PRZESYŁ GŁOSU PRZEZ ATM - PODSTAWY

Transkrypt

1 PRZESYŁ GŁOSU PRZEZ ATM - PODSTAWY Standaryzacją przekazu głosu przez sieci ATM zajmuje się grupa robocza VTOA (Voice and Telephony Services Over ATM), utworzona w 1993 r. przy ATM Forum. Podstawowym i najprostszym sposobem realizacji kanałów głosowych w sieci ATM jest kategoria usług CBR o ustalonej charakterystyce przenoszenia. Stabilność warunków przekazu jest okupiona stosunkowo wysoką stratą przepustowości łącza, związaną z narzutem sieci (5 bajtów więcej na każde 48 bajtów danych) dla naturalnej przepływności głosu 64 kb/s. Przekaz głosu w kategorii usług VBR o zmiennej szybkości i dodatkowo z kompresją danych wraz z tłumieniem ciszy daje duże oszczędności pasma, jednak brak jest jeszcze jednolitych i uzgodnionych standardów. Duże nadzieje są związane z protokołem AAL6, definiującym usługi kanałów VBR dla wolnych kanałów głosowych (przepływność kanałowa 32 kb/s,16 kb/s lub mniej).

2 VOICE OVER ATM Do rodziny technologii VoATM zaliczyć można też większość systemów Voice over DSL, które w warstwie drugiej wykorzystują ATM. Standard ATM zawiera odpowiednie mechanizmy zapewnienia wymaganej przy transmisji głosu jakości usług. Dwie spośród definiowanych w ATM usług można uznać za nadające się do przekazu głosu: CBR i VBR-rt. CBR (Constant Bit Rate) to usługa transmisji danych o stałej prędkości w czasie rzeczywistym; VBR-rt (Variable Bit Rate - real time) również dotyczy transmisji danych w czasie rzeczywistym, lecz o zmiennych w czasie wymaganiach transmisyjnych. VBR-rt lepiej nadaje się do przekazu wideo, ale w niektórych przypadkach może służyć również do transmisji głosu.

3 WARSTWY APLIKACYJNE AAL Ważnym pojęciem związanym z usługą ATM są warstwy aplikacyjne AAL (ATM Aplication Layers), ponumerowane od AAL1 do AAL5. Do przenoszenia głosu przez sieć ATM mogą służyć warstwy pierwsza, druga i piąta, które odpowiadają różnym usługom ATM (AAL1 - CBR, AAL2 - VBR-rt, AAL 3/4 i AAL 5 - różnym sposobom przenoszenia danych). Pierwotnie warstwy trzecia i czwarta były oddzielnymi warstwami, z których jedna odpowiadała za tryb połączeniowy, a druga za bezpołączeniowy. Ponieważ warstwa AAL 3/4 wprowadzała duży narzut protokołu, wprowadzono warstwę piątą, której zwykle używa się zamiast AAL 3/4.

4 VoATM - USŁUGI CES - Circuit Emulation Service (rekomendacja af-vtoa-0078) - emulacja łączy E1,T1,E3,T3 i J2 za pomocą AAL1. Z punktu widzenia użytkownika jest to zwykłe łącze (np. E1) i nie musi on nawet wiedzieć, że ma do czynienia z ATM. LSCES - Low Speed CES (af-vtoa-0119) - emulacja łącza o niskiej prędkości, głównie EIA-449, EIA/TIA-530-A i V.35. Chociaż ma przenosić głównie strumienie o przepływności mniejszej niż 64 Kbit/s, maksymalna jej prędkość to 2 Mbit/s. Wykorzystuje AAL1. DBCES - Dynamic Bandwidth CES (af-vtoa-0085) - emulacja łącza 64 Kbit z dynamicznym wykorzystaniem pasma (AAL1). Voice and Multimedia over ATM - Loop Emulation Service using AAL2 (af-vtoa-0145) - emulacja łącza multimedialnego przez warstwę AAL2. Podobne zastosowania mają ATM trunking using AAL2 (af-vtoa-113) i ATM trunking using AAL1 (af-vtoa-0089). Voice and Telephony Over ATM - właściwa usługa VoATM (afvtoa-0083), wykorzystuje AAL1 lub AAL5.

5 VoATM - FUNKCJE Dokument af-vtoa-0145 opisuje również realizację klasycznych procedur znanych z telefonii, takich jak wykrywanie ciszy, odtwarzanie ciszy i eliminacja echa. W ramach emulacji łącza zostaje przeniesiona sygnalizacja DTMF, istnieją też mechanizmy do przenoszenia sygnalizacji CAS i CCS (zarówno skojarzonej jak i wspólnokanałowej) Kolejnymi funkcjami oferowanymi przez protokół są wykrywanie modemu oraz przenoszenie sygnału modemu lub faksu (demodulacja i remodulacja na krańcach połączenia). Jako mechanizm kodowania mowy wykorzystany został standard PCM 64kbit/s. Brak jest w tej usłudze realizacji komutacji na poziomie sieci ATM. Do tego celu musi służyć osobny węzeł - np. centralka PABX.

6 VoATM EMULACJA ŁĄCZA PRZEZ AAL2 Sieć ATM przenosi połączenia głosowe pomiędzy węzłami CO-IWF i CP- IWF. CO-IWF (Central Office Interworking Function) służy do podłączenia węzła usługowego a CP-IWF (Customer Premises Interworking Function) - do podłączenia terminala abonenta. Funkcje węzła usługowego może spełniać np. centralka PABX.

7 PRZYKŁAD WYKORZYSTANIA VoATM Pełna usługa VoATM pozwala na użycie terminala ATM w roli telefonu. Wszystkie terminale - zarówno z sieci publicznej, jak i prywatnej, ATM czy PSTN mogą nawiązywać ze sobą połączenia. Po stronie ATM użyta została sygnalizacja DSS2 - szerokopasmowy odpowiednik DSS1.

8 PRZESYŁ GŁOSU PRZEZ xdsl Druga generacja dostępu abonenckiego IAD (ang. Integrated Access Devices) oferuje skuteczniejszą integrację głosu z danymi, transmitowanymi w formacie pakietowym. Największe oczekiwania wobec technologii przekazów szerokopasmowych DSL wiążą się z przekazami multimedialnymi, przy czym równocześnie z dostępem szerokopasmowym mogą być dostarczane usługi telefonii analogowej (POTS) i cyfrowej z integracją usług (ISDN - Integrated Subscriber Digital Network). Dostęp abonencki xdsl umożliwia realizację typowych usług szerokopasmowych, takich jak: wideo na żądanie, wideokonferencje czy szybki dostęp do Internetu, a ponadto tradycyjnych usług telefonicznych, pod postacią usług głosowych VoDSL (Voice over DSL).

9 METODY TRANSMISJI VoDSL Istnieją dwa odmienne sposoby transmisji głosu przez łącza xdsl: przesyłanie głosu przez łącza szerokopasmowe ADSL w wydzielonym pasmie 0-4 khz (POTS) - pierwsza generacja przekazów głosowych VoDSL. Ten sposób przekazu głosu wymaga odseparowania kanałów głosowych i multimedialnych za pomocą odpowiednich filtrów pasmowych. druga generacja przekazów głosowych VoDSL, jest oparta na pakietowym przekazie głosu łącznie z danymi, również przez szerokopasmowe fizyczne medium transmisyjne. Jest to ewolucyjne przejście w kierunku konwergencji (głos z danymi) oraz potrzebuje dodatkowych urządzeń integrujących klasy IAD po stronie użytkownika sieci.

10 TRADYCYJNE ROZWIĄZANIA DSL Rodzina urządzeń cyfrowych xdsl ma obecnie kilkanaście rozwiązań technologicznych o coraz wyższych przepływnościach, uzyskiwanych za pomocą jednej dwuprzewodowej, miedzianej linii telefonicznej, bądź działających przez wydzielone dwuprzewodowe, dwukierunkowe łącza transmisyjne. Największą popularność wśród miedzianych rozwiązań szerokopasmowych xdsl uzyskały urządzenia wykonane w technologiach: IDSL, HDSL, HDSL-2 (HDSL z linią dwuprzewodową), MDSL (Multirate Single Pair DSL), oraz rozwiązania asymetryczne ADSL i ADSL Lite (G. Lite) o maksymalnych przepływnościach dosyłowych 6/8 Mb/s i 1,0 Mb/s. Poszczególne wersje DSL różnią się między sobą zarówno przepływnością binarną, liczbą potrzebnych przewodów, zasięgiem działania oraz sposobem stosowanej modulacji sygnałów liniowych, jak i stanem zaawansowania prac standaryzacyjnych.

11 PROBLEMY POTS/ISDN/ADSL Niezgodności poszczególnych rozwiązań ADSL/ISDN wynikają ze stosowania technik kodowania o różnej skuteczności widmowej, co objawia się zajętością pasma częstotliwości o różnej szerokości, przy tych samych wymaganych przepływnościach transmisji.

12 INTEGRACJA Z WYKORZYSTANIEM IAD Szerokopasmowe łącza abonenckie DSL, coraz częściej używane do transmisji danych w postaci pakietowej, są obecnie najbardziej skuteczną technologią przekazu informacji przez sieć. Pakietowe transmisje danych z wielu terminali PC w sieci komputerowej LAN przedsiębiorstwa mogą być łączone i integrowane z głosem w jeden strumień informacyjny i przesyłany dalej przez szerokopasmowe łącze DSL.

13 TRANSMISJA GŁOSU I DANYCH Z WYKORZYSTANIEM IAD Druga generacja rozwiązań cyfrowych jest oparta na urządzeniach integrujących IAD. W urządzeniach tych transmisje przebiegają w pakietowym łączu szerokopasmowym z wykorzystaniem modulacji z podziałem czasu TDM (Time Division Multiplexing). Za fizyczny przebieg transmisji, łączenie i rozdzielanie niespójnych sygnałów, kanałów oraz usług odpowiadają urządzenia cyfrowe IAD, o złożonej technice przetwarzania, instalowane po obydwu stronach łącza szerokopasmowego DSL lokalnej pętli abonenckiej. Po stronie użytkownika są to urządzenia zintegrowanego dostępu nowej generacji NG-IAD (Next Generation IAD), a od strony sieci specjalizowane multipleksery DSLAM (DSL Multiplexer), współpracujące zwykle z szybką siecią szerokopasmową (ATM).

14 TRANSMISJA GŁOSU I DANYCH Z WYKORZYSTANIEM IAD - CD Modemy integrujące IAD (wspierające technologię VoDSL) zwykle mają wbudowany router dla LAN oraz różnorodne porty głosowe (analogowe, ISDN, PBX). Zarówno głos, jak i dane zostają spakietowane do postaci zgodnej z wymaganiami ATM, a następnie przekierowane przez łącze DSL do węzła multipleksującego sieci (DSLAM), gdzie są kierowane bądź przez serwer do operatora Internetu (dane), bądź przez bramę do sieci telefonicznej PSTN (głos). Urządzenia IAD zapewniają dostęp do wielu usług telefonicznych (POTS, ISDN, PABX), a także pozwalają na dołączenie sieci LAN przez standardowy styk transmisji danych (Ethernet).

15 TRANSMISJA GŁOSU I DANYCH Z WYKORZYSTANIEM IAD - CD W urządzeniu IAD dokonuje się konwersja analogowego sygnału głosu na postać cyfrową oraz formowanie pakietów głosowych - zwykle z wykorzystaniem funkcji warstwy ATM/AAL-2. Urządzenie IAD nadaje pakietom głosowym wyższy priorytet niż pakietom danych. Tak skonstruowany zbiorczy strumień pakietów, przenoszących jednocześnie głos i dane, jest transmitowany w kierunku sieci przez łącze szerokopasmowe DSL. Funkcjonowanie urządzenia IAD, znajdującego się u abonenta sieci, wymaga zainstalowania po stronie lokalnej centrali telefonicznej bramy głosowej współpracującej z koncentratorem (multiplekserem) dostępowym DSLAM (DSL Access Multiplexer) - przetwarzającym głos z danymi, pochodzącymi od wielu użytkowników sieci. Multiplekser DSLAM, znajdujący się u operatora sieci i stanowiący zakończenie łączy xdsl, formuje zbiorczy strumień danych z przekazywanych pakietów i kieruje je do sieci ATM. Telefoniczny ruch głosowy przekształcony na konwencjonalne sygnały głosowe jest kierowany przez bramę do sieci telefonicznych, a dane transmitowane w postaci pakietowej są trasowane przez router do właściwych miejsc przeznaczenia, zgodnie z adresem docelowym. Zwykle są to punkty usług internetowych lub inne sieci korporacyjne LAN, dla których typowe są stałe lub wirtualne połączenia VPN.

16 TRANSMISJA GŁOSU I DANYCH Z WYKORZYSTANIEM IAD CD Urządzenia IAD zwykle wspierają różnorodne usługi ATM, w tym obsługę połączeń ethernetowych oraz IP (zgodnie z rekomendacją RFC1483), a także pakietowe połączenia międzysieciowe dla Frame Relay. Poszczególnymi jednostkami dostępowymi można zarządzać lokalnie z terminalu ASCII lub zdalnie - z możliwością przesyłania informacji zarządzających wewnątrz pasma komunikacyjnego lub poza nim.

17 CECHY CHARAKTERYSTYCZNE IAD możliwość wykorzystania linii dzierżawionych do przesyłania danych z dużą szybkością integrowanie pakietowej transmisji głosowej z transmisją danych (dostęp do Internetu, połączenie zdalnych sieci LAN, inne) - przy stosunkowo niskich kosztach eksploatacji uniwersalność - prawie dowolne ich konfigurowanie wraz z dostosowaniem urządzeń dostępowych do specyficznych warunków pracy lokalnej. możliwość skalowania pasma transmisji dla poszczególnych usług realizowanych w czasie rzeczywistym, z uwzględnieniem bieżącego trafiku w sieci tak, aby transmisje te przebiegały bez zakłóceń pakietowa technologia transmisji pozwala bowiem na dynamiczne wykorzystanie dostępnego pasma, a jakość usług jest zagwarantowana (QoS) dzięki nadawaniu pakietom priorytetów (najwyższy dla głosu). IAD są dostosowane do transmisji głosu i danych przez sieć ATM, lecz także potrafią one umieszczać dane IP w komórkach ATM dla szerokopasmowej transmisji xdsl, wspierając w ten sposób funkcje trasowania i zarządzania adresami IP w sieci.

18 CECHY CHARAKTERYSTYCZNE IAD Rynek usług xdsl, zintegrowanych w pętli lokalnej z usługami transmisji głosu (VoDSL), jest ukierunkowany na obsługę małych i średnich przedsiębiorstw klasy oraz klientów SOHO (Small Office/Home Office). Zapewnienie odpowiedniej jakości połączenia głosowego - z jednoczesnym zachowaniem maksymalnie dostępnego pasma - uzyskuje się dzięki odpowiedniej elastycznej (dynamicznej) segmentacji ramek. Za właściwą segmentację ethernetowych ramek danych LAN i przeplatanie ich ramkami głosowymi odpowiada urządzenie abonenckie CPE (IAD). Z kolei jako podstawową technikę integrowania danych i głosu przyjmuje się kombinację dwóch technologii multipleksowania: multipleksację z podziałem czasu TDM połączoną z multipleksowaniem statystycznym.

19 INTEGRACJA USŁUG SPOJRZENIE OGÓLNE Bardzo korzystnym ekonomicznie rozwiązaniem w połączeniach długodystansowych jest możliwość grupowania głosu (voice bundling) w wielousługowych urządzeniach dostępowych. Zapewnia to umieszczanie kilku pakietów głosowych w jednym pakiecie sieci WAN, minimalizując w ten sposób łączną wielkość pola sterującego transmitowanych pakietów. Przy grupowaniu tylko pięciu pakietów głosowych uzyskuje się zaoszczędzenie pasma o ponad 30 proc. w implementacjach IP, a w sieciach pakietowych Frame Relay o ponad 7 proc. oszczędności w pasmie