Digitálna sieť integrovaných služieb

ISDN telefón

Integrated Services Digital Network alebo ISDN, do slovenčiny často prekladané ako Digitálna sieť integrovaných služieb, je súbor komunikačných celosvetových štandardov pre digitálny simultánny prenos hlasu, videa, dát, packetov a iných sieťových služieb cez tradičné obvody verejnej telefónnej siete (public switched telephone network) v digitálnom formáte. Predstavuje snahu o premenu existujúcej analógovej telefónnej siete na digitálnu. Vznikla ako výsledok úsilia o jednotnú komunikačnú sieť, ktorá má prenášať a prepájať všetky služby v jednej forme.
ISDN bola definovaná v roku 1984 v CCITT (v roku 1993 premenovaná na ITU-T) red book. Vo svojich Odporúčaniach série I.xxx štandardizovala základné aspekty sietí ISDN.

B-ISDN

B-ISDN je širokopásmový ISDN (klasický ISDN je nazvaný úzkopásmový (narrowband) ). Poskytuje všetky služby cez jednotné rozhranie ako ISDN, no je podstatne rýchlejší. Pri prenose musia byť medené káble (potrebné pre normálne ISDN) nahradené vláknom (fiber).

ISDN vs. DSL

DSL technológia bola pôvodne súčasťou ISDN, no neskôr sa odčlenila a dnes to je samostatná služba. Kvôli výhodnejšej DSL je služba ISDN celosvetovo pomaly na ústupe. Sú na to 3 základné dôvody:

1. DSL je omnoho rýchlejšia ako ISDN. DSL zasiela pakety rýchlosťou od 128 kbit/s do 24 Mbit/s (ADSL). ISDN ponúka 2 rýchlosti - 64 kbit/s a 128 kbit/s. Teda aj najpomalšie DSL pripojenie je rýchlejšie ako akékoľvek ISDN pripojenie
2. DSL je lacnejšie ako ISDN. Po prvé, užívateľ nemusí sledovať dobu, počas ktorej je online a po druhé, pri DSL sa nepotrebuje žiaden špeciálny hardvér.
3. DSL linka je vždy pripojená (always on), na rozdiel od ISDN, ktoré je založené na vytáčanom pripojení (dial-up) – ako klasická telefónna linka. Odpadá vytáčanie linky a overenie i pripojenie užívateľa do internetu je prakticky okamžité.

Prenosové médium

Na prenos sa využívajú klasické metalické telefónne káble.

Kanály

Sú určené na prenos používateľskej informácie a signalizácie. Prenášajú sa cez rozhranie UNI.

Typy kanálov, ktoré sú štandardizované:

• A – analógový telefónny kanál so šírkou pásma 4 kHz
• B – digitálny kanál s prenosovou rýchlosťou 64 Kb/s pre prenos hlasu (PMC) alebo dát. Používa sa pre užívateľské informácie (hlas, dáta, video). Môže byť pripojený až do ôsmich sériových zariadení, akými sú napr. osobné počítače, terminály a faxy.
• C – digitálny kanál s prenosovou rýchlosťou 8 alebo 16 Kb/s
• D – digitálny (riadiaci) kanál pre služobné účely s prenosovou rýchlosťou 16 alebo 64 Kb/s. Používa sa pre signalizáciu a riadenie informácií. Využíva vrstvový protokol v paketovom režime založený na štandarde CCITT X.25
• E – digitálny kanál s prenosovou rýchlosťou 64 Kb/s pre interné potreby ISDN
• H – digitálny kanál s prenosovou rýchlosťou 384, 1536 alebo 1920 Kb/s (násobky rýchlosti B kanála)

Štandardizované sú aj kombinácie týchto kanálov

• Basic Rate (2 kanály B a 1 kanál D) – vhodný pre domácnosti resp. malé kancelárie
• Primary Rate (23 B kanálov a 1 D kanál v USA a Japonsku, 30 kanálov B a 1 kanál D inde) – vhodný pre väčšie organizácie, ktoré si k prípojke pripoja vlastnú pobočkovú ústredňu
• Hybrid (1 kanál A a 1 kanál C) - umožňuje pripojenie bežných analógových telefónov na ISDN

Základné účastnícke rozhrania

Rozhranie pre základný prístup - BRI (basic rate interface)

Je navrhnutý pre zariadenia s relatívne malou kapacitou (napr. terminály). Označuje sa ako 2B + D. Prenáša dva nezávislé B full- duplex kanály o rýchlosti 64 kbit/s určené pre prenos hlasu, faxu, obrazu, dát a jedného D kanála s rýchlosťou 16 kbit/s určeného pre prenos signalizácie, pomalé dáta v paketovej forme. Umožňuje pripojiť až 8 koncových zariadení (telefón, fax, modem, ...). Súčasne môžu komunikovať 2 terminály na dvoch B kanáloch, alebo 1 multimediálny terminál, ak obsadí oba B informačné kanály. Kanály dokážu poskytnúť aj dve nezávislé spojenia. Maximálna prenosová rýchlosť je 192 Kb/s , užívateľská rýchlosť 128 Kb/s

Základná prípojka je realizovaná 2 spôsobmi:

• spojenie point-to- point - je to linka od operátora spojená s pobočkovou ústredňou, ktorá obsluhuje zariadenia na ňu pripojené (telefónny, faxe...)

• spojenie point–to–multipoint, vedenie od operátora končí v zásuvke NT (Network termination). Na túto zásuvku možno napojiť 8 rôznych zariadení. Toto umožňuje mať na jednej prípojke viac zariadení, pričom každé bude mať iné číslo. Výhodou je, že môžme robiť viacero vecí naraz – napr. telefonovať a zároveň surfovať na internete či odosielať fax.

Rozhranie pre primárny prístup - PRI (primary rate interface)

Je navrhnutý pre systém s veľkou kapacitou (napr. pobočkové ústredne do verejnej telekomunikačnej siete), nemožno ho použiť pre pripojenie koncových účastníckych zariadení. Prenáša 30B + D kanál v Európe a Austrálii. V S Amerike a Japonsku je to len 23B + D kanál. Znamená to teda 30 (23) nezávislých B kanálov o rýchlosti 64 kbit/s určených na prenášanie hovoru, textu, obrazu a dát a jeden D kanál o rýchlosti 64 kbit/s určený pre prenos signalizácie. Prenosová rýchlosť je 2 048 Mb/s (u amerických systémoch 1536 Mb/s), užívateľská rýchlosť 1 920 Kbp/s. Primárnu prípojku možno zapojiť ako point–to–point na pobočkovú ústredňu

Používateľské rozhranie (User network interface – UNI)

UNI sa rozumie každé rozhranie medzi koncovým terminálom a ISDN sieťou. Prostredníctvom tohto rozhranie sa realizuje výmena užívateľských a riadiacich informácií so sieťovým uzlom. Pri ISDN sieti je niekoľko možných užívateľských rozhraní:

• ISDN terminál
• Viacnásobné ISDN terminály pripojené cez viacnásobnú účastnícku prípojku
• PABX, LAN, privátne siete
• Banky dát, systém pre spracovanie informácií
• Iné systémy ako napr. multiservisná sieť podobná ISDN

Odporúčania CCITT (ITU-T) k štandardom ISDN

Na odporúčaniach sa pracovalo 8 rokov. Výsledkom sú Odporúčania série I.xxx.

• I - koncepty. Terminológia, všeobecné odporúčania
• E – štandardy ISDN telefónnych sietí
• Q – switching and signaling

Referenčný model OSI

ISDN využíva prvé 3 vrstvy modelu OSI:

1. vrstva : fyzická

Funkciou je prenos bitového prúdu na fyzickom prenosovom médiu. Prenosové médium je totožné pre B aj D kanál. Funkcie sú špecifikované ITU v I a G –sérií dokumentu. Využíva Protokol I.431 - PRI a I.430 – BRI.

2. vrstva: dátová

Využíva služby fyzickej vrstvy. Zabezpečuje spoľahlivý bezchybný prenos dát zo sieťovej vrstvy. Vytvára rámce pre transparentný prenos informácií zo sieťovej vrstvy, kontroluje ich, deteguje chyby v prenoste, opakovane vysiela rámce v prípade detegovania chyby, riadi tok dát, robí údržbu a riadi funkcie v tejto vrstve.
Využíva protokol LAPD. Bližšie je špecifikovaná ITU v Q – sérií dokumentu (Q.920 - Q.923)

3. vrstva: sieťová

Využíva sa na zriadenie, udržanie a zrušenie ISDN spojenia medzi 2 zariadeniami. Taktiež sa používa pre riadenie doplnkových služieb. Funkcie sú špecifikované ITU v Q – sérií dokumentu Q.930 – Q.939

ISDN protokolový referenčný model (PRM ISDN)

Účelom je modelovať spojenia a výmenu informácií cez ISDN, ale aj vo vnútri ISDN. Vychádza z referenčného modelu OSI, no sú tam isté rozdiely. RM ISDN na rozdiel od OSI modeluje informačný tok pre telekomunikačné služby : štandardné, transportné a doplnkové.

Jednotlivé vrstvy odpovedajú vrstvám definovaným v RM OSI. (t. j. 1 – fyzická vrstva, 2 – linková vrstva...) Niektoré vrstvy môžu byť prázdne – nemajú v danej aplikácií žiadnu funkčnosť. Vzhľadom na to, že ISDN je synchrónna sieť s prepájaním okruhov, nie je pravdepodobné, aby sieťové komponenty v používateľskej rovine používali protokoly nad 3 vrstvou. Referenčný model je členený na vrstvy a roviny. Susedné vrstvy v jednej rovine komunikujú pomocou primitív. Základné roviny sú: používateľská, riadiaca a management.

• Používateľská rovina (U-plane) - hlavnou úlohou je transparentný prenos informácie medzi používateľskými aplikáciami. Informáciou sa rozumie digitalizovaný hovorový signál, dáta, alebo iné informácie, ktoré si účastníci vymieňajú. Pracuje v móde prepájania okruhov.
• Riadiaca rovina (C-plane) - zabezpečuje prenos riadiacej informácie pre riadenie spojení v používateľskej rovine. Hlavné funkcie: zostavenie a zrušenie spojenia, dohľad nad spojením a zabezpečenie doplnkových služieb. Je rozdelená na 2 podroviny- globálna riadiaca podrovina a miestna riadiaca podrovina.
• Management rovina (M-plane) – má celkový dohľad nad sieťou a nad ostatnými rovinami. Koordinuje činnosť rovín a vrstiev v protokolovom modely.

ISDN vo svete a v Európe

Štandardizačný proces prebiehal v 80. rokoch. Vyspelé krajiny začali rýchlo realizovať prvé ISDN siete, pričom aplikácie niekedy predbehli štandardizačné procesy. Výsledkom boli rozdiely v technickej aplikácií ISDN v jednotlivých krajinách. Výrobcovia implementovali niektoré časti ISDN rozdielne , preto sú nejaké rozdiely medzi ISDN v Európe, Severnej Amerike a v Japonsku.

USA

Proces zahájenia zjednotenia ISDN na celom území USA dostal názov National ISDN. Cieľom bola unifikovaná sieť ISDN plne kompatibilná s ITU odporúčaniami. Proces bol rozdelený na 3 etapy: 1. etapa bola v roku 1991. 2. etapa v roku 1992 – rozšírila počet doplnkových služieb a definovala paketové služby cez ISDN. 3. etapa rok 1993. Proces však nebol ukončený touto 3 etapou, stále pribúdajú nové služby , ktoré musí sieť ISDN rešpektovať. Využíva sa hlavne pri videokonferenciách a zálohovaní frame relay, nie je veľmi rozšírený.

Japonsko

Do Japonska preniklo ISDN v roku 1988 pod názvom INS – Net (resp. INS-Net 64 a INS-Net 1500). No po uvedení ADSL je ISDN pomaly vytláčaný.

Európa

V Európe existoval obrovský rozdiel medzi Z a V časťou. V snahe zjednotiť európske site na jednotnú platformu vznikol proces tvorby Euro-ISDN. V Európe sa teda pod pojmom ISDN myslí vždy EURO-ISDN.

Euro-ISDN

Je to štandard vychádzajúci z celosvetového štandardu ISDN, ktorý bol podpísaný v roku 1993 (Memorandum od Understanding) dvadsiatimi šiestimi európskymi krajinami. Ide o zjednotenie služieb, ktoré budú poskytovať európsky prevádzkovatelia ISDN (je tam istá voľnosť pri implementovaní národných ISDN sietí) v záujme bezproblémového poskytovania služieb v medzinárodnom meradle. Jedna z jeho základných charakteristík je použitie protokolu DSS1 (signalizačný protokol na D kanály) Na dátový signál sa využíva 8 bitov a rámec predstavuje 32 kanálov, z toho 30 hlasových a 2 riadiace. Po prepočte to vychádza 2048 kb/s. Rozmiestenie BRI ISDN je vyššie ako v Amerike.

Slovensko

Na Slovensku boli integrované služby ISDN v druhom polroku 1998. Prístup k jednotlivým službám bol realizovaný prostredníctvom digitálneho prepojenia na digitálnu verejnú ústredňu. Podstatou prepojenia bolo vytvorenie dvojvodičového max. sedem kilometrov dlhého spojenia digitálnej verejnej ústredne so sieťovým zakončením umiestneným v blízkosti účastníka -v dome alebo stúpačke bytovky. Sieťové zakončenie je s účastníckym koncovým zariadením prepojené štvorvodičovým účastníckym vedením - pasívnou zbernicou, pričom jeho dĺžka môže byť až niekoľko sto metrov. Štvorvodičové účastnícke vedenie môže byť zakončené až 16 zásuvkami, do ktorých môže byť súčasne pripojených až osem rôznych koncových účastníckych zariadení.

Služby

ISDN poskytuje širokú škálu hovorových aj nehovorových služieb v jednej sieti. Základné delenie telekomunikačných služieb:

obrázok popisujúci ISDN služby

1. Transportné (bearer) služby

Nazývané tiež nosné služby. Ich úlohou je prenos informácií – prenos dát medzi používateľmi. Pracujú v móde prepájania paketov a v móde prepájania okruhov. Podľa referenčného modelu OSI zahrňujú len funkcie nižších vrstiev – sú zabezpečené protokolmi 1.-3. úrovne referenčného modelu OSI. Sú tvorené 2 kategóriami služieb:

• Transportné služby s prepájaním okruhov

Sú definované protokolom X.25 odporúčanie ITU 1.231. Prenášajú používateľskú informáciu po jednom type kanála a signalizáciu cez iný typ komunikačného kanála.

• Transportné služby s prepájaním paketov

Služby umožňujú zriadenie virtuálnych spojení alebo emuláciu prepájania okruhov cez virtuálne spojenia. Odporúčanie ITU 1.232.

2. Štandardné (teleservices) služby

V odporúčaniach CCITT boli definované nasledovné štandardné služby:

1. Telefónna služba

Zabezpečuje prenos a prepájanie hovorového signálu. Komunikácia je obojsmerná, v obidvoch smeroch spojitá a súčasná počas trvania hovoru. Umožňuje používať dva telefónna hovory po jednej fyzickej dvojdrôtovej linke. ISDN môže pre potreby spojenia vykonávať určitý druh processingu, napr. analógový prenos, anti-echo opatrenia a pod.
2 typy:

1. Telefónna linka so šírkou pásma 3,1 kHz – telefónny prenos so zvýšenou kvalitou odpovedajúcej klasickej telefónnej linke.
2. Telefónna linka so šírkou pásma 7 kHz – telefónny prenos so zvýšenou kvalitou. Prináša kvalitu rozhlasového vysielania a umožňuje službu audio na požiadanie

Referenčnými štandardami pre túto službu sú ITU-T odporúčania I.241.1 a ETSI štandard ETS 300 111.

2. Teletex

Služba umožňujúca účastníkom výmenu korešpondencie vo forme dokumentov kódovaných vo formáte Teletex. Z hľadiska ISDN predstavuje terminálovú aplikáciu nosnej služby mód prepájania okruhov 64 kbit/s so štruktúrou 8 kHz bez obmedzenia. Teletex je špecifikovaný v ITU-T odporúčaní I.241.2

3. Telefax 4 (Telefax Group 4)

Je medzinárodná služba, ktorá umožňuje prenos, uchovávanie a reprodukciu graficky vyjadrenej informácie, napríklad písaného textu alebo statického obrazu prostredníctvom siete ISDN. Na účely prenosu a uchovávania informácií sa používa telefaxové kódovanie(faximilný formát). Spojenie s prenosovou rýchlosťou 64 kbit/s v B-kanáli. Základná jednotka korešpondencie medzi užívateľmi je stránka. Je špecifikovaná v ITU-T odporúčaní I.241.3 a v ETSI štandarde ETS 300 120.

4. Zmiešaný mód

Umožňuje kombinovanú textovú aj faximilnú komunikáciu. Je špecifikovaná v ITU-T odporúčaní I.241.4 .

5. Videotex syntaxne orientovaný

Je rozšírením klasickej služby VIDEOTEX obohateným o funkciu Retrieval a Mailbox. Je to služba, ktorá umožňuje interaktívny prenos, uchovávanie a reprodukciu informácie vo vizuálnej forme s možnosťou zvukovej podpory. Prenos sa uskutočňuje medzi používateľom a vzdialenými počítačovými servermi alebo medzi používateľmi navzájom. Služba Retrieval vo všeobecnosti znamená možnosť prístupu k banke dát (textovej, obrazovej, video) pomocou telekomunikačnej siete. Služba Mailbox (poštová schránka) dovoľuje ukladanie prijatej informácie do pamäťového média, rezervovaného pre daného účastníka. Uvedená služba je špecifikovaná v ITU-T odporúčaní I.241.5 a v ETSI štandarde ETS 300 262.

6. Telex

Je služba, zabezpečujúca interaktívnu textovú komunikáciu; telexovú komunikáciu upravujú medzinárodné štandardy pre telexovú službu, ktoré nie sú súčasťou odporúčaní pre sieť ISDN.

+ ďalšie služby:

Prenos hovorov so šírkou pásma 7 kHz (Telephony 7 kHz Teleservice)

– služba umožňujúca prenos informácií hovorových signálov v reálnom čase so šírkou pásma 7 alebo 3,1 kHz prostredníctvom jedného kanála s prenosovou rýchlosťou 64 kbit/s. Referenčnými štandardami pre túto službu sú ITU-T odporúčania I.241.7 a ETSI štandard ETS 300 263. Protokol DSS1 pre túto službu je špecifikovaný v ETSI štandarde ETS 300 367.

Videotelefón (Videotelephony Teleservice)

– je audiovizuálna služba, v ktorej sú hovorová a obrazová informácia reálnom čase prenášaná cez jeden alebo dva 64 kbit/s B-kanály v rámci ISDN. Využíva kompresiu obrazu a zvuku a v reálnej aplikácií obsadzuje obidva B kanály, pričom môže obsahovať aj súčasný prenos dát. Uvedená služba je špecifikovaná v ITU-T odporúčaní F.721 a v ETSI štandard ETS 300 264.

3. Doplnkové (supplementary) služby

Doplnkové (prídavné) služby (Supplementary Services) sú určené na rozšírenie možností základných transportných a štandardných služieb – doplnkové služby nemôžu byť integrované samostatne. Ich počet nie je konečný, rozširuje sa podľa potreby operátorov a používateľov. Svojím rozsahom tvoria najväčšiu skupinu služieb ISDN. Užívateľovi dávajú väčšie manipulačné možnosti a zvyšujú úroveň komunikačných služieb. Doplnkové služby vlastne rozširujú pôvodné služby digitálnej siete.

Štandard Euro – ISDN zaväzuje používať týchto 5 služieb:

1. CLIP – identifikácia volajúceho
2. CLIR – zamedzenie identifikácie volajúceho
3. DDI – predvoľba
4. MSN – viacnásobné účastnícke číslo
5. TP – prenositeľnosť koncového zariadenia

Zdroj a externé odkazy

• http://www.tntel.sk/informacne-a-telekomunikacne-systemy/podpora/slovnik-pojmov-isdn/
• http://www.camblab.com/nugget/isdn_bkk.pdf