Telekomunikační sítě

• Sítě zpravidla na jenom menším místě (jedna budova)
• sdílení lokálních prostředků (tiskáren, dat, aplikací)
• Z hlediska OSI RM technologie LAN využívá pouze fyzickou a spojovou vrstvu.
• Nejrozšířenější technologie je Ethernet

Shodné s APPS/POS

• Souhrn technologií pro sítě LAN.
• Standard IEEE 802.3
• Pojmenování dle formátu: {Mbps|GbpsG} {Base|Broad} {seg_len/100[m] |-medium}. Např.: 10Base-T
• Koax, TP, Optika.
• U Half-Duplexu CSMA/CD (přístup k mediu)
• 1. Naslouchá, zda je medium volné.
• 2. Pokud je volné, tak zahájí vysílaní a naslouchá, jestli nepřichází signá od jiné stanice. Pokud, ano, došlo ke kolizi (více stanic může detekovat volné medium a začit vysílat). Ukončí vysílání a pošle jam signal.
• 3. Stanice čeká náhodnou dobu, než se pokusí znovu vysílat. Pokud nastane více po sobě jdoucích kolizí, doba exponenicálně roste.
• Existuje více verzí rámců. Nejběžnější je DIX/Ethernet II.

Základní srovnání některých variant Ethernetu

• 10Base5 = Thick Ethernet - 10mm coax, až 500m dlouhé segmenty
• 10Base2 = Thin Ethernet - 5mm coax, až 185 dlouhé segmenty
• 10Base-T - Topologie hvězda, UTP3 kabely, dosah 100m od hubu
• Fast Ethernet - podobné 10Base-T, 100Base-TX(UTP5), 100Base-FX(single/multi modova opticka vlakna)
• Gigabit Ethernet - 1000Base-T, 1000Base-SX
• 10 Gigabit Ethernet - pouze full duplex(no CSMA/CD), UTP6; 10GBaseT

• Rozlehlejší sítě - většinou se jedná o spojení několika LAN sítí pomocí telefonních linek
• Nejznámější WAN síť je samozřejmě Internet
• Frame Relay
  • Většinou trvalé virtuální spojení typu bod-bod (Permanent Virtual Circuit)
  • Možnost i SVC, které se moc nepoužívá
  • Ignoruje kontrolu a potvrzování, to přenechává vyšším vrstvám => vyšší rychlost
  • Podporuje QOS
  • Přenos paketů zajišťuje protokol LAP-F
  • K adresaci slouží tzv. DLCI adresa
  • Dnes už se moc nepoužívá
• ATM
  • používá metodu virtuální cesty
  • zajišťuje QoS pro přenost hlasu a videa
  • data přenášena pomocí ATM buňěk na rozdíl od rámců
  • Využívá transportní síť SDH/SONET
  • Protokolový model odpovídá prvním 4 vrstvám OSI

Slouží k vytváření typu bod-bod

• Snaha zlepšit/zrychlit PDH => synchronní přenos přes optiku
• definován na fyzické vrstvě OSI
• Využívá časový multiplexing
• V USA je to SONET
• Přenáší data a hlas přes virtuální kontejnery, do kterých jdou dát různé věci, např. ATM buňku
• Hlavní zařízení sítě je multiplexor - terminálový a add/drop. Terminálový shlukuje kanály do 1 a add/drop přidává a odebírá data kanálů do agregovaného toku.
• používá optické regenerátory - signál se obnoví převedením na elektrické signály a zpět na optické.

• Narozdíl od SDH se zde používá multiplexing na bázi vlnových délek
• Používá mnoho různých vlnových délek v oblasti 1550 nm.
• Vychází z WDM zhuštěním vlnových délek (zmenšením rozestupů
• Každá vlnová délka = kanál o rychlosti 10Gb/s, experimentálně až 100gb/s/kanál o.O.
• podobná zařízení jako u SDH, terminálový a add/drop multiplexor + optický cross-connector
• na rozdíl od SDH používá vláknové zesilovače, které na rozdíl od regenerátorů nepotřebují převod na elektrické signály, ale pracují přímo s optickým signálem.

• Integrace IP a virtuálních kanelů
• Hlavní zařízení LSR - Label Switch Router, který hraje roli klasického směrovače a přepínače virtuálních kanelů.
• Protokol který to zajišťuje je LDP, který vytváří virtuální cestu LSP z jednoho LERu do druhého. LER (Label switch Edge Router) je LSR na hranicích MPLS sítě.

Základem internetu jsou dvě služby - Webová služba + Internetová transportní síť

Internet je nejrozsáhlejší síť na světě, nefunguje podle jednotných pravidel, ale nabízí stejné služby všem uživatelům. Je to vlastně síť sítí, přičemž každá z těchto dílčích sítí je správována jiným operátorem - ISP - Internet Service Provider.

Klasifikace internetu odpovídá klasifikaci ISP providerů. Existují dva druhy klasifikace:

• Páteřní ISP - mezinárodní operátoři vlastnící sítě pokrývající určitou zemi, kontinent, nebo celý svět
• Regionální ISP - poskytují služby v rámci určitého regionu
• Lokální ISP - rámec malého území, např. město

a

• Tier 1 - odpovídá páteřnímu
• Tier 2 - poskytuje služby KONCOVÝM zákazníkům v celém státě, či kontinentu
• Tier 3 - odpovídá regionálnímu
• Tier 4 - odpovídá lokálnímu

Rovněž se dá klasifikovat více druhů providerů např. Internet Content Provider (ICP), Content Distribution Provider (CDP), Hosting provider a Application Service Provider (ASP)

umožňují zabezpečený přenos dat přes veřejnou síť - internet.

IPSec

• Pracuje na Síťové vrstvě
• Zabezpečnuje datovou komunikaci v sítích IP
• Autentizace, Integrita a důvěrnost dat <- užívá šifrování

SSL/TLS

• Pracuje na prezentační vrstvě OSI RM - zabezpečuje data aplikací/protokolů aplikační vrstvy.
• Velmi univerzální protokoly - musí být použitelné pro velké spektrum aplikací

VPN

• Snaží se dosáhnout vlastností skutečných privátních sítí
• Samotná síť není fyzicky oddělena od ostatních sítí
• Více druhů klasifikací
  • Customer vs Provider VPN (CPVPN vs PPVPN) - o vybudování a správu se stará klient sám, nebo provider
  • Customer edge based VPN vs Provider edge based - tzn zařízení poskytující VPN je na straně zákazníka, nebo providera
  • Šifrování dat vs Oddělení provozu - IPsec VPN, SSL VPN vs MPLS VPN, ATM VPN = zabezpečené šifrované kanály vs trvalé virtuální kanály
• Dva druhy technologií:
  • Šifrování dat - zabezpečený kanál s IPsec, SSL
  • Oddělení provozu - dvě koncové zařízení mají svůj vlastní virtuální kanel, netřeba tak šifrovat.

Signalizace se užívá pro výstavbu a pro rozpad spojení mezi ústřednami a při využívání služeb sítě.

• Common Channel Signaling System No. 7
• Spojení budováno na základě čísla volaného
• Vysoká spolehlivost, mezinárodní norma, automatizace
• Používá se samostatný kanál obsahující více užitečných kanálů, které jsou určeny výlučně pro komunikaci mezi uživateli
• Kanál je navázán mezi jednotkami nazývanými SP = Signalisation point = Signalizační bod
• STP (transfer point) jsou signalizační tranzitní body, které pouze přeposílají signály k dalšímu STP či koncovému SP
• SCP (control point) zajišťují kontrolu a např databáze potřebné k směrování
• Signalizační trasa = dva protisměrné kanály, všechny trasy mezi dvěma SP = signalizační spojení
• Provoz může být částečně sdružený (užití STP), nebo sdružený (signalizační a hovorová trasa jsou shodné)

• Nejen hlasové služby, ale i přenos obrazu nebo videokonference
• Zastřešuje velké množství dílčích protokolů:
  • protokoly pro signalizaci a zabezpečený přenos
  • protokoly pro přenos multimediálních dat v reálném čase
  • protokoly pro zpracování hlasu a videa
• Architektura rozdělena do Administrativních domén - kolekce komponent správována tzv. Gatekeeperem
• Velmi robustní a obtížný protokol na implementaci

• Navržený pro snadnou implementaci a rozšiřitelnost. Pracuje na aplikační vrstvě.
• Užívá se pro sestavení, modifikaci a ukončení spojení přenosu hlasu přes Internet - VoIP
• Ve spojení s ním se ještě užívá RTP (Real-Time Protokol, zajišťuje přenos hlasz v paketech přes IP) a SDP (Session Description Protocol, např volba kodeků pro hovor)
• Dva základní prvky:
  • User Agents - koncové body
  • SIP Proxy - směrování žádosti o sestavení spojení
• Adresace užitím SIP adresy ve dormátu sip:user@host
• Komunikace tvořena zprávami přenášenými v UDP datagramech typu žádost a odpověď
• Žádosti - INVITE, ACK, BYE, CANCEL, REGISTER
• Odpovědi - 1xx - 6xx

• ADSL
  • Metoda datového přenosu po již existujících měďěných symetrických párech
  • ATU-R = modem na straně účastníka
  • ATU-C = modem na straně ústředny - většinou součástí DSLAMu
  • Splitter = frekvenční filtr pro oddělení telefonních spojení od přenosu dat
  • Fullduplex pomocí FDM / Echo Cancellation
  • pásmo 26-1100 kHz - rozdělení do 256 sub kanálů užitím QAM
  • počet bitů v sub-kanálu není pevně dán 2-12 bitů, záleží mj. na vlastnostech vedení
  • 9Mbit/s DOWN, 1Mbit/s UP

• ADSL2
  • zavedení rámců flexibilní struktury (délky)
  • 12UP 3,5Down
• ADSL2+
  • rozšíření do 2,208 MHz, 511 subnosných
  • až 24Mbit/s DOWN
• VDSL
  • nelze použít EC, užití FDD
  • rozšíření až k 8,5MHz za cenu snížení dosahu někam k 1,6km
  • 52Mbit/s DOWN, 6,4Mbit/s UP
• VDSL2+
  • zdvojnásobení rozteče na 8,6KHz
  • Šírka pásma až 30MHz
  • teoreticky až 100Mbit/s

Využití sítí kabelové televize (COAX nebo hybrid fiber coax) pro obousměrný datový přenos

• CMTS = jádro technologie u poskytovatele => modulace signálu a řízení spojení
• CM = Cable modem - modem na straně zákazníka
• tato technologie je nadefinovaná na prvních dvou vrstvách OSI RM
• na straně poskytovatele nutná optimalizace televizních programů (přeskupení) a uvolnění potřebného pásma pro DOCSIS

• Pasivní optické sítě
• OLT - rozhraní mezi poskytovatelem a přístupovou sítí
• ODN - Distribution network - optická síť přenášející data, patří zde také pasivní rozbočovač, který signály "kopíruje" až do 128 nových toků
• ONU - na straně zákazníka zakončuje optickou síť a dále pokračuje metalické vedení
• FTTx
  • FTTC - Curb - Rozvodná skříň od které už vedou metalické kabely do jednotlivých budov
  • FTTB - Building - rozvodná skříň na úrovni budovy - metalické kabely v budově do bytů
  • FTTO - Office -
  • FTTH - Home
• GPON - používá vlastní rámce
• EPON - používá Ethernet rámce

• Standard 802.11; definice dvou spodních vrstev OSI
• Využití daného pásma metodou Spread Spectrum
  • FHSS(frequency hopping) - pseudonáhodné skoky ve frekvencích, odolné vůči rušení
  • DSSS(direct sequence) - pseudonáhodná maska(kód) známý vysílačem i přijímačem rozprostře každý bit
  • OFDM(orthogonal fr. division multiplexing) - sériový tok převedený na více pomalejších paralelních toků + FDM. Frekvence jsou více zhuštěné, jelikož jsou navzájem ortogonální a neruší se.

• Standard 802.16; definice dvou spodních vrstev OSI
• Jde o standard pro bezdrátovou distribuci dat zaměřený na venkovní sítě, tedy jako doplněk k Wi-Fi chápanému jako standard pro vnitřní sítě.
• Používá OFDM

• pracuje spolu s některými wifi zařízeními na kanálu 2,4Ghz
• k přeskokům používá FHSS
• řazení dle výkonu na 3 třídy(1 - 100mW,2 - 2.5mW a 1mW s resp. dosahem ~100, 10 a 1 metr)
• řazení dle standardu na BT1.2, 2.0, 3.0 a dnes 4.0
• na rozdíl od wifi a ostatních je nadefinován na všech 7 vrstvách OSI RM [?]

Topologie

Bluetooth podporuje jak dvoubodovou, tak mnohabodovou komunikaci. Pokud je více stanic propojeno do ad-hoc sítě (tzv.piconet), působí jedna rádiová stanice jako řídící (master) a může simultánně obsloužit až 7 podřízených (slave) zařízení. Všechna zařízení v pikosíti se synchronizují s taktem řídící stanice a se způsobem přeskakování mezi kmitočty. Specifikace dovoluje simultánně použít až 10 pikosítí na ploše o průměru 10 metrů a tyto pikosítě dále sdružovat do tzv. „scatternets“ neboli „rozprostřených“ sítí.

• 802.15.4
• Podobné Bluetooth, není však kladen důraz na rychlost a objem dat, ale na spolehlivost a lehkou implementaci
• Uplatnění - PC periferie, automatizace budov, dálkové ovládání, průmyslová automatizace

• čistě analogové přístroje užívající FDMA
• zástupci jsou NMT (Nordic Mobile Telephony) a AMPS (Advanced Mobile Phone System)
• hodně standardů, hodně zájemců a malé kapacitní možnosti => rozšíření na 2G

• GSM v Evropě a CDMA One v Americe
• Neuzavřený systém - přístup i do jiných sítí
• 3 hlavní složky
  • BSS - Subsystém základnových stanic - poskytuje a spravuje přenosové cesty mezi mobilními stanicemi a NSS
  • NSS - Síťový a spínací subsystém - hlavní část sítě, napodobuje funkce klasické telefonní ústředny
  • OSS - Operační podpůrný subsystém - administrativní fce používané zaměstnanci operátora
• Změna přístupu na kombinaci TDMA a FDMA
• přechod z analogových zařízení na digitální
• nové služby jako zprávy a email
• zmenšení buněk -> snížení visílacího výkonu, lepší odolnost a zvýšení bezpečnosti
• existují dva mezistupně označované jako 2.5G a 2.75G,resp. GPRS a EDGE = připojení k internetu a později zvýšení rychlosti internetu užitím 8-PSK

• =UMTS
• Hlavním rozdílem je, že namísto rádiové přístupové sítě GSM RAN/GERAN se nyní užívá tzv. UTRAN
• Orientovány na širokopásmový přenos dat
• Plně digitální, značné navýšení rychlosti přenosu dat
• CDMA metoda přístupu, resp. WCDMA, což je CDMA s rozprostíráním
• Architektura ze 3 hlavních prvků
  • UE - user equipment = SIM karta
  • UTRAN - rádiová přístupná část
  • CN - Core network = jádro (mobilní ústředna + databáze a registry)

• LTE = long term evolution
• formálně LTE ještě patří do 3 a do 4G patří až LTE Advanced
• Celá síť je datově orientovaná, hlas je rovněž reprezentován jako data a ne jako zvuk.
• OFDM namísto WCDMA