ISDN co to jest i jak działa?

Transkrypt

1 ISDN co to jest i jak działa? Opracował: Marzec 2001 Wprowadzenie W zamierzchłych czasach, czyli latach 70-tych, istniały tylko dwie usługi telekomunikacyjne. Służyły one do przesyłania głosu - telefonia oraz do przesyłania wiadomości w postaci tekstu - teleks. Następnie, w ostatnim dwudziestoleciu, w miarę rozwoju informatyki powstały usługi telematyczne i teleinformatyczne (wideoteks, telefaks, transmisja danych). Sieci te stanowiły w swoim czasie dobre rozwiązania, jednakże każda z usług wykorzystywała inne łącza, protokoły transmisji, a także różne sposoby komutacji i różne metody nawiązywania połączenia. Takie zróżnicowanie wiązało się z ogromnymi kosztami, ponieważ do każdej usługi trzeba było mieć osobne łącza. Zaspokojenie potrzeb na coraz większą ilość usług przez budowanie wielu sieci ma bardzo wiele wad dla operatora i jeszcze więcej z punktu widzenia użytkownika - skupmy się teraz na odbiorcy. Wady tradycyjnych rozwiązań Podstawowa wada tradycyjnych rozwiązań to ogromne koszty. Każdy rodzaj usługi wymagał poprowadzenia osobnych kabli i zastosowania dedykowanych urządzeń, które komutowały połączenia, a także specjalistycznych i kosztownych urządzeń końcowych. Drugą niedogodnością było niesamowite skomplikowanie użytkowania. Obsługa każdego urządzenia wymagała specjalnego szkolenia, zaś zdobyte umiejętności nie były przydane w innych systemach. Obsługa każdej sieci wymagała osobnych pracowników, głownie ze względu na ryzyko pomyłki przy procedurach dostępu. Trzecim czynnikiem przemawiającym przeciwko takim rozwiązaniom jest ich efektywność. Współpraca między różnymi sieciami nie była możliwa, a co za tym idzie efektywność wykorzystania łączy była niewielka. Dla operatorów budowanie tylu sieci wiązało się nie tylko z ogromnymi kosztami inwestycji, ale także z bardzo wysokimi kosztami eksploatacji i konserwacji łączy. Rozwój technologii sieciowych Na szczęście świat się nie zatrzymał na latach siedemdziesiątych. W miarę rozwoju mikroelektroniki rozwijała się również telekomunikacja. Dalszy rozwój tej dziedziny wymagał nie tylko poprawienia jakości poszczególnych sieci i powiększenia wachlarza oferowanych w nich usług, ale także zmniejszenia kosztów i przejścia na zupełnie nowy poziom jakości, który miałby polegać na uniwersalizacji wszelkiego rodzaju usług. Stąd wziął się pomysł połączenia, zintegrowania wszystkich usług tak, aby mogły być oferowane w jednym łączu, w ramach jednej sieci. Najlepszym podłożem do stworzenia cyfrowej sieci z integracją usług ISDN (ang. Integrated Services Digital Network) okazała się sieć telefoniczna. Była ona atrakcyjna z powodu wielkiego rozpowszechnienia i zasięgu oraz z powodu istnienia wielu urządzeń dedykowanych dla tej sieci. Systemy te umożliwiały już transmisję danych, głosu i telefaksów, jednakże ze stosunkowo słabą jakością. 1

2 Cyfrowa? A co to znaczy? W analogowej sieci telefonicznej przesyłany głos musi przejść przez wiele punktów łączących (central telefonicznych) oraz wzmacniaczy. Zadaniem urządzeń komutujących - przełączników jest zestawienie połączenia, natomiast wzmacniacze wzmacniają sygnał analogowy. Oczywiste jest to, że taki system połączenia wprowadza wiele zakłóceń. Sygnał analogowy jest bardzo podatny na zakłócenia, do tego dochodzą trzaski i szumy generowane przez przełączniki w centralach, a wszystko jest wzmacniane przez wzmacniacze, dodające do sygnału własne zakłócenia. W efekcie uzyskuje się bardzo słabej jakości sygnał analogowy. Przed wprowadzeniem technologii ISDN rozwiązaniem tego problemu było kodowanie sygnału analogowego na sygnał cyfrowy i przesyłanie sygnału cyfrowego pomiędzy centralami. Niestety, komunikacja pomiędzy skrajnymi centralami a abonentem odbywała się tutaj nadal w sposób analogowy. Ponadto każdy wzmacniacz znajdujący się na drodze sygnału cyfrowego posiada na swoim wejściu dyskryminator odfiltrowujący zakłócenia i regenerujący sygnał bez szumów i zniekształceń. Po dotarciu do ostatniej centrali na drodze sygnału jest on z powrotem zamieniany na postać analogową i w takiej postaci dociera do abonenta. Taką sieć cyfrowych central telefonicznych zaczęto określać mianem IDN (Integrated Digital Network). Następstwem rozwoju tej sieci było zrealizowanie cyfrowego połączenia od centrali telefonicznej do abonenta. Taka sieć ISDN (Integrated Services Digital Network), czyli całkowicie otwarty, cyfrowy system telekomunikacyjny gwarantujący realizację wielu usług oferowanych w systemach analogowych, jak też umożliwiający wprowadzenie dotychczas nie oferowanych przekazów cyfrowych, opartych na technice cyfrowego przetwarzania informacji. Definicja Tak więc można teraz pokusić się o prostą definicję ISDN - jest to cyfrowa sieć telekomunikacyjna z integracją usług działająca na bazie analogowej sieci telefonicznej i łącząca w sobie podstawowe usługi telekomunikacyjne z dużo większą jakością i bezpieczeństwem połączeń. Rodzaje dostępu do sieci Istnieją dwa rodzaje dostępu do sieci ISDN - podstawowy i rozszerzony: Dostęp podstawowy Nazwany został BRA, od angielskich słów Basic Rate Access lub ze względu na rodzaj podłączenia BRI Basic Rate Interface. W dostępie podstawowym (2B+D) użytkownik ma do dyspozycji dwa kanały transmisyjne B, po 64 kb/s każdy oraz nie podlegający taryfikacji kanał sygnalizacyjny D o przepustowości 16 kb/s. Kanał ten wykorzystywany jest do przesyłania sygnalizacji, sterowania kanałami B, lub do przesyłania danych telemetrycznych. Kanały B są od siebie niezależne, osobno taryfikowane i dwukierunkowe. Oznacza to, że w tym samym czasie możliwe jest korzystanie z każdego kanału osobno i prowadzenie na każdym z nich osobnych, niezależnych operacji. Na przykład w tym samym czasie można prowadzić jednym kanałem rozmowę telefoniczną, a drugim przesyłać dane. Innym zastosowaniem obu kanałów jest wideokonferencja, która wykorzystuje oba kanały B do transmisji obrazu, a kanałem D przesyła sygnały mowy. W wideokonferencji potrzebne jest tak duża przepustowość, aby przesyłany obraz był w miarę płynny. Widać tutaj, że efektywna, potrzebna i wykorzystywana przez użytkownika przepustowość dostępu podstawowego wynosi: 2 x 64 kb/s + 16 kb/s = 144 kb/s. I jest to faktycznie wykorzystywana przepustowość tego łącza. Ponadto potrzebny jest jeszcze kanał, który podtrzymuje połączenie, czyli kanał M o przepustowości 4 kb/s oraz sygnał ramkowania 12 kb/s. Można w łatwy sposób obliczyć, że łączna wymagana przepustowość łącza musi wynosić 160 kb/s. I jest to możliwe do zrealizowania na zwykłej, 2

3 miedzianej parze przewodów, poprzez którą każdy abonent ma podłączony zwykły telefon. Dlatego też ISDN w bardzo krótkim czasie zdobył sobie ogromną rzeszę użytkowników. Nie trzeba budować kolejnej, bardzo drogiej sieci kablowej, ponieważ można w większości przypadków wykorzystać istniejące linie telefoniczne. Dostęp rozszerzony Nazwany został PRA Primary Rate Access, lub ze względu na rodzaj podłączenia PRI, czyli Primary Rate Interface. Dostęp pierwotny, czyli rozszerzony, przeznaczony jest głównie do łączenia central abonenckich, lub do łączenia rozległych sieci komputerowych koncentratorów. Przy korzystaniu z tego rodzaju łącza (30B+D), użytkownik ma możliwość używania 30 kanałów transmisyjnych, o przepustowości 64 kb/s każdy, oraz kanału sterująco sygnalizacyjnego D 64 kb/s. Z tego wynika, że użytkowa przepustowość tego łącza wynosi 30 x 64 kb/s + 64 kb/s = 1984 kb/s, a po dodaniu sygnałów synchronizacji i nadzoru przepustowość wynosi w sumie 2048 kb/s, którą przyjęto jako standardową krotność w transmisji synchronicznej i nazwano E1. Usługi. Główną zaletą ISDN jest bardzo szeroki wachlarz oferowanych usług. Można je podzielić następująco: Usługi podstawowe: Telefonia - Zapewnia użytkownikom możliwość rozmowy (dwukierunkowej transmisji sygnałów mowy). Teletekst - Umożliwia abonentom wymienianie korespondencji w formie dokumentów zawierających stosownie kodowane informacje (format Teleteks), na zasadzie automatycznego transferu z pamięci do pamięci poprzez sieć ISDN. Usługa Teleteks może być realizowana w oparciu o usługi bazowe trybu łączowego lub pakietowego. Telefax 4 oraz Telefax 2/3 - Umożliwia abonentom wymienianie korespondencji w formie dokumentów zawierających informacje faksowe automatycznie poprzez sieć ISDN. Usługa Telefax 4 może być realizowana w oparciu o usługi bazowe trybu łączowego lub pakietowego. Pożądana jest możliwość współpracy terminali Telefax 4 (dołączonymi do sieci ISDN) z terminalami Telefax 3 (dołączonymi do sieci telefonicznej lub do ISDN). Tryb mieszany - Umożliwia kombinowaną komunikację tekstową (Teleteks) i facsimile (Telefax 4) do przesyłania dokumentów zawierających przemieszane informacje tekstowe i nieruchome obrazy. Videotext - Usługa Videotex w ISDN jest rozszerzeniem istniejącej usługi Videotext o funkcje odzyskiwania informacji i funkcje "skrzynki pocztowej" dla informacji tekstowej (alfanumerycznej) i graficznej. Usługi dodatkowe: Prezentacja numeru abonenta wywołującego (CLIP) - Usługa oferowana jest stronie wywoływanej w celu uzyskania informacji o numerze abonenta wywołującego. Abonent wywoływany otrzymuje w chwili zestawienia połączenia pełny numer katalogowy abonenta, wystarczający do nawiązania połączenia w drugą stronę. Numer abonenta wywołującego nie jest przekazywany abonentowi wywoływanemu, gdy abonent wywołujący korzysta z usługi CLIR. Blokada prezentacji numeru abonenta wywołującego (CLIR) - Usługa pozwalająca abonentowi na zabronienie podawania jego pełnego numeru katalogowego stronie, z którą nawiązuje on połączenie. Usługa może być aktywna dla wszystkich nawiązywanych połączeń (usługa uaktywniana w centrali), lub wywoływana z terminala zgodnie z żądaniem abonenta. Prezentacja numeru abonenta wywołanego (COLP) - Usługa oferowana jest stronie nawiązującej połączenie dla uzyskania informacji o numerze abonenta, z którym zostało zrealizowane połączenie. Numer osiągnięty nie jest przekazywany gdy abonent, z którym zostało nawiązane połączenie korzysta z usługi COLR. Blokada prezentacji numeru abonenta wywołanego (COLR) - Usługa pozwalająca abonentowi na zabronienie podawania jego pełnego numeru katalogowego stronie, która nawiązuje z nim połączenie. Wielokrotny numer abonenta (MSN) - Usługa pozwalająca na zastosowanie więcej niż jednego numeru na tym samym łączu fizycznym. Usługę tą stosuje się w celu rozróżniania terminali dołączonych do jednego 3

4 zakończenia sieciowego (NT1). Dzięki tej usłudze istnieje możliwość zdefiniowania oddzielnych zestawów usług dla poszczególnych terminali. Przenośność terminala (TP) - Usługa umożliwiająca chwilowe zawieszenie aktualnego połączenia w celu: o przeniesienia terminala do innego gniazdka w ramach tego samego dostępu podstawowego, a następnie przywrócenie połączenia z tego samego terminala; o zmienienia jednego terminala na inny terminal dołączony do innego gniazdka w ramach tego samego dostępu podstawowego, a następnie przywrócenie z niego połączenia; zastąpienia terminala przez inny, dołączony do tego samego gniazdka i przywrócenie z niego połączenia; o przywrócenia połączenia w terminie późniejszym z tego samego terminala. Sygnalizacja abonent-abonent (UUS) - Usługa pozwalająca dwóm abonentom ISDN na wzajemną wymianę krótkich informacji (w postaci ciągu znaków) podczas zestawiania lub rozłączania połączenia. Odebranie informacji nie wymaga podejmowania żadnych akcji ze strony abonenta wywoływanego, gdyż informacja jest zapamiętywana przez terminal. Maksymalna długość przesyłanych informacji wynosi 128 bajtów. Połączenie oczekujące (CW) - Dzięki usłudze CW abonent prowadzący rozmowę telefoniczną, do którego kierowane jest kolejne wywołanie, może otrzymać informację o nowym wywołaniu. Wówczas abonent ten może wybrać jedną z następujących opcji: o zignorować wywołanie oczekujące (abonent wywołujący otrzyma sygnał oczekiwania); o odrzucić wywołanie oczekujące (abonent wywołujący otrzyma sygnał zajętości); o przyjąć wywołanie oczekujące i zakończyć połączenie dotychczasowe; o przyjąć wywołanie oczekujące i zawiesić połączenie dotychczasowe. Połączenie zawieszone (CH) - Usługa pozwalająca na zawieszanie dotychczasowego połączenia i ponowne jego uaktywnianie. Abonent może równocześnie zawiesić kilka połączeń i to niezależnie od tego czy jest stroną wywołującą czy wywoływaną. Podadresowanie (Subaddressing) - Usługa umożliwiająca odróżnienie terminali podłączonych do jednego zakończenia sieciowego poprzez subadress dołączony do numeru abonenta. Subadress może być również wykorzystywany do przesyłania podczas zestawiania połączenia dodatkowych informacji, których długość nie przekracza 20 bajtów. Informacja o opłacie (AOC) - Usługa pozwalająca abonentowi na kontrolę należności za aktualnie zestawione połączenie, zarówno w trakcie jego trwania, jak i po jego zakończeniu. Blokada połączeń wychodzących (OCB) - Usługa umożliwiająca zablokowanie realizacji niektórych połączeń wychodzących z danego aparatu, np. połączeń międzymiastowych lub połączeń międzynarodowych. 3PTY - Obsługa trzech uczestników - Usługa umożliwia użytkownikowi A, zaangażowanemu w wywołanie z B, zawiesić to wywołanie i zestawić połączenie do trzeciego użytkownika C. Następnie użytkownika A może jednocześnie korzystać z połączenia z B i z C, przy czym sieć zachowuje wymaganą ochronę prywatności wywołania. ISDN a dotychczasowe rozwiązania Jakie są korzyści z używania tego rodzaju sieci? Aby skupić się na zaletach tej sieci należy oprzeć się na dostępie podstawowym, ponieważ dostęp rozszerzony jest tylko krotnością BRA. Główną zaletą sieci ISDN pod względem transmisji danych jest jej szybkość. Do tej pory na łączu analogowym mogliśmy realnie uzyskać prędkość transmisji ok. 33,6 kb/s. Przy takim transferze plik o wielkości 1 MB przysyłany był w czasie ok. 14 minut. W sieci ISDN ten sam plik jesteśmy w stanie przesłać w czasie 65 sekund. Chyba nie trzeba tłumaczyć, że połączenie kosztuje, a im szybciej jesteśmy w stanie wykonać transmisję - tym mniej płacimy. Skąd wzięło się 65 sekund? Czas ten wynika z możliwości połączenia dwóch kanałów transmisyjnych, czyli stworzenia łącza o przepustowości 128 kbps. Myślę, że do przesyłania relatywnie dużych plików jest to prędkość wystarczająca. Drugą zaletą jest jakość rozmów telefonicznych. Są one zdecydowanie lepszej jakości, zaś połączenia są zestawiane w ciągu ok. sekundy. Oznacza to, że po upływie 1 sekundy otrzymujemy sygnał dzwonienia lub zajętości, a nie słyszymy procesu wybierania, czyli tzw. marszruty. Ponadto pojedyncze łącze ISDN umożliwia instalację 8 urządzeń końcowych (np.: telefon, telefaks, komputer), z których każde może posiadać własny numer końcowy (miejski). Dwa z nich (dwie linie) mogą pracować równocześnie. Wybór urządzenia końcowego następuje 4

5 automatycznie - rozmowa jest łączona z aparatem telefonicznym, połączenie inicjowane przez telefaks z telefaksem, a przesyłane pliki danych trafiają do komputera. Poza omówionym łączeniem automatycznym istnieje także możliwość wybierania urządzenia końcowego poprzez jego własny numer. Następną zaleta jest możliwość prowadzenia wideokonferencji. Jest to jednoczesne, synchroniczne przesyłanie sygnałów mowy i obrazu. Powstały już profesjonalne sale wideokonferencyjne, które mają za zadanie łączenie na przykład kilku oddziałów firmy, często rozmieszczonych na różnych kontynentach, w jedną konferencję. Jakie płyną z tego korzyści? Bardzo wielkie: oszczędzamy na podróżach, możemy prowadzić konferencję w czasie, który nam odpowiada same plusy. Jest to oczywiście jeden z przykładów zastosowania wideokonferencji, ale najszerzej stosowany. Innym może być stosowanie wideokonferencji w konsultacjach medycznych, np. podczas prowadzenia skomplikowanych operacji. Następny zastosowaniem wideokonferencji są punkty widokowo- informacyjne. Są to specjalne kamery zainstalowane w strategicznych punktach miast, które informują nas np. o natężeniu ruchu drogowego. Możliwa jest nie tylko obserwacja, ale również sterowanie kamerą za pomocą klawiatury naszego wideotelefonu, lub komputera. W Polsce jest to jeszcze mało powszechne, chociaż istnieją już numery dostępowe punktów widokowych: Opis Kraj Numer pierwszego kanału Numer drugiego kanału Panorama Bydgoszczy, kamera sterowana poprzez DTMF Polska Komertel TP S.A. Polska Katowice TP S.A. Polska Toruń TP S.A. - I Polska Toruń TP S.A. - II Polska Wielka Brytania Lustro Wielka Brytania Serwis informacyjny - angielski Wielka Brytania Serwis informacyjny - niemiecki Wielka Brytania CNN TV Holandia Reklama - holenderska Holandia Serwis informacyjny - holenderski Holandia AVC Media Szwajcaria Szwajcaria Niemcy Prezentacja USA To są zalety, ale należy także zwrócić uwagę na drugą stronę medalu, czyli wady. I tutaj na pierwszym miejscu trzeba powiedzieć o odrębnym taryfikowaniu każdego kanału transmisyjnego. Widać tutaj pewną analogię do zwykłych linii telefonicznych. Mianowicie, jeżeli chodzi o zaliczanie impulsów, to są ono identyczne jak w tradycyjnej telefonii, ale każdy kanał, niestety, opłacamy osobno. I tu rada: jeżeli łączymy się do internetu to radzę robić to jednym kanałem, aby nie doznać szoku pod koniec okresu rozliczeniowego. Wydaje mi się, że do surfowania 64 kbps wystarczy, a kosztuje tyle co połączenie zwykłym modemem. Wada druga to błędna sygnalizacja stosowana przez większość operatorów ISDN. Gdy ktoś dzwoni na nasz numer ISDN, to na wyświetlaczu aparatu pojawia się numer telefonu, ale, niestety poprzedzony zawsze prefiksem miejscowości. 5

6 Wszystko jest w porządku, gdy jest to abonent z innej strefy numeracyjnej, lecz gdy dzwonimy lokalnie, tego typu prezentacja utrudnia życie. Mianowicie, jeśli chcemy skorzystać z funkcji szybkiego oddzwaniania, najpierw wybierany jest numer kierunkowy, co uniemożliwia wykonanie połączenia lokalnego. Rozwiązaniem jest tutaj ręczne wybranie numeru, bez prefiksa. Co to jest MSN, a co to jest DDI? MSN (Multiple Subscriber Number) - wielokrotny numer abonenta - umożliwia przypisanie wielu numerów z publicznego planu numeracji do poszczególnych terminali ISDN (do 7 dodatkowych numerów dla jednego dostępu podstawowego 2B+D). Można w ten sposób każdemu terminalowi podłączonemu do sieci przypisać inny numer z sieci publicznej. Można więc przypisać pewien numer do portu T/R-1 i tylko urządzenie podpięte do tego portu będzie "słyszało" sygnał wołania pod przypisanym numerem. Jeżeli chcemy przypisać numer do urządzenia cyfrowego ISDN to numer taki należy przyporządkować w danym urządzeniu poprzez jego zaprogramowanie. Można tak przyporządkować numery MSN, iż pod jednym numerem będzie odpowiadać aplikacja do transmisji danych, pod innym numerem będzie odpowiadać telefon, video-telefon, czy faks. Ponadto w obrębie jednego aparatu ISDN można skonfigurować sobie parę numerów. I tak np. numer z końcówką xx xxx x01 będzie dla rodziny, 02 dla VIP-ów, 03 dla klientów. Większość aparatów ISDN umożliwia przypisanie paru takich numerów (średnio trzech) i jest to zależne od modelu tego urządzenia. DDI (Direct Dialing In) - wybieranie bezpośrednie - funkcja umożliwiająca abonentowi publicznej sieci ISDN wywoływanie abonentów prywatnej sieci ISDN bez pośrednictwa operatora, z wykorzystaniem planu numeracji publicznej sieci ISDN. ISDN a urządzenia analogowe Na grupach dyskusyjnych bardzo często ukazuje się pytanie: Chcę podłączyć mój stary telefon, faks, urządzenie analogowe do ISDN. Jak to zrobić? Nie jest tajemnicą, że większość urządzeń ISDN jest dość droga. Można oczywiście wymienić nasze urządzenia na cyfrowe, ale jest to dość duża inwestycja. Tańszym rozwiązaniem może być sukcesywna wymiana. Z reguły najpierw zastępujemy stare modemy kartami ISDN. A co z aparatami i faksami? Faks ISDN to wydatek rzędu 4 tyś. złotych...jak temu zapobiec? Najłatwiejsze rozwiązanie to używanie posiadanych urządzeń analogwych. Tylko jak je podłączyć do cyfrowej sieci? Jest parę możliwości: Po pierwsze: operator Paru operatorów ISDN oferuje zakończenia sieciowe (skrzyneczka otrzymywana wraz z instalacją linii) NT1 z wbudowanymi portami analogowymi, zwane NT1+2ab. Ich wadą jest możliwość podłączenia tylko dwóch urządzeń analogowych. Aby załatwić sobie takie urządzenie należy zapytać operatora, czy istnieje taka możliwość, ponieważ dostawcy linii ISDN domyślnie instalują zwykłe NT1. Po drugie: sprzęt Przy wyborze, wcześniej wspomnianej karty do transmisji danych, można zwrócić uwagę na to, czy karta ma porty analogowe. Takie modemy istnieją, ale mają jedną wadę: można podłączyć do niej do dwóch urządzeń analogowych. Po trzecie: minicentralka Jest to chyba najlepsze rozwiązanie. Urządzenie to zamienia sygnał cyfrowy na analogowy i odwrotnie. Takie minicentralki umożliwiają podłączenie od 2 do 16 urządzeń analogowych, z których każde może mieć przypisany własny numer MSN. Z jednej strony wchodzimy jednym kanałem B, a na wyjściu możemy podłączyć urządzenia analogowe: telefon, automatyczną sekretarkę, faks, modem analogowy. Wymienione wyżej rozwiązania to cofanie się w rozwoju, chociaż umożliwiające poczynienie znacznych oszczędności w cyfryzacji naszej telekomunikacji. Należy dodać, że minicentralki nie są urządzeniami drogimi, a w porównaniu ze zmianą wszystkich urządzeń na ISDN, ich cena jest kroplą w morzu. 6