3.6.6. ISDN, ADSL, VDSL, Kabelski Internet

Modemska tehnologija za priključivanje na internet, još je u uporabi, ali sve više do izražaja dolaze tehnologije kojima je osnova prijenos digitalnog signala. To je postalo moguće tek s razvojem PTT centrala, koje danas mogu izravno obrađivati digitalni signal. Dva najinteresantnija načina prijenosa podataka za male firme ili povezivanje od kuće su ISDN (Integrated Services Digital Network) i ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Koristi se još kabelska televizija - kabelski modem. Zajedničko za ove načine komunikacije je da su konekcija ostvaruje po zahtjevu korisnika odnosno nije stalna, kao kod modemske komunikacije. Dakle, uz klasični PTT promet sve se više nudi mogućnost spajanja na Internet s uslugama koje davatelj može omogućiti (Inernet Service Provider - ISP), što nije nužno vezano uz firmu koja nudi PTT uslugu; stari uobičajeni javni telefonski promet (PSTN - Public Switched Telephone Network / POTS - Plain old telephone service). It will particularly examine the relationship between the possibilities of transmitting (TX) and receiving (RX) of various data.

ISDN

ISDN je suvremena nadogradnja na postojeću, analognu fiksnu telefonsku mrežu. Omogućava govornu komunikaciju (telefonski razgovor) i negovornu komunikaciju (prijenos podataka - telefaks, Internet). Govorna komunikacija zasniva se na uporabi 'digitalnih' telefona koji će analogni govorni signal pretvoriti u digitalni ili će se za konverziju koristit poseban uređaj koji će znati povezati oba dva načina prijenosa podataka (analogni i digitalni), izvršiti potrebnu pretvorbu u digitalni signal i digitalno komunicirati sa sklopovima u PTT centrali. Taj uređaj za osnovnu konfiguraciju nosi kraticu NT1 (Network Terminator Type 1). U suštini pretvara dvožičnu komunikaciju sa strane PTT centrala u četverožičnu sa strane korisnika. Može biti u sastavu još nekog uređaja (router-a na primjer) ili samostalan uređaj.

Način komunikacije odvija se preko skupina podatkovnih kanala propusnosti 64 kb/s (B-kanal) i jednog signalnog-upravljačkog kanala (D-kanal) propusnosti 16 kb/s. Prijenos skupine kanala ostvaren je vremenskim multipleksom PBX (Private Branch eXchange), odnosno u vremenskim razmacima propuštaju se signali svakog od kanala redoslijedno i ciklički, malo prvi pa drugi pa treći itd, pa nanovo. Prema broju kanala za podatke razlikuju se dvije koncepcije ISDN-a:

• BRI (Basic Rate Interface) - standardna usluga koja se koristi u sklopu kućanstva i manjih ureda.
• PRI (Primary Rate Interface) - usluga veće propusne moći za veće ustanove i firme.

Slika* 3.6.23 Koncepcije ISDN prijenosa podataka. ( + / - )

Na prethodnoj slici, prikazani su načini spajanja ISDN-a za davatelja usluga (ISP - Internet Service Provider), koristeći simbole firme Cisco za uređaje. Lako se izračuna propisna moć svake od prikazanih koncepcija. Kućnom korisniku dovoljna je BRI koncepcija po kojoj se na NT1 priključuje telefon preko NT2 (Network Termination type 2) i računalo preko TA (Terminal Adapter) za NT2. Kako je spomenuto ožičenje između NT1, NT2, TA i ISDN modema u računalu je četverožično iako se prema računalo koristi 8 žilni vod s RJ45 konektorom. (pin-ovi 1,2,7,8 se ne koriste). Svi ovi uređaji obično su za kućnu uporabu objedinjeni u jednom kućištu. CSU / DSU (Channel Service Unit / Data Service Unit) je oprema koju davatelj usluge daje korisniku za povezivanje s internetom i ova koncepcija koristi se kod firmi s većim zahtjevima po prometu ili broju telefonskih uređaja za djelatnike. Osobitost BRI koncepcije je što omogućava korištenje govora i računala istovremeno, svakog po svom kanalu ili samo računala na oba kanala istovremeno, te što se ovo 'preklapanje' obavlja automatski. Ako računalo koristi oba B-kanala automatski će se prijenos prebaciti na jedan B-kanal da bi se drugi oslobodio čim se detektira vanjski govorni poziv. Osim toga to je veza po pozivu prema potrebi korisnika kao kod modema i običnog telefonskog razgovora.

Dobre osobine ISDN tehnologije su:

• kratko trajanje uspostavljanja veze (par sekundi)
• potpuno digitalni sustav propusnosti 64 kb/s po kanalu
• moguć prijenos fax-a, glasa, videa i računalnih podataka
• moguće potpuno odvajanje kanala za različite funkcije

Loših osobina gotovo da nema, osim jedne: za moderne multimedijalne sadržaje ne može zadovoljiti propusnost veće od 128 kb/s (2 B kanala) te se danas nameće ADSL tehnologija kao rješenje ove ograničene propusnosti BRI koncepcije.

ADSL

ADSL koristi širokopojasni (broadband) pristup Internetu. Standard je vremenom nadograđivan te otuda razne verzije. Spada u grupu DSL tehnologija koje korisniku omogućavaju neprekidan pristup internetu ili po potrošnji po uspostavi veze, pri brzinama prijenosa podataka od 128 kb/s-1 Mb/s u odlaznom i 512 kb/s-7 Mb/s u dolaznom prometu. Zbog različitih brzina odlaznog i dolaznog prometa ima prefiks - asimetričan (A). Za komunikaciju koristi se postojeća analogna telefonska parica ali se govorno područje (300 Hz- 4000 Hz) koristi kao jedan analogni kanal, a frekvencije od 25 kHz-2200 kHz za dodatne digitalne kanale - skupine 'podkanala'. Podkanali u rasponu od 25 kHz-140 kHz koriste za otpremu podataka a podkanali u rasponu od 140 kHz-1100 kHz (ADSL 2), odnosno od 140 kHz-2200 kHz (ADSL 2+), za prijam podataka. Donja granica može biti 0 Hz umjesto 4000 Hz ako se ne koristi dosadašnja starija telefonska komunikacija POTS (Plain old telephone service), dakle sve vrste prometa su objedinjene. Najnovija revizija ovog standarda predviđa raspon kanala od 0-280 kHz za otpremu i 280 kHz-2200 kHz za prijam od čega jedan od 'podkanala' služi za 'govornu telefoniju'. Ova raspodjela kanala nije egzaktno prema slici 3.6.24b, jer se uglavnom koriste dva osnovna nekompatibilna standarda (CAP i DMT). Na slici 3.6.25b (grafikon ' A ') prikazuje ADSL 2 i ADSL 2+ frekventna područja u odnosu na ostale sustave. Prijamni i predajni dio sadrže 'podkanale', što omogućava različite propusne moći ovisno o tome koliko se 'podkanala' koristi. O prometu i kodiranju brinu se posebni 'čipovi' u ADSL modemu i teoretska najveća moguća propusna moć je oko 24 Mb/s. Veći frekventni raspon zahtijeva kvalitetniju telefonsku infrastrukturu te je prije ugradnje opreme potrebno izvršiti mjerenje glede mogućeg rada. ADSL 2 radi na maksimalnoj udaljenosti od približno 5 km do PTT centrale. POTS govorni kanal od ostalih kanala odvaja se posebnim filtrom (splitter). Govorni kanal se usmjerava prema telefonskom uređaju, a ostali prema računalu preko modema / routera koji vodi brigu o raspodijeli dolaznog i odlaznog ADSL prometa. Osim navedenog u ADSL frekventnom području, za dolazni i odlazni promet može se korisniku staviti na raspolaganje više 'podkanala' te se na taj način ostvaruju različite propusne moći koje se analogno tome različito naplaćuju od strane davatelja usluge. Koncepcija spajanja na internet prikazana je na narednoj slici.

Slika* 3.6.24 Koncepcija ADSL prijenosa podataka. ( + / - )

Instalaciju splitter-a i routera / modema provodi davatelj usluga. Vrlo često su oba navedena uređaja u istom kućištu, a dodatni switch-preklopnik (ili hub) omogućava spajanje više računala. Obično modem / router ima ugrađen preklopnik koji omogućava priključivanje nekoliko računala te uporaba posebnog preklopnika nije nužna. Jedna od korisnih opcija ovih modema / routera je mogućnost elektroničkog zaključavanja. Pritiskom na tipku za zaključavanje, uređaj se isključuje iz mreže i nije moguće uspostavljanje bilo kakve komunikacije prema davatelju usluga (ISP-u) i obratno. Naravno i na strani ISP-a mora postojati razdjelnik koji će razdvojiti govorni od digitalnog prometa. Kad se navede govorni promet misli se na analogni signal te mogućnost uporabe 'starih telefona na kolo'. Moguće rješenje je da se klasični telefonski signal pretvori u digitalni signal i 'prebaci' u jedan od ADSL podkanala te distribuira preko posebnih centrala kao Internet promet (Voice over IP - VoIP), što isključuje potrebu za razdjelnikom. Naravno, ISP mora imati uređaje koji navedeno omogućavaju.

Ožičenje između ISP-a i korisnika je jedna parica (dvožična komunikacija) koja uobičajeno za sučelje koristi RJ11 konektor, dok se između ISDN uređaja koristiti RJ45 konektor kod kojeg se u sučelju uređaja koriste dvije parice (četiri žice), a mrežni uređaji nakon usmjernika (router) koriste RJ45 konektor i četiri parice (osam žica) od kojih sučelje koristi dvije ili sve četiri parice, ovisno o vrsti komunikacije. ISDN tehnologija uglavnom je na zalazu te se neće posebno opisivati, a načini spajanja u mreži RJ45 konektora za kabel prikazani su u poglavlju 3.6.4. RJ11 konektor sliči RJ45 konektor, ali je po dimenzijama manji i koristi drugačiji (tanji) kabel.

Kako je ADSL asimetrična tehnologija prijenosa podataka, kod koje je brzina preuzimanja podataka višestruko veća od brzine predaje podataka, nije pogodna za komunikacije gdje je značajan jedan i drugi vid prijenosa podataka, kao na primjer videokonferencije. Ali u potpunosti može zadovoljiti standardne potrebe malih udaljenih naselja glede glasovne komunikacije i prijenosa podataka (double play - 2D usluga).

Kada su funkcije modema, routera i preklopnika objedinjene u jednom uređaju, koji uz to podržava i bežičnu Wi‑Fi komunikaciju, tada se on naziva pristupni uređaj za širokopojasni - BROADBAND Internet, odnosno SOHO (Small Office, Home Office) ADSL ili KABELSKI uređaj. Na strani ISP-a nalazi se DSLAM (Digital subscriber line access multiplexer) uređaj koji je u stanju opslužiti više SOHO uređaja, kako je prikazano na slici 3.6.25a. Moderni Internet servisi (usluge) zahtijevaju veće brzine od do sada opisanih uređaja. Rješenje je u kombiniranju komunikacije putem optičkih vodova između ISP-a i DSLAM uređaja, a od DSLAM uređaja do SOHO uređaja komunikacije se ostvaruje TT paricom, koaksilanim kabelom, optičkim vodom ili bežično - Hibridne mreže. Uobičajeno rješenje za ADSL i VDSL je TT parica, a za Kabelsku TV koaksijalni kabel. Optička veza koristi se kad su potrebne jako velike pristupne brzine Internetu, a bežična komunikacija najčešće je osobitost prijenosnih uređaja kao pametni telefon (smart phone), tableta pa i prijenosnih računala (laptop) koja se koristi kada Wi‑Fi nije dostupan.

Što je brzina prijenosa podataka veća, utoliko DSLAM uređaj mora biti bliže korisniku (Shannonov teorem), što je lako ako je ISP u blizini korisnika. U protivnom DSLAM uređaji postavljaju se u posebne ormariće koju opslužuju nekoliko okolnih kuća, ili ako je u pitanju neboder postavljaju se u njega. Zbog velikog broja korisnika u neboderu moguće je potrebno postaviti više ormarića s DSLAM uređajima. Hibridni sustavi za prijenos podataka odlika je VDSL i KABELSKIH TV sustava.

VDSL / Kabelski Internet

Razvoj ADSL-a obilježavanju različite revizije ovog standarda. Jedna od njegovih nadogradnji je VDSL (Very high bit-rate Digital Subscribe Liner), kojemu je osnovna značajka u postojećim verzijama i proširivanju standarda (aneksima standarda) da se frekventni spektar s gornjom granicom od 1100 KHz (1.1 MHz) povećava na 12 MHz na način da se proširuje prvo prijamno područje na 3.8 MHz i dodaju još jedno predajno područje i dva prijamna područja (aneks B) te kao daljnje povećanje gornje granice na 30 Mhz uz dodavanje još jednog predajnog i prijamnog područja (aneks C). Na taj način u svoje obje verzije VDSL omogućava poboljšanu brzini predaje. No, ima jedna sitna 'začkoljica'. Što je frekventno područje koje se koristi veće, u toliko je udaljenost do komunikacijskog sustava ponuditelja usluge manja (Shannonov teorem). Tako da iznosi do 1 km. Zbog toga se u blizini zainteresirane grupe korisnika postavlja ulični ormarić s pristupnom elektronikom, koji je nadalje povezan s PTT centralom nekom drugom tehnologijom. Dakle, gusto naseljena područja su u prednosti.

Standardno, VDSL znači distribuciju podataka pomoću digitalnog signala korištenjem TT parice već postojeće telefonske infrastukture, s tim da se od ISP-a do DSLAM uređaja koristi optički kabel a od DSLAM uređaja do SOHO uređaja TT parica, prema slici 3.6.25a. Distibucija signala unutar SOHO mreže je UTP kabel s brzinom prijenosa podataka od 100 Mb/s do 1000 Mb/s, ovisno o korištenim uređajima (slika 3.6.26a). Ovisno o raspoloživoj brzini za prijem video sadržaja koristi se STB uređaj koji vrši dekodiranje TV signala (grafikon ' B ' na slici 3.6.25b). U osnovi radi se o distibuciji TCP / IP paketa - IPTV. Ako se ne korisi POTS za govornu komunikaciju, već se govorni signal digitalizira i šalje putem postoječih sub-kanala, razdjelnik nije potreban.

Ako se pružaju posebne usluge kojima treba dvosmjerna komunikacija prema ISP-u za osobite servise (S), kao videoteka, potreban je veći frekventni raspon kako prikazuje grafikon ' C ' na slici 2.6.25c. VDSL bez osobitih problema podržava 'triple play - 3D' uslugu; video, glasovna komunikacija i Internet.

Slika* 3.6.25 HFC / ADSL, VDSL, DOCSIS.	( + / - )	Slika* 3.6.26 VDSL / DVB koncepcija.

Iako su neko vrijeme u 80' i 90' godina, televizijskih prijemnici i videorekorderi bili su opremljeni za primanje analognog signala u VHF i UHF frekventnom opsegu kanala, analogni birač kanala rijetko se danas koristi. Konverzija na digitalno emitiranje za sve signale - emitiranje i kabel - u digitalni oblik, čini analogni TV uređaj zastario. No, digitalni sustav zahtijeva set-top box (STB) za dekriptiranje TV signala. Analogni televizori su i dalje prisutni (slika 3.6.26b), i glede korištenja DOCSIS 3.0 standarda mogu primati analogni signal (slika 3.6.25b, grafikon ' I ' i ' II '). Moderni kabelski sustavi su veliki, jedinstvena mreža i glavna postaja često služe za cijelo gradsko područje. Većina sustava koristi hibridnu svjetlovodno-koaksijalnu (HFC - Hybrid fiber-coaxial) distribuciju. Nakon 2004. godine tradicionalne kabelske televizije usluge i tradicionalne telekomunikacijske tvrtke sve više se natječu u pružanju video, glasovnih i podatkovnih usluga korisnicima. Kombinacija televiziju, telefon i pristup internetu obično se naziva 'triple play - 3D' usluga, bez obzira na to da li CATV operater to nudi. Shemu kabelske 3D usluge prikazuje slika 3.6.26b.

Na grafikonu se vidi veliki nesrazmjer između odlaznog i dolaznog prometa, a poseban opseg ' S ' služi za posebne dvosmjerne usluge, kao 'videoteka' i slično. Kabelski operater nije toliko skućen sa standardima i svaki za sebe svrhu opsega ' S ' može definirati kako želi. Tu spada i govorna komunikacija telefonom. Glede navedenog, mogu se postići velike brzine preuzimanja podataka ali ne i predaje podataka.

Nakon 2013. godine, i ažuriranja nekoliko puta od tada, novi standard DOCSIS 3.1 (grafikon ' III ' na slici 3.6.25b) omogućava podršku za kapacitet od najmanje 10 Gbit/s za preuzimanje i 1 Gbit/s za predaju pomoću 4096 QAM. Po novoj specifikaciji neće se rabiti 6 MHz i 8 MHz razmak širine kanala i umjesto toga koristiti će se manji (20 kHz do 50 kHz širine) i ortogonalno frekventno multipleksiranje (OFDM) nosaćeg kanala; koji se mogu povezati unutar opsega koji bi mogao za predaju završiti na oko 200 MHz. Analogni signal nije predviđen.

Posebna kategorija u odnosu na navedene su SATELITSKI i niskonaponski - strujni BPL (Broadband over Powerlines) sustavi. Satelitski sustav povoljan je gdje opisana rješenja nisu moguća, a BPL je tehnologija u nastajanju koja dostupna u vrlo ograničenim područjima.

SAŽETAK:

Za korisnika je interesantan i način naplate ovih tehnologija. ISDN se plača prema provedenom vremenu, a ADSL prema ostvarenom prometu ili uz konstantnu cijenu bez obzira na promet neprekidno. No bez obzira na to IP adresa se korisniku dinamički mijenja recimo svako 12 sati, osim ako se ne zakupi stalna IP adresa. Slično ADSL-u radi kabelski Internet ali se radi o frekvencijama koje su veće, a moguće je postići propusnost preko 30 Mb/s. U oba slučaja najčešće se korisniku nudi propusnost u rasponu od 256 kb/s-10'000 kb/s. Velika propusnost unutar kuće (ISP-ova mreža) ne znači da će se ostvariti i velika propusnost prema 'vani', pogotovo ako su korisniku bitni neki prekomorski sadržaji. Dakle, prije sklapanja ugovora s ISP-om korisno se je raspitati koje se osobitosti mogu ostvariti uz pojedine njihove ponude. Korisnik treba procijeniti treba li mu kratka brza veza i može li je dobiti i trošak prema ostvarenom prometu, ili stalna neograničena povezanost ali sporija uz fiksni trošak (flat rate).

Treba navesti još jednu bitnu razliku. ADSL i VDSL tehnologije prema korisniku šalju čisti digitalni signal, dok Kabelska TV koristi modulaciju visokofrekventnog signala s digitalnim signalom, kao kod DVB. Dakle, SOHO uređaji nisu kompatibilni. Nisu kompatibilni ni frekventni rasponi za različita geografska područja (Europa, Amerika, Japan ...), tako da treba paziti što se kupuje prilikom turističkih putovanja. Prikazani grafovi na slici 3.6.25b najbliži su europskim standardima.