close

Enter

Log in using OpenID

1 RAZVOJ PRIJENOSA PODATAKA

embedDownload
FIZIĈKA RAZINA
Na fiziĉkoj razini razmatramo mehaniĉka, elektriĉna i funkcionalna svojstva potrebna za
neposredno povezivanje ĉvorišta ili terminala mreţe na komunikacijski kanal. Jedinice
informacije koje se prenose na fiziĉkom sloju su bit i oktet.
STRUKTURA DTE-DCE
Na poĉetku razvoja terminalskih mreţa prevladao je koncept zatvorenosti, kad je svaki
proizvoĊaĉ specificirao vlastiti prijenosni medij, oblik signala, konektor i funkcionalne
karakteristike signala.
Daljnjim razvojem, kada je koncept otvorenosti dobio na znaĉaju, povezivanje je ostvareno
strukturom DTE-DCE. Ovdje terminal DTE (Data Terminal Equipment) povezujemo na
komunikacijski kanal, koji je zakljuĉen prijenosnom opremom DCE (Data Circuit Terminating
Equipment). Osnovni model sustava na fiziĉkoj razini prikazan je na slijedećoj slici
DTE sadrţi sve sklopove potrebne za prijenos podataka iz jednog sustava u drugi.
DCE sadrţi sve sklopove potrebne za prilagodbu ili pretvorbu signala iz DTE u signale koje je
moguće ili dozvoljeno prenijeti komunikacijskim kanalom.
PSN
TALK / DATA
TALK
RS CS TR RD TD CD
MODEM
TALK / DATA
TALK
RS CS TR RD TD CD
MODEM
Ukoliko se radi o telefonskom kanalu, DCE nazivamo modemom (MODulator-DEModulator).
Struktura DTE-DCE izabrana je kako bi se postigla mogućnost povezivanja bilo kojeg terminala
na bilo koji kanal. Ovakva struktura sadrţi dva podruĉja standardizacije.
Standardizacija suĉelja DTE-DCE sluţi da bi se modemi razliĉitih proizvoĊaĉa mogli spojiti na
bilo koji terminal.
Standardizacija signala na kanalu potrebna je za uspješan prijenos podataka izmeĊu dva modema
razliĉitih proizvoĊaĉa.
STANDARDI FIZIĈKE RAZINE
Standardi koji se odnose na fiziĉku razinu sadrţe specifikaciju mehaniĉkih svojstava suĉelja,
elektriĉnih karakteristika signala i funkcionalnih karakteristika signala. Neki standardi postoje
kao samostalni, dok su drugi dio standarda viših razina. Ĉesto pojedini standard specificira samo
jednu grupu svojstava suĉelja, dok se u specifikaciji ostalih svojstava poziva na druge standarde.
Standarde fiziĉke razine moţemo podijeliti u dvije grupe, na one koji specificiraju svojstva
suĉelja DTE-DCE, te na one koji specificiraju oblik signala na kanalu.
1
Standardi suĉelja DTE-DCE
Suĉelja DTE-DCE su izvorno razvijana radi korištenja telefonskih kanala za prijenos podataka.
Nakon toga su usavršavana zbog potrebe za povećanjem brzine i udaljenosti, kroz specifikacije
digitalnih mreţa za prijenos podataka s komutacijom kanala. Iz ove grupe standarda razvoj je
dalje išao u dva smjera, prema standardima lokalnih mreţa i prema standardima digitalnih
pretplatniĉkih mreţa, dijelom u okviru ISDN standardizacije.
Suĉelja za prijenos podataka po analognim i digitalnim mreţama s prospajanjem kanala
specificira ITU-T svojim preporukama V i X serije. Ove specifikacije dijelom su sukladne sa EIA
standardima. Suĉelje DTE-DCE za lokalne mreţe (MAU, Media Attachment Unit), specificirano
je kroz standarde lokalnih mreţa. U zadnje vrijeme USB suĉelja promovirana od strane USB
Implementers Forum, istiskuju V suĉelja na osobnim raĉunalima.
Masovnost primjene osobnih raĉunala (IBM-PC kompatibilnih), napredne tehnologije digitalne
obrade signala, te zrelost standardizacije, doveli su do pojave internih (ugraĊenih) modema i
mreţnih kartica, kod kojih se medij direktno prikljuĉuje na raĉunalo. Znaĉaj suĉelja DTE-DCE se
polako gubi.
Standardi signala na kanalima
Raĉunala kod umreţavanja spajamo na analogne telefonske pretplatniĉke mreţe, digitalne
pretplatniĉke mreţe ili na lokalne mreţe.
Analognu telefonsku mreţu koristimo najĉešće kao pretplatniĉku mreţu za pristup javnim
mreţama za prijenos podataka. Standardizacija signala na telefonskom kanalu obuhvaća
specifikaciju modulacije signala (FSK, DPSK, QAM), brzine prijenosa podataka, procedure
uspostave veze DCE-DCE (sinkronizacija po bitu, sinkronizacija scramblera, odabir optimalne
brzine prijenosa), te procedure uspostave logiĉkog kanala (kontrola pogreški, kompresija
podataka). Standarde donosi ITU-T u svojoj V seriji preporuka. Digitalna pretplatniĉka mreţa
(petlja) prvobitno je specificirana kroz ISDN preporuke ITU-T (I- 400 skup preporuka).
Standardizacija se nastavlja kroz xDSL skupinu standarda (ADSL, Asymmetrical Digital
Subscriber Loop). Standardi lokalnih mreţa objedinjeni su kroz grupu 802.xxyy specifikacija
koje izdaje IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), a preuzima ih ISO kao IS8802.xxyy standarde. Korisniĉki prikljuĉci ATM mreţe imaju svojstava lokalnih mreţa.
SUĈELJE DTE-DCE
Pregled standarda suĉelja DTE-DCE prikazan je u tablici.
2
sučelje
p
r
i j e n
o
s
s p
e c i f i k
a
c i j a
:
U
S
B
I
F
I
mehaniĉka
analognim
elektriĉka
kanalima
funkcionalna
poboljšani prijenos
mehaniĉka
analognim i digitalnim
elektriĉka
I S
O
- 2
T
1
U
1
V
funkcionalna
digitalne mreţe
mehaniĉka
s prospajanjem
elektriĉka
kanala
funkcionalna
USB
SVE
0
. 2
( 2
5
p
D
)
R
S
- 2
8
. 1
0
i
V
. 1
R
1
. 2
O
- 4
X
. 2
9
0
6
=
2
D
S
A
( 2
- 2
3
2
5
p
D
)
D
X
. 2
6
i
R
S
S
- 4
- 4
2
4
3
9
i
( 3
7
R
S
p
D
- 4
)
2
2
RS-449
RS-485 (sabirnica)
3
i
I
7
I S
E
RS-232D
-
V
3
R
V.24
X
kanalima
- T
( 1
X
5
. 2
p
D
)
7
X.20(bis), X.21(bis)
-
R
S
- 4
2
3
i
R
S
- 4
-
USB IF
Danas je u primjeni osnovni V.24/V.28 (RS-232D) standard. Razlog tome je isporuka veznih
sklopova u osobnim raĉunalima (COM1, COM2), te uvoĊenje koncepta inteligentnih modema za
koje je V.24/V.28 suĉelje zadovoljavajuće. Razvojem ADSL pristupa javnoj mreţi smanjuje se
polako znaĉenje suĉelja V.24/V.28 ĉija brzina ne zadovoljava nove potrebe.Zamjena se pronalazi
u USB suĉelju.(Iako danas umjesto USB suĉelja sve ĉešće se koristi ethernet suĉelje).
Znaĉajna je industrijska primjena RS-485 sabirnice, koja ima svojstva male, jednostavne, spore i
robusne lokalne mreţe. Pokušaj uvoĊenja RS-449 standarda oko 1980. je doţivio neuspjeh zbog
kompleksnosti i zbog istih razloga zbog kojih je RS-232 ostao u primjeni do danas. Suĉelja
digitalnih mreţa za prijenos podataka s prospajanjem kanala nisu doţivjela masovnu primjenu
samom ĉinjenicom da te mreţe nikad nisu graĊene u znaĉajnijem obimu. Danas su neka od tih
suĉelja znaĉajna zbog mogućnosti prikljuĉivanja opreme s velikom brzinom rada, npr kabelskih
modema i xDSL modema brzine do 1 Mb/s, jer je maksimalna brzina V.24/V.28 suĉelja oko
115 kb/s (izvorno 20 kb/s).
MEHANIĈKE KARAKTERISTIKE SUĈELJA
Pod mehaniĉkim karakteristikama podrazumijeva se vrsta i oblik konektora, te raspored signala
po kontaktima. Na suĉeljima DTE-DCE Ĉesto se specificiraju tzv. D konektori, zbog specifiĉnog
oblika koji je rezultat neparnog broja kontakata smještenih naizmjence u dva reda. Po standardu
ISO 2110 (RS-232D) specificiran je 25 igliĉni D konektor (25pD), U najvećem broju sluĉajeva
od svih ovih signala u uporabi je 9 osnovnih, pa IBM na PC-AT raĉunalima koristi 9 igliĉni D
konektor (9pD).
3
2
2
Konektor na raĉunalu je tipa utikaĉa, a na modemu tipa utiĉnice. Kabel za povezivanje terminala
s modemom na strani raĉunala ima utiĉnicu, a na strani modema utikaĉ (modemski kabel). Za
razliku od njega, NUL-modem kabel ima obje strane utiĉnice i koristimo ga za prikljuĉivanje
dvaju terminala bez posredovanja modema.
ELEKTRIĈNE KARAKTERISTIKE SIGNALA NA SUĈELJU
Elektriĉne karakteristike signala u velikoj mjeri ovise o naĉinu povezivanja, koje moţe biti
nesimetriĉno (nebalansirano), polusimetriĉno (polubalansirano) ili simetriĉno (balansirano),
tablica 3.2.
V.28 (RS-232-električne karakteristike)
DTE i DCE se prema standardu V.28 povezuju nebalansiranim (nesimetriĉnim) signalom,
S jedne strane imamo predajna, a s druge prijemna pojaĉala. Kao referentna toĉka sluţi
zajedniĉki povratni vod, koji ujedno povezuje uzemljenja dvaju ureĊaja. IzmeĊu uzemljenja
udaljenih stanica uvijek moţe postojati neka razlika potencijala. Ako se stvori zatvorena petlja,
poteći će priliĉno jaka struja izjednaĉenja. Ovaj napon i struja mogu oštetiti sklopove u DTE i
4
DCE, pa se mora paziti da se ne stvore petlje uzemljenja. Ukoliko se mase ureĊaja ne poveţu,
razlika potencijala uzemljenja se direktno pribraja korisnom signalu. Zbog nesimetrije, problem
je i veliko preslušavanje izmeĊu kanala. Ono moţe biti potencirano visokom razinom signala, te
udaljenošću prijemnika i predajnika.
Standardom V.28 odreĊene su naponske razine prema slijedećoj slici. Signal u odnosu na
referentni napon zajedniĉkog povratnog voda mora imati napon od najmanje ± 3V. Kad je izlaz
opterećen, signal se mora nalaziti izmeĊu 3V i 12V (odnosno -3V i -12V), a kad je neopterećen
ne smije preći 15V (odnosno -15 V). Ulaz mora bez oštećenja izdrţati napon izmeĊu ± 25V.
Zbroj svih smetajućih napona ne smije prekoraĉiti 4V, a najveća udaljenost izmeĊu povezanih
ureĊaja ograniĉena je na 15 m.
Signal mora zadovoljiti zahtjeve sa sljedeće slike:
Za udaljenost od 15m najveća brzina prijenosa koja se moţe postići je 20 kb/s. Za manju
udaljenost se moţe postići veća brzina prijenosa, do 115 kb/s.
U pogledu iznosa napona, preporuka V.28 kaţe da će se signal smatrati binarnom jedinicom ako
je napon na spojnoj toĉki manji od -3V, a smatrat će se binarnom nulom ako je već i od +3V.
Upravljaĉki signali smatrat će se aktivnim (stanje ON) ako su već i od +3V, odnosno neaktivnim
(stanje OFF) ako su manji od -3V. Podruĉje izmeĊu +3V i -3V je prijelazno podruĉje namjena
signala V<-3V V>+3V.
5
Nadomjesna shema kruga prikazana je na slijedećoj slici :
Vrijednosti R0 i C0 odreĊene su implicitno, kroz maksimalni napon neopterećenog predajnika,
maksimalnu struju kratkog spoja i maksimalnu brzinu porasta signala.
V.11 i V.10 (RS 422 i RS 423)
Kod V.10 (RS 423) koristi se polubalansirano (polusimetriĉno) povezivanje kod kojeg je
prijemnik simetriĉan, a predajnik nesimetriĉan:
Prijemnik mjeri razliku potencijala izmeĊu signala i uzemljenja predajnika. Osnovna prednost
polusimetriĉnog spoja je u potiskivanju smetnji nastalih zbog razlike potencijala masa povezanih
ureĊaja. Otpornost na smetnje i preslušavanje je nešto malo bolja u odnosu na nesimetriĉni spoj.
Povezivanje po V.10 predstavlja kompromisno rješenje jer zahtijeva korištenje samo dva
povratna voda.
Kod V.11 (RS 422) koristi se balansirano (simetriĉno) povezivanje:
Prijemnik i predajnik su simetriĉni, što znaĉi da je kod predajnika jedan izlaz nenegiran, a drugi
negiran. Prijemnik mjeri razliku dvaju signala umjesto apsolutne vrijednosti prema uzemljenju,
što je povoljno u sluĉaju smetnji i preslušavanja. Smetnja se simetriĉno rasporedi na oba voda, te
6
se izmeĊu njih ne pojavljuje razlika potencijala. Preplitanjem parica simetrija se poboljšava. Istim
mehanizmom poništava se utjecaj razlike potencijala uzemljenja, u granicama dozvoljenim za
ulazne sklopove (prijemnike).
V.11 i V.10 su identiĉni po elektriĉnim karakteristikama, iako su razliĉiti po naĉinu spajanja.
Predajna pojaĉala imaju mogućnost dovoĊenja izlaza u stanje visoke impedancije. Više izlaza
moţe biti spojeno na isti par vodiĉa, pa postoji mogućnost izgraĊivanja sabirnica, standard RS485.
V.10 i V.11 se koriste u sluĉajevima kada je potrebno postići veću brzinu i udaljenost prijenosa,
odnosno veću otpornost na smetnje. V.11 (RS-422) se upotrebljava pri visokim, a V.10 (RS-423)
pri niţim brzinama prijenosa podataka. Na slijedećoj slici prikazana je ovisnost udaljenosti o
brzini signalizacije za standarde ITU-T V.28, V.10 i V.11 (RS-232, RS-423 i RS-422).
USB sučelje
Najĉešći USB konektori su «A» i «B». Koriste ĉetverospojni prikljuĉak plus uzemljenje.
7
1VBUS (5volts) – 4.4 – 5.25V , 500mA max
2 D3D+
4 Ground
USB koristi isti par prikljuĉaka za prijem i predaju, što znaĉi da koristi obosmijerni prijenos. U
prijenosu se koristi ĉetveroţiĉni, oklopljeni kabel:
Ukupno moţe biti spojeno do 127 ureĊaja na host, ĉiju funkciju izvršava raĉunalo. UreĊaji mogu
biti spojeni direktno, ili preko zvjezdišta (hub). Svaki kabel moţe biti do 5metara dug, a
maximalna udaljenost do raĉunala (eng. Host) moţe biti do 30 metara upotrebom hub(ova).
USB standard podrţava brzine 1,5Mbit/s i 12Mbit/sec, dok USB2 standard podrţava brzine
signalizacije do 480Mbit/s. USB3 standard podrţava brzine prijenosa do 4,8Gbit/sec. Stvarne
brzine su manje jer osim podatkovnih treba razmjenjivati i kontrolne okvire, te sinkronizirati
obosmjeran prijenos, što unosi dodatne gubitke u prijenosu podataka.
FUNKCIONALNE KARAKTERISTIKE SUĈELJA
Funkcionalne karakteristike suĉelja DTE-DCE odreĊuju namjenu pojedinih signala na suĉelju.
Većina suĉelja specificira korištenje više signala, koje dijelimo na podatkovne i kontrolne.
Kontrolni signali sluţe za upravljanje DCE ureĊajem, te za signalizaciju stanja veze.
Preporuka ITU-T V.24 (RS-232 funkcionalni dio)
Preporuka ITU-T V.24 razvijena je sa svrhom povezivanja terminala i modema, pri ĉemu je
korištena pretpostavka da se radi o neinteligentnom modemu. Koristi se model suĉelja prema
Prema izvornom standardu postojala su A i C suĉelja, te signali klase 100 i klase 200, a C suĉelje
i signali klase 200 obavljali su specifiĉne funkcije tadašnjih modema koje razvojem inteligentnih
modema gube na znaĉaju i danas se više ne koriste, te se ovdje i ne objašnjavaju.
Funkcionalne karakteristike signala rezultat su naĉina povezivanja blokova modema i terminala,
a prikazane su na slijedećoj slici.
8
�
GND - zajedniĉka masa, referentna toĉka signala
TXD - predajni podaci koje terminal šalje modemu
RXD - prijemni podaci koje modem šalje terminalu
RTS - za obosmjernu vezu, terminal traţi da modem prijeĊe na predaju
CTS - za obosmjernu vezu, modem javlja da je prešao na predaju
DSR - modem ukljuĉen i spreman za rad
DTR - terminal ukljuĉen i spreman za rad
DCD - modem je detektirao ispravan dolazni signal udaljenog modema
RI - detektiran signal dolaznog poziva (zvonjenje)
Tablica 3.5. Osnovni signali prema ITU-T V.24 (RS-232)
Uoĉimo da su signali RTS i CTS nuţni samo kod obosmjernih veza, te da se kod dvosmjernih
veza mogu koristiti za druge namjene, npr. za kontrolu toka.
Sučelje RS-485
Suĉelja RS-232 i RS-449 su klasiĉna suĉelja DTE-DCE, kod kojih svaka linija povezuje samo po
jedan prijemnik i predajnik. Kada je potrebno povezati više uĉesnika, koristi se suĉelje RS-485.
Ovim standardom omogućeno je višespojno povezivanje na balansiranom mediju (prepletena
parica) zakljuĉenom s oba kraja karakteristiĉnom impedancijom 120 oma (kako bi se anulirao
efekat prijenosne linije kod koje kod otvorenog kanala imamo refleksije s kraja na kraj kanala).
Time je postignuta topologija sabirnice. Specificirane su elektriĉne karakteristike signala sliĉne
RS-422 (V.11). Izlazi svih predajnika osim jednog zauzimaju stanje visoke impedancije. Na
sabirnicu se moţe prikljuĉiti najviše 32 ureĊaja. U stanju visoke impedancije izlazna pojaĉala ne
opterećuju sabirnicu, te selektirani predajnik moţe nesmetano slati podatke na sabirnicu, dok
ostali samo osluškuju.
9
Primjenom suĉelja RS-485 moguće je ostvariti malu, jeftinu i robusnu lokalnu mreţu znatne
brzine (10 Mb/s na 10 m, 100 kb/s na 1000 m). Ĉesto se koristi u industrijskim primjenama, kada
je potrebnopovezati više procesorski upravljanih ureĊaja. Protokolima podatkovne razine
razrješuje se problem adresiranja i kontrole pogreški.
Preporuka ITU-T X.24
Preporukom X.24 specificirani su signali na suĉelju DTE-DCE za digitalne mreţe za prijenos
podataka s prospajanjem kanala. Na preporuku X.24 pozivaju se preporuke X.20 i X.21, koje
specificiraju procedure korištenja signala. Koristi se balansirano (V.11, X.27) ili polubalansirano
(V.10, X.26) povezivanje. Signali suĉelja X.24 prikazani su na slici:
Koristi se 15-igliĉni D konektor prema ISO-4903, slika 3.15:
10
Znaĉaj suĉelja po X.24 je u tome što ga posredno preko X.21 koristi preporuka za mreţe s
prospajanjem paketa X.25. U upotrebi je kod manjeg broja profesionalnih ureĊaja.
KONTROLA TOKA NA FIZIČKOJ RAZINI
Na fiziĉkoj razini kontrolu toka obavljamo na suĉelju DTE-DCE, dakle izmeĊu terminala i
modema. Kod starih, neinteligentnih modema brzina prijenosa podataka je bila konstantna,
brzinu terminala je bilo lako podesiti na brzinu modema (standardno 300, 600, 1200, 2400, 4800,
7200, 9600, 12000, 14400, 19200, 28800, 33600 i 56000 b/s). Pojavom inteligentnih modema,
imamo ĉetiri razloga zbog kojih je stvarna brzina prijenosa unaprijed nepoznata:
1. Modem podatke prenosi sinkrono, te u prijenosu izbacuje start i stop bitove ostvarujuć i
dobitak od oko 20% brzine prijenosa.
2. Modem obavlja kontrolu pogreški, te na lošem kanalu moţe doći do znatnog smanjenja
efektivne brzine prijenosa zbog ponovnog slanja blokova podataka.
3. Modem komprimira korisnikove podatke, te je moguć prijenos prividno i dvostruko većom
brzinom od stvarne brzine kanala.
4. Inteligentni modemi podešavaju brzinu prijenosa prema kvaliteti kanala i mogućnostima
korespondentnog modema.
Zbog svega navedenog ne moţemo unaprijed biti sigurni kojom će efektivnom brzinom podaci
biti prenošeni na konkretnoj vezi. Zbog toga se brzina na suĉelju DTE-DCE postavi na neku
razumno visoku vrijednost (npr. 56 ili 110 kb/s), a eventualni zastoji se razrješavaju kontrolom
toka. Kontrola toka na fiziĉkoj razini odvija se izmeĊu dva neposredno povezana fiziĉka ureĊaja.
Brzina prijenosa se usklaĊuje asinkrono, na principu “ukljuĉi / iskljuĉi”. Kad je prijemnik
preopterećen, predajnik prestaje slati podatke sve dok prijemnik ne obradi sve podatke.
11
UsklaĊivanje se vrši fiziĉkim signalima (DTR i DSR ili RTS i CTS) koji idu posebnim
vodovima, ili posebnim znakovima za kontrolu toka (X-ON i X-OFF).
· Kontrola toka signalima DTR i DSR. Signal DTR znaĉi da je terminal ukljuĉen i spreman za
rad, a signal DSR naznaĉuje to isto za modem. Odašiljanje podataka je dozvoljeno samo ako je
signal ureĊaja spremnog za prijem u stanju ON. Umjesto originalne namjene, DTR i DSR se
mogu koristiti za kontrolu toka. Rijedak je sluĉaj da komunikacijski terminali omogućuju
kontrolu toka sa DTR i DSR. Tada moţemo birati ţelimo li kontrolu toka preko DTR i DSR ili
preko RTS i CTS.
· Kontrola toka signalima RTS i CTS. Originalna namjena signala RTS i CTS je upravljanje
prelaskom na predaju kod obosmjernog prijenosa podataka. Kako su signali RTS i CTS kod
dvosmjernih modemskih modulacija osloboĊeni svoje funkcije i uvijek ukljuĉeni, mogu se
koristiti za kontrolu toka.
RTS koristimo kao signal spremnosti terminala za prijem podataka, a CTS kao signal dozvole
terminalu da nastavi sa slanjem podataka. Odašiljanje podataka je dozvoljeno samo ako je
odgovarajući signal u stanju ON.
· Kontrola toka znakovima X-ON i X-OFF. Znakovi X-ON i X-OFF su ubaĉeni u tok podataka
korisnika. Ovakva kontrola toka nije transparentna, jer se ti znakovi ne smiju pojaviti u podacima
korisnika, npr. u sluĉaju ako se na podatkovnoj razini koristi znakovno-orijentirani protokol.
Kada je prijemnik spreman za prijem, šalje znak X-ON. Kada je preopterećen i ţeli prestati s
prijemom podataka, šalje znak X-OFF. Ako druga strana nastavi s odašiljanjem podataka,
prijemnik će nakon svakog idućeg primljenog znaka poslati X-OFF, sve dok predajnik ne
prestane odašiljati.
Kod modemskih veza s inteligentnim modemima, prijenos podataka izmeĊu modema obavlja se
po protokolima MNP4 (kontrola pogreški) i MNP5 (kompresija), odnosno alternativno V.42 i
V.42bis. Ovi protokoli ukljuĉuju kontrolu toka meĊu modemima. Zbog toga, kontrola toka na
suĉelju DTE-DCE, iako najĉešće lokalnog znaĉaja, moţe djelovati s kraja na kraj kanala.
POVEZIVANJE PREMA CCITT V.24
Ovisno o primjeni, moţemo imati potrebu povezati terminal s modemom, ili dva terminala
meĊusobno. Ako povezujemo terminal s modemom, koristimo modemski kabel, a ako
povezujemo dva terminala, moramo koristiti NUL- modem kabel.
12
Modemski kabel
Modemski kabel sluţi nam prilikom povezivanja terminala s modemom. Terminal ima utikaĉ, pa
ovaj kabel na toj strani mora imati utiĉnicu. Modem ima utiĉnicu, pa kabel na strani modema
mora imati utikaĉ. Istoimeni prikljuĉci se povezuju prema slici.
Modemski kabel standardno se izvodi korištenjem 25-igliĉnog konektora, kojeg redovito
nalazimo i na modemima. Ako raĉunalo raspolaţe s 9-igliĉnim konektorom, koristi se
prilagodnik 9ţ/25m.
NUL-modemski kabel
Kod povezivanja dva terminala (raĉunala) smještena u istoj prostoriji, modemi nisu potrebni.
Prikljuĉci na oba DTE su predviĊeni za spoj na DCE i ne mogu se izravno povezati. Zato je
izmeĊu njih potrebno ukljuĉiti posebni kabel, tzv. NUL-modemski kabel, koji će naĉiniti
potrebna kriţanja signala. Postoji nekoliko izvedbi NUL-modema. Sve one imaju GND, TXD i
RXD spojene na isti naĉin. Masa je kod svih zajedniĉka za oba terminala. TXD i RXD su spojeni
tako da terminal DTE1 predaje podatke signalom TXD, a terminal DTE2 ih prima sa RXD. Isto
tako, DTE2 predaje podatke sa TXD, a DTE1 ih prima sa RXD.
NUL-modemski kabel osnovne izvedbe prikazan je na slici.
Nakon što mu pošalje signale DTR i RTS, terminal oĉekuje odgovor od modema po signalima
DSR i CTS, te DCD. Zato DTR kratko spajamo na DSR i DCD, a RTS na CTS i na taj naĉin
simuliramo odaziv nepostojećeg modema.
NUL modem sa RTS i CTS kontrolom toka prikazan je na slici.
13
RTS i CTS signale koristimo za kontrolu toka, tako da DTE1 šalje signal RTS kao obavijest da
je spreman za prijem podataka, a DTE2 ga prima na CTS, i obrnuto. DTR i DSR zadrţavaju
svoju originalnu funkciju. DCD signal spajamo na DSR drugog terminala, ĉime se u potpunosti
simulira odaziv nepostojećeg modema.
NUL-modem sa RTS-CTS kontrolom toka
NUL-modem sa DTR-DSR kontrolom toka prikazan je na slici.
Signali RTS i CTS su kratko spojeni da bi se na taj naĉin simulirao odgovor nepostojećeg
modema. DCD signal mora biti spojen na stacionarni naponski nivo. Kako DTR i DSR signale
koristimo za kontrolu toka, DCD signal spajamo na RTS vlastitog ili drugog terminala.
Moguće su i druge varijante NUL-modemskih kabela, ovisno o potrebama primjene.
KANALI ZA PRIJENOS PODATAKA
Druga toĉka standardizacije na fiziĉkoj razini je oblik signala na komunikacijskom kanalu. Ovdje
ćemo se pozabaviti s dva najĉešća sluĉaja: pregled standarda za prijenos podataka telefonskim
kanalom nadopunit ćemo razmatranjem o inteligentnim modemima, dok će analiza signala na
iziĉkim vodovima (signalni kodovi) posluţiti kao uvod u fiziĉku razinu lokalnih mreţa i
digitalnih pretplatniĉkih mreţa.
PRIJENOS PODATAKA TELEFONSKIM KANALOM
Elektroniĉka raĉunala šalju podatke u obliku niza impulsa. Takav signal redovito ima vrlo širok
spektar frekvencija, a nerijetko sadrţi i istosmjernu komponentu. Takav signal nije moguće
neposredno prenijeti telefonskim kanalom, koji propušta samo frekvencije izmeĊu 300 i 3300 Hz.
Pokušaj neposrednog prijenosa rezultirao bi takvim linearnim izobliĉenjima, da detekcija signala
na prijemnoj strani ne bi bila moguća. Zato se digitalni signal podvrgava postupku modulacije,
kojom se generira signal ĉiji je spektar prilagoĊen karakteristikama telefonskog kanala. Pri tome
nastojimo da najveći dio energije signala proĊe kanalom, kako bi izobliĉenja bila minimalna.
14
Naprava na predajnoj strani modulira signal, dok ga naprava na prijemnoj strani demodulira.
Otuda i potjeĉe naziv modem (modulator - demodulator). Pod pojmom "modem" danas
podrazumijevamo komunikacijsku opremu (DCE) za prijenos podataka analognim telefonskim
kanalima. Ukoliko se radi o drugoj vrsti kanala, potrebno je naznaĉiti razliku (npr. ISDN modem
za pristup ISDN mreţi, ADSL modem itd.).
Modulacije
Osnovno je svojstvo svih vrsta modulacija da signal iz jednog frekvencijskog podruĉja prebacuju
(transponiraju) u neko drugo frekvencijsko podruĉje, ono koje je pogodno za prijenos. Ako se u
ritmu signala mijenja amplituda, onda je to amplitudna modulacija. Promjena frekvencije ili faze
stvara kutnu modulaciju (frekvencijsku ili faznu).
Frekvencijska modulacija FSK
U dvorazinskom modulacijskom postupku FSK (Frequency Shift Keying) primjenjuju se signali
dviju frekvencija. Jedna frekvencija odgovara stanju 0, a druga stanju 1.
Fazna modulacija PSK
Kod dvorazinske PSK (Phase Shift Keying), znaĉenje “0” ili “1” ovisi o tome da li je faza
jednaka 0o ili 180o u odnosu na poĉetnu. Ova modulacija je nepogodna za uporabu, jer moţe
doći do gubitka podataka ako se pogriješi u odreĊivanju referentne faze.
Diferencijalna fazna modulacija DPSK
Kod diferencijalne fazne modulacije, DPSK (Differential Phase Shift Keying), neodreĊenost
referentne faze je otklonjena tako da se mjeri relativni fazni pomak prema prethodnom simbolu, a
ne njen apsolutni iznos prema poĉetno sinkroniziranoj fazi. Pri tome su moguće modulacije s
nultim pomakom (pomak 0o se koristi), te modulacije s ne-nultim pomakom (pomak 0o se ne
koristi).
Modulacija se prikazuje u fazno-amplitudnom kruţnom dijagramu i naziva se "konstelacija". Da
bi se odrţala sinkronizacija, potrebno je da korisnikov signal ima što više promjena, a što manje
dugaĉkih nizova nula ili jedinica. Da bi se to postiglo, kod DPSK modema se uvodi "miješanje
signala" (scrambler), kojim se signalu daju svojstva sluĉajnog niza.
15
·
Razvojem modema nizali su se standardi na sve većim brzinama. U poĉetku su se koristili
ĉetveroţiĉne iznajmljene veze. Usavršavanjem su se zadrţavale brzine i omogućavao prijenos
dvoţiĉno, te dvoţiĉno po komutiranim kanalima. Zbog zadrţavanja što veće brzine razvijani su i
standardi s asimetriĉnim brzinama.
1080 H z
1750H z
390H z
1 3 0 0 -2 1 0 0 H z
450H z
1 5 0 0 -1 7 0 0 H z
Prvi put je definirana tehnika poništenja jeke u kanalu (echo cancellation) na naĉin da se signal,
koji se reflektira sa odreĊenim kašnjenjem, pokuša poništiti umjetnim kašnjenjem originalnog
signala.
Zbog postizanja što većih brzina poĉele su se koristiti višefazne modulacije, koje su se mogle
kodirati s većim brojem bita, te time povećati brzina prijenosa, jer se prenoslilo više bitova po
jednom signalnom elementu. Tako se uz 8-faznu modulaciju moglo prenijeti 3 bita po signalnom
elementu, a brzina od 1600 bauda je postizala time 4800 Bita/sec.
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0°
45°
90°
135°
180°
225°
270°
315°
·
Jeka se poništava na naĉin da se ruĉno pokušava postići zakljuĉenje karakteristiĉnom
impedancijom za pojedini kanal.
Kvadraturna amplitudna modulacija QAM
QAM (Quadrature Amplitude Modulation), je kombinacija amplitudne i diferencijalne fazne
modulacije. U poĉetku je nastala kao kvadraturna modulacija, tehnikom zbrajanja dvaju nosivih
signala fazne razlike 90o. Kasnije su na principu kombinacije amplitudne i fazne modulacije
nastale sve današnje moderne modulacije.
·
16
V.34 specificira modeme za dvosmjerni sinkroni prijenos javnom telefonskom mreţom brzinom
33600 b/s. Koristi se poništenje jeke.
V.90 modemi omogućavaju prijenos prema mreţi brzinom 33600, a prema terminalu 56000 b/s.
Koriste Ĉinjenicu da su prikljuĉci javnih mreţa za prijenos podataka digitalni (npr. 64 kb/s), te je
potrebna samo jedna analogno-digitalna pretvorba na granici s pretplatniĉkom mreţom. Veća
brzina prijenosa izmeĊu mreţe i terminala postignuta je pod cijenu korištenja posebne opreme na
strani mreţe. Alternativni industrijski standard je K-56flex.
Pozivni i odzivni (originate, answer) način rada
Kao što je vidljivo iz pregleda modulacija, dvosmjerni rad se ostvaruje razliĉitim postupcima, bez
obzira na ĉinjenicu što je telefonski kanal dvosmjeran. Naime, razdvajanje primljenog od
vlastitog emitiranog signala na telefonskom kanalu nije idealno. Kod ljudskog govora to nije
problem jer ĉovjek prilikom razgovora u svom uhu poništava vlastiti izgovoreni signal, a njegov
ostatak koristi kao kontrolu izgovorenog. Tako i mali ostatak odaslanog signala u prijemnom
kanalu ima psihološki efekt kontrole kanala, pod uvjetom da ukupno kašnjenje nije već e od 300
ms. Za veća kašnjenja dolazi do funkcionalnog poremećaja u komunikaciji.
Loše razdvajanje odaslanog od primljenog signala na telefonskim kanalima, što nazivamo
preslušavanjem, predstavlja veliku poteškoću u radu modema. Stoga su prvi modemi radili ili
obosmjerno, ili se dvosmjerni rad postizao podjelom frekvencije. Kod profesionalnih modema
koristila su se dva jednosmjerna kanala, tzv. ĉetveroţiĉni rad, moguć samo na iznajmljenim
telefonskim kanalima. Pokušaji smanjenja preslušavanja kompenzacijom linearnih izobliĉenja i
adaptivnim zakljuĉenjem kanala karakteristiĉnom impedancijom nisu dali upotrebljive rezultate,
naroĉito ne na prospojenim telefonskim kanalima, gdje se situacija mijenja od veze do veze.
Pojavom digitalnih sustava za obradu signala (DSP, Digital Signal Processor) ostvaruje se
funkcija adaptivnog poništenja jeke, kojom se konaĉno omogućava puni dvosmjerni prijenos
podataka prospojenim (komutiranim) telefonskim kanalom.
Svi sustavi dvosmjernog rada, te sustav miješanja (scrambler) nuţan za DPSK i QAM
modulacije, doveli su do razliĉitog naĉina rada dvaju modema na vezi. Tako npr. kod podjele
frekvencijskog opsega jedan modem emitira na niţoj, a sluša na višoj frekvenciji. Istovremeno,
onaj drugi modem mora emitirati na višoj, a slušati na niţoj frekvenciji. Modemi se o naĉinu rada
dogovaraju prilikom uspostave telefonskog kanala. Da ne bi bilo nesporazuma, razdvojene su
uloge pozivajuĉeg modema koji radi u pozivnom (originate), te odazivajuĉeg modema koji radi u
odzivnom (answer) naĉinu rada.
Pozivni (originate) naĉin rada svojstven je modemu koji traţi vezu, dakle prolazi kroz proceduru
biranja telefonskog broja. On ĉeka da mu se onaj drugi modem javi, te zatim vodi proceduru
uspostave prijenosa podataka. Ta se procedura sastoji u razmjeni niza signala kojima se ispituje
kvaliteta kanala i sposobnost pozvanog modema, bira se optimalna brzina prijenosa (vrsta
modulacije), obavlja se sinkronizacija miješanja (scrambler), te sinkronizacija kontrole pogreški i
kompresije podataka (funkcije podatkovne razine). Tek nakon toga slijedi prijenos korisnikovih
podataka.
Odzivni (answer) naĉin rada svojstven je modemu koji se javlja na primljeni poziv. On slijedi
proceduru koju vodi pozivajući modem. Modemu se moţe dozvoliti da se automatski javi na
poziv nakon specificiranog broja zvonjenja (funkcija Auto Answer).
U sluĉaju kad je telefonski kanal uspostavljen ruĉno (telefonom), operateri se moraju dogovoriti
ĉiji će modem ić i u pozivni, a ĉiji u odzivni naĉin rada, te nakon toga komandom modemu
uputiti uspostavu sinkronizacije i prijenos podataka.
17
Inteligentni modemi
Od obiĉnih neinteligentnih modema, koje je signalima suĉelja V.24 trebalo kontrolirati sa
terminala, razvojem se došlo do inteligentnih modema. Oni u sebi imaju mikroprocesor s
memorijom, te ostale neophodne sklopove, koji im omogućavaju relativno samostalno obavljanje
prijenosa podataka. To znaĉi da tok podataka na suĉelju DTE-DCE nije u neposrednoj vezi s
tokom podataka na kanalu. Jedino je nuţno uskladiti prosjeĉnu brzinu predaje na oba medija.
Inteligentnim modemima terminal upravlja izdavanjem naredbi preko podatkovnih signala
suĉelja (RXD, TXD). Masovno se koristi tzv. AT jezik, industrijski standard firme Hayes, kasnije
standardiziran kao dodatak preporuci ITU-T V.25bis. Inteligentni protokoli obavljaju kontrolu
toka i saţimanje podataka.
Razvoj modema
U poĉetku su korišteni neinteligentni modemi, za koje je dizajnirano suĉelje V.24 (RS-232).
Koristila se je jednostavna FSK modulacija. Povećanje brzine bilo je moguće korištenjem
sinkronog prijenosa, te uvoĊenjem sloţenijih modulacija kao što je DPSK, kod kojih je spektar
signala bolje prilagoĊen frekvencijskoj karakteristici telefonskog signala. Pri tome je trebalo
riješiti problem demodulacije za dugaĉke nizove nula ili jedinica. Da bi korisnikovi podaci imali
svojstva sluĉajnog niza, uveden je postupak miješanja (scrambler). Na prijemnoj strani isti sklop
obnavlja originalne korisnikove podatke. Upravljanje scramblerom zahtijeva sloţenu proceduru
poĉetne sinkronizacije, koja se obavlja pod kontrolom mikroprocesora. Rezultat je naprednija
verzija modema s mikro-procesorom koji nije u neposrednoj obradi signala na kanalu, već ima
funkciju upravljanja modemom i sinkronizacije scrambler-a.
18
Signali suĉelja V.24 još uvijek su direktno povezani na modulator i demodulator, a
mikroprocesor samo posredno sudjeluje u komunikaciji, odnosno aktivira se samo po potrebi. U
slijedećem koraku na mikroprocesor su dovedeni signala suĉelja V.24. Sada procesor modema
zna koji su zahtjevi terminala, te on samostalno moţe obavljati prijem, predaju, sinkronizaciju i
ostale zadatke. Takav modem nazivamo inteligentnim:
Mikroprocesor upravlja svim sklopovima inteligentnog modema, prima signale sa terminala i
pohranjuje ih u svoju memoriju. S jedne strane terminal komunicira direktno s mikroprocesorom,
a s druge strane mikroprocesor (modem) neovisno o tome komunicira sa modemom na suprotnoj
strani kanala. Brzine komunikacije mikroprocesora sa terminalom i modema s korespondentnim
modemom na drugoj strani ne moraju biti iste.
Razdvajanje tokova podataka na suĉelju i kanalu otvorilo je nove mogućnosti proširenja
funkcionalnosti modema. To je uvoĊenje automatskih funkcija javljanja na poziv i biranja,
ukljuĉujući priruĉnu bazu telefonskih brojeva, mehanizma kontrole pogreški, sinkronog prijenosa
izbacivanjem start i stop bita, izbora optimalne brzine prijenosa obzirom na kvalitetu telefonskog
kanala, saţimanja (kompresije) korisnikovih podataka, te kontrole toka na suĉelju DTE-DCE i na
kanalu.
Osnovni V.24 standard predviĊa upravljanje DCE-om kod biranja telefonskog broja pomoć u
signala serije 200. Da se izbjegne korištenje tih signala, ostvarena je ideja upravljanja modemom
preko podatkovnih signala. Stoga modem radi u kontrolnom i podatkovnom modu. U kontrolnom
modu terminal šalje podatke modemu po istim vodovima po kojima šalje i korisniĉke podatke.
Modem smatra te podatke komandama i izvršava ih. Na osnovu nekih od tako primljenih
komandi modem će prijeći u podatkovni naĉin rada, te će svi podaci koje od tog trenutka stignu
sa terminala biti poslani na komunikacijski kanal. Dakle, u samoj fazi uspostave telefonskog
kanala, modem bi trebao primiti odreĊene kontrolne informacije koje mu pomaţu u uspostavi
veze, te automatski prijeći u podatkovni naĉin rada. Iz podatkovnog naĉina rada se vraća u
kontrolni kada mu terminal pošalje odgovarajuću komandu. Razvoj inteligentnih modema tekao
je u koracima koje su poduzimali vodeći proizvoĊaĉi. Princip rada modema u dva naĉina (moda)
prva je uvela tvrtka HAYES, koja je pri tome uvela i komandni jezik izmeĊu terminala i
modema. Taj jezik se i danas masovno koristi pod nazivom HAYES kompatibilni ili "AT" jezik
prema kratici AT (attention) kojom poĉinju nizovi komandi. Kontrolu pogreški i saţimanje
korisnikovih podataka prva je uvela tvrtka MICRONICS svojim specifikacijama protokola
MNP4 i MNP5. Većina modema i danas podrţava ove protokole zbog kompatibilnosti s ranijim
modelima. Konaĉno, industrijski standardi su usavršeni i prihvaćeni od strane meĊunarodnih
organizacija.
ITU-T je specificirao procedure upravljanja modemom preporukom V.25bis (V.25 specificira
upotrebu signala serije 200). V.25bis u poĉetku specificira samo vlastiti upravljaĉki jezik, koji je
dosta sloţeniji od AT jezika, a nema neke velike prednosti. Naknadno je, u formi dodatka, u
19
V.25bis uvršten i AT jezik. Današnji razvoj modema postavlja nove zahtjeve za upravljanjem, pa
svaki proizvoĊaĉ širi osnovni skup AT naredbi prema vlastitim potrebama.
ITU-T je standardizirao i procedure kontrole pogreški i toka na kanalu preporukom V.42, te
procedure saţimanja preporukom V.42bis. Za razliku od V.25bis, ove preporuke su vrlo uspješne
i danas se masovno koriste.
Razvoj inteligentnih modema rezultirao je sloţenim ureĊajem ĉija funkcija više nije vezana
iskljuĉivo za fiziĉki sloj. Neovisno o korisniku, odnosno transparentno, modem obavlja gotovo
sve funkcije podatkovne razine. Pogotovo po V.42 preporuci, koristi se kompletan bitovno
orijentirani protokol (LAPM, Link Access Protocol for Modems).
Dijagram stanja modema
U uputama za rukovanje, koje daje svaki proizvoĊaĉ modema, nalaze se Hayes kompatibilne
komande ugraĊene u taj model, te komande koje su karakteristiĉne upravo za taj modem. Osim
komandi najĉešće se daje i dijagram stanja u kojima se modem moţe naći tokom svog rada, slika
Poĉetno stanje modema je stanje inicijalizacije, u koje modem ulazi nakon ukljuĉenja. Iz stanja
inicijalizacije modem prelazi u zapovjedno stanje, gdje ĉeka da mu sa terminala stigne naredba
što će dalje raditi. Modem se moţe vratiti i natrag u stanje inicijalizacije naredbama AT&F
(iniciraj tvorniĉke parametre) i ATZn (iniciraj korisniĉke parametre 0 ili 1).
Iz zapovjednog stanja u stanje veze (prijenosa podataka) prelazi se posredstvom stanja
prospajanja.
Nakon naredbe ATD, koja znaĉi biranje broja (pulsno biranje ATDP ili tonsko biranje ATDT),
naredbe ATH1 (podizanje slušalice) ili ATA (javljanje na poziv) poĉinje uspostava fiziĉkog
kanala i prijenosa podataka na kanalu. Ako je kanal zauzet, ili je uspostava prijenosa neuspješna,
modem automatski prelazi u stanje raskida i dalje u zapovjedno stanje. Raskid fiziĉkog kanala
moguće je narediti iz zapovjednog stanja naredbom ATH0.
Iz faze uspostave veze moţe se prijeći direktno u zapovjedno stanje naredbom ESC (ESCAPE
sekvenca), odnosno naredbom DTR (1). Naredba ESC se nakon 3 sekunde pauze sastoji od 3
puta ponovljenog ASCII znaka +, i još 3 s pauze. Time se prelazi u zapovjedno stanje. Nakon
prijelaza iz stanja veze u zapovjedno stanje, naredbom ATO moţemo opet prijeći direktno u fazu
uspostave veze tako da nastavimo slati podatke po ranije uspostavljenoj vezi. Iz stanja veze se u
stanje inicijalizacije prelazi naredbom DTR(3).
20
Vaţno je napomenuti da, kada se modem nalazi u komandnom modu, poruke koje dolaze sa
terminala smatra naredbama, a svoje poruke koje šalje natrag terminalu obiĉno ispisuje na ekran
terminala u obliku kratkih poruka ili izvještaja o izvršenom zadatku (CONNECTED..., NO
CARRIER, CARRIER i druge).
Komande inteligentnih modema - HAYES kompatibilne
Da bi modem mogao pravilno interpretirati niz komandi sa terminala, sve komande koje
navodimo u nizu moraju zapoĉeti sa velikim slovima AT (npr. komandu A pišemo ATA), a niz
moramo završiti sa <ENTER>.
Znaĉenja pojedinih komandi su slijedeća:
· A (manual Answer). Nema parametra i znaĉi: “PrijeĊi u fazu uspostave veze i uspostavi
sinkronizaciju kao modem koji se odaziva na tuĊ i poziv.” Kod nekih je protokola vaţno znati
koji modem poziva, a koji se odaziva, pa ovom komandom naznaĉujemo da će se naš modem
odazivati na poziv (Answer Mode).
· D_ (Dial). Naredba modemu da izvrši biranje broja na javnoj telefonskoj mreţi, te da prijeĊe u
fazu uspostave veze kao pozivajuć i modem. Parametri su:
* 0 - 9 brojevi telefona;
* # i *;
* P - pulsno biranje;
* T - tonsko biranje;
* DS=n - biranje telefonskog broja spremljenog u memoriji pod rednim brojem n = 1,2,3,...
(npr. AT DTS=2, što je ekvivalentno i sa AT DT/2);
* ; - povratak u komandni naĉin rada nakon biranja;
* , - pauza 2 sekunde, više zareza znaĉi duţu pauzu;
* ! - impuls od pola sekunde, potreban kod nekih kućnih centrala;
* W - Ĉekaj na ton internog biranja kućne centrale;
· E_ (Echo). Naredba modemu da nam vraća na ekran sve komande koje mu pošaljemo. Ako smo
većukljuĉili da nam komunikacijski program vraća otipkane komande, onda je ovu naredbu
potrebno iskljuĉiti, inaĉe ćemo na ekranu imati dvostruki ispis. Bolje je pratiti rad modema.
* E0 - eho modema iskljuĉen;
* E1 - eho modema ukljuĉen.
· F_ (Full duplex). Odabir tipa dvosmjerne veze:
* F0 - obosmjeran prijenos;
* F1 - dvosmjeran prijenos.
· H_ (Hook).
* H0 - spusti slušalicu i raskini vezu;
* H1 - podigni slušalicu i omoguć i vezu.
· O (On Line Originate). Naredba koju zadajemo kada ruĉno biramo telefonski broj, tj.
provjeravamo hoće li nam se javiti modem ili glas. Ako se javi modem, onda umjesto AT Dxxx
zadajemo komandu ATO, jer više nije potrebno biranje telefonskog broja, nego modemom
preuzimamo vezu, a modem se javi kao pozivajući (Originate Mode).
· Sr_ (Set Register Value). Upiši u memorijski registar r parametar n (Sr=n), oĉitaj i prikaţi
memorijski registar r (Sr=?). Detaljnije o korištenju memorijskih registara vidi dolje.
* S0 = n odreĊuje broj zvonjenja prije nego što će modem podignuti slušalicu kada je ukljuĉen
automatski prijem poziva.
* S1? nam kaţe koliko je puta telefon zvonio.
21
* S2 = n je registar u kome se definira ESCAPE sekvenca. Obiĉno je to 3s+++3s.
* S3 = …….
PC modemi
PC modemi mogu biti vanjski (eksterni) i unutarnji (interni).
1. Vanjski modem izveden je na naĉin da je vezni sklop dio DTE:
PC modem, vezni sklop je dio DTE (vanjski modem).
2. Unutarnji modem izveden je na naĉin da je paralelno/serijski vezni sklop dio DCE, slika:
Ako ţelimo raditi s internim modemom, moramo iskljuĉiti ugraĊeni vezni sklop raĉunala kada on
koristi iste prekidne (eng. interrupt) signale i adrese kao vezni sklop internog modema.
SIGNALNI KODOVI
Podatke ĉesto prenosimo neposrednim korištenjem vodova. U tom sluĉaju nam je kompletan
kapacitet voda na raspolaganju kao osnovni kanal. Frekvencijski spektar takvog kanala proteţe se
od istosmjerne komponente do neke upotrebljive gornje graniĉne frekvencije, odreĊene gubicima
na vodu. Za prijenos osnovnim kanalom kaţemo da se odvija u osnovnom (frekvencijskom)
podruĉju (engl. baseband). Kod prijenosa u osnovnom prijenosnom podruĉju koristimo elektriĉne
signale, koji trebaju imati slijedeće karakteristike:
1. Što manju širinu frekvencijskog opsega, po mogućnosti bez istosmjerne komponente.
2. Kod sinkronog prijenosa je potrebno istovremeno s podacima prenijeti i taktni signal, kako
bismo izbjegli korištenje posebnog kanala za prijenos taktnog signala. Ovo je prioritetna stavka
i ključni razlog korištenja signalnih kodova.
Vrste signalnih kodova prikazane su na slici. R je brzina signalizacije izraţena u bit/s, a DC je
istosmjerna komponenta brzine.
22
Vrste signalnih kodova:
 NRZ-L (Not Return to Zero Level) je osnovni digitalni signal kod kojeg 0 i 1 imaju fiksne
razine.
 NRZ-M i NRZ-S (Not Return to Zero Mark, Space) imaju promjenu ispred 1 ili 0
respektivno. Mogu se smatrati nekom vrstom "derivacije" NRZ-L koda.
 RZ-M (Return to Zero Mark) predstavlja jedinicu impulsom. FM (Frequency Modulation)
signal ima impuls na poĉetku svakog bita, te u sredini bita jedinice.
 MFM (Modified Frequency Modulation) ima impuls u sredini svake jedinice, te na
poĉetku druge svih slijedeć ih nula. FM i MFM kodovi su upotrebljavani za zapis
podataka na diskete.
 BI-L (BI-phase Level), popularno Manchester II, ima promjenu 0-1 za svaku jedinicu i 10 za svaku nulu, uz podešavanje razine na granici izmeĊu dva bita. Signal prenosi takt i
omogućava detekciju pogreški na fiziĉkoj razini. Koristi se u raznim sustavima prijenosa
podataka, od kojih je najpoznatija lokalna mreţe Ethernet.
 BI-M (Manchester I) i BI-S (BI-phase Mark, Space) su neka vrsta derivacije Manchester
II, pa imaju promjenu na sredini jedinice (nule), a promjenu izmeĊu dvije nule (jedinice).
23


Miller kod ima promjenu u sredini svake jedinice, te izmeĊu svake dvije nule. To je
najefikasniji signalni kod, ali i najosjetljiviji na smetnje.
CMI (Coded Mark Inverted) kod formira se tako da imamo pozitivni prijelaz na sredini
nule i prijelaz na poĉetku svake jedinice.
ITU-T je za prijenos digitalnih signala u digitalnim mreţama dao nekoliko preporuka za signalne
kodove. Veliki broj tih kodova je nastao na naĉin da se koriste pozitivni i negativni impulsi i
napon 0, kako bi se izbjegla istosmjerna komponenta. Tako imamo 3 razliĉite razine, pa se takvi
kodovi nazivaju pseudoternarni kodovi. Slika prikazuje pseudoternarni kod prema preporuci
G.703.
Pseudoternarni kod po G.703 je nastao invertiranjem svakog drugog bita signala FM-S (dvostruki
impuls za nulu). Negativni impulsi se koriste za detekciju pogreške i eliminaciju istosmjerne
komponente. Redoslijed invertiranja se remeti na svakom osmom bitu, ĉime se postiţe
sinkronizacija po oktetu. Ovaj kod se koristi u PCM sustavu prijenosa.
LOKALNE MREŢE
Lokalne mreţe (LAN, Local Area Network) povezuju raĉunala unutar kruga radne organizacije,
unutar zgrade ili unutar jedne ili više prostorija. U pravilu su privatne, tj. u vlasništvu korisnika
koji ih gradi, koristi i njima upravlja. Karakterizirane su malim kašnjenjem i velikom brzinom
prijenosa. Postoji više vrsta (standarda) lokalnih mreţa. Za lokalne veze se ĉesto koristi prijenos
u osnovnom podruĉju, a tu su najpoznatije ETHERNET, TOKEN-RING i TOKEN-BUS lokalne
mreţe. TOKEN-RING i TOKEN-BUS lokalne mreţe nemaju gotovo nikakvu primjenu danas
(osim tamo gdje još nisu ugašene), jer je njihov razvoj stao prije 15ak godina, a kljuĉna
tehnologija na podruĉju lokalnih mreţa ostao je ETHERNET.
Širokopojasne mreţe se grade na sustavima kabelske televizije, a beţiĉne mreţe koriste radio
prijenos za lokalno povezivanje mobilnih raĉunala.
Lokalne mreţe se po topologiji dijele u 3 osnovna oblika: sabirniĉke, prstenaste i stablaste.
Sabirniĉke koriste višespojno, a prstenaste i stablaste jednospojno povezivanje. Prve lokalne
mreţe razvile su se na sabirniĉkoj (Ethernet) i prstenastoj (Token Ring) topologiji. Uz
zadrţavanje funkcionalnih karakteristika, lokalne mreţe danas najĉešće imaju stablastu
topologiju.
24
Stablasta topologija optimalna je sa stanovišta izgradnje mreţe kao dijela infrastrukture zgrade,
gdje omogućava efikasnu pokrivenost prostora i nadzor i upravljanje mreţom. Oţiĉenje se izvodi
po principima strukturnog kabliranja, sa svojstvima generalnosti (prikladnosti za sve vrste
tehnologija lokalnih mreţa), zasićenosti (prostor je pokriven dovoljnim brojem utiĉnica) i
upravljivosti (stablasta struktura se efikasno povezuje prespojnim napravama). Današnje lokalne
mreţe se grade korištenjem kvalitetnih kablova s paricama (UTP CAT.5, CAT.5+, ali i CAT.6) i
višemodnih optiĉkih vlakana.
Suĉelja i protokole za lokalne LAN i gradske MAN mreţe definiraju standardi IEEE 802,
prihvaćeni kao ISO 8802. RazraĊeni su u više dokumenata, a vaţniji su:
* IEEE standard 802.1: Arhitektura.
* IEEE standard 802.2: Protokol podatkovne razine (LLC, Logical Link Control).
* IEEE standard 802.3: Fiziĉka razina i naĉin pristupa za asinkrone sabirniĉke (Ethernet) mreţe.
* IEEE standard 802.11: Fiziĉka razina i naĉin pristupa za beţiĉne mreţe.
* IEEE standard 802.15: Fiziĉka razina i naĉin pristupa za beţiĉne mreţe vrlo malog dometa.
* IEEE standard 802.16: Fiziĉka razina i naĉin pristupa za beţiĉne mreţe u podruĉju 10-60 GHz.
(WiMAX)
* IEEE standard 802.17-23: Niz standarda na podruĉju beţiĉnih komunikacija
LOKALNA MREŢA ETHERNET
ETHERNET je mreţa sabirniĉkog tipa sa asinkronim pristupom i decentraliziranom kontrolom
pristupa prijenosnom mediju. Sabirnicu ostvaruje višespojni medij, koji omogućava vezu svaki sa
svakim. Na takvom mediju istovremeno smije predavati samo jedan uĉesnik, a svi ostali moraju
slušati. Sama standardizacija Ethernet lokalnih mreţa zapoĉela je u razvojnom centru firme
Xerox (PARC, Palo Alto Research Center), gdje je 1976. Dr. Robert M. Metcalfe prezentirao
ideju višespojnog medija. Ubrzo je prikazano rješenje koje je radilo brzinom 3 Mb/s. Razvojnom
timu su se prikljuĉile firme DEC i Intel, te je 1980. formalno specificiran tzv. DIX Ethernet, 10
Mb/s. Uz male izmjene, danas se ova specifikacija koristi kao Ethernet II standard.
Standardizaciju lokalnih mreţa preuzela je nakon toga IEEE komisija 802, koja je 1985. donijela
802.3 standard, po kojemu se danas radi Ethernet oprema. Taj standard je u meĊuvremenu
višekratno nadopunjen specifikacijama za korištenje parica, za prijenos brzinom 100 Mb/s i za
prijenos brzinom 1 i 10 Gb/s, a u pripremi je i 100G/s. Ovisno brzini predaje i vrsti medija
(kabela), razlikujemo više Ethernet standarda, od kojih su neki koz povijest bili vaţniji,ili su još
uvijek zastupljeni:
10Base-5 10 Mb/s "debeli" koaksijalni kabel 500 m višespojno
10Base-2 10 Mb/s RG-58A/U "tanki" koaksijalni kabel 185 m višespojno
10Base-T 10 Mb/s UTP, neoklopljena parica, CAT3 100 m jednospojn
10Base-FL 10 Mb/s Optiĉki kabel, 62,5/125 mm, višemodni 2000 m jednospojno
10Base-FB 10 Mb/s kao FL, za osnovnu mreţu, ne koristi se 2000 m jednospojno
10Base-FP 10 Mb/s kao FL, pasivna mreţa, ne koristi se 300 m jednospojno
FOIRL 10 Mb/s jednomodni kabel, stari standard 1000 m jednospojno
100Base-TX 100 Mb/s UTP, neoklopljena parica, CAT5 100m jednospojno
100Base-T4 100 Mb/s UTP, neoklopljena parica, CAT3, 8ţiĉno 100m jednospojno
100Base-FX 100 Mb/s Optiĉki kabel, 62,5/125 mm, višemodni 412m HD 2000m FD
jednospojno
25
1000Base-T 1 Gb/s UTP, neoklopljena parica, CAT5, 8ţiĉno 100m jednospojno
1000Base-SX 1 Gb/s Optiĉki kabel, 62,5/125 mm višemodni 200-550m jednospojno
1000Base-LX 1 Gb/s Optiĉki kabel, 62,5/125 mm jednomodni -10km jednospojno
1000Base-ZX 1 Gb/s Optiĉki kabel, 62,5/125 mm jednomodni ~70km jednospojno
10GBase-SR 10g/s Optiĉki kabel, 62,5/125 mm višemodnimodni ~2km jednospojno
10GBase-LR 10g/s Optiĉki kabel, 62,5/125 mm jednomodni ~10km jednospojno
10GBase-ER 10g/s Optiĉki kabel, 62,5/125 mm jednomodni ~40km jednospojno
10GBase-ZR 10g/s Optiĉki kabel, 62,5/125 mm jednomodni ~80km jednospojno
Pregled Ethernet tehnologije
Kod Etherneta, stanica koja ţeli predati okvir podataka najprije sluša da li je medij slobodan, te
nakon toga zapoĉinje s predajom. Kako postoji mogućnost istovremenog zapoĉinjanja predaje od
strane dviju ili više stanica, moţe doći do sukoba signala - kolizije. Stoga stanica koja je na
predaji mora kontrolirati vlastiti signal kako bi otkrila eventualno koliziju. Ako je do kolizije
došlo, obje stanice šalju signal kolizije (Jam), kako bi sve stanice na mediju sigurno detektirale
koliziju, te se povlaĉe s medija. Nakon sluĉajno odabranog perioda ĉekanja, stanice ponovno
pokušavaju poslati podatke. Ovakav naĉin pristupa naziva se CSMA/CD (Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection).
Dva ili više segmenata medija moguće je povezati pojaĉalima - zvjezdištima ili premosnicima prospojnicima. Ukoliko se segmenti medija poveţu pojaĉalima - zvjezdištima, signali se s jednog
segmenta prenose na sve ostale. Stoga dva signala sa dva segmenta mogu uzrokovati koliziju. Svi
tako povezani segmenti ĉine jednu domenu (zonu) kolizije. Istovremeno, svi tako povezani
segmenti ĉine i jednu domenu prostiranja (broadcast domain), jer se kroz medij prostiru i okviri s
univerzalnom (broadcast) adresom.
Ukoliko se segmenti medija poveţu premosnicima ili prospojnicima, okvir se s jednog segmenta
prenosi na drugi samo ako je tamo odredišno raĉunalo. Dva signala sa dva segmenta ne mogu
neposredno uzrokovati koliziju, kolizija je jedino moguća kad premosnik pristupa segmentu kao i
svaki drugi ureĊaj. Stoga segmenti spojeni premosnikom svaki za sebe ĉini domenu kolizije.
26
MeĊutim, premosnik prosljeĊuje okvire s univerzalnom adresom. Stoga svi segmenti povezani
premosnikom ĉine jedinstvenu mreţu, odnosno ĉine jednu domenu prostiranja.
Kod korištenja premosnika, ponekad ţelimo veliku mreţu razbiti na više manjih. Dovoljno je
ograniĉiti prostiranje okvira s univerzalnom adresom. Mreţu razbijemo na više domena
prostiranja. Govorimo o virtualnim lokalnim mreţama (VLAN). Na slici su prikazane 3 lokalne
mreţe spojene na dva naĉina. Prvi naĉin je (lijevo) da svaka mreţa ima izdvojeni prospojnik ili
zvjezdište koji meĊu sobom nemaju fiziĉku vezu. Time nije moguće ni prostiranje univerzalne
adrese. Veza meĊu tim mreţama je ostvarena usmjernikom. Usmijernik dijeli domene prostiranja,
budući on skida L2 zaglavlja s dolaznih okvira te u odlazu kreira nova, prema pravilima mreţe na
koju se paket proslijeĊuje.
S desne strane imamo razliĉitu logiĉku i fiziĉku strukturu na naĉin da logiĉka pripadnost
korisnika nekoj (virtualnoj) mreţi ne znaĉi i fiziĉku pripadnost istom ureĊaju. L2 ureĊaji
(prospojnici) su fiziĉki spojeni, ali odvajaju promete pojedinih mreţa (VLAN1, VLAN2,,......).
Sama veza izmeĊu prospojnika, ali i prema usmijerniku ima specifiĉnost, a to je da u zaglavlju
osim ethernet poljapostoji i polje po specifikacij 802.1q koje sadrţi i indentifikator virtualne
mreţe.
Na taj naĉin se promet drţi razdvojenim, iako ide preko istog fiziĉkog suĉelja. Isto tako se
spajanjem prema usmjerniku po 802.1q specifikaciji moţe s jednim fiziĉkim suĉeljem povezati
više viruelnih mreţa, a sam usmjernik radi usmjeranje izmeĊu njih, dodavajući odgovarajuće
identifikatore u zaglavljima polja odlaznih paketa.
10 MHz Ethernet
Podaci se kod 10 Mb/s Etherneta kodiraju Manchester II kodom, slika:
27
Razina signala se mijenja izmeĊu 0V i -2.05V, odnosno 0mA i -90mA. Brzina prijenosa je 10
Mb/s. Obzirom na vrstu medija, razlikujemo više 10 Mb/s standarda prema prije navedenoj
tablici.
10Base-5 "debeli Ethernet"
10Base-5 Ethernet koristi posebni Ethernet koaksijalni kabel promjera 10 mm karakteristiĉne
impedancije 50 W. Gubici na kabelu su mali, tako da je moguća maksimalna duljina segmenta od
500 m. Svaki segment kabela mora s obje strane biti zakljuĉen otporom karakteristiĉne
impedancije. Na jedan segment dozvoljeno je povezati najviše 100 raĉunala, s minimalnim
razmakom od 2,5 m. Na kabelu su prstenaste oznake svakih 2,5 m na kojima se izvodi prikljuĉak
i reţe segment kabela. Zbog nefleksibilnosti kabela, raĉunala se na njega povezuju posredstvom
prikljuĉne jedinice (MAU, Media Attachment Unit):
10Base-2 "tanki Ethernet"
10Base-2 Ethernet koristi standardni RG-58A/U koaksijalni kabel promjera 5 mm karakteristiĉne
impedancije 50 W. Gubici na kabelu dozvoljavaju maksimalnu duljinu segmenta od 185 m. Svaki
segment kabela mora s obje strane biti zakljuĉen otporom karakteristiĉne impedancije. Na jedan
segment dozvoljeno je povezati najviše 30 raĉunala, s minimalnim razmakom od 0,5 m. Kabel je
fleksibilan, pa ga je moguće dovesti do svakog raĉunala:
Za tanki Ethernet je MAU u pravilu na istom modulu sa DCE. Pojedini segmenti kabela povezuju
se standardnim BNC konektorom i T razvodnim ĉlanovima.
10Base-T "Ethernet na parici"
10Base-T Ethernet koristi kabel s dvije (Ĉetiri) neoklopljene parice (UTP, Unshielded Twisted
Pair), karakteristiĉne impedancije 100 W. Gubici na kabelu dozvoljavaju maksimalnu duljinu
segmenta od 100 m. Jedan segment kabela povezuje najviše 2 ureĊaja, dakle imamo jednospojno
povezivanje. Kabel je fleksibilan i moguće ga je dovesti do svakog raĉunala, prema slici:
28
Ovdje je MAU takoĊer na istom modulu sa DCE. DTE se prikljuĉuje na zvjezdište (engl. HUB)
upotrebom dviju upletenih parica. Jedna je parica prijemna, a druga predajna. Zvjezdište, kao
pojaĉalo s više od dva prikljuĉka, razvoĊenjem signala od nekoliko jednospojnih ĉini jedan
višespojni medij, dakle jednu domenu kolizije. 10Base-T koristi samo dvije parice, meĊutim po
pravilima strukturnog kabliranja polaţu se kablovi s ĉetiri parice. Koriste se 8-kontaktni
modularni RJ-45 konektori.
10Base-FL "Ethernet na optičkom kabelu" – ne koristi se
Sloţene mreţe 10 Mb/s Ethernet s pojačalima
Danas se nove instalacije grade iskljuĉivo korištenjem kabela s paricama i optiĉkih vlakana, po
principima strukturnog kabliranja. Za glavnu mreţu zgrade ili kruga koriste se optiĉki kablovi ili
parice, a za horizontalnu mreţa (od razdjelnika kata do prikljuĉnih kutija) optimalno je korištenje
parica. Od koaksijalnih kablova, tanki Ethernet je zgodan za brzo povezivanje raĉunala unutar
jedne prostorije.
Sloţene mreţe grade se od više segmenata, koje moţemo povezati korištenjem pojaĉala tako da
ĉine jednu domenu kolizije. Maksimalna veliĉina domene kolizije odreĊuje se na dva naĉina,
primjenom jednostavnih pravila (pravilo 5-4-3- i pravilo 4-3-4) ili raĉunanjem vremena obilaska.
29
U najvećem broju sluĉajeva potrebe korisnika zadovoljit će mreţe graĊene po "pravilu 5-4-3". Po
ovom pravilu signal izmeĊu bilo koja dva raĉunala ne smije prolaziti kroz više od pet segmenata,
ĉetiri pojaĉala i tri višespojna segmenta od spomenutih pet. Najveća dozvoljena duljina kabela
izmeĊu dvaju raĉunala je 2500 m, pet segmenata 10Base-5 kabela. Isto ograniĉenje vrijedi kod
primjene optiĉkih vlakana, kod kojih maksimalni domet od 2000 m kod sloţenih mreţa
reduciramo na 500 m.
Kod manjih mreţa koristimo "pravilo 4-3-4", po kojem imamo ĉetiri segmenta i tri pojaĉala, a
sva ĉetiri segmenta mogu biti višespojna. Optiĉki segmenti u ovom sluĉaju smiju biti dugaĉki do
1000 m. Drugi kriterij projektiranja domene kolizije je raĉunanje vremena kašnjenja s kraja na
kraj mreţe, ili vremena obilaska, RTT, koje je jednako dvostrukom vremenu kašnjenja, te
provjera vremenskog razmaka izmeĊu uzastopnih okvira. Ograniĉenje vremena kašnjenja je
kompromis izmeĊu maksimalnog dosega lokalne mreţe (domene kolizije) i minimalne duljine
okvira (bloka) podataka, a da bi se garantirala efikasna detekcija kolizije ako do nje doĊe.
Promatrajmo najgori sluĉaj dvaju raĉunala meĊu kojima je kašnjenje na mreţi maksimalno,
tdmax:
Vrijeme obilaska i detekcija kolizije
Neka raĉunalo A zapoĉne s emitiranjem u trenutku t0 nakon što se je uvjerilo da je medij
slobodan. Signal raĉunala A stići će do raĉunala B u trenutku t0+ tdmax. MeĊutim, raĉunalo B
moţe zapoĉeti s emitiranjem u bilo kojem trenutku izmeĊu t0 i tdmax. Neka raĉunalo B zapoĉne
s emitiranjem upravo u trenutku t0+ tdmax, što je najgori sluĉaj. Raĉunalo B će odmah detektirati
koliziju, meĊutim ono mora nastaviti s emitiranjem još najmanje tdmax vremena, kako bi njegov
signal stigao do raĉunala A, koje tek tada moţe detektirati koliziju. Odavde slijedi da raĉunalo A
mora emitirati najmanje 2* tdmax vremena.
Za 10 Mb/s Ethernet odabrana je minimalna duljina okvira od 511 bita + 64 bita sinkronizacijske
sekvence, ukupno 575 bita. Ukupno maksimalno vrijeme obilaska mora biti jednako kašnjenju
potrebnom za prijenos 570 bita (5 bita rezerve za detekciju kolizije). U praksi se vrijeme obilaska
raĉuna u "bitovima" na osnovu posebnih tablica, ili se zbroje stvarna kašnjenja svih komponenti
(kabela, pojaĉala i prikljuĉnih jedinica). Ukupno kašnjenje ne smije biti veće od 25,6 ms,
odnosno vrijeme obilaska 51,2 ms.
Sloţene mreţe 10 Mb/s Ethernet s prospojnicima
Kod vrlo velikih lokalnih mreţa, koje pokrivaju veliki prostor i povezuju mnogo raĉunala, moţe
se desiti da sloţene mreţe s pojaĉalima ne zadovoljavaju potrebe po pitanju maksimalnog dosega
i kapaciteta. Rješenje je u segmentiranju mreţe, korištenjem prospojnika ili premosnika i njihove
funkcije filtriranja prometa. Danas se standardno mreţe izvode s prospojnicima.
30
Naĉin rada premosnika i prospojnika dijeli mreţu na više zona kolizije, te tako omogućava
efikasno prekrivanje većeg prostora. Funkcija filtriranja prometa omogućava prijenos okvira na
onaj segment mreţe, na kojem se nalazi odredište. To je moguće jer prospojnik ima tablice u koje
smješta MAC adrese prema raznim odredištima (suĉeljima). Prolaskom okvira prospojnik biljeţi
adrese, tako da ima saznanje na koja suĉelja mora proslijediti okvir prema pojedinoj adresi. Ako
odredišna adresa ne postoji u tablici, prospojnik prosljeĊuje prema svim suĉeljima. Stoga
promatrani okvir na sloţenoj mreţi opterećuje samo segmente izmeĊu izvorišta i odredišta, dok
su ostali segmenti slobodni za druge okvire. Time se omogućava paralelni prijenos više okvira
istovremeno po raznim segmentima, te se efektivno povećava kapacitet mreţe.
Efekti povećavanja kapaciteta su maksimalni, ako se u pojedinu zonu kolizije grupiraju raĉunala
meĊu kojima je intenzitet prometa velik. Takvu grupu raĉunala nazivamo "radnom grupom", i
smatramo da je optimalno kada je njihov unutarnji promet 80% ili više ukupnog prometa, a
vanjski promet 20% ili manje ukupnog.
Kašnjenje izmeĊu zona kolizije nije ograniĉeno, osim pravilom da prospojnik odbacuje okvir koji
nije moguće proslijediti u roku od 2 s.
100 MHz brzi Ethernet
Razvoj tehnologije omoguć io je povećanje brzine na 100 Mb/s. Usvojeno je više standarda:
100Base-TX "Brzi Ethernet na parici"
100Base-TX koristi dvije kvalitetne parice (kategorije 5), jednu za prijem a drugu za predaju.
Maksimalna duljina segmenta je 100 m. Koristi se 8-kontaktni RJ-45 konektor s istim
rasporedom parica kao kod 10Base-T. Podaci se kodiraju posebnim MLT-3 signalnim kodom:
Kod MLT-3 koda koriste se razine 1, 0 i -1 V. Promjena se obavlja korak po korak za svaku
jedinicu. Za nulu nema promjene. Da se izbjegne dugaĉki niz nula, obavlja se prekodiranje svakih
bita kodnom rijeĉi od 5 bita (4b/5b). Tako se zapravo prenosi 125 Mb/s, a kako je u najgorem
sluĉaju potrebno poslati ĉetiri signalna elementa za formiranje jednog potpunog perioda signala,
maksimalna frekvencija signalnog koda je 31,25 MHz. Osim 4b/5g kodiranja, serijski signal se
još i miješa (scrambler).
31
100Base-T4 "Brzi Ethernet na nekvalitetnoj parici - osmeroţično"
100Base-T4 koristi ĉetiri nekvalitetne parice (kategorije 3 ili bolje) tako da se predaja signala
obavlja po 3 parice, a po ĉetvrtoj se kontrolira da li je došlo do kolizije. Maksimalna duljina
segmenta je 100 m. Koristi se 8-kontaktni RJ-45 konektor s povezanim svim paricama.
100Base-T2 "Brzi Ethernet na nekvalitetnoj parici - Ĉetveroţiĉno"-- Rijetko se koristi
100Base-FX "Brzi Ethernet na optičkom vlaknu"
100Base-FX je standard koji specificira prijenos podatka višemodnim optiĉkim kabelom na
udaljenosti do 400 m obosmjerno, odnosno 2000 m dvosmjerno. Podaci se kodiraju 4b/5b kodom
kao kod 100Base-TX, a nakon toga šalju na optiĉko vlakno u obliku NRZI (Not Return to Zero
Invert on one) signalnog koda (na slici 3.32 oznaĉen kao NRZ-M):
NRZI kod ima promjenu na poĉetku svake jedinice, a nema promjene za nule. Dugaĉki nizovi
nula se eliminiraju 4b/5b kodiranjem, tako da je kod kompatibilan sa 100Base-TX.
Sloţene mreţe 100 Mb/s Ethernet s pojačalima
Povećanjem brzine prijenosa, pooštrili su se uvjeti detekcije kolizije za brze Ethernet mreţe.
Prihvaćeno je rješenje da se zadrţi ista minimalna duljina okvira, a da se vremena prostiranja i
obilaska s kraja na kraj mreţe smanje za 10 puta. Vrijeme obilaska na jednoj domeni kolizije za
brzi Ethernet mora biti manje od 5,6 ms. To ograniĉava zonu kolizije na oko 200 m.
Mreţa s pojaĉalima za brzi Ethernet gradi se po "pravilu 2-1-0", što znaĉi dva jednospojna
segmenta i jedno pojaĉalo ili zvjezdište (0 višespojnih segmenata). Pojaĉala mogu biti digitalna
(kategorije I) ili analogna (kategorije II). Digitalna bolje obnavljaju signal, ali istovremeno unose
veće kašnjenje. Stoga je maksimalna udaljenost 200 m za TX, 272 m za FX i 260 m za miješane
mreţe.
Analogna pojaĉala samo pojaĉavaju signal, pri tome unoseć i manje kašnjenje. Maksimalna
udaljenost je 200 m za TX i 320 m za FX mreţe, miješane mreţe nisu moguće.
Sloţene mreţe 100 Mb/s Ethernet s prospojnicima
Korištenjem prospojnika i premosnika moguće je izgraditi velike sloţene mreţe s brzom Ethernet
tehnologijom. Sve prednosti navedene za 10 Mb/s vrijede i ovdje, jedino je potrebno voditi
raĉuna o ograniĉenjima pojedine zone kolizije.
Jednospojne dvosmjerne veze (full duplex) izmeĊu dvaju prospojnika ili premosnika ne
smatraju se zonom kolizije i mogu biti maksimalne duljine prema vrsti medija (npr. 2000 m za
100Base-FX).
Automatsko podešavanje veze (Auto negotiation)
UvoĊenje 100 Mb/s, a danas i 1G Etherneta olakšano je pojavom univerzalnih ureĊaja, koji rade
na brzinama od 10 i 100 Mb/s, 1Gb/s Kod ukljuĉenja, pokreće se postupak automatskog
podešavanja, kojim se odreĊuje maksimalna radna brzina, te eventualni dvosmjerni rad na
svakom segmentu.
32
1000 MHz gigabit Ethernet
Razvoj 1 Gb/s Etherneta zapoĉeo je kroz aktivnosti ANSI radne grupe X3T11 "Fiber Channel"
1988. koje su rezultirale i danas vaţećim standardima (FC-x serija standarda). Specifikacija
fiziĉke razine za brzinu 1 Gb/s posluţila je kao osnovica za gigabit Ethernet.
1 Gb/s Ethernet zadrţao je osnovni CSMA/CD naĉin pristupa za višespojne medije (nekad se
koristi termin obosmjerni medij). Da se zadrţi ista širina domene kolizije kao za 100 Mb/s
sustave, minimalna duljina okvira je povećana 8 puta, na 4096 bita (512 okteta). Ukoliko je
stvarna koliĉina podataka manja, okvir se nadopunjuje praznim bitovima. Radi boljeg iskorištenja
kanala, dozvoljeno je slanje praskova kratkih okvira (bez razmaka meĊu okvirima, koji je bio
neophodan kod ranijih standarda).
Kod jednospojnih medija izmeĊu dvaju ureĊaja s prospajanjem, ili izmeĊu raĉunala i prospojnika,
moţe se koristiti dvosmjerni prijenos. Ovdje nema kolizija, pa je minimalna duljina okvira 512
bita (+64), a praskovi nisu dozvoljeni.
Gigabit Ethernet standardiziran je u dvije grupe standarda, 802.3z i 802.3ab. Kod 802.3z
standarda koristi se izvorna ANSI tehnologija, unaprijeĊena IEEE istraţivanjima. Specificirani su
1000Base-CX, 1000Base-LX i 1000Base-SX standardi. Svima je zajedniĉko kodiranje podataka
8b/10b kodom, tj. svako kodna rijeĉ duljine 8 bita zamjenjuje se jednom 10-bitnom rijeĉi (sliĉno
kao 4b/5b za 100 Mb/s Ethernet).
802.3ab standard specificira 1000Base-T mreţu. 1000Base-CX "Gigabit Ethernet na
bakru"
1000Base-CX je standard koji omogućava povezivanje grupa ureĊaja na kratkim udaljenostima.
Koristi se specijalna oklopljena parica maksimalne duljine 25 m. Namjena mu je jeftino
povezivanje ureĊaja unutar jedne ili nekoliko susjednih prostorija.
1000Base-LX i SX "Gigabit Ethernet na optičkom vlaknu"
1000Base-LX je standard koji omogućava povezivanje korištenjem višemodnog ili jednomodnog
optiĉkog vlakna i valne duljine 1250 nm. Višemodnim vlaknom postiţe se 550 m dosega, a
jednomodnim do 5 km. 1000Base-SX je standard koji omogućava povezivanje korištenjem
višemodnog optiĉkog vlakna i valne duljine 850 nm. Ovisno o vrsti vlakna, postiţu se udaljenosti
od 200 do 550 m.
1000Base-ZX
Koristi jednomodno vlakno i laser valne duljine 1550 nm, te se koristi na duljinama do 70km.
1000Base-T "Gigabit Ethernet na parici"
1000Base-T je posebno razvijen standard, IEEE 802.3ab, koji specificira povezivanje ureĊaja
UTP kabelom kategorije 5 na udaljenosti do 100m. Ovo je vaţan standard jer omogućava
korištenje postojeć ih instalacija lokalnih mreţa kategorije 5. Prijenos se obavlja dvosmjerno po
ĉetiri parice brzinom 4x250 Mb/s, korištenjem quinarnog PAM- 5 signalnog koda brzine
signalizacije 125 Mbauda (prijenos 2 bita po simbolu). Razine signala su 0, ±0,5 i ±1 V. Kako
PAM-5 signal ima 5 razina, u promatranom trenutku na 4 parice je prisutna jedna od 54=625
kodnih rijeĉi. Od moguć ih 625, koristi se 256 (8 korisniĉkih bita), koje su odabrane tako da
spektar signala bude prihvatljiv, te da omoguće unaprijednu korekciju pogreški (FEC, Forward
Error Correction). Interesantno je da 1000Base-T koristi ranije razvijene tehnike 100Base-T2
standarda i modemskih standarda (Trellis FEC kodiranje, Viterbi dekoder).
33
Sloţene 1000Base-T mreţe se grade po istim kriterijima kao 100Base-TX, s istovrsnim
automatskim podešavanjem.
10Gb/s Ethernet
Prvi standard izašao je 2002 802.3ae na optici, te podrţava dvosmjerni naĉin rada. Općenito,
obosmjerni naĉin rada ne podrţava niti jedan 10Gb/s standard. Kao i 1Gb/s, 10G standard ima
verzije za razliĉite duljine, te multi i single-mode optiku, ali 2006 nastaje standard i za bakrene
parice. Pri tome se na cat6 koristi do udaljenosti od 37 m, te za cat 6 i 7 STP (za frekvencije do
500 Mhz) koristi na standardnim duljinama do 100m, ali uz znatnu elektriĉnu potrošnju po
modulu (6W), što je višestruko u odnosnu na verziju na optici.Standardi za 10G Ethernet su:
10GBASE-SR ("short range")
Koristi 49 64B/66B encodiranje, te 850 nm laser. Serijski se podaci šalju na višemodnu optiku
brzinom 10.3125 Gbit/s.Inicijalno ide od 26, pa do 300m udaljenosti.
10GBASE-LR ("long range")
TkoĊer koristi 64B/66B enkodiranje i 1310 nm laser.Koristi jednomodno optiĉko vlakno I
signalizaciju od 10.3125 Gbit/s. Maksimalna udaljenost je do 25 Km
10GBASE-ER ("extended range")
koristi iste naĉine kodiranja i valnu duljinu lasera od 1550nm Maksimalna duljina je
40 kilometara.
10GBASE-ZR
Nije stadandiziran. Neki proizvoĊaĉi ga koriste, uz maksimalnu udaljenost do 80km.
Automatsko MDI/MDI-X konfiguriranje
Auto detekcija unakrsnog (eng. cross) spajanja, ako se direktnim kabelom spajaju sva istovrsna
ureĊaja (npr raĉunalo s raĉunalom) za što bi inaĉe trebao cross kabel.
BEŢIČNE LOKALNE MREŢE
Beţiĉne lokalne mreţe grade se sa namjerom zamjene ili dogradnje na oţiĉene lokalne mreţe, uz
sve prednosti i dodanu funkcionalnost koje proizlaze iz beţiĉnog povezivanja. To su povezivanje
bez galvanske veze meĊu raĉunalima, laka pokretljivost u smislu premještanja raĉunala iz
prostorije u prostoriju, te mobilnost u smislu stvarnog rada u pokretu. Ove prednosti su naroĉito
izraţene ako ih koristi "gostujuće" raĉunalo, koje samo privremeno koristi usluge beţiĉne lokalne
mreţe. Beţiĉno povezivanje ima i odreĊene mane, kao što su viša cijena, povećana nesigurnost
podataka, veća osjetljivost na smetnje i ograniĉen kapacitet unutar podruĉja prostiranja signala.
Primjena radio signala u prijenosu podataka zapoĉela je vrlo rano. U sedamdesetim godinama
XX stoljeća razvija se eksperimentalna Aloha mreţa, namijenjena povezivanju univerzitetskih
objekata na razliĉitim otocima Havajskog otoĉja. U osamdesetim, prijenos podataka postaje
popularan kod radio amatera (AX.25 protokol). Konaĉno, u devedesetim proizvoĊaĉi razvijaju
beţiĉne lokalne mreţe po vlastitoj tehnologiji. Standardizaciju lokalnih mreţa preuzima IEEE
donošenjem 1997. standarda 802.11 za brzine do 2 Mb/s, te 1999. standarda 802.11b za brzine do
11 Mb/s.
34
Elektromagnetskim zraĉenjima moţemo ostvariti "prave" lokalne mreţe, te beţiĉne serijske
sabirnice. Namjena serijskih sabirnica je pojednostavljeno povezivanje vanjske opreme na
raĉunalo. Primjeri su USB (Universal Serial Bus) ţiĉno, 802.11 IC infracrveno, 802.15/Bluetooth
2,4 GHz radio. IEEE 802.11 standard predviĊa gradnju lokalnih mreţa korištenjem radio i
infracrvenih zraĉenja. Dok 802.11 IC spada u kategoriju serijskih sabirnica, 802.11 radio je
svjetski standard beţiĉnih lokalnih mreţa.
IEEE 802.11 tehnologiju moguće je primijeniti na raznim frekvencijama, od 2 GHz na više.
MeĊutim, kako korisnik treba ishoditi licenciju od nadleţnih vlasti, masovno se koristi slobodno
frekvencijsko podruĉje namijenjeno industriji, znanosti i medicini (ISM, Industry, Science and
Medicine) 2,400-2,483 GHz. U neposrednoj buduć nosti koristit će se ISM podruĉje 5,725-5,875
GHz. Na ISM podruĉjima moţe bez ishoĊenja dozvole emitirati svatko, maksimalnom snagom
od 100 mW u Evropi, a 500 mW u SAD. Pojedine drţave donose dodatna ograniĉenja
frekvencijskog opsega, broja radnih frekvencija, maksimalne snage i brzine skakanja.
Za prijenos podataka radio signalom predviĊ a se tehnologija širokog spektra (Spread Spectrum),
koja ima niz prednosti pred uskopojasnim komunikacijama. Signal je raširen na raspoloţivom
podruĉju, te je tako manje osjetljiv na uskopojasne smetnje. Istovremeno, širokopoja sni signal
ima manju gustoć u energije po Hz, pa za uskopojasne korisnike predstavlja samo šum niske
energije. Signal širokog spektra postiţe se na dva naĉina, skakanjem frekvencija (FHSS,
Frequency Hopping Spread Spectrum) i direktnim raspršenjem (DSSS, Direct Sequence Spread
Spectrum). : DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum prikazan je na slici:
.
Drugi naĉin raspršenja signala je korištenjem više frekvencija nosioca unutar dozvoljenog
spektra, te preskakanjem s jedne na drugu (FHSS).
FHSS, sustav skakanja frekvencija, dijeli raspoloţivi frekvencijski opseg 2,400-2,483 GHz na 79
kanala širine 1 MHz. Predajnik emitira svoje podatke skaĉuć i sa frekvencije na frekvenciju po
unaprijed odreĊenom slijedu (sekvenci) frekvencija brzinom od 10-50 skokova u sekundi.
Vrijeme zadrţavanja na jednoj frekvenciji naziva se "dwell time". Unutar jednog skoka prenese
se jedan okvir podataka, stoga je korisnikovu poruku potrebno fragmentirati na okvire. Koristi se
frekvencijska FSK modulacija. Efektivna brzina prijenosa je do 2 Mb/s.
Teoretski, na istom podruĉju istovremeno moţe emitirati 79 stanica, pod uvjetom da im
prijemnici imaju selektivna visokofrekvencijska pojaĉala i da su im sekvence sinkronizirane.
MeĊutim, radi smanjenja cijene, koriste se pojaĉala širine propusnog opsega oko 6 MHz, a
sinkronizacija je zabranjena (potrebno ishoditi licenciju). Definirano je ukupno 78 sekvenci koje
35
su podijeljene u 3 grupe po 26. Na istom podruĉju potrebno je koristiti sekvence iz iste grupe,
kako bi meĊusobne smetnje bile što manje. U praksi, zadovoljavajući rezultati se postiţu ako je
isto podruĉje pokriveno sa najviše 12 sustava.
DSSS, sustav direktnog raspršenja, funkcionira na principu da se svaki bit poruke prenosi
kodnom sekvencom signalizacijskih bita nazvanih "chip". Jedinicu prenosimo originalnom
kodnom sekvencom, a nulu komplementiranom (CCK, Complementary Code Keying). Dobiveni
vrlo brzi signal je širokopojasan (u osnovnom podruĉju). Postupkom DPSK modulacije
prebacujemo ga u radno podruĉje 2,4 GHz. DSSS je specificiran za brzine do 2 i do 11 Mb/s. Za
11 Mb/s potrebna je širina pojasa od 22 MHz, pa su u podjeli frekvencije moguća tri kanala.
Demodulacija DSSS signala postiţe se korelacijom poznate sekvence i primljenog signala. To
daje visoku otpornost na uskopojasne smetnje, pod uvjetom da ometajući signal svojom snagom
ne "zaguši" prijemnik. MeĊutim, da bi se izbjegle smetnje drugih DSSS sustava, potrebno je
koristiti statistiĉki neovisne kodne sekvence. Takve sekvence su relativno duge (npr. za 15 bita 2
korisnika, za 31 bit 6 korisnika, a za 255 bita 16 korisnika). Stoga standard IEEE 802.11b
predviĊa korištenje kodne sekvence duljine 10 bita, a do tri sustava mogu prekrivati isto podruĉje
u podjeli frekvencije.
FHSS signal je robusniji i jednostavnije (jeftinije) ga je generirati. Stoga se za brzine do 2 Mb/s u
pravilu koristi FHSS. DSSS signal je osjetljiviji i ureĊaji su skuplji, ali je trenutno jedina
mogućnost za postizanje brzine 11 Mb/s.
Beţiĉne mreţe mogu biti decentralizirane, centralizirane i od toĉke do toĉke.
Decentralizirane (ad-hoc) mreţe nastaju povezivanjem dvaju ili više ureĊaja koji se naĊu u
blizini i imaju pravo meĊusobnog komuniciranja.
Centralizirane beţične mreţe organizirane su na teritorijalnom principu, gdje jedan pristupni
ureĊaj (AP, Access Point) pokriva odreĊeno podruĉje (promjera 40-100m) i osigurava vezu
beţiĉnih korisnika na oţiĉenu lokalnu mreţu. AP sa svojim korisnicima ĉini "osnovni korisniĉki
skup" (BSS, Basic Service Set). Više AP, povezanih lokalnom mreţom, ĉine jedinstveni beţiĉni
sustav nazvan "prošireni korisniĉki skup" (ESS, Extended Service Set). Mobilni (pokretni)
korisnici mogu se kretati unutar ESS bez prekida veze. Taj postupak se zove "roaming". Ako više
AP istog ESS pokriva isto podruĉje (preklapanje), moguće je dijeljenje opterećenja (Load
Balancing).
36
Prijenos podataka unutar jednog BSS ograniĉen je na od 2, do 53 Mb/s. Svi korisnici istog BSS
koriste istu sekvencu za FHSS, odnosno isti frekvencijski pojas za DSSS. Stoga u nekom
trenutku smije emitirati samo jedan korisnik, a beţiĉni LAN se ponaša kao sabirniĉki (npr.
Ethernet). Specifiĉnost je beţiĉnih mreţa da koliziju nije moguće detektirati, jer je vlastiti
prijemnik uvijek zagušen signalom vlastitog predajnika. Pristup mediju osiguran je na principu
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).
Stanica koja ţeli emitirati najprije osluškuje, te ako je medij slobodan šalje kratki RTS (Request
to Send) okvir sa adresom odredišta i izvorišta (vlastitom). Prozvana stanica, najĉešće AP,
odaziva se sa CTS (Clear To Send) i time odobrava prijenos. CTS ujedno obavještava ostale, da
je medij zauzet. Slijedi prijenos okvira. Ova procedura je nuţna, jer kod centraliziranih sustava
ĉujnost meĊu stanicama nije nuţna, dovoljna je ĉujnost izmeĊu AP i svake stanice.
Kod FHSS, procedura se mora završiti unutar jednog skoka frekvencije. Od toĉke do toĉke,
beţiĉna LAN tehnologija se koristi za povezivanje udaljenih zgrada.
DIGITALNE PRETPLATNIČKE MREŢE
Za razliku od lokalnih mreţa, pretplatniĉke mreţe u pravilu povezuju korisnike javnih mreţa s
najbliţom ĉvorištem javne mreţe. Pretplatniĉke mreţe su dominantno izgraĊene korištenjem
bakrenih parica niske kvalitete, prilagoĊene prijenosu niskofrekvencijskog govornog signala.
Unatoĉ niskoj kvaliteti parica, ĉinjenica je da one, ovisno o udaljenosti, dozvoljavaju prijenos
informacija već im brzinama od standardnog telefonskog kanala. Odatle su potekle razliĉite ideje
da se ovaj kapacitet korisno iskoristi.
U zadnje vrijeme uslijed sve većeg broja multimedijalnih usluga raste potreba za što brţim
prijenosom, te bakrene parice više ne mogu zadovoljavati postavljene zahtjeve za brzinama.
Stoga se velike telekomunikacijske kompanije odluĉuju za nove investicije u snaţnu optiĉku
infrastrukturu do samih korisnika. No, još je uvijek dominantna upotreba parica za pristup javnoj
mreţi.
U analognoj tehnologiji, razvijeni su standardi za istovremeni prijenos govornog i podatkovnog
signala (npr. ITU-T R.22, 19200 b/s). U digitalnoj tehnologiji po jednoj parici se prenose 2 ili 4
telefonska kanala istovremeno (4x64 kb/s), kada je pretplatniĉka mreţa malog kapaciteta,
odnosno kada nema dovoljno slobodnih telefonskih parica.
Za uskopojasne ISDN mreţe specificirana je posebna tehnologija pretplatniĉkih mreţa. Danas su
široko u upotrebi namjenske tehnologije digitalnog prijenosa podataka po pretplatniĉkim
mreţama, poznate po akronimu xDSL.
Širokopojasne B-ISDN mreţe zasnivaju se na ATM tehnologiji. B-ISDN mreţe se ne razvijaju i
tehnologija se napušta pred VOICE over IP tehnologijama koje.koriste xDSL pristupnu mreţu, a
na podatkovnoj razini se se ĉesto koristi ATM.
3.5.1 USKOPOJASNE ISDN PRETPLATNIĈKE MREŢE
Uskopojasne ISDN mreţe su logiĉan nastavak digitalizacije telefonske mreţe, gdje je uvoĊenjem
digitalnih spojnih putova (danas optiĉkom SDH tehnologijom) i digitalnih telefonskih centrala
37
ostvarena integrirana digitalna mreţa (IDN, Integrated Digital Network). Uskopojasna ISDN
(Integrated Services Digital Network) trebala je pruţiti prednosti digitalne tehnologije samim
korisnicima, i to na principu prospajanja kanala standardnog kapaciteta 64 kb/s. Mali kapacitet
kanala i tehnologija prospajanja Ĉini ove mreţe nepogodnim za umreţavanje raĉunala. ITU-T
donio je ĉitav niz preporuka I serije. Danas se ove mreţe ne razvijaju i zamjenjuju se VOICE
over IP uslugama.
xDSL MREŢE
Posljednje desetljeće dvadesetog stoljeća donijelo je veliku promjenu trţišta telekomunikacija:
umjesto širenja video usluga, prijenos podataka je postao dominantan. Sve veći broj ljudi pristupa
Internetu, umjesto da satima gleda televiziju. Tome su doprinijele pojave distribucije poduzeća,
rada kod kuće, dvoje zaposlenih u obitelji i masovnog širenja osobnih raĉunala. Novi korisnici
danas traţe pristup WWW-u Interneta i bazama podataka, i njima je potrebna adekvatna usluga
prijenosa podataka. Promjena trţišta za posljedicu ima kvalitativnu i kvantitativnu promjenu
zahtjeva. Kvalitativno, konstantni tok podataka video signala mijenjaju praskoviti i prijenos u
blokovima, karakteristiĉni za pristup WWW i bazama podataka. Kvantitativno, od nekoliko
desetaka Mb/s kapaciteta potrebnog za HDTV, zahtjevi korisnika se smanjuju na nekoliko stotina
kb/s do nekoliko Mb/s, blisko kapacitetu. TakoĊer je vaţno da potreba za takvom uslugom
postoji danas. Tehnologija analognih modema, koji podatke prenose standardnim telefonskim
kanalom, došla je do svog plafona dvosmjernim prijenosom 33,6 kb/s (V.34) i nesimetriĉnim
prijenosom s jednom D/A pretvorbom brzine 56 kb/s (V.90). Digitalizacija pretplatniĉke petlje na
osnovi ISDN tehnologije daje samo djelomiĉne rezultate, jer je prvenstveno ograniĉena
kapacitetom B kanala na 64 kb/s (eventualno 128 kb/s spajanjem dva B kanala). Oba ova pristupa
imaju ozbiljni nedostatak u prospajanju kanala, koje ne odgovara potrebama korisnika, niti su
postojeće (telefonske) mreţe predviĊene za višesatne veze karakteristiĉne za prijenos podataka.
Neposredni je zakljuĉak, da prijenos podataka treba obaviti mimo telefonske mreţe s
komutacijom kanala, makar ona bila digitalna. Tehnologija koja bi mogla zadovoljiti potrebe
prijenosa podataka je tehnologija interaktivnih sustava kabelske televizije. Bez obzira da li ih
gradile telekomunikacijske kompanije ili kompanije postojećih jednosmjernih (distribucijskih)
kabelskih sustava, osnovni je problem u ogromnim investicijskim sredstvima potrebnim da se
usluga ponudi znaĉajnom broju potencijalnih korisnika. Kako korisnici više nisu bili primarno
zainteresirani za uslugu "video na zahtjev", izgradnja ovih sustava je znatno usporena.
Grupa rješenja kod kojih se kombiniraju dva medija pokušava iskoristiti ĉinjenicu, da je kod
velikog broja korisnika promet nesimetriĉan. Promet prema korisniku višestruko je već i od
prometa prema mreţi.
Ta rješenja koriste modemsku (telefonsku) vezu za tokove prema mreţi, a sustave jednosmjerne
kabelske televizije ili satelitske kanale za tokove podataka prema korisniku. Na trţištu su se
pojavili kabelski i satelitski modemi. Mane ove tehnologije su višestruke. Tehnologija ne
osigurava dovoljan kapacitet za veliki broj korisnika, te se pojavljuje potreba za investicijama
bliskim interaktivnoj televiziji. Korisnik mora ugovoriti dvije usluge, modemsku vezu s
telefonskom i prijem podataka s kabelskom kompanijom, pri tome iznajmljujući najĉešće drugi
telefonski prikljuĉak. Konaĉno, za poslovne aplikacije modemska veza ka mreţi definitivno nije
zadovoljavajuća. Zbog svega navedenog, kombiniranje medija nije dugoroĉno rješenje prijenosa
podataka.
38
Uzevši u obzir sve izneseno, potrebna je tehnologija koja će odmah, bez velikih investicija,
ponuditi razumne brzine dvosmjernog prijenosa podataka po prihvatljivim cijenama. Grupa tih
tehnologija danas je poznata po akronimu xDSL.
Osnovne značajke xDSL tehnologije
xDSL tehnologija koristi ĉinjenicu, da telefonske kompanije imaju izgraĊene pretplatniĉke mreţe
od bakrenih parica. Iako loše kvalitete, parice ipak na kratkim udaljenostima omogućavaju
prijenos podataka znatnim brzinama. Prednosti xDSL tehnologije su:
 ne zahtijeva investicije u nove vodove
 dostupna je svuda gdje postoji telefonski prikljuĉak,
 skupe nadogradnje digitalnih centrala nisu potrebne, jer se one DSL tehnologijom
mimoilaze,
 ne trebaju dodatni telefonski prikljuĉci jer Većina DSL tehnologija koristi istu paricu za
prijenos telefonskog i podatkovnog signala,
 DSL kanal je dostupan u punom kapacitetu svom korisniku, kapacitet se ne dijeli s
drugima i
 moguća je izgradnja u fazama, a investicija je proporcionalna broju ugraĊenih prikljuĉaka
Da bi primjenili xDSL tehnologiju, treba razriješiti dva problema:
 prijenos podatka na pretplatniĉkoj mreţi
 prijenos podataka dalje kroz komunikacijsku mreţu
Prijenos podataka dalje kroz komunikacijsku mreţu na neki naĉin je već riješen. Telefonske
kompanije su vremenom izgradile snaţnu optiĉku osnovnu mreţu, a u mnogim telefonskim
centralama raspolaţu ĉvornom opremom za prijenos podataka velikog kapaciteta, npr. ATM
prospojnicima. Zadnjih godina su se ATM prospojnici zamjenili (Metro) Ethernet mreţom velike
propusnosti(1Gb/s i 10Gb/s).
Primjenom stalnih ili prospojenih veza, moguće je ostvariti zadovoljavajuću povezanost s
Internetom, što je osnovni zahtjev većine korisnika. Prijenos podataka na pretplatniĉkoj mreţi je
srţ xDSL tehnologije.
Problemi su znatni. Osim općenito loše kvalitete parica, naroĉito kod starijih kabela, dodatne
poteškoće predstavljaju mostovi na paricama i krajnji tereti. Parice se u pretplatniĉkim mreţama
ne sijeku (naroĉito u USA), već se prikljuĉuju odvojci koji nakon iskljuĉenja pretplatnika ĉesto
ostaju prikljuĉeni. Kraj parice se nekad zakljuĉuje induktivnim opterećenjem. Pronalaţenje starih
mostova je skup i nepotreban postupak, dok je krajnje terete potrebno demontirati.
Svi navedeni problemi rješavaju se tehnologijama koje nisu daleko od suvremenih modemskih
modulacija. Pri tome treba voditi raĉuna da xDSL sustav prenosi podatke samo do prve
telefonske centrale, a ne s kraja na kraj mreţe, te da na tom dijelu imamo više ili manje
homogenu bakrenu telefonsku paricu. Razliĉita konkretna rješenja imaju posebna svojstva.
SDSL (Single line Symmetric Digital Subscriber Line) tehnologija
SDSL je tehnologija koja omogućuje simetriĉan dvosmjeran prijenos podataka po jednoj parici
brzinama od 160 do 2048 kb/s (E1), uz istovremeni prijenos analognog telefonskog kanala. Mana
ove tehnologije je u kratkom dometu, ispod 3 km na već im brzinama. Druge xDSL tehnologije
su stoga pogodnije za masovnu primjenu.
39
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) tehnologija
ADSL je prva uspješna xDSL tehnologija, koja na udaljenostima do 5 km omogućava prijenos
podataka ka korisniku brzinom do 2 Mb/s, a do 2 km 8 Mb/s. Brzina prijenosa prema mreţi kreće
se od 64 do 640 kb/s. Pri tome koristi jednu paricu i omogućava prijenos analognog telefonskog
kanala. Tehnologija je dobro standardizirana, ispitana nekoliko godina u praksi, a podrţava je
veliki broj proizvoĊaĉa. ADSL, meĊutim, nije imun na poteškoće. Unatoĉ oficijelnom ANSI
standardu, na trţištu su prisutna dva sustava modulacije:
 Standardni DMT
 Industrijski CAP.
Dok je DMT robusniji, ali i skuplji i troši više energije, CAP je jednostavniji, jeftiniji i troši
manje energije. U postupku je sluţbena standardizacija i CAP modulacije. od DMT (Discrete
Multi Tone) modulacije frekvencijski spektar 0-1024 kHz podijeljen je u 256 pojasa širine po 4
kHz:
Pojas 0 koristi se za prijenos govornog signala, a pojasi 8-255 za prijenos podataka. Dio pojasa,
od 8 dalje, koristi se dvosmjerno, uz poništenje jeke, a ostali se koriste samo za prijenos prema
korisniku. Ukoliko je na nekom od kanala nivo smetnji ili izobliĉenja visok, on se iskljuĉuje iz
prijenosa. Stoga se brzina prijenosa adaptivno podešava prema mogućnostima medija.
CAP (Carrier-less Amplitude Phase modulation) je u osnovi adaptivna QAM modulacija s
promjenljivim brojem toĉaka konstelacije, ovisno o kvaliteti parice i razini signala. Dvosmjerni
prijenos je ostvaren podjelom frekvencije, pa nije potrebno poništenje jeke.
40
ADSL2 i ADSL2+
Danas je već dosta u upotrebi ADSL2 odnosno ADSL2+ standard, koji je istisnuo ADSL
standard. ADSL2 je povećao brzinu u downloadu na 12Mbit/s, te u upload-u na 3,5 Mbit/s.
ADSL2+ je uduplao teoretsku brzinu u download-u na 24Mbit/s.
VDSL il iVHDSL (Very high speed Digital Subscriber Line) tehnologija
VDSL je tehnologija koja omogućava brzinu prijenosa prema korisniku, do 52 Mb/s na
udaljenostima do 300 m i 15 Mb/s do 1 km. Brzina prema mreţi je do 16 Mb/s. Koristi jednu
paricu.Koristi QAM i DMT modulaciju.
VDSL2 omogućava brzinu u downloadu do 100Mbit/s na vrlo kratke udaljenosti.
MREŢE S ASINKRONIM NAČINOM PRIJENOSA (ATM)
ATM (Asynchronous Transfer Mode) je mreţa sa prospajanjem paketa zamišljena da nudi razne
usluge za prijenos podataka i govora. Korištenjem prospajanja malih paketa - ćelija - konstantne
duljine 53 okteta, ostvareno je visoko iskorištenje kanala, a omogućena integracija svih vrsta
prometa. Ćelije koje pripadaju jednom toku prosljeĊuju se kroz mreţu virtualnim kanalom. Sam
prijenos podataka je bespojan, tj. bez uspostave kontrole pogreški.
Prijenosna osnovica ATM mreţe je optiĉka SDH (SONET) telekomunikacijska mreţa. Na SDH
se nadograĊuje STM (Synchronous Transfer Mode) naĉin prijenosa koji simulira PCM sustave, te
ATM. ATM tehnologija predviĊa izgradnju homogene globalne mreţe, te dovoĊenje ATM
prikljuĉka do svakog korisniĉkog terminala. Trendovi razvoja MetroEthernet tehnologije, te
DWDM mreţe za fiziĉki pristup ATM mreţa gubi na znaĉaju i tedencija je napuštanja izgradnje
ATM infrastrukture. MeĊutim zbog prednosti malih okvira i mogućnosti virtualnih kanala, ATM
se i dalje koristi kod ADSL pristupne mreţe.
41
Standardna ATM suĉelja gube na znaĉaju i danas se sve manje koriste, a pokrivaju brzine od
25Mbit/s do 2,5Gbit/s
PODATKOVNA RAZINA
UVOD
Podatkovna razina (Data Link Layer) obavlja poslove potrebne za uspješan prijenos korisnikovih
podataka izmeĊu dva ĉvora neposredno povezana fiziĉkim kanalom. Prijenos se obavlja
oblikovanjem okvira ili bloka, koji je osnovna jedinica informacije (PDU) podatkovna razine, te
njegovom predajom preko suĉelja fiziĉkoj razini za prijenos do drugog ĉvora. Oblik okvira ovisi
o izabranom protokolu podatkovne razine. Razlikujemo dvije vrste protokola podatkovne razine,
znakovne (znakovno orijentirane, engl. Character Oriented) i bitovne (bitovno orijentirane, engl.
Bit Oriented). Podatkovnu razinu dijelimo u dvije podrazine: podrazinu 2.1 i podrazinu 2.2, slika:
Funkcije podrazine 2.1:
* sastavljanje i rastavljanje PDU (Protocol Data Unit), tj. okvira ili bloka;
* sinkronizacija po PDU i po oktetu;
* detekcija pogreške i odbacivanje neispravnog okvira.
Funkcije podrazine 2.2:
* kontrola toka zbog usklaĊivanja brzine prijenosa izmeĊu prijemnika i predajnika;
* kontrola pogreški u smislu retransmisije, ovisno da li je protokol spojevni ili bespojni
· Kod spojevnih protokola na osnovu numeracije PDU (po modulu) otkrijemo gubitak i traţimo
retransmisiju.
· Kod bespojnih protokola gubitak PDU ne izaziva nikakvu reakciju, a za konzistentnost
podataka brine se neka od nadreĊenih razina.
* multipleksiranje se provodi ako je po mreţnom prikljuĉku potrebno prenositi podatke više
protokola mreţne razine. Unutar jedne fiziĉke mreţe moţemo koristiti više razliĉitih protokola,
pa je potrebno definirati pristupne toĉke (SAP, Service Access Point) da bismo ih mogli
identificirati.
KODOVI ZA OTKRIVANJE POGREŠKI
Zaštita od pogreški je potrebna da bi informacija stigla na odredište u izvornom obliku. Pogrešku
moţemo detektirati i nakon toga korigirati na prijemnoj strani, ili traţiti retransmisiju izgubljene
informacije. Koji sustav će biti korišten ovisi o primjeni. Npr. kod govornih i video komunikacija
zbog vremenskih ograniĉenja (dio govorne informacije koji stigne nakon što je trebao biti
reproduciran nije više interesantan) nije moguće retransmitirati oštećeni PDU, ali se eventualno
42
moţe obaviti korekcija na prijemnoj strani. U digitalnom prijenosu podataka najĉešće nakon
detekcije pogreške odbacujemo PDU, a nakon toga obavljamo retransmisiju izgubljenih PDU. U
prvom sluĉaju koriste se kodovi za ispravljanje (korekciju) pogreški, dok je u drugom sluĉaju
vaţno koristiti što sigurnije kodove za otkrivanje (detekciju) pogreški.
Oštećenje PDU nastaje kao pogreška na jednom ili više bita koji ĉine PDU. Pogreške mogu biti
izazvane elektromagnetskom spregom izmeĊu vodova, razlikom potencijala izmeĊu masa,
smetnjama zbog blizine energetskih ureĊaja, izobliĉenjem signala izazvanim starenjem
komunikacijskih ureĊaja, promjenama napona napajanja i sliĉno. Te su pogreške sluĉajnog
karaktera, pa ih ĉesto identificiramo sa šumom. Takve pogreške otkrivamo kodovima za
otkrivanje (detekciju) pogreški.
Nakon otkrivanja pogreške, kod prijenosa podataka oštećeni PDU odbacujemo. U modernim
mreţama izgraĊenim optiĉkim prijenosnim sustavima pogreške su rijetke, pa je dominantni
mehanizam gubitaka PDU zagušenje. U sluĉaju zagušenja PDU bude izgubljen zbog
popunjenosti konaĉnih memorija ĉvorišta. U oba sluĉaja, gubitak nadoknadimo retransmisijom
izgubljenog PDU.
Kao mjerilo kvalitete prijenosa koristi se prosjeĉna vjerojatnost greške BER (Bit Error Rate),
pogreški po bitu. Moţemo smatrati da je vjerojatnost pogreške od 10-6 prihvatljiva (prosjeĉno
jedna pogreška na milijun prenesenih bita), 10-7 dobra, a 10-5 i sve ispod toga je loše.
Tehnike za otkrivanje pogreški zasnovane su na unošenju redundancije (zalihosti) u kod. Koder
ugraĊujemo na predajnoj strani kanala sa zadatkom da izvorni (koncentrirani) kod pretvori u
redundantni. Dekoder ugraĊujemo na prijemnoj strani komunikacijskog kanala, a zadatak mu je
da provjeri ispravnost primljene kodne rijeĉi. Dekoder neispravnu kodnu rijeĉ odbacuje, a
ispravnu prevodi natrag na izvorni kod. U sustavima za prijenos podataka zaštita od pogreški
provodi se nad PDU kao cjelinom. Kodna rijeĉ u smislu kodiranja i dekodiranja je ĉitav PDU,
ovisno o razini komunikacijskog sustava. Na fiziĉkoj to moţe biti znak, na podatkovnoj je to
okvir, na mreţnoj paket itd.
Korištenjem kodnih rijeĉi s povećanim brojem bita dobivamo veliki broj neiskorištenih kodnih
rijeĉi. Prijem neiskorištene kodne rijeĉi znak je da je nastupila pogreška, dok prijem ispravne
kodne rijeĉi samo s nekom vjerojatnošću garantira da je primljena originalna kodna rijeĉ. Naime,
one pogreške koje ispravnu kodnu rijeĉ pretvore u neku drugu ispravnu rijeĉ, nije moguće otkriti.
Treba pronaći kod u kojem unesena redundancija ima visok stupanj uĉinkovitosti. Kriteriji
uĉinkovitosti su:
· efikasnost otkrivanja pogreški, ovisi o minimalnoj distanci meĊu kodnim rijeĉima
· efikasnost algoritma, ovisi o potrebnim operacijama odnosno sklopovlju za kodiranje i
dekodiranje
· efikasnost protokola ovisi o odnosu korisne informacije prema veliĉini zaglavlja.
Kod dugaĉkih poruka je odnos SDU prema PDU pribliţno 1, ali je vjerojatnost pogreške veća. S
druge strane, poruka ne smije biti suviše kratka, jer će odnos PDU i SDU biti malen. Dakle,
postoji optimalna veliĉina PDU, od nekoliko stotina do nekoliko tisuća bita, za koju je
iskoristivost kanala maksimalna:
43
Pogreške se obiĉno pojavljuju u snopovima, odnosno kao dvostruke, trostruke i višestruke. Kako
smetnja traje odreĊeno vrijeme, usnopljavanje je veće što je veća brzina prijenosa. Dobra strana
usnopljavanja je što sa istom kvalitetom kanala i istim brojem pogrješnih bitova dobijemo manji
broj pogrješnih blokova (okvira). Loše je to što moţemo oĉekivati uĉestale pogreške unutar
jednog PDU, a to nam oteţava otkrivanje pogreški.
VRSTE KODOVA ZA DETEKCIJU POGREŠKI
Poruku moţemo prenositi bez ili sa zaštitom od pogreški. Bez zašte se podaci šalju kroz
modulator direktno na kanal:
Prijenos poruke sa zaštitom od pogreški:
Koder uvodi redudanciju u kod i dekoder prepoznaje dali je primljena poruka iz skupa ispravnih
ili nespravnih vrijednosti.
Sistematski i nesistematski kodovi
Kod moţe biti sistematski (originalnoj poruci se dodaju redundantni bitovi) i nesistematski (neki
općeniti kod). Za primjenu su interesantniji sistematski kodovi, kod kojih se prenosi originalna
informacija od k bita, kojoj se dodaje c redundantnih bita. Kodna rijeĉ redundantnog koda koja se
prenosi preko kanala ima ukupno n=k+c bita. Iskoristivost takvog koda je:
h = k/n .
Konvolucijski i blok kodovi
Kodove, osim na sistematske i nesistematske, dijelimo na konvolucijske i blok kodove.
Konvolucijski kodovi se najĉešće koriste kod malih kodnih rijeĉi. Nastaju tako da se svakom
bloku dodaju redundantni bitovi na osnovu tog i prethodnog bloka:
44
Prednost im je to što lakše detektiraju pogrešku, a mana što se pogreška multiplicira i propagira
na slijedeće blokove.
Redundantni bitovi se kod blok kodova dodaju na osnovi vlastite informacije:
Kodovi s paritetnim ispitivanjem
Kod kodova s paritetnim ispitivanjem, bitovima originalne kompleksije se dodaju paritetni
kontrolni bitovi, tako da za definirano paritetno ispitivanje broj jedinica bude paran ili neparan.
Za paritetno ispitivanje koristimo operaciju sume po modulu m=2. Zbrajanje svih znamenki neke
kodne rijeĉi po modulu 2 daje jedinicu, ako je broj jedinica u rijeĉi bio neparan, a nulu ako je bio
paran. Suma po modulu se koristi zbog svojih svojstava asocijativnosti, komutativnosti i
zatvorenosti, odakle slijedi mogućnost primjene matriĉnog raĉuna i rješavanja sustava jednadţbi
sliĉno linearnim jednadţbama.
SISTEMATSKI BLOK KODOVI S PARITETNIM ISPITIVANJEM
Sistematske blok kodove s paritetnim ispitivanjem moţemo opisati tabliĉno ili matriĉno. Zbog
veliĉine tablica ĉešće se koristi opis matricom (n,k), gdje je n ukupan broj bita, a k broj bita
originalne informacije, s tim da vrijedi da je k £ n. Sluĉaj k = n opisuje prijenos informacije bez
zaštite.
SISTEMATSKI CIKLIČKI KODOVI
Mana je općenitih kodova s paritetnim ispitivanjem što za praktiĉne duljine poruka od nekoliko
stotina ili tisuća bita prilikom kodiranja i dekodiranja moramo rješavati vrlo velike sustave
jednadţbi. Stoga je interesantno naći takve kodove, kod kojih se kodiranje i dekodiranje moţe
obaviti jednostavnim algoritmom. Takvi su cikliĉki kodovi.
Cikliĉki kodovi su nastali iz blok kodova korištenjem operacije cikliĉke permutacije (rotacije)
nad generirajućim polinomom g(x). Oni pripadaju sistematskim blok kodovima s paritetnim
ispitivanjem. Cikliĉka permutacija se radi tako da svaki bit pomaknemo u lijevo, a najznaĉajniji
bit dolazi na najmanje znaĉajno mjesto. Kodiranje i dekodiranje ovih kodova je vrlo jednostavno,
jer umjesto velikog sustava jednadţbi koristimo prikladne algoritme.
11010011101100 <--- ulaz
1011
<--- djelitelj (4 bits) (polinom dijeljenja)
-------------01100011101100 <--- result
Koristeći eksluzivni OR (XOR) djelitelj se pomiče u desno i ponavlja operacija između rezultata djelitelja.
Rezultat bi bio:
45
00000000001110
1011
-------------00000000000101 <--- ostatak (3 bita)
Ostatak se prenosi kao redudantna informacija, te se na prijemu (dekoderu postupak ponavlja i
ostatak mora biti isti, u suprotnom je došlo do pogreške.
Kodiranje cikliĉkih kodova obavlja se sklopom ĉiji su osnovni elementi bistabili:
U trenutku pojave trigger-signala na Cp, ulazna vrijednost se pamti na izlazu do slijedećeg
trigera. Ako se poveţe više bistabila jedan za drugim dobije se:
Što se moţe prikazati polinomom:
y=y0+y1D+y2D2+y3D3+...
Pa bi koder/dekoder izgledao prema slici:
Po slici se da naslutiti što dekoder radi. Ulazna sekvenca se pomiĉe i pribraja joj se rezultat XOR
operacije nad zadanim polinomom koji je realiziran D bistabilima. odnosno, izlazna sekvenca
nastaje dijeljenjem ulaza sa polinomom. Nas zapravo zanima ostatak tog dijeljenja. Taj ostatak se
prenosi kao kontrolna sumama, najĉešće na kraju okvira, ali moţe biti i dio zaglavlja.
PRAKTIČNA PRIMJENA KODOVA ZA DETEKCIJU POGREŠKI
U praksi se najĉešće koriste tri vrste kodova za detekciju pogreški:
1. vertikalna zaštita VRC;
2. duţinska zaštita LRC;
3. cikliĈka zaštita CRC.
Zaštitno kodiranje pomoć u vertikalne i duţinske metode.
46
Vertikalna zaštita VRC (Vertical Redundancy Check) se provodi dodavanjem paritetnog bita
svakom znaku. Paritet moţe biti paran ili neparan, odnosno znak moţe imati paran ili neparan
broj jedinica.
Primjena VRC omogućuje otkrivanje jedne pogreške. Da bi se povećala mogućnost detekcije i
omogućila korekcija pogreške, primjenjuje se duţinska zaštitna metoda LRC (Longitudinal
Redundancy Check), u okviru koje se odreĊuje paran ili neparan broj jedinica u nizu bitova istog
brojnog mjesta.
Istodobna zaštita sa VRC i LRC omogućuje otkrivanje dviju pogreški ili otkrivanje i ispravljanje
jedne. Primjer
111111110
101010100
111110001
101011010  ispravno
111011111
101010100
111110001
101111010 pogrešno
Vertikalna će nam pokazati na kojem oktetu je došlo do pogreške, a uzduţna na kojem bitu je do
pogreške došlo.
Ako postoji višestruka pogreška, na ovaj je naĉin nije moguće ispraviti.
Polinomska ili cikliĉka zaštita kodova.
Kod suvremenih protokola primjenjujemo cikliĉku zaštitu CRC (Cyclic Redundancy Check).
Imamo više razliĉitih cikliĉkih kodova ovisno o korištenom generirajućem polinomu:
CRC-12 je kod za IBM-ova stara ra_unala. Polinom za ovaj kod je:
CRC-16, tako_ er IBM:
x12x3x2x1=(x1)(x11x21).
x16x15x21=(x1)(x15x1).
CRC-CCITT se koristi kod svih bitovno-orijentiranih protokola koji imaju 16-bitnu zaštitu:
x16x12x51=(x1)(x15x14x13x12x4x3x2x1).
Za duţinu poruke od 1000 bita CRC-CCITT otkriva 99.999% grešaka.
CRC-32 se danas ĉesto upotrebljava kod lokalnih mreţa. Polinom mu je:
x32x26x23x22x16x12x11x10x8x7x5x4x2x1.
PROTOKOLI PODATKOVNOG SLOJA
Tokom razvoja pojavile su se tri grupe protokola podatkovnog sloja:
1. znakovno-orijentirani protokoli;
2. bitovno-orijentirani protokoli;
3. protokoli na lokalnim mreţama (takoĊer bitovno orijentirani).
ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI
Znakovno orijentirani protokoli polaze od pretpostavke da je na fiziĉkoj razini obavljena
sinkronizacija po znaku. Osnovna jedinica informacije kod znakovno-orijentiranih protokola je
blok sastavljen od pojedinih znakova. Karakteristika znakovno-orijentiranih protokola je da se
prijenos odvija znak po znak i da svaki znak mora imati odreĊeno znaĉenje. Mogu funkcionirati i
47
na sinkronim i na asinkronim kanalima. Loše je to što nisu transparentni, jer su neki znakovi
rezervirani za upravljanje prijenosom, pa se ne smiju pojaviti u korisnikovoj poruci.
Znakovno-orijentirani protokoli su se prvi put pojavili na mreţama terminala. Imali smo tri
izvedbe takvih mreţa. Slika prikazuje sloţeniji primjer gdje imamo na komunkacijskom kanalu
(modemi) tri terminala iza kontrolera:
.
Pri kodiranju znakova primjenjuju se dva koda:
a) ASCII / CCITT N05 / ISO 646, koji je danas u upotrebi.
b) IBM EBCDIC, koji se danas sve manje koristi;
U nastavku će se vidjeti koje su bile faze u radu, naĉin sinkronizacije prijenosa informacije
izmeĊu terminala i raĉunala (prozivanje), te tipovi okvira i funkcionalnost istih.
Faze komuniciranja prema ISO 1745
ISO 1745 je protokol napravljen dijelom na temelju IBM-ovog BSC znakovno-orijentiranog
protokola, definiranog za sinkroni prijenos. Interesantan nam je zbog definiranja faza u kojima se
odvija komunikacija. Od 5 navedenih, faze 1. i 5. su izvan ovog standarda.
1. uspostava fiziĉkog kanala:
* biranje (telefonskog) broja;
* prospajanje;
* sinkronizacija modema.
2. uspostava logiĉkog kanala:
* prozivanje;
* selektiranje.
3. prijenos podataka.
4. raskid logiĉkog kanala.
5. raskid fiziĉkog kanala:
* iskljuĉenje vala-nosioca;
* raskid telefonskog kanala.
Ove faze ne moraju slijediti jedna iza druge. Npr. ako je prozivanje i selektiranje u fazi uspostave
logiĉkog kanala bilo neuspješno, ponavljamo ga sve dok ne uspijemo, nakon ĉega moţemo
prijeći u fazu prijenosa podataka. Nakon raskida logiĉkog kanala ne moramo nuţno raskinuti i
fiziĉki, već moţemo ponovo obaviti prozivanje i selektiranje istog ili nekog drugog terminala.
Prozivanje i selektiranje obavlja primarna stanica ili master. Stanica koja se odaziva kada je
primarna stanica prozove ili selektira naziva se sekundarna stanica ili slave. Obje stanice se
tokom svog rada mogu naći u nekom odreĊenom stanju. Primarna će stanica u trenutku kada vrši
prozivanje ili selektiranje biti u kontrolnom stanju, a sekundarna, ako nije prozvana ni
48
selektirana, u neutralnom stanju. Kad sekundarna stanica prepozna poruku selektiranja, prelazi u
stanje prijema, a primarna stanica u stanje predaje. Ako primarna stanica pošalje poruku
prozivanja, a sekundarna ima spremne podatke, sekundarna će prijeći u stanje predaje, a primarna
u stanje prijema.
Vrste okvira
Prema ISO 646 definirano je više razliĉitih vrsta znakova za prijenos znakovno-orijentiranih
poruka. Oni se ne smiju pojaviti u korisnikovoj poruci, zbog ĉega kod ove vrste protokola imamo
problem transparentnosti.
Nama su posebno interesantni kontrolni znakovi:
SOH (01) - poĉetak zaglavlja (Start of Header);
STX (02) - poĉetak teksta (Start of Text);
ETX (03) - kraj teksta (End of Text);
EOT (04) - kraj prijenosa (End of Transmission);
ENQ (05) - upit (Enquiry);
ACK (06) - potvrda (Acknowledgement);
DLE (10) - iznimka (Data Link Escape);
NAK (15) - negativna potvrda (Negative Ack.);
SYN (16) - sinkronizacija (Synchronous idle);
ETB (17) - kraj bloka (End of Transmission Block).
Korištenjem ovih znakova definiraju se odreĊene vrste blokova (okvira), koje stanice meĊusobno
izmjenjuju radi upravljanja kanalom i prijenosa podataka. Kod sinkronog prijenosa, okviri
zapoĉinju s jednim ili dva sinkronizacijska znaka SYN.
Informacijski blokovi
Informacijski blokovi (okviri) koriste se prvenstveno u fazi prijenosa podataka i mogu biti:
a) Blokovi bez zaglavlja, koriste se kod najjednostavnijih protokola na jednospojnom mediju:
b) Blokovi sa zaglavljem. Zaglavlje je dio poruke koji sadrţi adresu odredišta, pozitivnu ili
negativnu potvrdu prijenosa, prijenosni put, prednost, redni broj i druge podatke potrebne za
odvijanje prijenosa. Njegov sastav odreĊen je protokolom. Korisnik nema uvid u zaglavlje.
StartOfHeader znak definira poĉetak zaglavlja, StartTeXt poĉetak korisnikove poruke, BCC kraj
bloka podataka....
Kontrolni blokovi
a) Primarna stanica šalje okvire prozivanja i selektiranja
b) Nakon što je primarna stanica izvršila prozivanje, sekundarna stanica, ukoliko nema spremnih
podataka, ostaje u neutralnom stanju i šalje negativni odgovor EOT. Ako ima spremne podatke,
prelazi u predajno stanje i odgovara sa jednim ili nizom informacijskih okvira
c) Ako je u fazi prijenosa podataka uspješno prihvaĉen blok, prijemna stanica šalje ACK, a
ako blok nije prihvaĉen, šalje NotAcK(NAK)
49
Kad predajna stanica pošalje blok podataka, oĉekuje od prijemne pozitivnu ili negativnu potvrdu.
Kada prijemna stanica pošalje pozitivnu potvrdu ACK, predajna nastavlja sa slanjem podataka.
Ako prijemna stanica primi pogrješan blok, šalje negativnu potvrdu NAK, te predajna ponavlja
prijenos prethodno odaslane poruke. Za sluĉaj da odgovor prijemne stanice izostane, predajna
nakon nekog vremena ĉekanja šalje upit i tek nakon primitka odgovora reagira na odgovarajući
naĉin. U praksi se moţe dogoditi da kompletna poruka bude izgubljena. Tada prijemna stanica ne
odgovara na poslani blok, jer ga nije ni primila. Kada predajna stanica pošalje upit, prijemna joj
odgovara potvrdno, jer smatra da se upit odnosi na prethodno primljeni blok podataka (predzadnji
koji je poslan), te predajna stanica šalje slijedeći blok. Rezultat toga je gubitak jednog bloka. Da
bi se to izbjeglo, uvodi se mehanizam alternativne potvrde, tj razlikujemo potvrde parnih i
neparnih okvira, tj uvodi se prva numeracija okvira (0 i 1)
To je bio prvi pokušaj numeracije okvira, i to s prozorom 1.
Da bi se riješio problem transparentnosti, koristi se posebni znak DLE, koji mijenja znaĉenje
znaka iza njega. Npr. sa DLE STX se postiţe da STX više ne znaĉi poĉetak teksta, već je to sada
korisnikov podatak. Sliĉno, sa DLE DLE se postiţe da DLE bude prenesen kao korisnikov
podatak:
d) Nakon obavljenog prijenosa podataka, predajna stanica moţe raskinuti vezu šaljući EOT,
odnosno vezu i fiziĉki kanal šaljući DLE EOT:
ZNAKOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI U PRAKSI
Unatoĉ znatnim nedostacima, znakovno orijentirani protokoli se masovno koriste zbog
sposobnosti korištenja asinkronih kanala. Sama ĉinjenica da osobna raĉunala standardno
raspolaţu asinkronim veznim sklopom, ograniĉava prijenos podataka telefonskim kanalom na
znakovno orijentirane protokole. Zbog kompatibilnosti, ĉak i interni modemi prividno s
terminalom komuniciraju asinkrono.
Pri tome nema znaĉenja što se komunikacija izmeĊu para modema odvija sinkrono, bitovno
orijentiranim protokolom, jer je ta aktivnost nevidljiva (transparentna) za korisnika.
Samoodredni protokoli
Samoodredni protokoli su takoĊer znakovno-orijentirani protokoli. Kao i znakovno orijentirani, i
samoodredni protokoli se koriste za asinkroni i za sinkroni prijenos (sinkronizacijski znak SYN).
Jedan od njih je DDCMP (Digital Data Communications Message Protocol) protokol u DNA
arhitekturi. Oblik okvira samoodrednog protokola je:
Zaglavlje samoodrednog protokola razlikuje se od zaglavlja obiĉnog znakovno-orijentiranog po
tome što sadrţi i podatak o duljini poruke LEN, zbog ĉega je nepotreban znak za kraj teksta.
Time je riješen problem transparentnosti. MeĊutim, protokol je postao osjetljiviji na pogreške
zaglavlja, pa je uveden posebni zaštitni znak za detekciju pogreški zaglavlja.
SLIP protokol Interneta
SLIP (Serial Line Internet Protocol) je de-fakto standard za modemski prijenos IP (Internet
50
Protocol) paketa preko telefonskih kanala. On nikada nije prihvaćen kao sluţbeni standard.
CSLIP je verzija sa komprimiranim zaglavljem.
PPP (Point to Point Protocol)
je sluţbeni protokol Interneta za modemske i druge serijske kanale. Specificira okvir kojim je
moguće prenositi pakete raznih mreţnih protokola po istom kanalu i mehanizme upravljanja
protokolima podatkovnog (LCP, Link Control Protocol) i mreţnog (NCP, Network Control
Protocol) nivoa. Omogućava prijenos asinkronim i sinkronim kanalima. Specifikacijom je
predviĊena uporaba okvira sliĉnog HDLC bitovno orijentiranom protokolu. Za asinkrone kanale,
transparentnost se postiţe korištenjem <ESC> znaka (hex 7D). Okvirni znak šalje se na poĉetku i
na kraju okvira, nakon izraĉunavanja zaštitnog polja po polinomu CRC-CCITT ili CRC- 32.
Adresno i kontrolno polje su fiksni, ali postoje kako bi se mogli koristiti sinkroni vezni sklopovi.
PID (Protocol Identifier) polje identificira protokol mreţne razine, ĉiji je paket smješten u polju
"podaci". Oblik okvira prikazan je na slici:
PPP okvir se standardno komprimira izostavljanjem adresnog i kontrolnog polja, te svoĊenjem PI
polja na 1 oktet. Maksimalna duljina podatkovnog polja se dogovara i standardno iznosi 1500
okteta. U fazi prijenosa podataka oĉito se radi o bespojnom protokolu. LCP se odnosi na
dogovaranje opcija (duljina okvira, kompresija zaglavlja), funkciju kontrole kvalitete i funkciju
provjere identiteta korisnika (lozinke). NCP se definira za pripadni mreţni protokol i koristi se za
odreĊivanje dinamiĉki dodjeljivanih mreţnih adresa (npr. kod pristupa korisnika komutiranim
kanalom), te za ukljuĉenje kompresije TCP/IP zaglavlja.
Prije pojave Interneta modemi su se najĉešće koristili za povezivanje dvaju raĉunala radi
razmjene datoteka i poruka koristeći neki od znakovno orijentiranih protokola (XMODEM,
YMODEM, ZMODEM).
BITOVNO ORIJENTIRANI PROTOKOLI
Kod znakovno-orijentiranih protokola svaka se poruka sastojala od znakova, od kojih su neki
imali posebno znaĉenje i nisu se smjeli pojavljivati unutar korisnikove poruke. Upotrijebljeni
protokoli zahtijevali su neposrednu potvrdu poruke nakon prijenosa, a nova se poruka nije
odašiljala prije primitka potvrde. To je bilo vrlo sporo i neprikladno, jer se svaki put trebalo
okretati smjer komuniciranja, te ĉekati vrijeme kašnjenja na kanalu.
Zbog problema sporosti i transparentnosti razvili su se novi protokoli i oblici okvira, kod kojih se
unutar teksta smiju prenositi bilo kakve kombinacije korisnikovih bita. Prvi takav protokol bio je
IBM SDLC (Synchronous Data link Control), koji je standardiziran kao ANSI protokol ADCCP
(ANSI Data Communications Control Protocol), ISO 3309/4335 protokol HDLC (High-speed
Data link Control), te protokol prema ITU-T preporuci X.25 LAP-B (Link Access Protocol
Balanced). Nadalje, bitovno orijentirani protokoli se masovno koriste kod lokalnih mreţa kao
MAC (Media Access Protocol) i LLC (Logical Link Control), kod sinkronih modemskih
komunikacija meĊu inteligentnim modemima (transparentno za korisnika) pod nazivom LAP-M
51
(Link Access Protocol for Modem), te kod mreţa za prospajanje okvira LAP-F (Link Access
Protocol for Frame Relay).
Jedina je mana bitovno-orijentiranih protokola da se iskljuĉivo koriste na sinkronim kanalima.
Podatkovni sloj se dijeli u dva dijela, podrazine 2.1 i 2.2. Oba imaju definirane osnovne oblike
okvira prema ISO standardu, i to 2.1 prema ISO 3309, a 2.2 prema ISO 4335.
Razina 2.1 prema ISO 3309
Na slici je. prikazan je osnovni oblik okvira: bitovno-orijentiranog protokola na razini 2.1
* F - okvirni znak, flag. Ima oblik 01111110 i oznaĉava kraj jednog i poĉetak drugog okvira.
IzmeĊu dva okvira moţe biti jedan ili više okvirnih znakova. Ako kanal nije opterećen, stanice su
duţne slati više uzastopnih okvirnih znakova, kako bi se odrţala aktivnost kanala i sinkronizacija
po znaku i okviru. Transparentnost korisnikove poruke se postiţe ubacivanjem nule nakon svakih
pet jedinica. Prijemnik poslije pet primljenih jedinica bezuslovno odbacuje nulu.
* A - adresno polje. Sadrţi adresu ureĊaja podatkovne razine. Njegova duljina moţe iznositi
jedan ili više okteta i odreĊena je pravilima upotrijebljenog protokola. Poruku s adresnim poljem
popunjenim jedinicama primaju sve stanice, odnosno to je univerzalna adresa. Poruku s adresnim
poljem popunjenim nulama neć e preuzeti nijedna stanica. Ovdje nedostaje adresa pošiljaoca (što
je naknadno uvedeno za MAC i LLC). Preporuka ITU-T X.25 ne predviĊa višeoktetno adresno
polje, pa je kod višespojnog povezivanja broj stanica na istom mediju ograniĉen.
* C - upravljaĉko (kontrolno) polje. Ima osnovnu duljinu od 8 bita. Prema ISO 4335 sadrţi
parametre koji odreĊuju vrstu okvira, te parametre vezane za numeraciju blokova i retransmisiju.
ITU-T X.25 preporuka i kasniji standardi predviĊaju i upravljaĉko polje duljine 16 bita.
* I - informacijsko polje. Sadrţi oktete korisnikove informacije. Kod nekih je protokola
maksimalna duljina propisana brojem bita, a kod drugih brojem okteta.
* FCS - zaštitno polje. Koristi se CRC-CCITT zaštita (16-bitna cikliĈka zaštita), koja djeluje na
cijeli okvir (A, C, I). Kod lokalnih mreţa (MAC) koristi se CRC-32.
Prijenos okvira obavlja se iskljuĉivo sinkronim kanalima. Na prijemnoj strani je potrebno
sastaviti okvir, za što postoje dva naĉina. Jedan je naĉin da prijemnik nakon detekcije okvirnog
znaka odmah provjerava adresu odredišta. Ako je adresa prepoznata kao vlastita, nastavlja se sa
kompletiranjem okvira, a ako nije, kompletiranje okvira se zaustavlja i ĉeka se sljedeći kontrolni
znak. Drugi naĉin je da prijemnik kompletira okvir, a tek onda provjerava adresu. Ovakav naĉin
je neprikladan i nepotrebno opterećuje ureĊaj, jer nema potrebe kompletirati okvire koji nisu
namijenjeni tom ureĊaju.
Nakon prepoznavanja adrese, prijemnik nastavlja sa kompletiranjem okvira sve dok ne naiĊe na
kontrolni znak. Tada provjerava je li primljeni okvir ispravan. Ako jest, cijeli se okvir prosljeĊuje
razini 2.2. Ako je detektirana pogreška, okvir se odbacuje. Višoj razini se ne dojavljuje ništa, jer
nije poznato da li je adresa ispravna i da li je kompletirani blok namijenjen tom ureĊaju.
Razina 2.2 prema ISO 4335
Razina 2.2 oĉekuje da joj stiţu ispravni okviri sa razine 2.1, te oĉekuje da će razina 2.1 poslati
njene okvire. Originalna specifikacija po ISO 4335 definira postojanje primarne i sekundarne
stanice. Primarna stanica šalje komandne okvire (command) prema sekundarnim stanicama i od
52
njih prima odgovore u obliku odzivnih okvira (response). Sekundarna stanica moţe odrţavati
komunikaciju samo s jednom primarnom stanicom.
Opisane stanice mogu raditi u naĉina prijenosa podataka:
1. normalni odzivni naĉin rada (NRM, Normal Response Mode), namijenjen obosmjernim (half
duplex) vezama;
2. asinkroni odzivni naĉin rada (ARM, Asynchronous Response Mode), namijenjen dvosmjernim
(full duplex) vezama.
U NRM naĉinu rada sekundarna stanica moţe pokrenuti prijenos samo na temelju izriĉite dozvole
primarne stanice, a kod ARM se prijenos moţe pokrenuti i bez te dozvole. NRM je pogodan za
prozivne sustave, gdje se sve akcije odvijaju prema toĈnom redoslijedu, a ARM za sustav jedne
primarne i jedne sekundarne stanice, koje ţele razmjenjivati informacije bez Ĉekanja i postupka
prozivanja.
Oblik upravljačkog polja
C-polje je oblikovano tako da ima tri razliĉite vrste (grupe) okvira:
* I - informacijski okvir (information) - sluţi za prijenos informacija. Prvi bit C-polja ovog
okvira je 0;
* S - nadzorni okvir (supervision) - sluţi za prijenos nadzornih informacija podatkovnog sloja
(potvrda I okvira, zahtjev za ponovni prijenos I okvira, privremeni prekid prijenosa I okvira).
Poĉetni bitovi C-polja su 10;
* U - nenumerirani okvir (unnumbered) - sluţi za dodatne upravljaĉke naloge podatkovnog sloja.
Poĉetni bitovi C-polja su 11.
Upravljaĉko polje moţe biti 8-bitno, ili prošireno (16-bitno),
8-bitno C-polje:
sadrţi slijedeće podatke:
* N(S) (Send Sequence Number) - redni broj odaslanog okvira;
* N(R) (Receive Sequence Number) - redni broj okvira kojeg predajna stanica oĉekuje primiti;
* S (Supervisory function bit) - bitovi nadzorne funkcije. Kako postoje 2 S-bita, imamo 22=4
razliĉitih S okvira;
* M (Modifier function bit) - bitovi vrste nenumeriranog okvira. Ima ih 5, pa postoji 25=32
razliĉitih U okvira.
* P/F (Poll/Final) - prozivni bit.
Kod S i I okvira ista vrsta okvira moţe biti komanda ili odaziv, ovisno da li ga šalje primarna ili
sekundarna stanica (C/R - Command/Response). U okvir moţe biti ili samo komanda ili samo
odaziv, tj. jedne U okvire šalje samo primarna, a druge samo sekundarna stanica.
Svaka stanica na vezi odrţava dvije varijable: V(S) (Send State Variable) i V(R) (Receive State
Variable). V(S) oznaĉava redni broj okvira koji će slijedeći biti poslan, a V(R) broj
informacijskog okvira za kojeg oĉekujemo da će slijedeć i biti primljen.
53
Kada neka stanica šalje informacijski okvir, tada u polje N(S) kopira sadrţaj svoje varijable V(S),
te nakon toga poveća za 1 (increment) V(S) po modulu 2n. Na taj naĉin je u zaglavlju (C-polju)
odreĊen redni broj pod kojim se taj okvir šalje. Ista stanica kopira sadrţaj V(R) u N(R) u trenutku
kada šalje informacijski ili nadzorni okvir. Time javlja koji okvir oĉekuje iz suprotnog smjera i
potvrĊuje prijem svih prethodno primljenih okvira.
Kada stanica prima nadzorni ili informacijski okvir od korespondentne stanice, analizira njeno
polje N(R), ĉime provjerava koji je od do tada poslanih okvira potvrĊen, odnosno da li je taj broj
okvira ispravan. Ukoliko se radi o informacijskim okvirima, provjerava N(S) i usporeĊuje sa
V(R). Ako je V(R)=N(S), primili smo oĉekivani okvir, pa V(R) povećamo za 1. Ako je
V(R)¹N(S), došlo je do dupliciranja nekog okvira, ili do njegova gubitka. Duplicirani se okvir
odbacuje. Prijemna stanica moţe odbaciti prekoredni paket i traţiti neselektivnu retransmisiju
svih okvira od izgubljenog dalje (Go Back N), ili prekoredni zadrţati i traţiti selektivna
retransmisiju onog okvira koji nedostaje (Selective Retransmission).
Blokove korisnikovih informacija numeriramo po modulu m=2n, gdje je n broj bitova podatka u
C-polju, a m širina prozora. Numeraciju blokova po modulu koristimo istovremeno za kontrolu
toka i kontrolu pogreški.
Kontrolom pogreški na razini 2.2 otkriva se gubitak blokova na razini 2.1 na osnovu njihovih
rednih brojeva, te se traţi njihova selektivna ili neselektivna retransmisija. Detekcija gubitka na
osnovu izostanka okvira (odnosno prijemom prekorednog okvira) moguća je na podatkovnoj
razini zbog toga, jer na fiziĉkom mediju, jednospojnom ili višespojnom, ne moţe doći do
promjene redoslijeda okvira. Pretpostavlja se, naravno, da predajnik šalje okvire redom.
Numeracija okvira po modulu moţe se koristiti i za kontrolu toka. Predajnik ne smije poslati više
okvira nego što je širina prozora (kod 8-bitnog C-polja širina prozora je 8, a kod 16-bitnog 128).
Mehanizam prozora prikazan je na slici
Predajnik smije poslati onoliko okvira kolika je širina prozora, a prijemnik šalje potvrde prijema.
Zbog kašnjenja se moţe dogoditi da predajnik pošalje npr. 8 okvira, a da do prijemnika stignu
samo 4 (numerirana od 0 do 3). Prijemnik tada potvrĊuje ta ĉetiri okvira (ACK4), te predajnik
šalje slijedeće okvire numerirane od 0 do 3. Ako u meĊuvremenu stigne potvrda za 7 okvira
(ACK7), predajnik nastavlja sa slanjem slijedeć ih okvira, numeriranih od 4 do 6. Postupak se
sliĉno nastavlja dalje.
54
P/F je prozivni mehanizam, koji se koristi ovisno o vrsti rada. U C-polju komande nalazi se P
(Poll) bit, a u C-polju odziva nalazi se F (Final) bit. Mehanizam P/F bita usko je povezan s
primarnim vremenskim sklopom.
Kod NRM naĉina rada, primarna stanica šalje niz okvira i u zadnjem okviru pošalje P bit u
jedinici (P=1), ĉime ţeli dozvoliti sekundarnoj stanici da šalje svoje okvire. Sekundarna stanica
se na to duţna odazvati nizom okvira i u posljednjem okviru poslati F=1, ĉime daje znak
primarnoj stanici da je spremna ponovo primati njene okvire. Na taj naĉin se efikasno kontrolira
promjena smjera komuniciranja na obosmjernom mediju.
Kod ARM naĉina rada, primarna stanica u svakom trenutku moţe sa P=1 zahtijevati odaziv
sekundarne stanice. Sekundarna stanica se na to mora odazvati sa F=1 što je prije moguće. Ako
sekundarna stanica trenutno nema podataka, poslat će nadzorni S okvir. Okvir s F=1 smatra se
direktnim odgovorom na okvir s P=1, te je lako ostvariti sinkronizaciju numeracije okvira.
Nadzorni S-okvir ima dva S-bita, što znaĉi da imamo ĉetiri razliĉita nadzorna okvira:
· SS=00  RR (Receiver Ready) - prijemnik spreman;
· SS=01  RNR (Receiver Not Ready) - prijemnik nije spreman;
· SS=10  REJ (Reject) - odbacivanje okvira (zahtjev za ponovnim slanjem);
· SS=11  SREJ (Selective Reject) - selektivno odbacivanje okvira.
Komandom/odazivom RR naznaĉuje se spremnost stanice za prijem okvira, a istovremeno se
potvrĊuju svi dotada preneseni okviri do N(R)-1. Komanda RR uz P=1 je upit o stanju druge
stanice. Komandom/odazivom RNR naznaĉuje se privremena nesposobnost stanice da primi
okvir I, a istodobno se potvrĊuju svi okviri sa rednim brojevima do N(R)-1. RNR se uz P=1 moţe
upotrijebiti i za traţenje podatka o stanju druge stanice.
Komandom/odazivom REJ traţi se ponovni prijenos okvira s rednim brojem N(R) i svih okvira
poslanih nakon njega, a istovremeno se potvrĊuju okviri do N(R)-1. U jednom trenutku za dani
smjer smije postojati samo jedan S okvir sa nalogom REJ.
Komandom/odazivom SREJ zahtijeva se ponovni prijenos samo jednog okvira, i to onog sa
rednim brojem N(S)=N(R). Prijemom tog okvira prijenos se nastavlja dalje.
Kontrolni U-okvir ima 5 M-bitova, pa imamo 32 razliĉita U okvira. Time se naznaĉuje niz
moguć ih komandi i odziva, od kojih ćemo navesti samo one koji su definirani sa ISO 4335:
· Komande koje šalje primarna stanica su slijedeće:
* 11 000  SARM (Set ARM) - postavi asinkroni odzivni naĉin rada;
* 00 001  SNRM (Set NRM) - postavi normalni odzivni naĉin rada;
* 00 010  DISC (Disconnect) - komanda za raskid veze;
* 11 010  SARME (Set ARM Extended) - postavi asinkroni odzivni naĉin rada s proširenim
zaglavljem;
* 11 011  SNRME (Set NRM Extended) - postavi normalni odzivni naĉin rada s proširenim
zaglavljem.
· Sekundarna stanica šalje sljedeće odazive:
* 00 110  UA (Unnumbered Acknowledgment) - nenumerirana potvrda;
* 10 001  CMDR (Command Reject) - odbacivanje komande.
Vremenski sklop
Vremenski sklop se koristi da bi se detektirao izostanak aktivnosti pojedine stanice. Kod NRM
samo primarna stanica ima vremenski sklop, a kod ARM i sekundarna. Vremenski sklop
55
primarne stanice oznaĉavamo s TP (Primary Timer), a vremenski sklop sekundarne stanice s TS
(Secondary Timer).
Pravila za korištenje TP (vremenskog sklopa primarne stanice) kod NRM su:
* START P=1 Vremenski sklop pokrećemo svaki put kad je P=1.
* RESTART F=0 Sekundarna stanica se moţe odazvati sa nizom od više okvira, a TP nanovo
pokrećemo svaki put kada primimo F=0.
* STOP F=1 TP zaustavljamo kad je F=1.
* istek pogreška Ukoliko proĊe vrijeme predviĊeno vremenskim sklopom, detektirali smo
pogrešku.
Pravila za korištenje TP kod ARM su:
* START P=1 Pokretanje TP.
* RESTART ne postoji
* STOP F=1 Veza je dvosmjerna, sekundarna stanica šalje F=1, Ĉime zaustavlja TP.
* istek pogreška Ako sekundarna stanica u odreĊenom vremenu ne pošalje F=1, došlo je do
pogreške u prijenosu.
Pravila za korištenje TS (vremenskog sklopa sekundarne stanice) kod ARM su:
* START I(N(S)) Pokreće se kada pošaljemo neki I okvir (sa rednim brojem N(S)).
* RESTART ne postoji
* istek pogreška Oĉekujemo da nam stigne okvir primarne stanice koji sadrţi N(R) i time potvrdi
N(S), odnosno I(N(S)). Ako predviĊeno vrijeme istekne, nastupila je pogreška.
Rad primarne i sekundarne stanice u NRM modu
predstavlja U ili S okvir, P i F znaĉi P=1 i F=1, P je primarna stanica, a S
sekundarna. I00 - prvi broj je redni broj okvira, a drugi je potvrdni broj, broj okvira kojeg
oĉekujemo iz suprotnog smjera.
· Prozivanje
Prozivanje u NRM modu:
·Selektiranje u NRM modu
56
Dvosmjerni prijenos u NRM modu
· Pojava pogreški:
Pogreške u fazi uspostave kanala,. Ako se smetnja pojavi na SNRM,P okviru, sekundarna stanica
se ne odaziva. Nakon što proĊe odreĊeno vrijeme, primarna stanica shvati da se nešto dogodilo i
da mora ponoviti poziv.
Pogreška na SNRM okviru:
Ako je pogreška na UA,F okviru, postupak je isti:
Pogreška u fazi raskida kanala
Primarna stanica mora slati DISC sve dok se veza ne raskine:
Pogreška na informacijskom okviru u NRM modu
Sekundarna stanica je potvrdila prijem samo prvog okvira i obavijestila primarnu da oĉekuje
prijem ostalih. Tako je primarna stanica shvatila da mora retransmitirati drugi okvir, a i sve
ostale. Ovdje smo mogli upotrijebiti i REJ umjesto RR. Traţenje retransmisije sekundarna stanica
moţe obaviti i bez RR ili REJ:
Pogreška se moţe pojaviti i na posljednjem informacijskom okviru. Tada koristimo vremenski
sklop primarne stanice. Ni ovdje nije nuţan REJ okvir.
57
Pogreška moţe nastupiti i na informacijskom okviru sekundarne stanice (NRM) i tada se i traţi
retransmisija bez upotrebe RR ili REJ okvira
.
Retransmisija se moţe traţiti i na naĉin da se TP pokreće svaki put kada primimo informacijski
okvir (STP - Start TP; RTP - Restart TP):
Rad primarne i sekundarne stanice u ARM modu
Stanice u bilo kojem trenutku smiju poslati P=1, odnosno F=1. Npr. U ovom primjeru primarna
stanica šalje I1,2,P, a sekundarna I2,2,F da bi potvrdila da je sve u redu s prijemom okvira I1,2.
· Pojava pogreški:
Pogreške u fazi uspostave kanala  Ako se na SARM,P okviru pojavi smetnja, sekundarna
stanica se ne odaziva. Nakon što proĊe odreĊeno vrijeme, primarna stanica shvati da se nešto
dogodilo i da mora ponoviti poziv.
Ako je pogreška na UA,F okviru, postupak je isti:
58
Pogreška na I okviru u ARM modu
Nakon detekcije pogreške moţemo postupiti na nekoliko naĉina. Moţemo koristiti P/F
mehanizam Na taj naĉin kasnimo za 6 okvira (od I2 do I7), koje moramo retransmitirati.
Retransmisija P/F mehanizmom u ARM modu:
Drugi je naĉin da sekundarna stanica pošalje REJ okvir
Retransmisija REJ okvirom u ARM modu:
Na osnovu REJ2 okvira primarna stanica egzaktno zna da je došlo do gubitka okvira I2. Ovdje
smo nepotrebno poslali samo 2 okvira. Treći je naĉin korištenje selektivne retransmisije:
Retransmisija SREJ okvirom u ARM modu:
Ovdje imamo malo kašnjenje zbog retransmisije samo jednog okvira. Bez obzira na to, ovaj
sustav primjenjujemo samo kada nam je potrebna veća brzina odziva, jer zahtjeva veću memoriju
59
i kompleksniju obradu. Da bi se pomoglo odrţavanje sinkronizacije, primarna stanica u ARM
modu povremeno šalje P=1, pri ĉemu se drţi pravila da ne smije poslati slijedeći P bit dok ne
dobije odgovor na prethodni. Ako ne dobije odaziv do isteka nekog odreĊenog vremena, onda
ponovo šalje okvir koji je imao P=1.
60
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
1
File Size
1 982 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content