Embed Size (px)
Citation preview
Žilinská univerzita v Žiline Elektrotechnická fakulta
Katedra telekomunikácií a multimédií
IP multimediálny subsystém ako štandard pre
podporu rozvoja sietí a služieb
Michal Tvrdoň
2008
IP multimediálny subsystém ako štandard pre podporu
rozvoja sietí a služieb
DIPLOMOVÁ PRÁCA
MICHAL TVRDOŇ
ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE
Elektrotechnická fakulta
Katedra telekomunikácií a multimédií
Študijný odbor: Telekomunikácie – Telekomunikačná technika
Vedúci diplomovej práce: prof. Ing. Milan Dado, PhD.
Stupeň kvalifikácie: inžinier (Ing.)
Dátum odovzdania diplomovej práce: 16.05.2008
ŽILINA 2008
2
3
ABSTRAKT ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Táto diplomová práca popisuje metalické, optické a bezdrôtové prístupové siete
a s nimi súvisiace prístupové technológie umožňujúce rýchly prístup užívateľa do
siete internet a jej plnohodnotné využitie.
Ďalej popisuje niektoré protokoly umožňujúce poskytnutie multimediálneho
obsahu koncovému užívateľovi. Jedná sa o protokol určený na prenos signalizácie
(SIP), ďalej o všeobecné protokoly (IPv4 a IPv6) a protokol MPLS používaný
na zabezpečenie kvality služby (QoS)
Hlavnou úlohou diplomovej práce je zhodnotiť a popísať štandard IMS (IP
Multimedia Subsystem) ako štandard pre budúce konvergované siete, jeho
nasadenie do skutočných komunikačných sietí a možné výhody alebo nevýhody pre
zákazníkov, operátorov a tretie strany.
4
ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE, ELEKTROTECHNICKÁ FAKULTA
KATEDRA TELEKOMUNIKÁCIÍ A MULTIMÉDIÍ
ANOTAČNÝ ZÁZNAM – DIPLOMOVÁ PRÁCA
Meno a priezvisko: Michal Tvrdoň Akademický rok: 2007/2008
Názov práce: IP multimediálny subsystém ako štandard pre podporu rozvoja sietí a služieb
ELEKTROTECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA TELEKOMUNIKÁCIÍ A MULTIMÉDIÍ
Počet strán: 74 Počet obrázkov: 20 Počet tabuliek: 1 Počet grafov: 0 Počet príloh: 0 Počet použ. lit.: 30 Anotácia v slovenskom jazyku:
Táto diplomová práca popisuje metalické, optické a bezdrôtové siete, umožňujúce vysokorýchlostné pripojenie do internetu a služby s tým súvisiace. Popisuje aj protokoly, pomocou ktorých je možné prenášať multimediálny obsah. Sú to protokoly SIP, IPv4, IPv6 a MPLS. Hlavnou úlohou diplomovej práce je zhodnotiť a popísať štandard IMS (IP Multimedia Subsystem) ako štandard pre budúce konvergované siete, jeho nasadenie do skutočných komunikačných sietí ako aj možné výhody a nevýhody pre zákazníkov, operátorov a tretie strany. Anotácia v anglickom jazyku:
This work relates access technologies for wired, optical and wireless networks enabling high speed internet connection and other services. It describes protocols for acquiring multimedia content for end users, namely SIP, IPv4, IPv6 and MPLS. The main task of this thesis is to assess and to describe new standard IMS (IP Multimedia Subsystem) as a standard for next generation converged networks, its implementation to existing telecommunication infrastructure and to identify advantages or disadvantages of this system and define the impact of it on end users and on third party providers as well. Kľúčové slová:
IMS, MPLS, SIP, IP, FTTx, xDSL, WiFi, WLAN, WiMAX, prístupová sieť, konvergencia fixných a mobilných sietí Vedúci diplomovej práce: prof. Ing. Milan Dado, PhD. Recenzent: Ing. Ivan Fiačan, PhD. Dátum odovzdania práce: 16.5. 2008
5
Obsah ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
ZOZNAM SKRATIEK A SYMBOLOV .........................................................................8
ÚVOD................................................................................................................................14
1 POPIS METALICKÝCH PRÍSTUPOVÝCH TECHNOLÓGIÍ ........................15 1.1 SÚČASNÝ STAV METALICKÝCH PRÍSTUPOVÝCH SIETÍ NA SLOVENSKU ............................................ 15 1.2 POPIS JEDNOTLIVÝCH PRÍSTUPOVÝCH TECHNOLÓGIÍ ...................................................................... 15
1.2.1 ADSL........................................................................................................................................... 15 1.2.2 ADSL2......................................................................................................................................... 17 1.2.3 ADSL2+ ...................................................................................................................................... 20 1.2.4 Ďalšie verzie štandardov z rodiny xDSL..................................................................................... 20
2 POPIS OPTICKÝCH PRÍSTUPOVÝCH TECHNOLÓGIÍ...............................22 2.1 SÚČASNÝ STAV OPTICKÝCH PRÍSTUPOVÝCH SIETÍ NA SLOVENSKU.................................................. 22 2.2 STAV OPTICKÝCH PRÍSTUPOVÝCH SIETÍ V EURÓPE.......................................................................... 23 2.3 FTTX .................................................................................................................................................. 24 2.4 ARCHITEKTÚRA OPTICKÝCH SIETÍ Z INÉHO POHĽADU..................................................................... 26
2.4.1 Home Run Fibre.......................................................................................................................... 26 2.4.2 Active Star Ethernet (ASE).......................................................................................................... 27 2.4.3 Pasive Optical Network (PON)................................................................................................... 28
2.5 POROVNANIE AKTÍVNEJ A PASÍVNEJ ARCHITEKTÚRY ...................................................................... 29 2.6 VÝBER SPRÁVNEJ ARCHITEKTÚRY .................................................................................................... 30
3 POPIS BEZDRÔTOVÝCH PRÍSTUPOVÝCH TECHNOLÓGIÍ .....................32 3.1 SÚČASNÝ STAV BEZDRÔTOVÝCH PRÍSTUPOVÝCH SIETÍ NA SLOVENSKU .......................................... 32 3.2 TECHNOLÓGIE PRE MOBILNÉ BUNKOVÉ PRÍSTUPOVÉ SIETE ............................................................ 33
3.2.1 FLASH-OFDM............................................................................................................................ 33 3.2.2 UMTS/HSDPA ............................................................................................................................ 34
3.3 TECHNOLÓGIE PRE BEZDRÔTOVÉ LOKÁLNE SIETE.......................................................................... 35 3.3.1 WLAN.......................................................................................................................................... 35 3.3.2 WiMAX........................................................................................................................................ 35
4 PROTOKOLY URČENÉ NA PODPORU MULTIMEDIÁLNEHO OBSAHU VYUŽÍVANÉ V SÚČASNOSTI A BUDÚCNOSTI ............................................37
4.1 IPV4 (INTERNET PROTOCOL VERZIA 4) ............................................................................................ 37 4.2 IPV6 (INTERNET PROTOCOL VERZIA 6) ............................................................................................ 38 4.3 MPLS (MULTI PROTOCOL LABEL SWITCHING)............................................................................... 38 4.4 SIP (SESSION INITIATION PROTOCOL).............................................................................................. 39
5 IMS (IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM)...............................................................43 5.1 ZÁKLADNÉ INFORMÁCIE .................................................................................................................... 43 5.2 ARCHITEKTÚRA ................................................................................................................................. 44 5.3 POPIS JEDNOTLIVÝCH FUNKCIÍ IMS ................................................................................................. 45
5.3.1 P-CSCF....................................................................................................................................... 45 5.3.2 I-CSCF ........................................................................................................................................ 46 5.3.3 S-CSCF ....................................................................................................................................... 47 5.3.4 BGCF .......................................................................................................................................... 49 5.3.5 MRF ............................................................................................................................................ 50 5.3.6 SLF.............................................................................................................................................. 51 5.3.7 MGCF ......................................................................................................................................... 53 5.3.8 MGW........................................................................................................................................... 53 5.3.9 PDF............................................................................................................................................. 54 5.3.10 IBCF.......................................................................................................................................... 54
6 INTEGRÁCIA IMS DO SÚČASNÉHO SYSTÉMU............................................55
6
6.1 PODPORA PROTOKOLOV .................................................................................................................... 55 6.2 PODPORA KOMUNIKAČNÝCH TECHNOLÓGIÍ ..................................................................................... 56 6.3 INTEGROVANIE IMS DO SÚČASNÝCH KOMUNIKAČNÝCH SYSTÉMOV ............................................... 56 6.4 TECHNICKÉ POŽIADAVKY NA POSKYTNUTIE PODPORY MOBILITY TERMINÁLU .............................. 59 6.5 VÝHODY A NEVÝHODY Z POHĽADU JEDNOTLIVÝCH ZÚČASTNENÝCH STRÁN.................................. 60
6.5.1 Prínos technológie pre koncových zákazníkov............................................................................ 60 6.5.2 Nevýhody technológie pre koncových zákazníkov....................................................................... 60 6.5.3 Prínos technológie pre lokálnych operátorov............................................................................. 61 6.5.4 Nevýhody technológie pre lokálnych operátorov........................................................................ 62 6.5.5 Prínos technológie pre externých operátorov ............................................................................. 62 6.5.6 Nevýhody technológie pre externých operátorov........................................................................ 63 6.5.7 Prínos technológie pre tretie strany............................................................................................ 63 6.5.8 Možné nevýhody pre tretie strany ............................................................................................... 63
7 ZÁVER......................................................................................................................64
ZOZNAM OBRÁZKOV A TABULIEK .......................................................................66
ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY.........................................................................69
7
Zoznam skratiek a symbolov
Skratka Anglický význam Slovenský význam
3GPP 3rd Generation Partnership
Project
3GPP2 3rd Generation Partnership
Project 2
ADSL Asymetric Digital Subscriber Asymetrická digitálna účastnícka
Line prípojka
ADSL2 Asymetric Digital Subscriber Asymetrická digitálna účastnícka
Line 2 prípojka 2
ADSL2+ Asymetric Digital Subscriber Asymetrická digitálna účastnícka
Line 2+ prípojka 2
AMR Adaptive Multirate Adaptívny viacrýchlostný kodek
APON ATM PON viď. ATM a PON
AS Aplication Server Aplikačný server
ASE Active Star Ethernet Ethernet v konfigurácii aktívnej
hviezdy
ATM Asynchronous Transfer Mode Asynchrónny prenosový mód
BGCF Breakout Gateway Control Riadiaca funkcia výstupnej brány
Function
BGF Breakout Gateway Function Funkcia výstupnej brány
BICC Bearer Independent Call Hlavné nezávislé riadenie hovoru
Control
CDR Charging Data Report Správa o zaťažení
CIDR Classless Inter-Domain Beztriedne vnútrodoménové
Routing smerovanie
CN Core Network Jadrová sieť
CO Central Office Hlavná ústredňa
COPS Common Open Policy Služba všeobecnej otvorenej
Service politiky
CPE Customer-Provided Zákazníkom poskytnuté
Equipment zariadenie
8
CS Circuit Switched Prepínanie okruhov
CSCF Call Session Control Function Riadiaca funkcia relácie hovoru
CSMA/CA Carrier sense multiple Access Viacnásobný prístup s počúvaním
with collision avoidance nosnej a vyhnutiu sa kolízii
DHCP Dynamic Host Configuration Protokol na dynamické
Protocol konfigurovanie hostiteľa
DOCSIS Data Over Cable Service Špecifikácia rozhrania pre
Interface Specification služby prenosu dát cez kábel
DTMF Dual-tone multi-frequency Dvojtónová viacfrekvenčná
voľba
DNS Domain Name System Systém doménových mien
DSL Digital Subscriber Line Digitálna účastnícka prípojka
DSLAM Digital Subscriber Line Prístupový multiplexor
Access Multiplexer digitálnej účastníckej jednotky
DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum Rozprestreté spektrum
s priamou sekvenciou
E-FTTH Ethernet-FTTH Ethernet cez FTTH
EDGE Enhanced Data rates Rozšírené prenosové rýchlosti
for GSM Evolution pre GSM evolúciu
ENUM Telephone Number Mapping Mapovanie telefónnych čísel
EPON Ethernet PON Ethernet cez PON
FFT Fast Fourier Transform Rýchla Fourierova transformácia
FLASH-OFDM Fast Low-latency Access with Rýchly prístup s nízkym
Seamless Handoff – Orthogonal oneskorením a rýchlym
Frequency Division Multiplexing prepnutím využívajúci OFDM
FMC Fixed Mobile Convergence Konvergencia fixných
a mobilných sietí
FTP File Trnasfer Protocol Protokol na prenos súborov
FTTB Fibre To The Building Optické vlákno do budovy
FTTC Fibre To The Curb Optické vlákno privedené
k obrubníku
FTTCab Fibre To The Cabinet viď. FTTN
FTTD Fibre To The Desk Optické vlákno privedené na stôl
9
FTTH Fibre To The Home Optické vlákno privedené
do domácnosti
FTTK Fibre To The Kerb viď. FTTC
FTTN Fibre To The Node Optické vlákno privedené do uzla
FTTT Fibre To The Terminal Optické vlákno privedené
do terminálu
FTTx Fibre To The ... Optické vlákno privedené do...
GAN Generic Access Network Všeobecná prístupová sieť
GPON Gigabit-Capable PON Gigabitová PON
GPRS General Packet Radio Service Mobilná paketová služba
GRUU Globally Routable Globalné smerovateľný URI
User Agent URI užívateľského agenta
GSM Global System Globálny systém
for Mobile communications pre mobilnú komunikáciu
H-ARQ Hybrid Automatic Hybridné automatické
Repeat Request opakovanie požiadavky
HDSL High Speed DSL Vysokorýchlostné DSL
HDTV High-definition television Televízia s vysokým rozlíšením
HSCSD High-Speed Vysokorýchlostný prenos dát s
Circuit-Switched Data využitím prepínania okruhov
HSDPA High-Speed Downlink Vysokorýchlostný paketový
Packet Access prístup smerom k užívateľovi
HSS Home Subscriber Server Server domácich účastníkov
HSUPA High-Speed Uplink Vysokorýchlostný paketový
Packet Access prístup smerom od užívateľa
HTTP Hypertext Transfer Protocol Hypertextový prenosový protokol
IBCF Interconnect Border Hraničná prepojovacia
Control Function riadiaca funkcia
I-CSCF Interrogating-CSCF Opytovacia CSCF
ID Identification Identifikácia
IEEE Institute of Electrical Inštitút elektrických
and Electronics Engineers a elektronických inžinierov
IM Instant Messaging Okamžité posielanie správ
IMA Inverse Multiplex over ATM Inverzný multiplex cez ATM
10
IMS IP Multimedia Subsystem IP multimediálny subsystém
IP Internet Protocol Internetový protokol
IP-CAN IP-Connectivity Access Network IP-prepojovacia prístupová sieť
IPSec IP Security IP bezpečnosť
IPTV IP Television IP televízia
IPv4 IP version 4 IP verzia 4
IPv6 IP version 6 IP verzia 6
ISM Industrial, Scientific and Medical Priemyselné, vedecké a lekárske
ISDN Integrated Services Digitálna sieť integrovaných
Digital Network služieb
ISP Internet Service Provider Poskytovateľ pripojenia
do internetu
ISUP ISDN User Part ISDN užívateľská časť
LER Label Edge Router Hraničný označovací router
LSR Label Switch Router Hraničný prepínací router
MAC Medium Access Control Riadenie prístupu k médiu
MeGaCo Media Gateway Control Protocol Protokol riadenia brán
MGCF Media Gateway Control Function Funkcia riadenia brán
MGW Media Gateway Brána
MIMO Multiple In – Multiple Out Viacnásobný vstup a výstup
MIPv6 Mobile IPv6 Mobilný IPv6
MPLS Multi-Protocol Label Switching Multiprotokolové prepínanie
na základe návestí
MRF Multimedia Resource Function Funkcia mediálnych zdrojov
MRFC Multimedia Resource Riadenie funkcie
Function Controller mediálnych zdrojov
MRFP Multimedia Resource Procesor funkcie
Function Processor mediálnych zdrojov
NAPT Network Adress Port Translation Preklad sieťovej adresy a portov
NAT Network Adress Translation Preklad sieťovej adresy
NGN Next Generation Network Sieť budúcej generácie
NLOS Non Line Of Sight Mimo priamu viditeľnosť
NMT Nordic Mobile Telephone Škandinávsky systém
mobilných telefónov
11
O/E Optical/Electronic Optický/elektronický
OFDM Orthogonal frequency-division Ortogonálne frekvenčne-delené
multiplexing multiplexovanie
OLT Optical Line Termination Ukončenie optickej linky
ONT Optical Network Termination Ukončenie optickej siete
ONU Optical Network Unit Zariadenie optickej siete
OSPF Open Shortest Path First Protokol otvorenej najkratšej
cesty
P-CSCF Proxy-CSCF
PCM Pulse-Code Modulation Pulzne-kódová modulácia
PDA Personal Digital Assistant Osobný digitálny asistent
PDF Policy Decision Function Funkcia riadenia politiky
PDSL Power DSL DSL cez nízkonapäťové vedenia
PON Pasive Optical Network Pasívna optická sieť
PS Packet Switching Prepínanie paketov
PSTN Public Switching Verejná sieť s prepínaním
Telecomunication Network paketov
PTM-TC Packet Mode Transmission Transkonvergenčná vrstva
Trans-Convergence Layer prenosu v paketovom móde
RADSL Rate Adaptive DSL DSL s adaptáciou prenosovej
rýchlosti
READSL2 Reach Extended DSL DSL s rozšíreným dosahom
READSL2+ Reach Extended DSL 2 DSL s rozšíreným dosahom 2
RFIC Radio Frequency Eliminátor rušenia z
Interference Canceller rádiových frekvencií
RM OSI Reference Model Referenčný model
Open System Interconnection Otvorené prepojenie systémov
RNC Radio Network Controler Riadenie bezdrôtovej siete
RSVP Resource Reservation Protocol Protokol na rezerváciu zdrojov
RT Remote Terminal Vzdialená účastnícka jednotka
RTCP Real-time Transport Protokol riadiaci prenos v
Control Protocol reálnom čase
RTP Real-time Transport Protocol Protokol prenosu v reálnom čase
S-CSCF Serving-CSCF
12
SDP Session Description Protocol Protokol popisu relácie
SDSL Symetric DSL Symetrická DSL
SIP Session Initiation Protocol Protokol inicializácie relácie
SMB Server Message Block Skupina správ servera
SNR Signal-to-noise ratio pomer signál a šum
SOFDM Scalable OFDM Škálovateľné OFDM
SRA Seamless Rate Adaptation Rýchle prepnutie
TCP Transmission Control Protocol Protokol riadenia prenosu
TISPAN Telecoms & Internet converged Telekomunikačné a internetové
Services & Protocols konvergované služby a protokoly
for Advanced Networks pre budúce siete
QoS Quality of Service Kvalita služby
UA User Agent Užívateľský agent
UAC User Agent Client Klient užívateľského agenta
UAS User Agent Server Server užívateľského agenta
UDP User Datagram Protocol Užívateľský datagramový
protokol
UDSL Uni DSL
UE User Equipment Užívateľské zariadenie
UMTS Universal Mobile Univerzálny mobilný
Telecommunications System telekomunikačný systém
URI Uniform Resource Identifier Stály identifikátor zdrojov
URL Universal Resource Locator Univerzálny lokátor zdrojov
VDSL Very High Speed DSL Veľmi vysokorýchlostné DSL
VDSL2 Very High Speed DSL 2 Veľmi vysokorýchlostné DSL 2
VoIP Voice over Internet Protocol Hlas cez IP
W-CDMA Wideband Code Širokopásmový kódovo-delený
Division Multiple Access viacnásobný prístup
WiMAX Worldwide Interoperability Celosvetová spolupráca pre
for Microwave Access mikrovlnný prístup
WirelessMAN Wireless Metropolitan Bezdrôtová metropolitná
Area Network prístupová sieť
WLAN Wireless Local Area Network Bezdrôtová lokálna sieť
xDSL ... Digital Subscriber Line Digitálna účastnícka prípojka
13
Úvod ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
V dnešnej dobe existuje množstvo technológií, ktoré poskytujú rôzne služby, či už
multimediálne, dátové, alebo len klasické telefónne. Úlohou tejto diplomovej práce je
popísať telekomunikačný systém, ktorý by umožnil zjednotiť prístupové technológie tak,
aby bolo možno viaceré komunikačné služby dneška a budúcnosti využívať čo
najjednoduchšie.
Diplomová práca je rozdelená do viacerých kapitol, v ktorých sa nachádzajú
nasledujúce informácie:
• V prvých troch kapitolách sú popísané prístupové technológie (pre metalické,
optické a bezdrôtové prístupové siete) dnešnej doby, ktoré budú môcť byť
využívané aj v budúcnosti na poskytovanie širokopásmových služieb
s podporou kvality služby a ktoré sú použité ako hlavné prístupové
technológie systému IMS (IP Multimedia Subsystem) popisovanom ďalej
v diplomovej práci.
• Štvrtá kapitola zjednodušene popisuje hlavné protokoly, využiteľné v tomto
systéme, ktoré umožňujú splniť dané požiadavky na telekomunikačné služby
a technológie.
• V piatej kapitole tejto diplomovej práce je popísaný systém IMS , ktorý by sa
v budúcnosti mohol uplatniť v konvergovaných sieťach nasledujúcej
generácie; systém ktorý by umožnil značne znížiť náklady na budovanie
širokopásmových sietí a priniesol by do telekomunikačného sveta nové služby,
ktoré by boli prínosom nie len pre operátorov, ale aj pre zákazníkov.
• V šiestej kapitole sú popísané hlavné scenáre nasadenia IMS do reálnych
telekomunikačných sietí ako aj prínosy a nedostatky konvergovanej siete
pre všetky zúčastnené strany, ktoré bude potrebné v budúcnosti brať na ohľad.
14
1 Popis metalických prístupových technológií ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
1.1 Súčasný stav metalických prístupových sietí na Slovensku V dobe písania tejto diplomovej práce je väčšina prístupových sietí na Slovensku
realizovaná pomocou metalických vedení a to hlavne z ekonomického dôvodu. Je
rozumné využiť už existujúce vedenia v čo najširšom rozsahu a vyťažiť z nich maximum.
Pod nátlakom konkurencie bola spoločnosť Slovak Telecom, ktorá je vlastníkom väčšiny
verejnosťou využívaných metalických vedení na území Slovenska, nútená prísť so svojím
návrhom služieb balíka triple play (hlas, dáta a video naraz cez jednu metalickú linku)
a tým pádom začať na už existujúcich vedeniach prevádzkovať nové prenosové
technológie, ktoré by umožňovali zvýšiť prenosovú rýchlosť a tým by umožnili aj
poskytovanie týchto nových služieb. Jediným ekonomicky výhodným východiskom ako
zvýšiť prenosovú rýchlosť na metalických vedeniach je použitie novších technológií
založených na štandarde xDSL. V tomto prípade je to upgrade technológie ADSL
na ADSL2 a ADSL2+.
1.2 Popis jednotlivých prístupových technológií
1.2.1 ADSL Táto technológia dosahuje maximálnych prenosových rýchlostí 8 Mbps/1 Mbps
(downstream/upstream – smer od k užívateľovi/smer od užívateľa) a využíva frekvenčné
pásmo nad frekvenčným pásmom klasickej analógovej linky (odporúčanie Annex A),
alebo nad frekvenčným pásmom ISDN linky (odporúčanie Annex B). Pre Annex A je
na upstream vyhradené pásmo od 25.875 kHz do 138 kHz a na downstream pásmo
od 138 kHz do 1104 kHz [1], ako ukazuje nasledujúci obrázok:
15
Obr. 1 Zobrazenie frekvenčného pásma pre ADSL Annex A
Pre Annex B je na upstream vyhradené pásmo od 138 kHz do 276 kHz a
na downstream pásmo od 276 kHz do 1104 kHz, ako ukazuje nasledujúci obrázok [2]:
Obr. 2 Zobrazenie frekvenčného pásma pre ADSL Annex B
V obidvoch prípadoch je využívané frekvenčné spektrum rozdelené na subpásma
so šírkou 4,1325 kHz, v ktorých sa potom prenášajú dáta. Toto rozdelenie umožňuje
zdokonaliť manažment frekvenčného spektra. To znamená, ak je v niektorom
zo subpásiem také tlmenie, že prenos v tomto pásme by bol nemožný, pásmo sa
16
automaticky vynechá. Meranie tlmenia v subpásmach sa robí pri každom štarte fyzickej
vrstvy ADSL spojenia (napríklad pri zapnutí modemu, alebo po prerušení spojenia) [3].
Technológia ADSL využívaná v súčasnosti však neposkytuje dostatočné prenosové
kapacity na prevádzkovanie služieb triple play na už existujúcich vedeniach. Z tohto
dôvodu bolo nutné použiť novšiu technológiu. Z ekonomického hľadiska je prijateľnejšie
použitie novej technológie z rodiny štandardov xDSL, ako zavádzanie úplne novej
technológie, ktorá s xDSL vôbec nesúvisí.
1.2.2 ADSL2 Vylepšením technológie ADSL je jej nástupca ADSL2. Jej hlavným cieľom bolo
zvýšiť prenosovú rýchlosť a dosah na tých istých vedeniach. No okrem týchto vylepšení
boli dosiahnuté aj ďalšie a to:
1. Použitie real-time (reálny čas) monitorovacieho systému, ktorý monitoruje šum
na linke, jej tlmenie a pomer signál/šum (SNR) na obidvoch koncoch linky.
2. Použitie manažmentu spotreby – systém sa z hľadiska napájania môže
nachádzať v dvoch stavoch:
• L2 mód s nízkou spotrebou, do ktorého prejde transceiver (TRANSmitter
reCEIVER - kombinácia vysielača a prijímača), keď sa zníži prevádzka
na linke,
• L0 mód s normálnou spotrebou, do ktorého prejde transceiver, keď sa
prevádzka na linke opäť zvýši.
3. Zdvojnásobenie šírky frekvenčného spektra, v ktorom sa prenáša užitočný
signál a tým pádom aj zvýšenie rýchlosti.
4. Rýchlejší štart, ktorý dosahuje čas približne 3 s namiesto 10 s pri ADSL.
5. Podpora technológie IMA (Inverse Multiplex over ATM – inverzný multiplex
cez ATM), ktorá umožňuje spájať viacero prenosových párov do ADSL2 linky
a tým zvýšiť prenosovú rýchlosť. IMA štandard je integrovaný ako podvrstva
medzi fyzickú vrstvu a ATM vrstvu.
6. Vylepšený proces inicializácie, ktorý je viacej automatizovaný ako pri ADSL,
čoho výsledkom je zníženie prenosovej rýchlosti. Toto je dosiahnuté:
• znížením presluchov a ozveny na blízkom konci,
• použitím RFIC (Radio Frequency Interference Canceller – eliminátorom
rušení z rádiových frekvencií), ktorý blokuje tóny počas inicializácie,
17
• použitím vylepšenej ekvalizácie s použitím iných tvarov inicializačných
impulzov.
7. Podpora paketového prenosu (PTM-TC – Packet Mode Transmission Trans-
Convergence Layer) pre služby ako je napríklad Ethernet a nepaketového
prenosu určeného hlavne na prenos hlasu a real-timeových služieb.
8. Použitie Reed-Solomonovho kódu a tým dosiahnutie väčšieho zisku
kódovania.
9. Seamless Rate Adaptation (SRA) poskytuje riešenie problémov so znižovaním
prenosovej rýchlosti na ADSL2 linkách spôsobených presluchmi. Toto je
zabezpečené oddelením modulačnej vrstvy a vrstvy rámcov a zmenou
prenosovej rýchlosti (pomocou modulačnej vrstvy) bez zmeny parametrov
vrstvy rámcov. Preto nie je potrebné reštartovať a resynchronizovať systémy.
Obr. 3 Postup korekcie prenosovej rýchlosti pomocou protokolu SRA
10. Použite kanálov, čím je zabezpečená základná podpora QoS. Pre rôzne služby
je možné vytvoriť kanály s rôznou prenosovou rýchlosťou, rôznym
oneskorením a tým pádom aj rôznou prioritou. Vyhradením 64 kbps kanálov je
možné prenášať hlas použitím PCM cez fyzickú vrstvu DSL [3], [4].
18
Obr. 4 Prenos hlasu cez fyzickú vrstvu použitím pulzne-kódovej modulácie (PCM)
Teoretická prenosová rýchlosť bola zvýšená na 12 Mbps / 3,5 Mbps. Plná rýchlosť
downstreamu sa dosahuje pri vzdialenostiach menších ako 2,5 km od DSLAMu (DSL
Access Multiplexer – DSL prístupový multiplexor). Avšak pri vzdialenosti okolo 4 km je
možné dosiahnuť rýchlosť okolo 2,5 Mbps, čo je pre väčšinu internetových služieb
využívaných v súčasnosti postačujúca rýchlosť [2].
Obr. 5 Porovnanie ADSL a ADSL2 technológií z hľadiska dosahu a prenosových
rýchlostí
19
1.2.3 ADSL2+ Ďalším vylepšením technológie ADSL2 je jej nástupca, ADSL2+. Hlavný rozdiel je
vo zvýšenej maximálnej prenosovej rýchlosti v smere k užívateľovi (downstream)
na 25 Mbps. Toto bolo dosiahnuté zväčšením frekvenčného pásma z pôvodných 1,1 MHz
na dvojnásobok, teda 2,2 MHz, ako ukazuje obrázok:
Obr. 6 Zobrazenie frekvenčného pásma pre ADSL2+
ADSL2+ dosahuje vyššie spomínanej rýchlosti iba pri prenosových vzdialenostiach
menších ako 2,5 km. Pri väčších vzdialenostiach je prenosová rýchlosť rovnaká ako
pri predchádzajúcej technológii, ADSL2, avšak stále ešte postačujúca.
Ďalšou výhodou štandardu ADSL2+ je, že vďaka využívaniu frekvencií do 2,2 MHz
je znížené rušenie na nižších frekvenciách. Preto táto technológia menej ovplyvňuje a je
menej ovplyvňovaná nižšími štandardmi tejto rodiny, klasickou telefónnou
komunikáciou, združovačmi telefónnych signálov a podobne [3].
Okrem štandardov ADSL2 a ADSL2+ existujú aj vedľajšie štandardy ADSL
a ADSL2+ Annex L, ktoré sú známe pod názvami READSL2 / READSL2+, kde RE
znamená Reach Extended, čiže predĺžený dosah. Tie to štandardy umožňujú pripojenie
účastníkov vzdialených až 7 km od najbližšieho DSLAMu.
1.2.4 Ďalšie verzie štandardov z rodiny xDSL Okrem už spomínaných štandardov existujú aj ďalšie, avšak do budúcnosti sa
zaujímavým javia štandardy VDSL a hlavne VDSL2 (Very High Speed DSL a Very High
Speed DSL2), ktorý sľubuje prenosové rýchlosti do 100 Mbps a tým umožňuje podporu
triple play služieb tak ako aj podporu klasickej telefónie. Takúto vysokú rýchlosť je
možné dosiahnuť pri maximálnej dĺžke prenosového vedenia do 0,5 km. Pri dĺžke
20
do 1 km je prenosová rýchlosť len polovičná a nad 1,6 km je rovnaká ako pri ADSL2+.
Aj keď sa zdá, že 0,5 km je príliš malá vzdialenosť, v husto zastavaných oblastiach je to
postačujúca vzdialenosť. Na Slovensku sa táto technológia zatiaľ nevyužíva,
no v budúcnosti a javí ako logický nástupca ADSL technológií už len preto, lebo
umožňuje podporu služieb Triple play [5] [6].
Okrem služieb typu VDSL je vyvinutých množstvo ďalších služieb, z ktorých
spomeniem napríklad:
• UDSL (Uni DSL) – nová technológia vyvinutá spoločnosťou Texas
Instruments, ktorá sľubuje 200 Mbps v oboch smeroch a podporu ADSL,
ADSL2, ADSL2+, VDSL a VDSL2 [7] [8]
• HDSL (High Speed DSL) – prvá technológia využívajúca vyšších frekvencií
na starých telefónnych linkách. Jej nástupca bola technológia HDSL2 [9]
• SDSL (Symetric DSL) – poskytuje symetrické prenosové rýchlosti v oboch
smeroch [10]
• PDSL (Power DSL) – ako prístupovú sieť používa sieť nízkeho napätia 230 V.
Týmto je vyriešená otázka napájania, pre ktoré nie sú potrebné ďalšie vodiče,
lebo dáta aj napájanie sú prenášané po tej istej linke. Problémom pri takomto
prístupe je transformácia napätí a použitie troch fáz
• RADSL (Rate Adaptive DSL) – umožňuje voliť prenosovú rýchlosť podľa
požiadaviek zákazníka a prenosových parametrov vedenia od 1 do 12 Mbps
pre downstream a 1/8 až 1 Mbps pre upstream. Maximálna šírka pásma je 10
MHz [11]
21
2 Popis optických prístupových technológií ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
2.1 Súčasný stav optických prístupových sietí na Slovensku Ešte v roku 2006 sa spoločnosť Orange Slovensko rozhodla uvoľniť časť prenosovej
kapacity optických vlákien medzi UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
stanicami na zavedenie novej technológie, ktorá by koncovému užívateľovi poskytla
oveľa vyššiu prenosovú rýchlosť a tak isto aj nové služby. Na slovenský trh sa tak dostala
technológia FTTH (Fibre To The Home), ktorá je približne 1000 krát rýchlejšia ako
vytáčané pripojenie do internetu (dial-up) a viac než 50 krát rýchlejšia ako DSL
pripojenie.
Poskytovanie tejto služby bolo 4.12.2006 spustené najprv v Bratislave, Trnave
a Piešťanoch pre približne 3000 domácností. S pilotnou prevádzkou sa pokračovalo
od prvého štvrťroku 2007 a s postupom času sa táto technológia začala zavádzať aj
do ostatných miest na Slovensku [12]. Momentálne je prístupná v Banskej Bystrici,
Bratislave, Košiciach, Nitre, Nových Zámkoch, Piešťanoch, Prešove, Prievidzi, Trenčíne,
Trnave a Žiline [13].
S príchodom tejto technológie sa Slovensko zaradilo k celosvetovým špičkám
v oblasti poskytovania vysokorýchlostného pripojenia s využitím najnovších technológií.
Slovensko sa týmto stalo významnou krajinou v Európe, na ktorej spoločnosti aj
z ostatných štátov získavajú skúsenosti s touto technológiou.
FTTH (ale aj iné technológie z rodiny FTTx) je technológia budúcnosti, ktorá ako
jediná ponúka dostatočnú kapacitu na prezeranie internetových stránok, pozeranie on-line
televízie, telefonovanie, e-learning, e-health, domácu bezpečnosť a jej manažment
a mnoho iných služieb, ktoré je dnes potrebné prevádzkovať ako samostatné služby
na samostatných prenosových médiách.
Ako už skratka napovedá, jedná sa o technológiu, ktorá privedie optický signál až
k zákazníkovi. Signál je potom konvertovaný na elektrické impulzy, ktoré je potom
možné ďalej spracovávať klasickou elektronikou ako je počítač, či set-top box. Z toho
plynú určité výhody, ale aj nevýhody:
Výhody:
• vysoká prenosová rýchlosť,
• podstatne vyššia bezpečnosť ako pri metalických vedeniach,
22
• väčšia životnosť v porovnaní s metalickými vedeniami.
Nevýhody:
• vysoká cena koncových zariadení a hlavne O/E konvertorov,
• potreba dovedenia optického vedenia až k zákazníkovi,
• obmedzená montáž vedení – potrebné dodržiavať určité pravidlá, ktoré nebolo
treba dodržiavať pri montáži metalických vedení.
Pri dotovaných zariadeniach, ktoré spoločnosť Orange Slovensko poskytuje,
umožňuje toto pripojenie do internetu najvýhodnejší pomer cena/výkon. Prenosové
rýchlosti sa pohybujú od 12 Mbps po 70 Mbps [14], čo v dnešnej dobe nemôže poskytnúť
žiadny iný operátor na Slovensku.
2.2 Stav optických prístupových sietí v Európe V Európe sa pre technológiu FTTx rozhodlo viacero operátorov a to hlavne z toho
dôvodu, že ceny xDSL pripojení stále klesajú a kábloví operátori poskytujú čoraz lepšie
služby.
Nemecký operátor DT sa rozhodol vybudovať hybridnú prístupovú sieť na báze FTTC
+ VDSL. V súčasnosti je dostupná pre viac ako 3 milióny domácností. Pre tú istú
kombináciu technológií prístupových sietí sa rozhodli aj spoločnosti Belgacom,
Swisscom a holandský KPN.
Medzi priekopníkov FTTx a FTTH prístupu v Európe patria Švédi a Taliani. Kým
vo Švédsku sú v tejto oblasti mimoriadne iniciatívni nielen alternatívni operátori, ale aj
mestá, v Taliansku je vysoký počet FTTx užívateľov výsledkom alternatívneho operátora
Fastweb. FTTx aktivity za účasti mesta sú aj vo Viedni, kde koncom minulého roku bolo
už okolo 50 tis FTTx užívateľov.
Z pohľadu prenosových rýchlostí to zaujímavo vyzerá vo Francúzsku, kde sa
do zavádzania FTTx pustili najprv alternatívni operátori a čoskoro aj dominantný operátor
France Telecom, ktorý chce zaviesť technológiu FTTx pre viac než 1 milión zákazníkov.
Zaujímavá je nie len prenosová rýchlosť, ktorá je 100/100 Mbps, čo sa v dnešnej dobe
javí ako nadbytok, ale aj ponuka niekoľkých HDTV kanálov a vnútroštátne volania
zadarmo.
Kým alternatívny operátor Free sa rozhodol pre aktívnu technológiu FTTH
od spoločnosti Cisco založenú na E-FTTH (Ethernet FTTH), dominantný operátor sa
rozhodol pre pasívnu optickú sieť GPON podľa G.984. Free chce do optických
23
prístupových sietí do roku 2012 investovať jednu miliardu EUR a pripojiť tak viac ako
10 miliónov užívateľov.
Podľa údajov IDATE boli v roku 2006 na čele FTTx rebríčka na našom kontinente
Švédi a Taliani. Celkový počet FTTx užívateľov bol v tom čase 820 tis. a FTTx a tieto
služby boli dostupné pre 2.7 mil. domácností. Posledné správy z rôznych európskych
krajín naznačujú, že o FTTx a FTTH je čoraz väčší záujem, a tak je pravdepodobné, že
doteraz len málo sa meniace grafy bude potrebné čoraz častejšie aktualizovať [15].
2.3 FTTx Ako už bolo spomenuté, FTTH je technológia založená na privedení optického vlákna
až do domu k zákazníkovi. Avšak toto je len jedna z technológií rodiny FTTx. Všetky
ostatné sú tiež založené na optickom prenose signálu k užívateľovi, líšia sa iba v tom, ako
blízko sa k užívateľovi dostanú:
• FTTN (Fibre To The Node / Neighborhood) – optika končiaca sa prípojom
bode, ktorý býva od užívateľa vzdialený niekoľko sto metrov,
• FTTC (FTT Curb) – optická prístupová sieť končí v rozvádzači pri chodníku,
• FTTB (FTT Building) – optická prístupová sieť končí v rozvádzači v dome,
• FTTH (FTT Home) – optická prístupová sieť je ukončená konvertorom v byte
účastníka [16].
Obr. 7 Grafické porovnanie jednotlivých verzií technológie FTTx
24
Z uvedeného vyplýva, kde sa ktorá verzia hodí. FTTN (tiež nazývaná aj FTTCab) je
vhodná do oblastí s nízkou populáciou, teda napríklad na dediny, kde jeden konvertor
umiestnený v rozvádzači konvertuje signál pre niekoľko obytných domov. Signál je
potom k užívateľom distribuovaný prostredníctvom jednej z verzií xDSL alebo pomocou
protokolu DOCSIS. Keďže je celá prístupová sieť budovaná nanovo, je možné
optimalizovať vzdialenosť rozvádzača (konvertora) od jednotlivých užívateľov a tým
umožniť prevádzkovanie vysokorýchlostných xDSL technológií ako napríklad VDSL
a VDSL2, ktoré umožňujú dosahovať vysoké prenosové rýchlosti iba na krátku
vzdialenosť.
Na prenos dátových tokov po metalických vedeniach je v princípe možné použiť aj
technológiu Ethernet, ale pri tejto technológii je dĺžka segmentu obmedzená na 100 m, čo
v praxi môže byť obmedzujúcim faktorom.
Technológia FTTC (tiež nazývaná aj FTTK – FTT Kerb) umiestňuje konvertor
optického signálu podstatne bližšie ako to bolo pri predchádzajúcej technológii, avšak
ešte stále dosť ďaleko, aby bolo možné bez aktívnych prvkov využiť technológiu Ethernet
na distribúciu signálov po metalických vedeniach. Preto sa aj v tomto prípade používa
jedna z verzií xDSL.
FTTC je technológia vhodná do väčších dedín alebo prímestských oblastí, v ktorých
sa vyskytujú nie len rodinné domy, ale aj spoločné obytné domy aj keď v menšom počte.
Ďalšou verziou v poradí je FTTB, pri ktorej je umiestnený konvertor optického
signálu v spoločných priestoroch obytného domu. Konvertor je potom napájaný
z elektrickej inštalácie domu a nie je potrebné riešiť zdroj napájania.
Keďže konvertor signálu je umiestnený v dostatočne malej vzdialenosti od koncových
užívateľov, je možné na ďalšiu distribúciu signálu využiť jednu z verzií Ethernetu (100
Mbps alebo 1 Gbps).
Táto technológia je vhodná pre husto zastavané oblasti, ako sú napríklad mestá,
prípadne priemyselné oblasti. Nie je vylúčené použiť túto technológiu aj na vidieku,
avšak v tomto prípade by nebola výhodná.
Poslednou verziou je FTTH, ktorá dovedie optický kábel až do bytu účastníka. Kým
pri predchádzajúcej technológii bol prevodník signálu financovaný zo spoločných fondov
danej obytnej jednotky, v tomto prípade si musí užívateľ všetko hradiť sám, čo môže byť
finančne náročné. Výhodou tejto verzie je, že užívateľ má celé vlákno len pre seba a nie
je potrebné sa oň deliť. Výhoda nespočíva ani tak v dostatočnej prenosovej kapacite
25
vlákna, ale skôr vo fakte, že informačná bezpečnosť je v tomto prípade oveľa väčšia, ako
pri ostatných FTTx technológiách.
Okrem už spomenutých verzií FTTx existujú aj ďalšie, ktoré sa líšia buď minimálne,
alebo sa v dnešnej dobe ešte plne nevyužívajú. Medzi spomenuté verzie patrí napríklad
FTTD (FTT Desk – dovedenie optického vlákna až na stôl) a FTTT (FTT Terminal –
optické vlákno až do koncového terminálu). Výhody a nevýhody sú asi zrejmé:
• Obidve verzie poskytujú ešte väčšiu mieru ochrany proti odposluchom a
pri FTTT odpadá nutnosť napájania konvertora z externého zdroja.
• Pri verzii FTTT je prenosová rýchlosť obmedzená len elektronikou
v koncovom termináli. Preto pri dostatočne kvalitnej elektronike je možné
dosiahnuť vyšších prenosových rýchlostí ako pri predchádzajúcich
technológiách.
• Avšak ich nevýhodou je, že daný terminál (konvertor v prípade FTTD) musí
byť stabilne umiestnený na jednom mieste, čo môže byť pre užívateľov
obmedzujúcim faktorom.
Preto sú tieto technológie vhodné do priemyselných oblastí, serverovní a iných
pracovísk, kde sa nepredpokladá mobilita užívateľských zariadení.
2.4 Architektúra optických sietí z iného pohľadu Operátori, ktorí chcú zavádzať technológiu FTTx nestoja len pred jedným
rozhodnutím a to, ktorú verziu FTTx zvoliť. Ďalším významným rozhodnutím je, či bude
použitá pasívna (bod-multibod), alebo aktívna (bod-bod) technológia. Medzi aktívne
technológie patrí Home Run Fiber alebo Active Star Ethernet. Pasívna technológia sa
nazýva Pasive Optical Network. Ako všetko, tak aj v tomto prípade platí, že každá
z týchto technológií má svoje klady a zápory a že neexistuje univerzálne riešenie.
2.4.1 Home Run Fibre Pri tejto architektúre prepojuje optické vlákno zariadenia nazvané OLT (Optical Line
Termination – ukončenie na strane siete) a ONT (Optical Network Termination –
ukončenie na strane užívateľa), ako ukazuje nasledujúci obrázok:
26
Obr. 8 Architektúra Home Run Fibre
Obidva ukončovacie zariadenia sú aktívne (tzn. napájané elektrickou energiou)
a každé obsahuje laser, čo umožňuje dosahovať veľké vzdialenosti medzi užívateľom
a ústredňou. Vzdialenosť môže dosahovať okolo 80 km. Táto architektúra poskytuje celé
vlákno jednému užívateľovi, ktorý sa týmto pádom nemusí s nikým deliť o prenosovú
kapacitu, z čoho vyplýva aj väčšia bezpečnosť. Nevýhodou je vysoká cena, vyplývajúca
z toho, že každému užívateľovi treba poskytnúť jedno vlákno a hlavne ukončovacie
zariadenia, ktoré sú zo všetkých nákladov asi najdrahšie.
2.4.2 Active Star Ethernet (ASE) Táto technológia je založená na tom, že viacerí užívatelia zdieľajú jedno hlavné
optické vlákno zapojené v kruhovej topológii s využitím vzdialenej účastníckej jednotky
(RT), ktorá sa nachádza medzi ústredňou a územím, ktoré samotná RT obsluhuje -
užívateľmi. RT pripája na hlavné vlákno ostatných užívateľov, každého osobitným
vláknom. Počet užívateľov pripojených na jednu RT môže byť od 4 až po 1 000.
Užívatelia môžu byť od RT vzdialení do 40 km a vzdialenosti medzi RT môžu dosahovať
70 km. Týmto je možné obsluhovať z jednej ústredne (CO) značne veľké územie a aj
počet užívateľov.
27
Obr. 9 Architektúra ASE
Táto technológia redukuje náklady na výstavbu optických sietí v porovnaní
s predchádzajúcou architektúrou. Je veľmi podobná terajším metalickým sieťam a preto je
viac pravdepodobné, že bude akceptovaná pri ďalšom plánovaní sietí.
ASE taktiež poskytuje výhody technológie Optical Ethernet, prinášajúc oveľa
jednoduchšiu topológiu, podporu služieb založených na CPE (Customer-Provided
Equipment) a širokú flexibilitu pre budúci rast.
2.4.3 Pasive Optical Network (PON) Predchádzajúce technológie boli typu bod-bod, avšak táto technológia je typu bod-
multibod, čo znamená, že viacej užívateľov využíva jedno optické vlákno. Pasívny
rozdeľovač (splitter) potom rozdeľuje prenosové pásmo jedného optického vlákna medzi
viacerých užívateľov. Ich počet môže byť maximálne 64 a vzdialenosť môže dosahovať
približne 20 km. Architektúra je pasívna preto, lebo všetky rozdeľovače sú pasívne a teda
nie je potrebné ich napájať. Opakom bolo tomu pri ASE, kde bolo potrebné napájanie
vzdialených účastníckych jednotiek RT.
Nasledujúci obrázok ukazuje základnú topológiu pasívnej optickej siete:
28
Obr. 10 Architektúra PON
Tab. 1 Základné charakteristiky pasívnych optických sietí
Vrstvy 1 a 2 Počet ONU Upstream Downstream Mbps/ONT
na ONT
APON ATM 32 622 Mbps 1,2 Gbps 37,5 Mbps
EPON Ethernet 32 1,25 Gbps 1,25 Gbps 78,1 Mbps
GPON GigEth 32 155 Mbps 1,25 Gbps 19,5 Mbps
64 622 Mbps 2,5 Gbps 39,0 Mbps
2.5 Porovnanie aktívnej a pasívnej architektúry Medzi základné výhody aktívnej technológie patrí:
• vlákno pridelené len jednému užívateľovi
• maximálna šírka prenosového pásma
• maximálna flexibilita
• synchrónna šírka prenosového pásma
• prvky inteligentných sietí sú inštalované u užívateľa, čo umožňuje
jednoduchšie riešenie problémov
29
• vzdialenosť účastníka od ústredne je až 80 km
• nepotrebuje komplexné plánovanie pre veľké obsluhované územia
• podpora 1 Gbps na účastníka
• väčšia flexibilita služieb
K nevýhodám patrí:
• potreba viacerých optických vlákien
• potreba laserov s väčším dosahom / výkonom
• rozloženie aktívnych zariadení v celej prístupovej sieti
• a z toho plynúce problémy s potrebou napájania všetkých aktívnych zariadení
Medzi základné výhody pasívnej architektúry patrí:
• žiadna aktívna elektronika v prístupovej sieti
• zdieľanie jedného vlákna viacerými užívateľmi
• a tým pádom aj nižšia cena
K nevýhodám patrí:
• neschopnosť spolupracovať s ostatnými typmi pasívnych optických sietí
• pri poruche jedného vlákna je postihnutých viacero užívateľov
• zdieľané prenosové pásmo hlavného vlákna limituje prenosové pásmo
vyčlenené pre každého užívateľa
• dosah je limitovaný počtom odbočiek z vlákna v rozdeľovači (čím viacej
odbočiek, tým menší dosah)
• vysoká cena pripojenia prvých užívateľov (OLT porty sú ekonomicky využité,
keď obsluhujú minimálne 26 ONU)
• pasívne rozdeľovače sú nemanažovateľné
• z čoho vyplýva aj menšia flexibilita
• zložité plánovanie kapacity pre podnikové aplikácie
2.6 Výber správnej architektúry Poskytovateľ služieb musí zvážiť mnoho faktorov pri plánovaní optickej prístupovej
siete. Jedným z najdôležitejších faktorov je plán hustoty užívateľov, od ktorého sa odvíja
aj samotná architektúra a topológia.
30
V oblastiach s nižšou hustotou obyvateľstva je za najvhodnejšiu architektúru
považovaná ASE, lebo jej dosah je značný. Taktiež aj preto, lebo vlákno zavádzané
k užívateľom na základe požiadavky, čo znižuje cenu pre prvých užívateľov na najnižšiu
hodnotu.
V oblastiach s vyššou hustotou obyvateľstva sa ako ekonomická javí architektúra
PON, aj keď poskytovateľ pripojenia môže vynaložiť väčšie finančné náklady
pri zapájaní nového užívateľa. Ak sú všetky porty OLT obsadené a je potrebné pripojiť
viacero užívateľov, musí poskytovateľ pripojenia zakúpiť nový OLT, ktorý však nebude
naplno využitý. Preto je vhodnejšie využívať túto architektúru v oblastiach s vysokým
počtom potenciálnych zákazníkov, ktorí v blízkej dobe využijú všetky (alebo väčšinu)
porty novo nainštalovaného OLT.
Podľa [17] závisí výsledná cena prístupovej siete hlavne na počte užívateľov a na ich
hustote. Na územiach s nízkou hustotou obyvateľstva / užívateľov je finančne náročnejšie
vytvoriť prístupovú sieť, nech sa jedná o akúkoľvek technológiu. Týmto bolo vyvrátené
tvrdenie, že výslednú cenu najviac ovplyvňuje použitá technológia.
Obr. 11 Náklady potrebné na výstavbu optickej siete prepočítané na jedného
užívateľa
31
3 Popis bezdrôtových prístupových technológií ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
3.1 Súčasný stav bezdrôtových prístupových sietí na Slovensku Na území Slovenska je veľký počet operátorov, ktorí poskytujú prístup do internetu
pomocou najrôznejších bezdrôtových pripojení, avšak ani jeden z bezdrôtových
operátorov v dnešnej dobe nie je schopný poskytnúť dostatočné prenosové rýchlosti,
ktoré by umožňovali využívanie služieb triple play.
Na bezdrôtový prístup do internetu je možné využiť technológie mobilných
telefónnych operátorov, ktoré využívajú terajšiu sieť základňových staníc na prístup
užívateľa k internetu (UMTS/HSDPA, FLASH-OFDM). Výhodou tohto pripojenia je
značná mobilita a roaming medzi stanicami. Nevýhodou je znižujúca sa prenosová
rýchlosť v oblastiach s vysokým počtom aktívnych užívateľov a tiež aj značne vysoká
cena oproti pripojeniam popísaným v ďalšom texte.
Druhou možnosťou bezdrôtového pripojenia do internetu je využitie technológií pre
bezdrôtové prístupové siete (WiMAX), alebo bezdrôtové lokálne siete (WLAN). Výhodou
týchto sietí je hlavne ich cena. Sú to siete budované na „fixnejší“ prístup do internetu ako
predchádzajúce technológie, čo znamená, že mobilita užívateľských terminálov je
obmedzená a väčšinou nie je možný ani roaming medzi prístupovými bodmi (aj keď je
podporovaný normami) tak ako to bolo v predchádzajúcich príkladoch.
Ako už bolo spomenuté, mobilní operátori využívajú hustú sieť svojich základňových
staníc na pokrytie značného územia Slovenska (nad 90%) signálom. Úpravou hardwaru
a softwaru základňových a mobilných staníc je možné ich využívať na prístup do
internetu. V súčasnosti poskytujú rýchle pripojenie do internetu traja slovenskí operátori
a to Orange (HSDPA) a T-Mobile (HSDPA a FLASH-OFDM) [18] a Telefónica O2.
Posledne menovaný nový slovenský operátor Telefónica O2 Slovakia zatiaľ poskytuje
iba možnosť jednoduchého mobilného prístupu do internetu. Z webovej stránky tejto
spoločnosti sa mi nepodarilo vyčítať, na akej prístupovej technológii je tento prístup
založený. Ale keďže Telefónica O2 využíva bázové stanice spoločnosti T-Mobile, je
pravdepodobné, že používa práve jej prístupové technológie.
Technológiu WiMAX na Slovensku využíva a poskytuje jeden operátor a to WiMAX
Telecom. Prístup do internetu na základe štandardov radu WLAN poskytuje viacero
32
regionálnych operátorov, medzi ktorých patrí napríklad WEBRA Solutions, bbxnet,
Slovanet a iné.
3.2 Technológie pre mobilné bunkové prístupové siete
3.2.1 FLASH-OFDM Je technológia mobilného širokopásmového internetového prístupu. Prvá plošná
komerčná prevádzka siete Flash-OFDM bola spustená na Slovensku v oktobri 2005,
spoločnosťou T-Mobile Slovensko [19]. Skratka FLASH-OFDM znamená Fast Low-
latency Access with Seamless Handoff - Orthogonal Frequency Division Multiplexing.
Jedná sa teda o širokopásmový prístup s nízkym oneskorením pracujúci v pásme 450
MHz (v minulosti vyhradenom pre technológiu NMT), využívajúci ortogonálny
frekvenčne delený multiplex. Výhodou využitia frekvenčného pásma 450 MHz je, že pri
tejto frekvencii má signál o 6 dB menšie tlmenie ako pri frekvencii 900 MHz, ktorá je
teraz bežne využívaná technológiami GPRS, EDGE a možno ešte aj HSCSD.
Ešte horšie je na tom technológia UMTS, ktorá pracuje na frekvencii 2,1 GHz. Na
tejto frekvencii je tlmenie oproti 450 MHz väčšie o 13,4 dB, čo už značne znižuje dosah
signálu. Pre porovnanie uvediem, že jedna základňová stanica technológie FLASH-
OFDM dokáže pokryť územie s rozlohou väčšou ako 314 km2 (polomer 10 km). Ak by
operátor chcel toto územie pokryť technológiou UMTS/HSDPA, musel by rátať
s minimálne desiatimi základňovými stanicami (uzlami B).
Ďalšou výhodou oproti UMTS je, že signálom bývalých NMT základňových staníc je
pokrytá väčšia časť územia Slovenska, ako je to pri technológii UMTS/HSDPA.
Technológia FLASH-OFDM navyše umožňuje komunikáciu aj pri nízkej úrovni
signálu, rovnomernú deľbu prenosovej rýchlosti medzi užívateľmi ako aj uplatňovanie
systému priorít.
Prenosové rýchlosti v praxi dosahujú pri optimálnych podmienkach pre jedného
používateľa až 5,3 Mb/s (downstream) / 1,8 Mb/s (upstream), v závislosti od intenzity a
kvality signálu v mieste pripojenia a od počtu užívateľov v danej lokalite. Nová
technológia zároveň zaručuje veľmi nízke oneskorenie do 50 milisekúnd, čo ju výrazne
odlišuje od technológií GPRS a EDGE, u ktorých je tento parameter na úrovni približne
300 - 400 milisekúnd. Vďaka nízkej latencii je služba vhodná nielen na prenos hlasu
prostredníctvom internetu ale aj na hranie online hier a pod [20].
33
3.2.2 UMTS/HSDPA High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA) je protokol mobilnej telefónie
označovaný tiež ako technológia 3,5G. Objavil sa v Release 5 štandardu UMTS. HSDPA
je dostupné ako pre UMTS FDD (Universal Mobile Telecommunications System
Frequency Divided Duplex) tak pre UMTS TDD (Universal Mobile Telecommunications
System Time Divided Duplex). HSDPA zvyšuje prenosovú rýchlosť pre downlink.
HSDPA je založený na niekoľkých inováciách architektúry siete, vďaka ktorým sa
dosahuje nižšieho oneskorenia, rýchlejšie reakcie na zmenu kvality signálu a spracovanie
H-ARQ, teda Hybrid Automatic Repeat Request, hybridnej automatickej požiadavky na
opakovanie prenosu.
Ďalšie zmeny boli spravené priamo na rádiovej časti siete, teda na RNC (Radio
Network Controler) a Node B (základňová stanica). Hlavnou zmenou, ktorá prispieva k
zrýchleniu toku dát a odstráneniu oneskorenia a rozptylu, je presunutie niektorých úloh zo
samotného RNC na Node B. Základňové stanice sa teraz namiesto RNC starajú o
plánovanie a riadenie priamo na vrstve 1, väčšina funkcií MAC dôležitých práve pre
oneskorenie a rozptyl dát je z RNC v Release 5 presunutá na Node B. Vďaka tomu dáta
prejdú kratšiu trasu pred tým, než sa dekódujú a potenciálne sa zistí, že boli prenesené s
chybou a teda je potrebné ich poslať znovu. Znižujú sa tým nároky na dobu ich prenosu,
ale aj na RNC. Naopak je potrebný výkonnejší hardware Node B.
Oproti Release 99 zavádza HSDPA novú schému pre prenos paketových dát.
Namiesto rýchleho riadenia vysielacieho výkonu a premenného faktoru rozptylu sa
používa dynamická adaptívna modulácia a kódovanie, viackódové operácie, rýchle
plánovanie a opakované odosielanie na fyzickej vrstve.
Vďaka HSDPA bude vo W-CDMA sieťach (teda európskeho UMTS) teoreticky možné
ponúkať zdieľané rýchlosti maximálne 14,4 Mbit/s (maximálna rýchlosť na jednu bunku),
efektívne rýchlosti budú podstatne nižšie a pri štarte HSDPA sa očakáva, že mobilné
terminály budú schopné využívať rýchlosť maximálne do 1,8 Mbit/s. Rýchlosť 14,4
Mbit/s pre jedno zariadenie sa nedá v očakávať pri tejto rýchlosti by totiž terminál
(telefón) musel súčasne používať 15 kódov súčasne a všetky timesloty čím by pre seba
zabral celú kapacitu jedného sektoru a teda aj jednej bunky.
Keďže prenosová rýchlosť HSDPA v smere od užívateľa, 384 kbps, je pre dnešného
užívateľa nepostačujúca, prinieslo riešenie označované ako UMTS Release 6 zvýšenie
34
teoretickej prenosovej rýchlosti na 5,5 Mbps vo fyzickej vrstve a 4 Mbps v aplikačnej
vrstve. Tento štandard sa označuje HSUPA – High Speed Uplink Packet Access [21].
3.3 Technológie pre bezdrôtové lokálne siete
3.3.1 WLAN WLAN je skratka z anglického názvu Wireless Local Area Network, čo v preklade
znamená bezdrôtová lokálna sieť, aj keď sa táto technológia dosť často využíva na
metropolitné siete. Technológia je populárna hlavne kvôli jednoduchosti inštalácie.
Technológia WLAN v sebe zahrňuje viacero štandardov z rodiny IEEE 802.11 a to:
• IEEE 802.11a – prenosová rýchlosť 54 Mbps v pásme 5 GHz využívajúci
(OFDM) a prístupovú metódu CSMA/CA
• IEEE 802.11b – prenosová rýchlosť 11 Mbps v pásme 2,4 GHz využívajúci
rozprestreté spektrum (DSSS) prístupovú metódu CSMA/CA
• IEEE 802.11g – prenosová rýchlosť 54 Mbps v pásme 2,4 GHz využívajúci
ortogonálny frekvenčne-delený multiplex (OFDM) prístupovú metódu
CSMA/CA
Okrem týchto štandardov existujú aj ďalšie z tejto rodiny, ale v dnešnej dobe buď nie
sú štandardizované, alebo nie sú využívané. Do tejto kategórie patrí štandard IEEE
802.11n, ktorý ešte nie je plne schválený, takže výrobcovia bezdrôtových zariadení
implementujú do svojich výrobkov iba jeho návrh (draft) s tým, že v budúcnosti bude
možne zmeniť verziu firmware z navrhovanej na finálnu, ktorá bude pracovať podľa
konečnej verzie štandardu. Zariadenia pracujúce podľa tohto návrhu využívajú obidva
nelicencované pásma 2,4 a 5 GHz. Prenosová rýchlosť by mala dosahovať 300 Mbps, aj
keď na internete sa objavujú aj vyššie rýchlosti (do 600 Mbps), podpora ktorých asi
nebude implementovaná do finálnej verzie.
3.3.2 WiMAX WiMAX je skratka z anglického Worldwide Interoperability for Microwave Access.
Jedná sa o telekomunikačnú technológiu štandardizovanú pod označením IEEE 802.16
taktiež označovanú aj ako WirelessMAN umožňujúcu prenášať dáta rýchlosťou 70 Mbps
v oboch smeroch. Štandard bol primárne navrhnutý na prenos dát na dlhé vzdialenosti pre
35
spojenia typu bod-bod (IEEE 802.16-2004 tiež nazývaný aj 802.16d). Jeho dodatok IEEE
802.16e-2005 (alebo aj 802.16e) priniesol podporu mobilného bunkového prístupu.
WiMAX je riešenie vhodné
• na prepojenie hotspotov,
• ako náhrada za xDSL pripojenie používané v prístupových sieťach
• na poskytnutie obmedzenej mobility
• na poskytovanie vysokorýchlostných internetových služieb
Prístup k vysielaniu medzi dvomi stanicami nie je riešený ako pri predchádzajúcej
technológii, teda pomocou metódy CSMA/CA, ale pomocou plánovania, kedy je po
požiadavke na vysielanie, pridelený časový slot, ktorý potom stanica využije na prenos
svojich dát. Toto riešenie je oveľa vhodnejšie pre aplikácie vyžadujúce nízke a stabilné
oneskorenie, ako je napríklad VoIP a IPTV. Okrem toho prináša plánovanie prevádzky aj
lepšiu podporu QoS, ako CSMA/CA.
Prvotne bol WiMAX navrhovaný pre pásmo od 10 do 66 GHz. S príchodom štandardu
IEEE 802.16-2004 bola pridaná podpora pre pásmo 2 až 11 GHz, kde spadá aj ISM
pásmo. IEEE 802.16e-2005 používa SOFDM (Scalable OFDM) namiesto OFDM256
využívaného v predchádzajúcej verzii. Tieto metódy multiplexovania nie sú navzájom
kompatibilné a preto je potrebné používať čipsety s obidvomi implementovanými
metódami (Intel), alebo používať zariadenia využívajúce iba jednu z metód.
Ďalšími zlepšeniami IEEE 802.16e-2005 oproti IEEE 802.16-2004 sú:
• pridaná podpora mobility (tvrdé a mäkké prepnutie medzi základňovými
stanicami)
• zväčšenie NLOS (Non Line Of Sight) dosahu pomocou pokročilých
diverzitných schém a systému hybrid-Automatic Retransmission Request
• zväčšenie kapacity a pokrytia pomocou technológie viacerých antén (MIMO)
a zavedením technológie Advanced Antenna Systems
• zväčšenie systémového zisku dosiahnuté hustejším usporiadaním kanálov
a tým aj zväčšenie prieniku vo vnútri budov
• zavedenie výkonnejších kódovacích schém Turbo Coding a Low-Density
Parity Check a tým aj zväčšenie NLOS dosahu a bezpečnosti
• zavedenie zlepšenej FFT, ktorá umožňuje tolerovať dlhšie oneskorenia, čo
zvyšuje odolnosť voči viaccestnému šíreniu
• pridanie extra QoS triedy, ktorá je viacej vhodnejšia pre VoIP aplikácie
36
4 Protokoly určené na podporu multimediálneho
obsahu využívané v súčasnosti a budúcnosti
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
4.1 IPv4 (Internet Protocol verzia 4) Protokol IP je dnes najvyužívanejší protokol a taktiež aj protokol, na ktorom je
založený skoro celý svet internetu. Tento protokol však nie je iba protokol súčasnosti, ale
aj budúcnosti. Keďže sa v dnešnej dobe používa vo väčšine typov počítačových sietí, je
výhodné ho využiť ako základný protokol pre transport multimédií.
Protokol je popísaný v odporúčaní IETF RFC 791 z roku 1981, ktoré nahradilo
zastarané IETF RFC 760.
IPv4 je protokol sieťovej vrstvy RM OSI využívajúci prepájanie paketov. Neposkytuje
žiadnu kvalitu služby (QoS), žiadnu garanciu doručenia paketu a ani korekciu samotných
dát. Toto môže byť napravené protokolmi vyšších vrstiev, napríklad TCP, alebo čiastočne
aj UDP.
Protokol IPv4 využíva 32-bitový adresný priestor, čo umožňuje adresovať 232 = cca
4,3 miliardy adries. Toto číslo však nie je presné, lebo niektoré adresy sú rezervované na
špeciálne účely, ako napríklad privátne siete (cca 18 miliónov), multicast adresy (cca 16
miliónov) a loopback adresy (tiež cca 16 miliónov).
Adresy sa delia do troch (v podstate piatich) tried, čo umožňuje rozdeliť dané typy
sietí podľa maximálneho počtu počítačov a tak lepšie dimenzovať sieť:
• Adresy triedy A – 126 sietí a 16,7 milióna adries v každej
• Adresy triedy B – 16,4 tisíc sietí a 65,5 tisíc adries v každej
• Adresy triedy C – 2,1 milióna sietí a 254 adries v každej
Aj keď sa adresný priestor pre 4,3 miliardy počítačov môže zdať dostatočne veľký,
nie je tomu tak a v dnešnej dobe už dochádzajú voľné adresy.
Z časti tento problém rieši preklad adries NAT (Network Address Translation), ktorý
umožňuje využívať jednu verejnú IP adresu pre viacero počítačov. Avšak aj takéto
riešenie nie je dokonalé, lebo tým znefunkční niektoré peer-to-peer a VoIP aplikácie.
Preto bol ako nastávajúci štandard prijatý protokol IP verzia 6, alebo aj IPv6 [23].
37
4.2 IPv6 (Internet Protocol verzia 6) Hlavný problém predchádzajúcej verzie bol nedostatok adries pre súčasné potreby.
Verzia 6 IP protokolu umožňuje adresovať až 2128 adries, čo je približne 3,4 * 1038 adries.
V prepočte to znamená, že na každý mm2 zemského povrchu pripadá 6,7 * 1017 adries,
alebo približne 5 * 1028 adries na každého z približne 6,5 miliardy ľudí na Zemi, čo sa
v dnešnej dobe javí ako postačujúca hodnota. So zväčšením adresného priestoru odpadá
potreba NAT.
Okrem významného zväčšenia adresného priestoru prináša nová verzia IP protokolu:
• Podporu multicast vysielania zabudovanú priamo v protokole a nie v jeho
nadstavbách, ako to bolo v prípade IPv4
• Používanie jumbogramov, čiže paketov s maximálnou veľkosťou 4 GiB, čo
značne zvyšuje výkon v sieti
• Zvýšenú bezpečnosť pomocou protokolu IPsec, ktorý je priamo súčasťou a nie
ako doplnok, ako to je pri IPv4
• Zlepšenú podporu mobility pomocou protokolu Mobile IPv6 (MIPv6)
• Odstránenie kontrolného súčtu hlavičky paketu, čím sa zvyšuje výkon v sieti
• Podporu multicast vysielania zabudovanú priamo v protokole
• Podporu adries miestnej linky, ktoré sa nikdy nemenia
• Podporu bezstavovej autokonfigurácie adries
Aj keď IPv6 prináša významné zlepšenia v komunikácii, nie je v dnešnej dobe
masovo využívaný, alebo lepšie povedané, nie je využívaný skoro vôbec. Toto je
zapríčinené tým, že všetky zlepšenia prichádzajúce s verziou 6 boli viac-menej pomocou
prídavných mechanizmov zakomponované aj do verzie 4 a tak hlavný dôvod prečo prejsť
na novšiu verziu je vyčerpanie adresného priestoru, ktorý poskytuje IPv4. Ale aj tento
problém prestal byť až taký zaujímavý s nasadením technológiií NAT a CIDR (Classless
Inter-Domain Routing), ktoré významne prispievajú k lepšiemu využitiu adresného
priestoru IPv4 [24] [25].
4.3 MPLS (Multi Protocol Label Switching) MPLS je protokol novej generácie určený pre počítačové a telekomunikačné siete
budúcnosti využívajúce prepínanie paketov (Packet Switching - PS). Je to protokol, ktorý
čiastočne zapadá do RM OSI modelu. Čiastočne preto, lebo nepatrí ani do jednej vrstvy,
ale do medzivrstvy medzi vrstvami 2 a 3. Preto sa často nazýva aj protokolom 2,5 vrstvy.
38
Je vyvinutý na prenos dát v CS (Circuit Switching) a PS sieťach pomocou služby prenosu
datagramov. Použiť ho možno v sieťach s IP, ATM, alebo Frame Relay tokmi. Je
prepojený so smerovacími protokolmi RSVP a OSPF, takže môže využívať ich služby.
Pri technológii MPLS sa upustilo od prepínania buniek, ako tomu bolo v prípade
ATM, lebo tieto boli príliš malé a kapacita siete tak nebola dostatočne využitá. Avšak
MPLS sa snaží zachovať plánovanie prevádzky a out-of-band riadenie, ktoré robili siete
ATM a Frame Relay atraktívne zo pohľadu poskytnutia určitej QoS.
Technológia MPLS je založená na pridaní ďalšieho návestia k toku v sieti. Pri vstupe
do MPLS siete priradí smerovač (Label Edge Router - LER) toku toto návestie, ktoré je
ďalej v sieti smerované MPLS smerovačmi (Label Switch Routers – LSR) a pri opustení
MPLS siete je toto návestie LER smerovačom odobraté. Návestie je v sieti analyzované
každým MPLS smerovačom, kde princíp je podobný, ako pri smerovaní pomocou
klasických smerovacích protokolov až na to, že návestie toku obsahuje popis celej cesty
a tak smerovač nemusí vytvárať žiadne dlhé smerovacie tabuľky a tok teda môže byť
rýchlo smerovaný na požadovaný port smerovača.
Zjednodušené smerovanie má jednu zásadnú výhodu – zníženie oneskorenia
a kolísania oneskorenia (jitter). To umožňuje v spolupráci s mechanizmami pre QoS
poskytnúť lepšie služby koncovým zákazníkom. Preto by si mal nájsť uplatnenie hlavne
v telekomunikačných sieťach budúcich generácií založených na IP.
MPLS nie je protokol, ktorý by bol následníkom protokolu IP, ale jeho doplnkom.
Teda MPLS sa nedá využívať samotný, ale len v spolupráci s protokolmi vyšších vrstiev.
Preto nie je možné jeho porovnanie s IP protokolom [26].
4.4 SIP (Session Initiation Protocol) Session Initiation Protocol (SIP) je protokol vytvorený skupinou IETF MMUSIC
Working Group. Je určený na vytvorenie, udržovanie/modifikáciu a ukončenie
multimediálnej relácie. Pod pojmom „multimediálna relácia“ sa nemyslí len VoIP, na čo
sa dnes SIP využíva vo väčšej miere. SIP je taktiež určený aj na prevádzkovanie video
konferencií, IM (instant messaging) komunikácie, hranie online hier a v neposlednom
rade sa dá využiť aj pri virtuálnej realite [27].
Keďže SIP je len signalizačný protokol, neprenáša žiadne užívateľské dáta. Toto je
zabezpečené pomocou protokolu RTP (Realtime Transport Protocol), ktorý prenáša
39
samotné užívateľské dáta a RTCP (Realtime Transport Control Protocol), ktorý
zabezpečuje riadenie RTP a základnú kvalitu služieb (QoS).
Ďalším potrebným parametrom prenosu sú samotné parametre prenášaného
multimediálneho toku, ktoré je potrebné dohodnúť obidvomi koncovými bodmi pri
vzniku SIP relácie. Toto má na starosti Session Description Protocol (SDP) [28].
Podobne ako H.323 aj SIP definuje architektúru v rámci ktorej funguje a ktorá
pozostáva z dvoch hlavných komponentov: užívateľských agentov (UA – User Agents)
a serverov.
UA sú koncové zariadenia SIP siete. Starajú sa o nadväzovanie spojenia s ostatnými
UA. Najčastejšie sa jedná o SIP telefóny (hardwarové alebo softwarové) a brány do iných
sieti. V rámci UA rozlišujeme User Agent Client (UAC) čo je časť UA ktorá má na
starosti inicializáciu spojenia a User Agent Server (UAS), ktorá reaguje na prichádzajúce
žiadosti a posiela odpovede. V koncovom zariadení (SIP telefóne) je implementovaný aj
UAC aj UAS.
Servery sú v SIP architektúre zariadenia, ktorých úlohou je sprostredkovať kontakt
medzi volajúcimi a volanými, čo ale nevylučuje priamy kontakt koncových zariadení bez
účasti servera. SIP používa tieto typy serverov:
• Proxy server – tento server príjme žiadosť o spojenie od UA alebo od iného
proxy servera a predá ju ďalšiemu proxy serveru (pokiaľ volanú stanicu nemá
vo svojej správe) alebo priamo volanému UA ktorý je v rámci domény
spravovanej serverom.
• Redirect server – Podobne ako proxy, prijíma žiadosti o spojenie od UA alebo
proxy serverov, ale neposiela ich ďalej v smere volaného, ale posiela
žiadateľovi informáciu, komu má poslať žiadosť aby sa dostala k volanému. Je
potom na žiadateľovi, aby žiadosť na takto získanú lokalitu poslal.
• Registrar server – prijíma registračné žiadosti od UA a aktualizuje podľa nich
databázu koncových zariadení (location service), ktoré sú v rámci domény
spravované.
Aj keď sú tieto servery definované oddelene, v praxi ide často o jednu aplikáciu,
ktorá prijíma registrácie koncových uzlov a podľa konfigurácie sa chová zároveň ako
proxy alebo redirect server. Podobne je to u architektúry H.323 (gatekeeper).
SIP je protokol typu klient-server. Klient nadväzuje spojenie so serverom. Jedno
zariadenie môže pracovať súčasne ako klient aj server. Napríklad telefón pracuje ako
40
klient pre odchádzajúce hovory a ako server pre prichádzajúce hovory. Hovor, ktorý
môže byť hlasový alebo multimediálny, môže prebiehať medzi viacerými účastníkmi.
Multimediálne dáta sú pri tom prenášané naraz pre všetkých účastníkov spojením typu
multicast, spojením typu unicast od každého účastníka cez prepojovaciu bránu, spojením
unicast medzi každou dvojicou účastníkov alebo kombináciou týchto dvoch metód.
Správy protokolu SIP sú dvojakého druhu – žiadosti a odpovede. Žiadostiam sa tiež
hovorí metódy a sú nasledujúcich typov:
• INVITE – žiadosť o nadviazanie spojenia alebo o zmenu parametrov
existujúceho spojenia
• BYE – žiadosť o ukončenie spojenia
• ACK – žiadosť, ktorou klient potvrdzuje, že dostal odpoveď na žiadosť
INVITE
• REGISTER – žiadosť o registráciu klienta na registrar serveri
• CANCEL – žiadosť o zrušenie prebiehajúcej žiadosti INVITE
• OPTIONS – žiadosť o zaslanie podporovaných funkcií na serveri
• INFO – prenos informácií počas hovoru
Odpovede na SIP metódy sú správy uvedené číselným kódom. Systém kódov je
prevzatý z HTTP protokolu. Číselné kódy odpovedí sú členené do šiestich skupín:
• 1xx – informačné správy (napr. “100 Trying”, “180 Ringing”)
• 2xx – úspešné ukončenie žiadosti (“200 OK”)
• 3xx – presmerovanie, požiadavku je potrebné smerovať inde (“305 Use
Proxy”)
• 4xx – chyba, požiadavka by sa nemala v rovnakej podobe opakovať (“403
Forbidden”)
• 5xx – chyba servera (“500 Server Internal Error”)
• 6xx – globálne zlyhanie (“606 Not Acceptable”)
Zatiaľ čo v bežnej telefónii je zvykom identifikovať bežného účastníka pomocou
telefónneho čísla, v rámci SIP sa používa Uniform Resource Identifier (URI) resp.
Universal Resource Locator (URL), čo je znovu ukážkou toho ako SIP využíva existujúce
štandardy. Týmto spôsobom sú identifikovaní nielen koncoví účastníci ale aj hlasové
záznamníky, brány do iných sieti, skupina účastníkov, atď [29].
Nasledujúci obrázok zobrazuje príklad signalizácie spojenia pomocou protokolu SIP:
41
Obr. 12 Príklad SIP relácie bez proxy servera
42
5 IMS (IP Multimedia Subsystem) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
5.1 Základné informácie Prvotná špecifikácia IMS popisovala IMS ako architektúru, ktorá umožní využívať IP
multimédia aj mobilnými užívateľmi. Štandardizovaná bola skupinou 3rd Generation
Partnership Project (3GPP) ako časť vízie nových mobilných sietí nasledujúcich za GSM.
V špecifikácii 3GPP R5 boli popísané potrebné postupy na poskytovanie IP služieb
prostredníctvom GPRS. Avšak táto verzia by sa v dnešnom svete neuplatnila a preto bola
rozšírená skupinami 3GPP, 3GPP2 a TISPAN tak, aby umožnila podporu nie len
mobilných sietí (W-CDMA, CDMA2000, GSM, GPRS), ale aj bezdrôtových (WiMAX
a WiFi (IEEE 802.11x)) a fixných sietí (xDSL, Ethernet, káblové modemy). Tým sa stala
budúcim štandardom pre konvergované siete nasledujúcej generácie (Next Generation
Network - NGN). Všetky ostatné siete (klasické CS telefónne siete, H.323 VoIP siete a
iné), ktoré nespĺňajú podmienky IMS je možné pripojiť k IMS sieti prostredníctvom brán
(Media Gateways), aj keď nebude možné využívať všetky benefity, ktoré IMS prináša.
Aby bola štandardizácia IMS čo najjednoduchšia, IMS využíva IETF protokoly (napr.
Session Initiation Protocol – SIP, Session Description Protocol - SDP). Úlohou IMS nie je
samotná štandardizácia aplikácií, ale pomoc pri sprístupnení hlasových
a multimediálnych služieb bezdrôtovým a „drôtovým“ užívateľským zariadeniam a tým
napomôcť konvergencii fixných a mobilných sietí (Fixed Mobile Convergence - FMC).
Toto je umožnené horizontálnou riadiacou vrstvou, ktorá oddeľuje prístupovú sieť/vrstvu
od servisnej vrstvy. Služby tak nepotrebujú vlastné riadiace funkcie, keďže riadiaca
vrstva je spoločná pre všetky služby.
Jediné, čo musí teda terminál podporovať, ak sa chce pripojiť k sieti využívajúcej IMS
je podpora IP a SIP (prípadne ďalších protokolov). V prípade prvotných IMS sa uvažuje
najprv podporou IPv4 a až neskoršie s podporou IPv6.
Alternatívne a prekrývajúce technológie pre prístup a zabezpečovanie služieb cez
bezdrôtové a klasické káblové siete závisia na aktuálnych požiadavkách a zahrňujú
kombinácie všeobecnej prístupovej siete (Generic Access Network - GAN), soft-switchov
a čistého SIP.
43
Aj keď sa predpokladá, že možno práve IP budú čoskoro podporovať všetky mobilné
terminály, nie je jasné, koľko zo špecifikácií IMS existujúcich dnes bude vyvíjaných a
implementovaných v budúcnosti [27].
5.2 Architektúra
Obr. 13 Architektúra IMS podľa ETSI
44
Obr. 14 Architektúra IMS z pohľadu vrstiev podľa TISPAN
Ako zobrazujú obrázky, IMS je zložený z viacerých funkcií prepojených
štandardizovanými rozhraniami. Funkcia nemusí nutne existovať ako fyzicky samostatné
zariadenie. Prevádzkovateľ môže kombinovať viacero funkcií do jedného zariadenia,
alebo geograficky rozložiť jednu funkciu do viacerých zariadení, ak je potrebné
zabezpečiť dostatočnú bezpečnosť, redundanciu, prípadne účinne zabezpečiť riadenie
záťaže v sieti (load ballancing).
5.3 Popis jednotlivých funkcií IMS
5.3.1 P-CSCF P-CSCF (Proxy-CSCF) je bod prvého kontaktu UE (User Equipment) s CN (Core
Network) subsystémom. Získanie IP adresy P-CSCF sa robí buď pomocou DHCP / DNS
serverov, alebo priamo ako súčasť výstavby spojenia ku IP-Connectivity Access Network
(IP-CAN). P-CSCF vystupuje ako:
45
• Proxy server, čo znamená, že prijíma požiadavky, ktoré následne interne
obsluhuje, alebo ich posúva ďalej na ďalšie spracovanie v sieti. Nesmie
modifikovať správy „Request URI“ a „SIP INVITE“.
• Užívateľský agent (User Agent - UA), to znamená, že pri abnormálnom
správaní môže ukončiť, alebo nezávisle vytvárať SIP transakcie.
Ak sú požiadavky poslané do inej domény, môžu byť, ak je to potrebné, smerované
cez výstupný bod lokálnej siete (IBCF), ktorý potom presmeruje požiadavku do
vstupného bodu konkrétnej domény.
P-CSCF vykonáva nasledovné funkcie:
• Smeruje požiadavku „SIP register“ prijatú z UE do vstupného bodu určeného
použitím domáceho doménového mena (home domain name) získaného z UE
• Smeruje SIP správy prijaté od UE na SIP server (napr. S-CSCF), ktorého
meno získal počas registračnej procedúry
• Uisťuje sa, že SIP správy prijaté z UE a určené pre SIP server obsahujú
správne a časovo korektné informácie o prístupovej sieti aktuálne použitej UE,
pokiaľ je táto informácia o sieti prístupná
• Smeruje SIP požiadavky/odpovede do UE
• Generovanie záznamov o zaťažení (Charging Data Reports - CDRs)
• Deteguje a obsluhuje požiadavky na výstavbu núdzových relácií
• Udržuje bezpečnostné priradenie medzi sebou samým a UE
• V prípade potreby môže robiť kompresiu/dekompresiu SIP správ
• Autorizáciu nosných prostriedkov a QoS manažment
5.3.2 I-CSCF I-CSCF (Interrogating-CSCF) je kontaktný bod v sieti operátora pre všetky spojenia
smerujúce k užívateľom siete tohto operátora, alebo užívateľa inej siete, momentálne sa
vyskytujúceho v sieti tohto operátora.
V sieti operátora sa môže vyskytovať viacero I-CSCF. Funkcie ktoré vykonáva, sú:
• Priradenie S-CSCF užívateľovi, vyžadujúcemu SIP registráciu
• Smerovanie SIP požiadavky prijatej z inej siete do S-CSCF
• Preklad adries podľa E.164 obsiahnutých vo všetkých „Request-URI“
požiadavkách, pred požiadavkou lokalizácie z HSS (Home Subscriber Server)
• Získanie adresy S-CSCF od HSS
46
• Smerovanie SIP požiadavky/odpovede do S-CSCF priradeného
v predchádzajúcom kroku
• Generovanie CDRs
Na základe lokálnej konfigurácie môže I-CSCF robiť aj tranzitné smerovacie funkcie.
Ak I-CSCF zistí, na základe odpovede od HSS, že cieľ danej relácie nie je vo vnútri IMS
siete, môže presmerovať danú požiadavku, alebo môže vrátiť chybové hlásenie
výstupnému koncovému bodu siete.
5.3.3 S-CSCF S-CSCF (Serving-CSCF) vykonáva služby riadenia relácie užívateľského zariadenia
(UE). Udržuje stav relácie podľa požiadaviek sieťového operátora na zaistenie podpory
služieb. Vo vnútri siete môže iný S-CSCF mať iné úlohy a funkcie.
Funkcie, ktoré S-CSCF vykonáva sú:
• Môže sa správať ako registrátor, čo znamená, že akceptuje požiadavky na
registráciu a sprístupňuje ich informácie prostredníctvom lokalizačného
serveru (napríklad HSS)
• Keď požiadavka na registráciu obsahuje ID žiadosti (Instance ID)
s kontaktom, ktorý sa práve registruje a indikuje potrebu podpory GRUU
(Globally Routable User Agent URI), S-CSCF priradí jedinečné P-GRUU
a nové jedinečné T-GRUU kombinácii verejnej užívateľskej identity (Public
User Identity) a Instance ID
• Ak požiadavka na registráciu indikuje podporu GRUU, S-CSCF vráti GRUU
sety priradenú každému momentálne registrovanému Instance ID
• Oznamuje účastníkom zmeny v registrácii, zahrňujúc GRUU sety priradené
registrovaným žiadostiam
• Riadenie registrovaných relácií koncového bodu. Odmieta IMS komunikáciu
do/od verejných užívateľských identít (Public User Identity(s)), ktoré sú pre
túto komunikáciu zakázané
• Môže sa správať ako proxy server, čo znamená, že akceptuje
požiadavky, obsluhuje ich interne, alebo ich smeruje ďalej
• Môže sa správať ako užívateľský agent, čo znamená, že môže ukončovať
a nezávisle vytvárať SIP transakcie
47
• Poskytuje koncovým bodom informácie týkajúce sa služieb, napríklad
oznamovanie tónov spolu s umiestnením doplnkových zdrojov médií alebo aj
informácie o zaťažení
• Získava z databázy adresu vstupného bodu do siete druhého operátora, keď je
obsluhovaný užívateľ tohto operátora (roamingový užívateľ)
• Keď cieľová adresa cieľového užívateľa (tel. číslo alebo SIP URI)
a zdrojového užívateľa sú v tej istej sieti, presmeruje SIP požiadavku/odpoveď
na I-CSCF vo vnútri siete operátora
• Na základe požiadaviek operátora presmeruje SIP požiadavku/odpoveď na iný
SIP server umiestnený vo vnútri ISP domény mimo IM CN (IP Multimedia
Core Network) subsystém
• Presmeruje SIP požiadavku/odpoveď na BGCF (Breakout Gateway Control
Function), ak sa jedná o hovor do PSTN (Public) alebo CS (Circuit Switched)
domény (staré telefónne systémy)
• Zaisťuje, aby koncový bod vzniku bol schválený zvolenou IMS komunikačnou
službou
• Zaisťuje, aby obsah SIP požiadavky a odpovede poslanej alebo prijatej
koncovým bodom splňoval požiadavky danej IMS komunikačnej služby
• Smeruje SIP požiadavky a odpovede na P-CSCF
• Modifikuje SIP požiadavku pri smerovaní prichádzajúcej relácie do CS
domény podľa HSS, ak užívateľ prijíma reláciu z CS domény
• Ak SIP požiadavka obsahuje preferencie charakteristiky cieľového koncového
bodu, S-CSCF robí kontrolu týchto preferencií
• Pre požiadavku s „Request URI“ obsahujúcou SIP verziu E.164 čísla a na
základe požiadaviek operátora sa S-CSCF pokúša prekladať E.164 adresu
obsiahnutú v SIP URI na globálne smerovateľnú SIP URI použitím
ENUM/DNS mechanizmu. Ak je preklad neúspešný, požiadavky môže byť
smerovaná na BGCF, aby bolo umožnené smerovanie do PSTN. Ak je preklad
úspešný, „Request URI“ je aktualizované a požiadavka je smerovaná na
základe globálne smerovateľného SIP URI, ktoré bolo získané. Ak sú
požiadavky posielané do inej domény, môžu, ak je to potrebné, byť smerované
cez výstupný bod lokálnej siete (IBCF), ktorý potom presmeruje požiadavku
na vstupný bod cieľovej domény.
48
• Generovanie CDRs
• Na základe lokálnej konfigurácie môže byť S-CSCF považovaný za kontaktný
bod vo vnútri siete určený na prenos IMS variant a môže vykonávať tranzitné
smerovacie funkcie
5.3.4 BGCF BGCF (Breakout Gateway Control Function) môže byť na základe lokálnej
konfigurácie považovaný za kontaktný bod vo vnútri siete určený na prenos IMS variant.
Ináč BGCF spracováva požiadavky na smerovanie z S-CSCF v prípade keď S-CSCF
zistil, že relácia nemôže byť smerovaná použitím DNS alebo ENUM/DNS.
BGCP určuje ďalší skok pri smerovaní SIP správ. Toto určovanie môže byť založené
na informáciách obsiahnutých v protokole, administratívnych informáciách, alebo na
prístupe do databázy. Pre PSTN ukončenia BGCF určuje sieť, v ktorej PSTN/CS doméne
nastane odbočenie. Ak je smerovanie také, že odbočenie nastane v tej istej sieti, v ktorej
sa nachádza BGCF, potom BGCF vyberie MGCF (Media Gateway Control Function),
ktorý bude zodpovedný za spoluprácu s PSTN/CS doménou. Ak je smerované tak, že
odbočenie nastane v inej ako domácej sieti, BGCF smeruje signalizáciu tejto relácie do
BGCF v sieti, kde k odbočeniu dochádza. Ak je potrebné smerovať reláciu do inej IMS
siete, BGCF nasmeruje daný tok na I-CSCF v danej sieti. Ak BGCF zistí, že pre cieľový
bod je potrebný ďalší skok, nasmeruje danú reláciu na adresu tohto skoku.
V sieti sa môže nachádzať viacero BGCF. Ich funkcie môžu byť nasledovné:
• Zisťovanie ďalšieho skoku potrebného pre SIP smerovanie
• Ak sa koncové body nachádzajú v PSTN/CS sieti, vyberie sieť, ktorá
spolupracuje s touto sieťou a následne nasmeruje všetku SIP signalizáciu na
BGCF v tejto sieti
• Ak sa koncové body nachádzajú v PSTN/CS sieti, vyberie MGCF v sieti, ktorá
spolupracuje s touto sieťou a následne nasmeruje všetku SIP signalizáciu na
MGCF v tejto sieti
• Generovanie CDRs
Pri rozhodovaní sa, do ktorej siete bude smerovaný daný tok, môže BGCF využiť
informácie prijaté v ostatných protokoloch, alebo využiť administratívne informácie.
49
5.3.5 MRF MRF (Multimedia Resource Function) je zložená z dvoch častí a to MRFC
(Multimedia Resource Function Controller) a (Multimedia Resource Function
Processor). Nasledujúci obrázok zobrazuje obidve časti MRF v spolupráci s ostatnými
časťami IMS:
Obr. 15 Architektúra MRF
Úlohy MRFC sú nasledovné:
• Riadenie zdrojov mediálnych tokov (media stream resources) v MRFP
• Interpretovanie informácií prichádzajúcich z AS a S-CSCF (napríklad
identifikátor relácie) a teda aj riadenie MRFP
• Generovanie CDRs
Úlohy MRFP sú nasledovné:
• Riadenie hlavného toku v referenčnom bode Mb
• Poskytuje zdroje, ktoré riadi MRFC
• Mixovanie vstupných tokov (napríklad pri konferenčnom hovore)
• Zdroj mediálnych tokov (napríklad multimediálnych oznámení)
• Spracovanie mediálnych tokov (transkódovanie audia, analýza médií)
• Správa prístupových práv k zdieľaným zdrojom pri konferencii
Úlohou AS vzhľadom na MRF je:
• Záznam o konferencii a správa takto získaných informácií (napríklad čas
začatia, dĺžka, zoznam účastníkov)
50
Protokol použitý v referenčnom bode Mr je SIP. Referenčný bod Mp umožňuje
MRFC riadiť zdroje mediálnych tokov poskytnutých MRFP. Referenčný bod Mp má
nasledujúce vlastnosti:
• Schopnosť pracovať so štandardom H.248 (MeGaCo)
• Otvorená architektúra
5.3.6 SLF Pri vstupe UE do siete sú vyslané požiadavky (REGISTER, MT INVITE), ktorými sú
od HSS požadovaná informácie o cieľovom účastníkovi (lokalizácia, parametre
autentifikácie atď.). V prípade ak je v sieti viacero HSS je potrebné zistiť meno toho HSS,
kde sa tieto informácie o účastníkovi nachádzajú. Na zistenie mena HSS je potrebné, aby
I-CSCF a S-CSCF vyslali túto požiadavku na SLF (Subscription Locator Function).
SLF je prístupný cez rozhrania Dx a Dh, pričom rozhranie Dx sa nachádza medzi
CSCF a SLF a rozhranie Dh sa nachádza medzi AS a SLF. Takže pomocou rozhrania Dx
sa CSCF pýta (DX_SLF_QUERY) SLF na meno HSS a následne dostáva odpoveď (DX-
SLF_RESP). Pomocou rozhrania Dh sa posielajú podobné správy (DH_SLF_QUERY
a DH_SLF_RESP) od AS.
Na nasledujúcich obrázkoch sú zobrazené procedúry použitia SLF pri registrovaní,
vyžiadaní a pri prístupe AS do HSS v tomto poradí:
Obr. 16 Funkcia SLF pri registrovaní
51
Obr. 17 Funkcia SLF pri vyžiadaní
Obr. 18 Funkcia SLF pri komunikácii AS a HSS
52
5.3.7 MGCF MGCF (Media Gateway Control Function) je v IMS signalizačné rozhranie medzi
PSTN a IP sieťou (IMS). V praxi to znamená, že konvertuje ISUP/BICC (ISDN User
Part/Bearer Independent Call Control) signalizáciu na SIP signalizáciu a naopak. Tak isto
zastupuje PSTN a MGW (Media Gateway) vo vytváraní požiadaviek. Pre ďalšie body
potom signalizácia vyzerá, ako keby prichádzala od S-CSCF. MGCF zahrňuje aj
bezpečnostné funkcie, ktoré pri bežných SIP reláciách vykonáva S-CSCF, avšak nerobí
riadenie služieb. Taktiež riadi zdroje MGW protokolom H.248 (MEGACO).
Obr. 19 Postup smerovania relácie do PSTN alebo IM siete
5.3.8 MGW Funkciou MGW (Media Gateway) je transkódovanie audio kodekov používaných UE
a kodekov tretích strán. Napríklad IMS môže používať kodek AMR (Adaptive Multirate),
PSTN používa G.711 a iná VoIP sieť môže zase používať H.323 kodek. Na nižších
vrstvách teda konvertuje RTP (Real-time Transport Protocol) pakety na PCM vzorky
a naopak.
Na zabezpečenie spolupráce IMS koncových zariadení so zariadeniami pre PSTN je
potrebné, aby bolo možné vysielať inband signalizáciu, t.j. DTMF. V takom prípade je
potrebné, aby MGW bola schopná vytvárať a detegovať DTMF [30].
53
5.3.9 PDF PDF (Policy Decision Function) je funkcia pridaná skupinou TISPAN pracujúcou pod
ETSI. Robí preklad požiadaviek z aplikačnej vrstvy na IP QoS požiadavky. Ako príklad
môžem uviesť hovor kódovaný pomocou G.711, ktorý je následne kódovaný do real-
timeového toku s prenosovou požiadavkou 80 kbps. PDF sa opýta prístupovej siete, či je
schopná zabezpečiť takú kvalitu služby. Čo sa deje potom závisí od konkrétnej
prístupovej siete.
V sieti GPRS použije PDF rozhranie Go na nastavenie požiadaviek v GGSN.
V sieťach založených podľa TISPAN, PDF kontaktuje BGF na zaistenie požiadaviek.
5.3.10 IBCF IBCF (Interconnect Border Control Function) je tak isto funkcia pridaná skupinou
TISPAN na zjednotenie formy, ktorou budú IMS siete prepojené. Táto funkcia zahrňuje
NAPT (Network Adress Port Translation), firewall potrebné pre signalizáciu,
zabezpečenie skrývania topológie a konverziu medzi IPv4 a IPv6.
54
6 Integrácia IMS do súčasného systému ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
6.1 Podpora protokolov IMS ako systém budúcich konvergovaných sietí by mal umožniť jednoduché
využívanie viacerých typov sietí jedným koncovým účastníckym zariadením (UE – User
Equipment). Aby to bolo možné, je potrebné do týchto UE implementovať podporu IMS,
keďže IMS sa javí ako systém budúcich konvergovaných sietí (FMC – Fixed Mobile
Convergence – Konvergencia fixných a mobilných sietí).
Keďže je IMS založený na protokoloch IETF a hlavne IP, je potrebné tieto protokoly
„dostať“ do koncových zariadení. Neznamená to ale, že bude potrebné vyrábať nové
zariadenia, ktoré dokážu pracovať len s IMS. V novej konvergovanej sieti bude tak isto
možné využívať aj zariadenia starších sietí, ktoré sú dnes globálne využívané. Takže
žiaden koncový užívateľ nebude diskriminovaný a bude môcť využívať také
komunikačné služby, ako bude jeho zariadenie dovoľovať.
V prvopočiatkoch implementácie/prevádzky IMS sa uvažuje len s podporou IPv4.
V praxi to znamená, že je možné implementovať najprv podporu tejto verzie protokolu
a následne, pri prechode „celého sveta“ na IPv6, zabudovať podporu aj tejto technológie.
Protokol IPv6 je ale spätne z časti kompatibilný s jeho predchádzajúcou verziou (IPv4)
a tak je možné už v prvých IMS prevádzkovať sieť založenú na sofistikovanejšom (aj keď
nie dokonalom) protokole IPv6, čím odpadne potreba migrácie IPv4 na IPv6.
Protokoly IPv4 a IPv6 sú len základom pre prechod na jednotnú konvergovanú
platformu. Ďalšími protokolmi, potrebnými na prenos multimédií v reálnom čase
a podporu prenosu, sú protokoly ako napríklad:
• SIP - určený na prenos signalizácie v IP sieťach
• SDP - protokol určený na popis real-time multimédií
• MPLS - protokol určený na pridanie/zvýšenie QoS do IP sietí
• Diameter - určený na autentifikáciu, autorizáciu a účtovanie - AAA
• COPS - určený na plánovanie zaťaženia
• MeGaCo - určený na riadenie brán
• RTP – zabezpečuje prenos hlasových paketov
55
• RTCP – protokol určený na monitorovanie doručenia dát a tak isto aj na
minimálnu podporu riadenia a identifikácie. Vždy je spojený
s predchádzajúcim protokolom RTP.
Ako je možné vidieť z predchádzajúceho popisu IMS, SIP a IP protokol boli zvolené
za základ celého IMS. Bolo tak rozhodnuté preto, lebo väčšina tokov v dnešných sieťach
sú toky na báze IP a preto nemá zmysel „nabaľovať“ IP toky na toky iných alebo starších
technológií, čo spôsobuje iba zbytočné zväčšenie hlavičky prenášaných paketov.
Samozrejme, že prechod na jednotnú IP platformu má aj nevýhody. Hlavné sú
oneskorenie a jitter (kolísanie oneskorenia). Oneskorenie IP tokov je spôsobené časom
potrebným na spracovanie paketu v každom uzle IP siete a zaťažením siete. Jitter je
spôsobený hlavne nerovnomernou záťažou IP siete, možnosťou viacerých ciest a
neschopnosťou súčasných jednoduchých IP technológií kontrolovať tieto parametre.
Preto bol prijatý štandard MPLS, ktorý značne zjednodušuje smerovanie tokov a tým
znižuje záťaž smerovačov v sieti. Nevýhodou tohto štandardu je, že to nie je samostatný
protokol, ktorý by zastrešoval všetky ostatné protokoly, ale ďalší z protokolov rodiny
TCP/IP. V praxi to znamená že do už existujúceho IP toku pridáva dodatočné
informácie čím predlžuje hlavičku a môže spôsobovať ďalšie prídavné oneskorenie.
Avšak toto oneskorenie je kompenzované znížením celkového oneskorenia pri smerovaní.
6.2 Podpora komunikačných technológií IMS ako štandard nebol navrhnutý len pre bezdrôtové siete, ale aj pre klasické
káblové siete. Je ťažko písať o tom, čo je v dnešnej dobe podporované a čo nie, lebo
štandard ešte stále nie je v konečnom štádiu, čo znamená, že sa ešte stále pracuje na jeho
vývoji. Zatiaľ sú okrem mobilných bunkových (3GPP Release 5) sietí podporované aj
bezdrôtové siete pracujúce podľa štandardov IEEE 802.11x a IEEE 802.16x (teda WiFi a
WiMAX) (3GPP Release 6) a metalické vedenia pracujúce na báze xDSL (3GPP Release
7) a teda v podstate všetko, čo by mohol dnešný užívateľ potrebovať.
6.3 Integrovanie IMS do súčasných komunikačných systémov Aj keď IMS nie je v súčasnosti nikde na Slovensku využívaný ako celkový systém,
tak napríklad spoločnosť Slovak Telecom zabudovala dostatočnú podporu IMS do
novovybudovaných sietí a tak by mal byť prechod na „čisté“ IMS značne zjednodušený.
56
Ak by sa v budúcnosti rozhodli telekomunikační operátori integrovať tento systém do
súčasne vybudovaného systému, pravdepodobne by im to prinieslo nových zákazníkov
a zväčšili by tým aj množstvo poskytovaných služieb. Okrem nových služieb, ktoré môže
IMS so sebou priniesť a ktoré budú popísané nižšie, je IMS aj prostriedkom na zlepšenie
mobility koncových zariadení účastníka, čo je jedným z hlavných prínosov
konvergovanej siete a teda aj štandardu IMS.
Keďže IMS vo svojich špecifikáciách podporuje viaceré prístupové technológie, je
vhodné tieto technológie zakomponovať do koncových zariadení a tým umožniť
koncovému užívateľovi výber prístupovej siete a operátora. Týmto spôsobom je možné
znížiť aj počet užívateľských zariadení.
V praxi to znamená to, že keď sa užívateľ dostane do oblasti, v ktorej je
prevádzkovaná iná prístupová technológia, umožňujúca poskytovať iný druh služieb
alebo iné výhody (napríklad finančné), bude jeho koncový terminál prepnutý do siete, kde
môže tieto služby využívať. Samozrejme, že táto prenositeľnosť je užívateľsky
konfigurovateľná, pričom užívateľ si môže nastaviť svoje preferencie a podľa toho si
vybrať prístupovú technológiu/sieť či už automaticky, alebo manuálne.
Ako bližší praktický príklad môžem uviesť komunitnú sieť1 nachádzajúcu sa v mieste
trvalejšieho pobytu koncového užívateľa/užívateľov. Mimo tejto siete komunikuje
užívateľ prostredníctvom technológií pre bunkové systémy (GPRS, UMTS), ktoré ale
neumožňujú využívať také multimediálne služby, ako napríklad WiFi, alebo WiMAX. Pri
prechode užívateľa do oblasti, v ktorej je prístup do siete možný pomocou týchto
technológií bude terminál následne prepnutý do siete, kde môže využívať iné
(lepšie/horšie, rýchlejšie/pomalšie, kvalitnejšie/menej kvalitnejšie) služby, napríklad:
videohovory, sledovanie televízie, hranie online hier a podobne. Pri opustení územia
pokrytého touto sieťou je užívateľ automaticky prepnutý do siete, v ktorej sa predtým
nachádzal, ak si nezvolí inak, alebo nie je na výber iná sieť.
Tento príklad bol zameraný na bezdrôtové prístupové technológie. Avšak pri
implementácii podpory IMS do notebooku, alebo do PDA je možné využívať aj pevné
prístupové technológie, ktoré umožňujú dosahovať ešte vyššie prenosové rýchlosti ale tak
isto aj spoľahlivosť a bezpečnosť. V tomto prípade môže používateľ využívať mobilné
pripojenie do internetu (a s tým spojené služby) všade tam, kde je „aspoň nejaký“ signál
(či už bunkových, alebo bezdrôtových sietí). Keď sa bude používateľ nachádzať doma,
1 Sieť určenú pre úzky okruh ľudí, napríklad: domácu, dedinskú, mestskú
57
môže sa rozhodnúť, či sa pripojí do siete káblového operátora, alebo zostane pripojený
cez mobilný/bezdrôtový prístup (samozrejme, ak je možné sa do všetkých týchto sietí
pripojiť). Týmto si môže užívateľ vybrať druh prístupu, ktorý mu bude najviac
vyhovovať.
Ako ďalší príklad by som mohol uviesť vytvorenie bunkovej siete užívateľom. Ak by
boli v budúcnosti dostupné modemy, ktoré by umožnili na káblovej prípojke u užívateľa
jednoduchým pripojením vytvoriť piko alebo femto bunku, umožnilo by to užívateľom
vytvoriť jednoduchú bunkovú sieť tam, kde ešte nie je, alebo tam, kde by jej využitie bolo
lacnejšie, ako využitie externej bunkovej siete.
Možné problémy by mohli nastať pri prekrývaní frekvenčného pásma externej
bunkovej siete so spektrom užívateľskej bunky/buniek, čo by sa však dalo odstrániť
vhodnými algoritmami využitia spektra v bunkovom modeme, alebo použitím metódy
„silnejší vyhráva“ – signál z bunkového modemu by bol silnejší ako signály z externých
buniek, ktoré by sa tým pádom uplatňovali len ako interferencie.
Predchádzajúce príklady boli zamerané na mobilitu UE v takom slova zmysle, ako
dnes nie je možná. Ak chce užívateľ v dnešnej dobe používať všetky vyššie spomenuté
technológie, tak musí mať predplatených viacero služieb u viacerých operátorov
(napríklad domáce pripojenie metalickým káblom, pripojenie cez WiFi/WiMAX
v zamestnaní a mobilný internet predplatený u mobilného telefónneho operátora). Úlohou
IMS (a FMC) z pohľadu operátorov je zjednodušenie oblasti prístupu a presun primárnych
cieľov z poskytovaných služieb na kvalitné prístupové technológie, ktoré umožňujú
poskytovanie služieb tretích strán (ako aj služieb samotných operátorov).
Aby bolo možné zjednotenie operátorov, bude pravdepodobne potrebné vytvoriť
systém, ktorý by zastrešoval všetkých operátorov poskytujúcich IMS služby a siete. Tento
systém by potom riadil celkové využívanie tokov v sieti podľa zadaných kritérií (kvalita,
cena, typ služby a podobne). Tým by odpadlo konkurenčné predbiehanie sa operátorov
v poskytovaní služieb, ktoré by potom bolo možné prevádzkovať nezávisle kdekoľvek
v sieťach IMS.
58
6.4 Technické požiadavky na poskytnutie podpory mobility
terminálu Základnou požiadavkou na poskytnutie tejto služby je prepojenie
operátora/operátorov, ktorí prevádzkujú národnú/národné telekomunikačné siete (či už
bezdrôtové, alebo káblové) s lokálnymi 2, 3 operátormi, ktorí prevádzkujú siete s využitím
technológií pre lokálne prístupové siete.
Toto prepojenie potom umožní využívať služby oboch operátorov koncovým
účastníkom. Už z princípu IMS je jasné, že prepojenie je potrebné realizovať na princípe
technológie IP a teda je rozumné využiť doposiaľ existujúce protokoly z rodiny TCP/IP
na prepojenie operátorov. Keďže je potrebné zabezpečiť určitú QoS, je vhodné použiť
protokoly MPLS, RTP, RTCP a podobné, ktoré umožnia kontrolovať a riadiť kvalitu
služieb v sieti.
Problém môže nastať pri implementácii týchto protokolov/technológií do súčasných
technických zariadení lokálnych operátorov. Hlavne MPLS zariadenia sú drahšie, ako
klasické „best effort“ koncové zariadenia, čo môže byť pre lokálnych operátorov značný
problém. Za rozumné riešenie by sa dala považovať podpora štátu pre rozvoj
telekomunikačných služieb, alebo podpora zo strany externých operátorov 3, 4, čím by
získali obidve strany.
2 Lokálnym operátorom je myslený operátor, ktorý svoje služby poskytuje úzkemu okruhu ľudí
(napríklad dedina alebo mesto)
3 Termín nie je v súlade so Zákonom č. 610/2003 o elektronických komunikáciách, ale pre potreby
tejto diplomovej práce je vhodnejší 4 Externým operátorom je myslený operátor väčší ako lokálny operátor, zvlášť operátor, ktorý
poskytuje telekomunikačné služby širšej verejnosti (napríklad v rámci štátu) a koncové zariadenia v
jeho sieti sú adresované v súlade s odporúčaním E.164
59
6.5 Výhody a nevýhody z pohľadu jednotlivých zúčastnených
strán
6.5.1 Prínos technológie pre koncových zákazníkov Najväčším prínosom pre koncových zákazníkov sú nové služby, ktoré dnes nie je
možné prevádzkovať na súčasných koncových zariadeniach, alebo je možné ich využívať
len obmedzene. Ako príklad by som mohol uviesť služby videohovor s vyšším rozlíšením
a kvalitou, rýchly a plnohodnotný prístup do internetu, vysokorýchlostné zdieľanie
súborov a iné.
Tak isto IMS umožňuje využívať aj „e“ služby (eLearning, eGovernment, eHealth,
e...), ktoré v dnešnej dobe nie sú na Slovensku skoro vôbec poskytované, z čoho vyplýva,
že ani využívané (snáď až na eLearning). Preto by práve implementácia IMS do
súčasných telekomunikačných sietí mohla priniesť ich masovejšie rozšírenie, čo by
prinieslo viacej komfortu zákazníkom, viacej financií poskytovateľom služieb
a samozrejme aj viacej financií operátorom daných sietí.
Ďalší prínos spočíva v prenositeľnosti terminálu, čo bolo popísané v predchádzajúcom
texte. V dnešnej dobe musí koncový zákazník na využívanie rôznych prístupových
technológií používať rôzne koncové terminály. IMS by umožnilo zjednodušiť terminály
(a hlavne ich počet) tým, že by v nich bola podpora daných prístupových sietí/technológií
rovno implementovaná a nebolo by teda potrebné využívať rôzne zariadenia.
Pod prenositeľnosťou terminálu sa nemyslí iba jeho využívanie v rámci jedného štátu,
ale aj roaming mimo daný štát a teda využívanie predplatených služieb domácej siete
mimo územia tejto siete (mimo územia obsluhovaného lokálnymi a externými
operátormi), čo je tiež značným prínosom IMS.
6.5.2 Nevýhody technológie pre koncových zákazníkov Jedinou mne známou nevýhodou (ak sa to tak vôbec dá nazvať) je potreba zvládnuť
novú technológiu. Ale keďže si myslím, že v dnešnej dobe vie každý ovládať mobil
a počítač, nemá táto nevýhoda opodstatnenie. Okrem toho je dnes možné koncové
zariadenia urobiť také jednoduché, že ich používateľ ich bude používať ako tie, na ktoré
bol doteraz zvyknutý a v prípade záujmu/potreby bude môcť prejsť aj na nové služby.
60
6.5.3 Prínos technológie pre lokálnych operátorov To čo môže dnešný lokálny operátor poskytnúť svojím zákazníkom je hlavne
„internet“, prípadne jednoduché súborové servery založené na protokoloch SMB
(SAMBA) a FTP. Ostatné služby ako lokálna telefónia, alebo iné aplikačné služby nie sú
vo veľkej miere využívané lokálnymi operátormi pre koncových zákazníkov, lebo
existujú iné služby podobného charakteru, ktoré majú vyšší úspech (napríklad Skype)
a poskytujú oveľa viac, ako by mohol poskytnúť lokálny operátor.
Samozrejme, že aj internet poskytuje rôzne služby, ktoré umožňujú komunikáciu so
„zvyškom sveta“, avšak táto komunikácia je obmedzená, alebo nie príliš kvalitná
(napríklad pomocou programu Skype sa používateľ nedovolá, kam len chce).
IMS by umožnil koncovým zákazníkom využívajúcim sieť lokálneho operátora,
dovolať (lepšie povedané dostať) sa do „celého sveta“ (podmienkou je prepojenie siete
s externým operátorom).
Samozrejme, že nemožno očakávať, že sa zákazníci budú „hrnúť“ za touto
technológiou, ak ceny budú vysoké a kvalita nízka. Preto je potrebná cenová politika
a riadenie kvality aspoň také, aby sa samotná kvalita vyrovnala sieťam založeným na
synchrónnych technológiách.
Samotný lokálny operátor tým môže získať určitú časť financií, ktoré bude koncový
zákazník platiť za využívané služby externému operátorovi a tretím stranám. Toto umožní
prilákať nových zákazníkov; či už klasických, alebo IMS zákazníkov.
Z toho vyplýva, že lokálny operátor môže vystupovať ako lokálny operátor
poskytujúci telekomunikačné služby , čo mu dáva možnosť poskytovať svojím koncovým
zákazníkom telekomunikačné služby (telefón, fax, videokonferencia). To umožňuje
koncovým zákazníkom tohto operátora, aby komunikovali medzi sebou bez potreby
prepájania ich hovorov/videohovorov v sieti externého (národného) operátora. Pre
koncových zákazníkov je potom cena nižšia, ako pri využití služieb externého operátora
a lokálny operátor tak môže získať ďalšie financie.
Ďalším zaujímavým prínosom pre lokálneho operátora je možnosť vystupovať ako
tretia strana a poskytovať vlastné služby a tým získavať ďalšie finančné prostriedky. Toto
však bude spomenuté v ďalšom popise.
61
6.5.4 Nevýhody technológie pre lokálnych operátorov Každá technológia má svoje výhody a nevýhody. Vo všeobecnosti platí, že výhody
(alebo teda zisk) by mali prevýšiť nevýhody (náklady na danú technológiu). Tak isto je to
aj v tomto prípade. To čo prinesie táto technológia lokálnym operátorom je popísané
v predchádzajúcom texte, ale aké budú jej nevýhody?
Jednou a dosť značnou nevýhodou je jej cena. Ako každá nová technológia, aj IMS si
potrebuje na seba zarobiť. To znamená, že cena za poskytovanie služieb založených na
tejto technológii musí pokryť náklady na jej vývoj.
Pre veľkých telekomunikačných operátorov (Orange, Deutsche Telecom, British
Telecom a pod.) to nemusí byť až taký problém, ale pre malých/lokálnych operátorov to
môže byť neprekonateľná (avšak nie neriešiteľná) prekážka.
Riešenie môže spočívať napríklad v spolupráci s externým operátorom, ktorý dokáže
pomôcť lokálnemu operátorovi so zavádzaním a financovaním danej technológie, alebo
vo využití prostriedkov Európskej Únie alebo štátu určených na zlepšenie poskytovania
telekomunikačných služieb. Ďalšou možnosťou by mohlo byť využívanie externých IMS
funkcií lokálnym operátorom – všetky funkcie potrebné pre IMS by boli implementované
len do sietí externých operátorov, ktorí majú dostatočné finančné prostriedky na ich
implementáciu a prevádzkovanie. Potom by prepojenie sietí menších a väčších operátorov
umožnilo využívať funkcie, ktoré by priamo neboli umiestnené v sieti daného operátora.
Ako to ale bude realizované v praxi (ak to vôbec bude) je otázne.
6.5.5 Prínos technológie pre externých operátorov IMS bol vytvorený ako súbor štandardov na podporu prechodu ku jednotnej
konvergovanej platforme, čo umožňuje viacero prístupových technológií využívať ako
jednotnú technológiu a teda (pre užívateľa) ako jednu prístupovú sieť.
Pre externých operátorov to znamená, že získajú nových zákazníkov tam, kde ich
doteraz nemali: Ak externý operátor nemá pokrytie na určitom území, ktoré ale je pokryté
signálom/sieťou lokálnych operátorov, umožňuje prepojenie týchto sietí získať nových
zákazníkov ako pre lokálneho a tak aj pre externého operátora.
Ďalším prínosom pre externého operátora je, taktiež ako aj pre lokálneho operátora,
poskytovanie ďalších/nových služieb.
Významným prínosom je zníženie prevádzkových nákladov potrebných na
prevádzkovanie takejto siete: Nie je potrebné prevádzkovať viacero technológií
62
a investovať zbytočné náklady do zariadení umožňujúcich konverziu medzi týmito
technológiami, ale stačí prevádzkovať jednu technológiu, ktorá umožňuje poskytovať
rôzne služby od rôznych dodávateľov priamo s jej využitím a bez potreby prídavných
technológií.
Ak bude zabezpečená spolupráca externého a lokálneho operátora, umožňuje
prevádzkovanie tejto technológie externému operátorovi znížiť zaťaženie bunkových
komunikačných systémov: Napríklad ak jedna základňová stanica externého operátora
pokrýva svojím dosahom dve dediny, z ktorých jedna má aj lokálnu bezdrôtovú sieť,
môžu užívatelia nachádzajúci sa v tejto dedine komunikovať prostredníctvom lokálnej
siete, čím znížia zaťaženie bunkovej siete (keďže nie je využívaná) a umožnia tak druhej
dedine využívať všetky zdroje ktoré daná základňová stanica poskytuje. V praxi toto
zníženie zaťaženia danej základňovej stanice znamená napríklad zvýšenie prenosovej
rýchlosti v prípade použitia UMTS, keď sa uvoľní viacej kanálových kódov a tým je
umožnené komunikovať viacerým užívateľom, alebo zvýšiť prenosové rýchlosti.
6.5.6 Nevýhody technológie pre externých operátorov Hlavnou a podľa mňa aj jedinou nevýhodou zavádzania tejto technológie externými
operátormi je finančná náročnosť. Avšak ako bolo spomenuté v predchádzajúcom texte,
ak má operátor určité finančné rezervy, je možné túto prekážku prekonať.
Ďalšou nevýhodou by snáď mohla byť potreba zvládnuť nové technológie, čo sa mi
v dnešnom technicky založenom svete nezdá ako neprekonateľný problém.
6.5.7 Prínos technológie pre tretie strany Tretie strany sa majú možnosť zapojiť svojimi vlastnými službami, za ktorých
poskytovanie budú platiť operátorom sietí, v ktorých tieto služby využívajú ich zákazníci.
Samozrejme, že zákazníci platia za služby tretím stranám, z čoho tieto následne získavajú
financie.
6.5.8 Možné nevýhody pre tretie strany Ako jediná nevýhoda sa mi javí potreba dostatočne zvládnuť novú technológiu. Ale
keďže tretie strany sú väčšinou zručné v poskytovaní služieb, nemalo by byť problémom
v dostatočne krátkom časovom horizonte zvládnuť danú technológiu.
63
7 Záver ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
V poslednej kapitole tejto diplomovej práce, nebolo uvedené žiadne alternatívne
riešenie ku IMS, ktoré tu je prezentovaný ako všeliek na súčasné nedostatky
telekomunikačných technológií, alebo ako technológia budúcich telekomunikačných sietí.
Ale je to v skutočnosti tak? Je IMS jediné riešenie do budúcnosti?
IMS je súbor štandardov, ktoré zastrešujú nový systém riadenia a využívania
telekomunikačných technológií. Avšak vôbec nie je vylúčené, že tento systém sa
v skutočných telekomunikačných sieťach „nechytí“ a bude nahradený iným systémom,
ktorý umožní ešte lepšie využívanie zdrojov danej siete, alebo poskytne iné služby, po
ktorých bude väčší dopyt.
Podstatou IMS je to, aby sme nerobili zbytočné veci, keď to môžeme urobiť
jednoduchšie a aby sme ostatným uľahčili život. Načo teda zbytočne prevádzkovať siete,
v ktorých je komunikácia v nižších vrstvách na úplne inom princípe, ako je IP a vo
vyšších vrstvách prenášať samotné IP toky? Je rozumnejšie implementovať IP do čo
najväčšieho počtu vrstiev a tieto vrstvy potom jednoduchšie využívať ako robiť konverziu
a nabaľovanie tokov na toky. Príklad ukazuje nasledujúci obrázok:
Obr. 20 Príklad mapovania IP tokov
Ale má to však aj jednu nevýhodu: IP nie je protokol, ktorý dokáže sám o sebe
zabezpečiť kvalitu služby potrebnú na prevádzkovanie telekomunikačných služieb
v reálnom čase. Preto je potrebné využívať protokoly, ako napríklad MPLS, RTP, RTCP
a iné, aby bola zabezpečená dostatočná kvalita služieb. Dokážu ale tieto protokoly
zabezpečiť takú kvalitu služieb, ako synchrónne siete?
Okrem toho IP protokol bez prídavných mechanizmov nevie zaručiť QoS počas
celého času trvania multimediálnej relácie. V sieťach založených na synchrónnej
hierarchii bola QoS garantovaná počas celého času spojenia, ale v IP sieťach to tak nie je
a preto je do týchto sietí potrebné implementovať mechanizmy, ktoré to zabezpečia.
64
IMS ako systém budúcich konvergovaných sietí by mal byť dostatočne výkonný.
Umožnil by tak podporu nových služieb a pritom by priniesol vyššiu kvalitu služieb. Táto
kvalita by mala byť porovnateľne lepšia ako v prípade sietí založených na synchrónnych
prenosových technológiách (platí hlavne pre telefóniu a videotelefóniu.)
Dnes je ťažké povedať, či IMS bude nasadený vo svojom plnom rozsahu, alebo či
vôbec bude nasadený, ale je isté, že FMC sa pomaly, ale isto stáva čoraz častejšie
diskutovanejším termínom a že postupne bude treba význam tohto termínu zrealizovať aj
v praxi, ak chcú telekomunikační operátori priniesť zákazníkom novšie a novšie služby.
65
Zoznam obrázkov a tabuliek
Obr. 1 Zobrazenie frekvenčného pásma pre ADSL Annex A. Asymmetric Digital
Subscriber Line. [online] Publikované 28.09.2005. Dostupné z
<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:ADSL_frequency_plan.svg>
Obr. 2 Zobrazenie frekvenčného pásma pre ADSL Annex B. G.922.1. [online]
Publikované 17.05.2007. Dostupné z
<http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Tdsldmtspektrum.png>
Obr. 3 Postup korekcie prenosovej rýchlosti pomocou protokolu SRA. ADSL2.
[online] Publikované v jeseni 2005. Dostupné z
<http://www2.rad.com/networks/2005/adsl/adsl2.htm>
Obr. 4 Prenos hlasu cez fyzickú vrstvu použitím PCM. ADSL2. [online] Publikované
v jeseni 2005. Dostupné z
<http://www2.rad.com/networks/2005/adsl/adsl2.htm>
Obr. 5 Porovnanie ADSL a ADSL2 technológií z hľadiska dosahu a prenosových
rýchlostí. ADSL2 a ADSL2+ - prehľad a porovnanie. [online] Publikované
04.01.2006. Dostupné z <http://inet.sk/clanok/3013/adsl2-a-adsl2-prehlad-a-
porovnanie>
Obr. 6 Zobrazenie frekvenčného pásma pre ADSL2+. ADSL2 a ADSL2+ - prehľad
a porovnanie. [online] Publikované 04.01.2006. Dostupné z
<http://inet.sk/clanok/3013/adsl2-a-adsl2-prehlad-a-porovnanie>
Obr. 7 Grafické porovnanie jednotlivých verzií technológie FTTx. Fiber to the x.
[online] Publikované 11.04.2007. Dostupné z
<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:FTTX.png>
Obr. 8 Architektúra Home Run Fibre. OCAM FTTx Whitepaper. [online]
Publikované 10.05.2005. Dostupné z
66
<www.convergedigest.com/whitepapers/documents/Occam%20FTTX%20white
%20paper.pdf>
Obr. 9 Architektúra ASE. OCAM FTTx Whitepaper. [online] Publikované
10.05.2005. Dostupné z
<www.convergedigest.com/whitepapers/documents/Occam%20FTTX%20white
%20paper.pdf>
Obr. 10 Architektúra PON. OCAM FTTx Whitepaper. [online] Publikované
10.05.2005. Dostupné z
<www.convergedigest.com/whitepapers/documents/Occam%20FTTX%20white
%20paper.pdf>
Obr. 11 Náklady potrebné na výstavbu optickej siete prepočítané na jedného
užívateľa. OCAM FTTx Whitepaper. [online] Publikované 10.05.2005.
Dostupné z
<www.convergedigest.com/whitepapers/documents/Occam%20FTTX%20white
%20paper.pdf
Obr. 12 Príklad SIP relácie bez proxy serveru. Example of SIP Call session between 2
phones. [online] Publikované v roku 2008. Dostupné z
<http://www.3cx.com/PBX/images/sip_call_session.jpg>
Obr. 13 Architektúra IMS. ETSI TS 123 228 – Digital cellular telecomunications
system (Phase 2+); Universal Mobile Telecomunications System (UMTS); IP
Multimedia Subsystem (IMS); Stage 2 (3GPP TS 23.228 version 8.3.0 Release
8). [online] Verzia 8.3.0. Publikované 01.2008. Dostupné z
<http://webapp.etsi.org/exchangefolder/ts_123228v080300p.pdf>
Obr. 14 Architektúra IMS z pohľadu vrstiev. IP Multimedia Subsystem. [online]
Publikované “neznámy dátum”, posledná aktualizácia 21.01.2008. Dostupné z
<http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/Ims_overview.png>
Obr. 15 Architektúra MRF,
67
Obr. 16 Funkcia SLF pri registrovaní,
Obr. 17 Funkcia SLF pri vyžiadaní,
Obr. 18 Funkcia SLF pri komunikácii AS a HSS,
Obr. 19 Postup smerovania relácie do PSTN alebo IM siete. ETSI TS 123 228 –
Digital cellular telecomunications system (Phase 2+); Universal Mobile
Telecomunications System (UMTS); IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage 2
(3GPP TS 23.228 version 8.3.0 Release 8). Verzia 8.3.0. Publikované 01.2008.
Dostupné z <http://webapp.etsi.org/exchangefolder/ts_123228v080300p.pdf>
Obr. 20 Príklad mapovania IP tokov. VACULÍK Martin, doc. Ing. PhD. Prednášky
z predmetu ISDN. [online] Vytvorené 26.11.2004. Dostupné z
<http://kt.uniza.sk/kt/dokumentyweb/slov/13/client-data/ISDN2004_7.pdf>
Tab. 1 Základné charakteristiky pasívnych optických sietí. BANERJEE, A. –
SIRBU, M. Towards technologically and competitively neutral fiber to the home
(FTTH) infrastructure. [online] Verzia 1.4. Publikované 10.05.2005, posledná
aktualizácia 11.05.2005. Dostupné z
<http://www.convergedigest.com/whitepapers/documents/Occam%20FTTX%2
0white%20paper.pdf>
68
Zoznam použitej literatúry ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
[1] Assymetric Digital Subscriber Line. [online] Publikované “neznámy dátum”,
posledná aktualizácia 17.02.2008. Dostupné z <http://en.wikipedia.org/wiki/Adsl>
[2] G.922.1. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná aktualizácia 14.02.2008.
Dostupné z <http://de.wikipedia.org/wiki/ADSL-over-ISDN#Annex_B>
[3] KYŽŇANSKÝ Michal. ADSL2 a ADSL2+ - prehľad a porovnanie. [online]
Publikované 04.01.2006. Dostupné z <http://inet.sk/clanok/3013/adsl2-a-adsl2-
prehlad-a-porovnanie>
[4] VOLF, Z. – DEMAYO, A. – LIMONI, R. ADSL2. [online] Publikované v jeseni
2005. dostupné z <http://www2.rad.com/networks/2005/adsl/adsl2.htm>
[5] Very High Speed Digital Subscriber Line. [online] Publikované “neznámy dátum”,
posledná aktualizácia 01.02.2008. Dostupné z
<http://en.wikipedia.org/wiki/Very_High_Speed_Digital_Subscriber_Line>
[6] Very High Speed Digital Subscriber Line 2. [online] Publikované “neznámy
dátum”, posledná aktualizácia 11.02.2008. Dostupné z
<http://en.wikipedia.org/wiki/Very_High_Speed_Digital_Subscriber_Line_2>
[7] Uni-DSL. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná aktualizácia
19.11.2007. Dostupné z <http://en.wikipedia.org/wiki/Uni-DSL>
[8] Uni-DSL™: One DSL for Universal Service White Paper. [online] Publikované
14.06.2004. Dostupné z
<http://focus.ti.com/general/docs/bcg/bcggencontent.tsp?templateId=6116&navigati
onId=11926&contentId=3961&DCMP=UNKNOWN+Other&HQS=Other+OT+uds
l>
69
[9] High bit rate Digital Subscriber Line. [online] Publikované “neznámy dátum”,
posledná aktualizácia 13.12.2007. Dostupné z
<http://en.wikipedia.org/wiki/High_bit_rate_Digital_Subscriber_Line>
[10] Symetric Digital Subscriber Line. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná
aktualizácia 28.01.2008. Dostupné z
<http://en.wikipedia.org/wiki/Symmetric_Digital_Subscriber_Line>
[11] VOZÁR Janny. Všetko o ADSL (po druhé) - Prenos informácii pomocu xDSL.
[online] Publikované 09.03.2004. Dostupné z <http://inet.sk/clanok/1644/vsetko-o-
adsl-po-druhe-prenos-informacii-pomocu-xdsl>
[12] KYŽŇANSKÝ Michal. Optika do domu – Triple play od Orange-u. [online]
Publikované 03.12.2006. Dostupné z <http://inet.sk/clanok/4264/optika-do-domu-
triple-play-od-orange-u>
[13] Dostupnosť služieb Orange Doma. [online] Publikované “neznámy dátum”,
posledná aktualizácia: rok 2008. Dostupné z
<http://www.orange.sk/sk/doma/pokrytie.html>
[14] Fibernet – ponúkané rýchlosti. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná
aktualizácia: rok 2008. Dostupné z
<http://orange.sk/sk/doma/fibernet_ponukanerychlosti.html>
[15] Stav FTTx v Európe. [online] Publikované 09.03.2007. Dostupné z
<http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=8242>
[16] Fiber to the x. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná aktualizácia:
28.01.2008. Dostupné z <http://en.wikipedia.org/wiki/FTTN>
[17] BANERJEE, A. – SIRBU, M. Towards technologically and competitively neutral
fiber to the home (FTTH) infrastructure. [online] Verzia 1.4. Publikované
10.05.2005, posledná aktualizácia 11.05.2005. Dostupné z
70
<http://www.convergedigest.com/whitepapers/documents/Occam%20FTTX%20wh
ite%20paper.pdf>
[18] KYŽŇANSKÝ Michal. Ako je to s internetom a hlasom na Slovensku – o rok
neskôr? [online] Publikované 13.03.2007. Dostupné z
<http://inet.sk/clanok/4551/ako-je-to-s-internetom-a-hlasom-na-slovensku-o-rok-
neskor>
[19] VALAŠEK Filip. T-Mobile vyštartoval s Flarionom. [online] Publikované
18.10.2005. Dostupné z <http://inet.sk/clanok/2733/t-mobile-vystartoval-s-
flarionom>
[20] Flash-OFDM. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná aktualizácia
25.10.2007. Dostupné z <http://sk.wikipedia.org/wiki/Flash-OFDM>
[21] High-Speed Downlink Packet Access. [online] Publikované “neznámy dátum”,
posledná aktualizácia 29.01.2008. Dostupné z <http://sk.wikipedia.org/wiki/Hsdpa>
[22] WiMAX. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná aktualizácia 22.02.2008.
Dostupné z <http://en.wikipedia.org/wiki/WiMAX>
[23] IPv4. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná aktualizácia 05.03.2008.
Dostupné z <http://en.wikipedia.org/wiki/IPv4>
[24] IPv6. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná aktualizácia 04.03.2008.
Dostupné z <http://en.wikipedia.org/wiki/Ipv6>
[25] IPv6. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná aktualizácia 14.01.2008.
Dostupné z <http://sk.wikipedia.org/wiki/Ipv6>
[26] Multiprotocol Label Switching. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná
aktualizácia 26.02.2008. Dostupné z <http://en.wikipedia.org/wiki/MPLS>
71
[27] Session Initiation Protocol. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná
aktualizácia 21.02.2008. Dostupné z
<http://en.wikipedia.org/wiki/Session_Initiation_Protocol>
[28] Session Description Protocol. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná
aktualizácia 10.03.2008. Dostupné z
<http://en.wikipedia.org/wiki/Session_Description_Protocol>
[29] Protokol SIP. [online] Publikované 09.11.2005. Dostupné z
<http://voip.cnl.tuke.sk/node/23>
[30] IP Multimedia Subsystem. [online] Publikované “neznámy dátum”, posledná
aktualizácia 21.02.2008. Dostupné z
<http://en.wikipedia.org/wiki/IP_Multimedia_Subsystem>
[30] ETSI TS 123 228 – Digital cellular telecomunications system (Phase 2+); Universal
Mobile Telecomunications System (UMTS); IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage
2 (3GPP TS 23.228 version 8.3.0 Release 8). [online] Verzia 8.3.0. Publikované
01.2008. Dostupné z
<http://webapp.etsi.org/exchangefolder/ts_123228v080300p.pdf>
72
ČESTNÉ VYHLÁSENIE
Vyhlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracoval samostatne, pod odborným vedením vedúceho diplomovej práce prof. Ing. Milana DADA, PhD. a používal som len literatúru uvedenú v práci. Súhlasím so zapožičiavaním diplomovej práce. V Žiline, dňa ____________________ podpis diplomanta
73
POĎAKOVANIE
Na záver by som chcel poďakovať svojmu vedúcemu diplomovej práce prof. Ing.
Milanovi Dadovi, PhD. a konzultantom Ing. Ivanovi Fiačanovi, PhD. a Ing. Pavelovi
Pirohovičovi za pomoc pri spracovaní diplomovej práce a za cennú spätnú väzbu, ktorá
mi umožnila túto diplomovú prácu kvalitnejšie spracovať.
74
