapacity v porovnaní s
analógovým modemom, hlasová a dátová
komunikácia súčasne, konektivita založená na
medzinárodnom štandarde, relatívne nízka cena
nevýhody šírka frekvenčného pásma, existencia prípojky
v domácnosti
Digitálna účastnícka prípojka DSL
charakteristika ADSL: 1,5 -8 Mbit/s; VDSL: do 50 Mbit/s
typ prevádzky typicky asymetrický, môže byť symetrický
výhody vyššie frekvenčné pásmo, používa existujúcu
infraštruktúru, teoreticky rýchla inštalácia
nevýhody
závislosť šírky pásma/vzdialenosti (max. 5 km),
definovaná kvalita metalického vedenia, finančne
náročná inštalácia
Žilinská univerzita v Žiline
Prenajatý digitálny okruh
charakteristika n x 64 kbit/s
n x 2 Mbit/s
typ prevádzky typicky symetrický
výhody
vysoká miera bezpečnosti prevádzky, reálne spojenie
bez časového oneskorenia, bez poplatkov za
telefonovanie, viacero používateľov môže využívať
kapacitu v rovnakom čase
nevýhody vysoké náklady
Optické prístupové siete
charakteristika Gbit/s
typ prevádzky symetrický
výhody
bez limitu na šírku frekvenčného pásma, vysoký
stupeň bezpečnosti, nízka chybovosť, vysoká
odolnosť voči rušeniu
nevýhody
existujúca lokálna infraštruktúra na metalickom
vedení, inštalácia optických konvertorov pre PC,
telefón, TV, pri väčších vzdialenostiach potreba
zosilňovačov signálu
Žilinská univerzita v Žiline
Pevný bezdrôtový prístup FWA
charakteristika 256 kbit/s – 10 Mbit/s
typ prevádzky symetrický, môže byť aj asymetrický
výhody
cenovo výhodná alternatíva riešenia účastníckej
prípojky, rýchle vybudovanie pripojenia, nízke
náklady na vybudovanie siete a jej prevádzku
nevýhody podmienka priamej viditeľnosti
Žilinská univerzita v Žiline
Príloha č. 2:
ŠTANDARD 802. 11N
Označenie MIMO (Multiple In, Multiple Out) je synonymum pre normu IEEE
802.11n, u ktorej sa predpokladá schválenie v roku 2006.
Pri komunikácii podľa tejto normy sa paralelne prenáša viacero paketov. Paralelný
prenos dát možno realizovať vďaka zabudovaniu viacerých aktívnych prvkov do jedného
zariadenia, pričom každý prijímač/vysielač je pripojený k vlastnej anténe.
Aby však zariadenie nerušilo samo seba, musia byť paralelne vysielajúce antény od
seba vzdialené najmenej toľko, ako je polovica amplitúdy jednej vlny (približne 6,25 cm).
Okrem toho pri komunikácii prichádzajú na rad špeciálne algoritmy, pomocou ktorých
môžu zariadenia kombinovať prijímané signály z rôznych antén. Vďaka tomu sa zvyšuje
odstup signálu od šumu, teda aj prenosová rýchlosť.
Na zvýšenie rýchlostí treba využiť aj princíp nazývaný rozdelenie dát do priestoru
(spacial multiplexing). V podstate ide o rozdelenie prenášaných bitov do viacerých
kanálov, čo v budovách zvyšuje priepustnosť približne o 70 %. Práve vnútri objektov
totiž dochádza k rôznym odrazom signálu, pričom odrazené vlny sú prijaté o zlomky
sekundy neskôr, a tak spôsobujú interferencie.
Technológia MIMO ponúka vyššiu priepustnosť i lepšie pokrytie signálom v
budovách.
V prípade využitia bežného WiFi by dochádzalo k značnému rušeniu; technológia
MIMO je však oveľa odolnejšia voči rôznym interferenciám, jednotlivé prístroje totiž
disponujú viacerými prijímačmi i vysielačmi.
K zariadeniam nemožno pripojiť externú anténu, a tak je dosah prístrojov obmedzený
nanajvýš na niekoľko desiatok metrov, preto sú určené predovšetkým na prevádzku v
budovách.
Žilinská univerzita v Žiline
Príloha č. 3:
ARCHITEKTÚRA KÁBLOVEJ SIETE
Diplexný filter
CMTS
Internet
Optický vysielač
Optickýpríjmač
Optický vysielač
Optickýpríjmač
TV PC
CM
Zásuvkau zákaznika
Žilinská univerzita v Žiline
Príloha č. 4:
TESTOVACIE OTÁZKY
1. Sieť GSM nazývame: a) 1 G b) 2 G c) 3 G
2. Družicový prístup:
a) počíta s oneskorením signálu b) počíta so značným oneskorením signálu c) nepočíta s oneskorením signálu
3. Siete FWA sú: a) úzkopásmové
b) širokopásmové c) úzkopásmové aj širokopásmové
4. Širokopásmové siete FWA využívajú frekvenčné pásmo:
a) 3,5 MHz – 30 MHz b) 3,5 MHz – 40 MHz c) 10,5 MHz – 40 MHz
5. Úzkopásmové siete FWA využívajú frekvenčné pásmo:
a) 1,8 MHz – 3,5 MHz b) 1,8 MHz – 4,5 MHz c) 1,5 MHz – 4,5 MHz
6. Širokopásmové siete FWA:
a) vyžadujú priamu viditeľnosť b) nevyžadujú priamu viditeľnosť
7. Dosah širokopásmových sietí FWA je: a) 2 – 4 km b) 2 – 5 km c) 3 – 5 km
8. Sieť FWA pracuje spôsobom:
a) bod-bod b) bod-viac bodov c) viacbod-viacbod
9. Z pohľadu používateľa FWA prístup umožňuje na jednom termináli poskytnúť:
a) hlasové služby b) dátové služby c) prístup na internet d) hlasové služby, dátové služby, prístup na internet
Žilinská univerzita v Žiline
10. Z ktorých častí pozostáva architektúra siete FWA? a) prístupová sieť, transportná sieť b) prístupová sieť, transportná sieť, jadro siete c) prístupová sieť, transportná sieť, jadro siete, centrálny dohľadový systém
11. Prístupová sieť umožňuje prístup na:
a) synchrónne hlasové rozhranie G 703, G 704, b) synchrónne dátové rozhranie X.21 c) Ethernetové rozhranie 10BaseT d) synchrónne hlasové rozhranie G 703, G 704, dátové rozhranie X.21,
ethernetové rozhranie 10BaseT
12. Pevný bezdrôtový prístup FWA: a) je určený na komunikáciu medzi pevnými bodmi b) predstavuje bezdrôtové riešenie širokopásmového prístupu používateľov
k telekomunikačným službám 13. Aké frekvenčné pásmo používa FWA?
a) 800 MHz – 30 MHz b) 900 MHz – 30 MHz c) 900 MHz – 40 MHz
14. Maximálna kapacita na terminálovú stanicu je:
a) 10 kbit/s b) 10 Mbit/s c) 20 kbit/s d) 20 Mbit/s
15. Z čoho pozostáva základná bunka siete?
a) základňová stanica b) účastnícke terminály c) základňová stanica, účastnícky terminál
16. Priemer účastníckej antény s dosahom do 3 km od základňovej stanice je:
a) 16 cm b) 24 cm c) 26 cm
17. Priemer účastníckej antény s dosahom do 5 km od základňovej stanice je:
a) 40cm b) 60 cm c) 62 cm
18. Topológia MESH je označovaná:
a) bod-bod b) bod-viac bodov c) viac bodov -viac bodov
Žilinská univerzita v Žiline
19. Hlavný element siete MESH AirHead a) musí mať na dohľad a dosah všetkých účastníkov b) nemusí mať na dohľad a dosah všetkých účastníkov c) musí mať na dohľad všetkých účastníkov d) musí mať na dosah všetkých účastníkov
20. Na jeden AirHead je možné pripojiť:
a) až 30 používateľov b) až 40 používateľov c) až 60 používateľov
21. Kapacita na jeden AirHead je:
a) 2 Mbit/s b) 4 Mbit/s c) 2 Mbit/s
22. V jednej bunke môže byť:
a) 4 AH b) 6 AH c) 16 AH
23. Kapacita v jednej bunke je:
a) 2 Mbit/s b) 4 Mbit/s c) 12 Mbit/s
24. V jednej bunke môže byť:
a) max 140 používateľov b) max 160 používateľov c) max 240 používateľov
25. V akom frekvenčnom pásme pracuje sieť MESH?
a) licencované pásmo 26 GHz b) nelicencované pásmo 2,4 GHz
26. Služba LAN-LAN/VPN umožňuje:
a) prenos dát medzi používateľmi siete b) prenos dát medzi používateľmi siete a používateľmi sietí iných prevádzkovateľov
27. ISDN protokol zabezpečuje hlasovú komunikáciu na úrovni:
a) BRI 2B+D b) PRI 30B+D c) BRI 2B+D, PRI 30B+D
28. Špecifická aplikácia
a) je videokonferenčné spojenie b) nie je videokonferenčné spojenie
Žilinská univerzita v Žiline
29. Videokonferenčné spojenie si rezervovanú prenosovú kapacitu a) vyžaduje počas doby trvania videokonferencie b) nevyžaduje počas doby trvania videokonferencie
30. V akom frekvenčnom pásme pracuje sieť WLAN? a) licencované pásmo 26 GHz b) nelicencované pásmo 2,4 GHz
31. Akú konfiguráciu WLAN poznáme?
a) infraštruktúra b) ad-hoc c) infraštruktúra, ad-hoc
32. Konfigurácia infraštruktúra siete WLAN:
a) vyžaduje prístupové body b) nevyžaduje prístupové body
33. V konfigurácií ad-hoc siete WLAN
a) existuje prístupový bod b) neexistuje prístupový bod
34. Konfigurácia ad-hoc siete WLAN je označovaná ako spojenie typu:
a) bod-bod b) bod-viac bodov c) viac bodov-viac bodov
35. Štandard 802. 11a pracuje vo frekvenčnom pásme a prenosová rýchlosť je:
a) 5 GHz, 54 Mbit/s b) 2,4 GHz, 11 Mbit/s c) 2,4 GHz, 54 Mbit/s
36. Štandard 802. 11b pracuje vo frekvenčnom pásme a prenosová rýchlosť je:
a) 5 GHz, 54 Mbit/s b) 2,4 GHz, 11 Mbit/s c) 2,4 GHz, 54 Mbit/s
37. Štandard 802. 11g pracuje vo frekvenčnom pásme a prenosová rýchlosť je:
a) 5 GHz, 54 Mbit/s b) 2,4 GHz, 11 Mbit/s c) 2,4 GHz, 54 Mbit/s
38. Štandard 802. 11b je kompatibilný so:
a) štandardami 802. 11b, 802. 11g b) štandardami 802. 11a, 802. 11g c) štandardami 802. 11a, 802. 11b
39. Štandard 802. 11g je kompatibilný so:
a) štandardami 802. 11a, 802. 11g b) štandardami 802. 11b, 802. 11g
Žilinská univerzita v Žiline
c) štandardami 802. 11a, 802. 11b
40. Prenosová rýchlosť štandardu 802.11 je: a) 1 Mbit/s b) 2 Mbit/s c) 4 Mbit/s
41. V akom dosahu môže komunikovať elektronika vybavená bluetoothom? a) 10 m b) 20 m c) 30 m
42. Siete PAN umožňujú komunikovať na:
a) malé vzdialenosti b) veľké vzdialenosti
43. V akom frekvenčnom pásme pracuje Bluetooth?
a) licencované pásmo 26 GHz b) nelicencované pásmo 2,4 GHz
44. V akom frekvenčnom pásme pracuje WiMedia?
a) licencované pásmo 26 GHz b) nelicencované pásmo 2,4 GHz
45. V nelicencovanom frekvenčnom pásme pracuje:
a) Bluetooth b) Wimedia c) ZigBee
46. Aká bude prenosová rýchlosť pri štandarde 802.15.3 pri vzdialenosti do 50 m?
a) 45 Mbit/s b) 50 Mbit/s c) 55 Mbit/s
47. Aká bude prenosová rýchlosť pri štandarde 802.15.3 pri vzdialenosti do 100 m?
a) 1 Mbit/s – 22 Mbit/s b) 10 Mbit/s – 22 Mbit/s c) 11 Mbit/s – 22 Mbit/s
48. Štandard 802. 15. 3 je kompatibilný so:
a) štandardami 802. 11a, 802. 11g b) štandardami 802. 11b, 802. 11g c) štandardami 802. 11a, 802. 11b
49. V akom frekvenčnom pásme pracuje UWB?
a) licencované pásmo 26 GHz b) nelicencované pásmo 2,4 GHz c) 3,1 – 10,6 GHz
Žilinská univerzita v Žiline
50. V akom frekvenčnom pásme pracuje ZigBee? a) licencované pásmo 26 GHz c) nelicencované pásmo 2,4 GHz
51. V akom frekvenčnom pásme pracuje ZigBee v Európe? a) 868 GHz b) 886 GHz c) 915 GHz
52. V akom frekvenčnom pásme pracuje ZigBee v Amerike?
a) 868 GHz b) 886 GHz d) 915 GHz
53. Aké prenosové rýchlosti používa ZigBee v Európe? a) 20 kbit/s b) 40 kbit/s c) 50 kbit/s
54. Aké prenosové rýchlosti používa ZigBee v Amerike?
a) 20 kbit/s b) 40 kbit/s c) 50 kbit/s
55. Sieť ZigBee je:
a) statická b) dynamická
56. Sieť Bluetooth je:
a) statická b) dynamická
57. Aké prenosové rýchlosti používa ZigBee vo frekvenčnom pásme 2,4 GHz?
a) 200 kbit/s b) 250 kbit/s c) 350 kbit/s
58. V akom frekvenčnom pásme pracuje štandard 802.16?
a) 5 – 6 GHz b) 2 – 11 GHz c) 10 – 66 GHz
59. V akom frekvenčnom pásme pracuje štandard 802.16a?
a) 5 – 6 GHz b) 2 – 11 GHz c) 10 – 66 GHz
Žilinská univerzita v Žiline
60. V akom frekvenčnom pásme pracuje štandard 802.16b ?
a) 5 – 6 GHz b) 2 – 11 GHz c)10 – 66 GHz
61. Na čo sa zameriava technológia WiMax?
a) bezdrôtový stacionárny internetový širokopásmový prístup b) bezdrôtový stacionárny internetový úzkopásmový prístup
62. Štandard 802. 16 medzi základňovou stanicou a používateľským terminálom:
a) vyžaduje priamu viditeľnosť b) nevyžaduje priamu viditeľnosť
63. Štandard 802. 16a medzi základňovou stanicou a používateľským terminálom:
a) vyžaduje len priamu viditeľnosť b) nevyžaduje priamu viditeľnosť
64. Aký je dosah zariadení štandardu 802. 16a?
a) 2 – 20 km b) 2 – 30 km c) 2 – 40 km
65. WiMax ponúka možnosť budovania polygonálnych sietí MESH?
a) áno b) nie
66. Pri zvýšení prenosovej rýchlosti dosah:
a) sa zníži b) sa zvýši c) nezmení sa
67. Použitie modulácie závisí od:
a) NLOS – nepotrebný priamy výhľad na základňovú stanicu b) vzdialenosti od základňovej stanice c) LOS – potrebný priamy výhľad na základňovú stanicu
68. NLOS – nepotrebný priamy výhľad na základňovú stanicu:
a) veľmi znižuje dosah signálu b) veľmi zvyšuje dosah signálu c) nemení dosah signálu
69. Kapacita sektora základňovej stanice je:
a) cca 20 Mbit/s b) cca 40 Mbit/s c) cca 45 Mbit/s
Žilinská univerzita v Žiline
70. Uhol pokrytia sektorovej antény základňovej stanice je: a) 30° resp. 180° b) 60° resp. 180° c) 90° resp. 180°
71. Aký je počet sektorov základňovej stanice?
a) 1 – 4 b) 2 – 4 c) 5 – 7
72. Aký je maximálny počet terminálov pre sektor? a) 500 b) 900 c) 1 000
73. Aké prenosové rýchlosti používa FWA?
a) 256 kbit/s – 10 Mbit/s b) 256 kbit/s – 100 Mbit/s c) 256 kbit/s – 1 000 Mbit/s
74. Typ prevádzky u pevného bezdrôtového prístupu FWA je:
a) symetrický b) asymetrický c) symetrický aj asymetrický
75. Medzi jednu z hlavných nevýhod pevného bezdrôtového prístupu FWA patrí:
a) podmienka priamej viditeľnosti na základňovú stanicu b) rýchla inštalácia u zákazníka c) možnosť flexibilne meniť nastavenie parametrov FWA okruhu
76. Úlohou transportnej siete je:
a) integrácia všetkých rozhraní a jednotlivých liniek do jedného zariadenia b) dopravenie koncentrovanej prevádzky zo základňových staníc do jadra
siete a na príslušné prepojenia s poskytovateľmi služieb c) zabezpečenie vysokorýchlostného prenosu dát medzi jednotlivými
bunkami prístupovej siete 77. Účastnícky terminál predstavuje:
a) zariadenie umiestnené v lokalite používateľa b) ukončenie siete
78. Účastnícky terminál pozostáva:
a) vonkajšia jednotka b) vonkajšia a vnútorná jednotka c) vnútorná jednotka
79. Podľa rozľahlosti bezdrôtové siete rozdeľujeme?
a) WPAN, WLAN, WMAN, WWAN b) WLAN, WMAN, WWAN c) WPAN, WMAN, WWAN
Žilinská univerzita v Žiline
80. DOCSIS 1.0 je a) americký štandard pre prenos dát po rozvodoch káblovej televízie b) európsky štandard pre prenos dát po rozvodoch káblovej televízie
81. DOCSIS 1.0 funkcie pre zaistenie kvality služieb QoS
a) sú. implementované b) nie sú implementované
82. U DOCSIS 1.1 pri použití modulácie QPSK je maximálna prenosová rýchlosť
a) 5,12 Mbit/s b)10,24 Mbit/s
83. U DOCSIS 1.0 pri použití modulácie QPSK a šírke pásma 3,2 MHz je prenosová rýchlosť
a) 5,12 Mbit/s b) 10,24 Mbit/s
84. U DOCSIS 2.0 maximálna prenosová rýchlosť v spätnom kanále je
a) 10 Mbit/s b) 30 Mbit/s c) 40 Mbit/s
85. U DOCSIS 1.0 maximálna prenosová rýchlosť v priamom kanále je a) 10 Mbit/s b) 30 Mbit/s c) 40 Mbit/s
86. U DOCSIS 1.0 maximálna prenosová rýchlosť v spätnom kanále je a) 10 Mbit/s b) 30 Mbit/s c) 40 Mbit/s
87. U DOCSIS 1.1 maximálna prenosová rýchlosť v priamom kanále je a) 10 Mbit/s b) 30 Mbit/s c) 40 Mbit/s
88. U DOCSIS 1.1 maximálna prenosová rýchlosť v spätnom kanále je
a) 10 Mbit/s b) 30 Mbit/s c) 40 Mbit/s
89. U DOCSIS 2.0 maximálna prenosová rýchlosť v priamom kanále je
a) 10 Mbit/s b) 30 Mbit/s c) 40 Mbit/s
Žilinská univerzita v Žiline
90. U DOCSIS 2.0 maximálna prenosová rýchlosť v spätnom kanále je a) 10 Mbit/s b) 30 Mbit/s c) 40 Mbit/s
91. U DOCSIS 3.0 maximálna prenosová rýchlosť v priamom kanále je a) 10 Mbit/s b) 100 Mbit/s c) 200 Mbit/s
92. U DOCSIS 3.0 maximálna prenosová rýchlosť v spätnom kanále je a) 10 Mbit/s b) 100 Mbit/s c) 200 Mbit/s
93. Moderné siete CATV sú už vybudované s využitím
a) hybridnej technológie HFC b) technológie ATM
94. Káblové modemy najčastejšie používajú moduláciu a) QAM b) QPSK c) QAM, QPSK
95. Ktorá z uvedených modulácií je viac odolná voči vonkajšiemu rušeniu? a) QAM b) QPSK c) QAM, QPSK