Co jsou datové sítě?

Také technologie pro datové přenosy se rychle zdokonalují a díky nim se mohou prosazovat i nové výrazné trendy v oblasti služeb přenosu dat - například používání tzv. virtuálních privátních sítí. Dokonce se ukazuje, že datové sítě zřejmě časem zcela vytlačí své dosavadní konkurenty, tedy sítě určené pro přenos hlasu. Již dnes jsou totiž datové sítě schopné zajistit přenos hlasu, a to efektivněji než původní hlasové sítě. Vše tedy nasvědčuje tomu, že budeme svědky skutečné konvergence dvou dosud oddělených druhů sítí - hlasových a datových - do jedné univerzální sítě, schopné zajistit všechny požadované služby.

Pod pojmem "datová síť" (data network) se dnes chápe taková síť, která je určena pro přenos digitálních dat, "naporcovaných" do vhodně velkých celků (kterým se obvykle říká pakety) a přenášených po těchto celcích. Takovýto způsob přenosu, tedy po částech (paketech) a nikoli souvisle po jednotlivých bitech a bytech, je dnes zřejmě hlavním rozdílem mezi datovými a hlasovými sítěmi - protože i sítě pro přenos hlasu dnes fungují digitálně, neboli přenáší digitální (číslicová) data, ale v zásadě jako souvislý "proud" bitů či bytů, který nemusí být členěn na žádné celky charakteru paketů. Vezmeme-li si na pomoc odbornou terminologii, je dnes hlavní rozdíl mezi datovou sítí a sítí hlasovou zřejmě v tom, že datová síť funguje na principu přepojování paketů (packet switching), zatímco síť hlasová funguje na principu přepojování okruhů (circuit switching).

Ne vždy tomu ale bylo stejně. Hlasové sítě původně fungovaly na analogovém principu, a to po mnoho desetiletí. Teprve v poslední době přešly tyto sítě na digitální způsob fungování, protože se to ukázalo jako výrazně výhodnější a efektivnější. Základní princip fungování, tedy na principu přepojování okruhů, se ale nezměnil, stejně tak jako se nezměnilo poslání hlasových sítí - přenášet hlas. Díky tomu se nezměnily ani ekonomické a funkční vlastnosti hlasových sítí, které jsou dány zejména jejich způsobem fungování - tyto sítě dokáží vyhovět poměrně náročným požadavkům na kvalitu přenosových služeb, vyjádřenou například v celkovém přenosovém zpoždění či proměnlivosti tohoto zpoždění.

Daní za tuto schopnost je ovšem vysoká spotřeba dostupných zdrojů, zejména přenosové kapacity. Princip přepojování okruhů totiž vyžaduje, aby se mezi komunikujícími stranami vždy nejprve vytvořilo spojení, v rámci kterého je také vyhrazena určitá přenosová kapacita. Tato vyhrazená kapacita pak až do následného zrušení spojení nemůže být přenechána nikomu jinému, žádné jiné komunikující dvojici, a to ani za situace, že ten komu je vyhrazena ji fakticky nevyužívá. Celkový efekt je tedy ten, že hlasové sítě, fungující na principu přepojování okruhů, sice dokáží garantovat požadovanou kvalitu přenosových služeb, ale za cenu vyšších nákladů, resp. vyšší ceny (kvůli větší a málo efektivní spotřebě dostupných zdrojů).

Naproti tomu datové sítě, fungující na principu přepojování okruhů, sice nejsou schopné garantovat kvalitu služeb, ale na druhé straně efektivněji využívají dostupné zdroje a jejich služby proto mohou být výrazně levnější. Pro většinu tradičních aplikací ze světa počítačů, například pro přenos elektronické pošty, přenos souborů či vzdálené přihlašování, takovýto způsob fungování na principu "maximální snahy, ale nezaručeného výsledku" postačoval, a tak se výrazně projevily zejména ekonomické přednosti datových sítí i celkově větší pružnost a flexibilita.

Vývoj směřuje ke konvergenci

Klasické datové sítě, určené výhradně pro potřeby přenosu dat a fungující výše naznačeným způsobem - tedy bez garance kvality přenosových služeb - se dlouhou dobu vyvíjely souběžně s hlasovými sítěmi. Na počátku se ještě stávalo, že datové sítě byly ve skutečnosti realizovány jako nadstavba nad hlasovými sítěmi (využívaly jejich přenosových schopností, například prostřednictvím modemů), ale později začaly být datové sítě budovány i fyzicky jako samostatné sítě, využívající vlastních (samostatných) přenosových vedení.

Rozvoj datových sítí probíhal výrazně rychleji, než rozvoj sítí hlasových. Bylo to způsobeno celou řadou faktorů, mezi které patří i odlišná filosofie a tradice světa hlasových a datových komunikací. Hlasové sítě byly tradičně budovány a provozovány v monopolním prostředí, který se sám chová velmi neefektivně a celkově vykazuje značnou resistenci vůči změnám. Naproti tomu datové sítě byly budovány v prostředí spíše již liberalizovaném, které je mnohem pružnější a schopné rychle reagovat jak na technologický vývoj, tak i na vývoj v poptávce. No a poptávka po službách přenosu dat rychle rostla, a s ní se rychle vyvíjely jak samotné datové sítě, tak i technologie pro jejich budování a provoz.

V určitém okamžiku rozvoje technologií pro přenos dat se dokonce ukázalo, že tyto technologie dokáží zvládnout i přenos hlasu. Jedná se například o technologie typu VOIP (Voice Over IP), které "balí" zdigitalizovaný hlas do datových paketů protokolu IP, nebo o technologie VOFR (Voice over Frame Relay), které vkládají "hlas" do rámců Frame Relay. Důsledky tohoto technologického pokroku jsou dosti závažné - umožňují totiž datovým sítím poskytovat stejné služby jaké původně nabízely pouze sítě hlasové, navíc díky své větší efektivnosti i za výrazně výhodnějších ekonomických i jiných podmínek.

Náhle se tedy ukázalo, že již není nutné budovat dva oddělené druhy sítí, což nebylo výhodné ani z hlediska ekonomického, ani z hlediska jejich správy a údržby. Výsledkem je trend, označovaný jako "konvergence". Lze jej chápat jako splývání dosud samostatných hlasových a datových sítí a ústící v existenci jednotných univerzálních sítí, schopných poskytovat jak hlasové služby, tak i služby datové (služby přenosu dat).

Univerzální sítě a kvalita přenosových služeb

Důležité je, že tyto výsledné univerzální sítě budou mít svou podstatou a mechanismem fungování nižších přenosových vrstev mnohem blíže k datovým sítím. Budou fungovat na principu přepojování paketů, a nikoli na principu přepojování okruhů. Současně však tyto univerzální sítě musí určitým způsobem vycházet vstříc požadavkům hlasových přenosů, které jsou dosti citlivé na přenosové zpoždění a na jeho rozptyl (a stejnou citlivost začínají vykazovat i některé kategorie "datových" aplikací, například různé multimediální přenosy).

Univerzální sítě budoucnosti se snaží vycházet vstříc těmto specifickým potřebám zaváděním podpory pro garanci přenosových služeb (v této souvislosti se často používá i termín QoS, z anglického Quality of Service). Způsob jakým se tak děje není dosud ustálen a nejspíše se bude ještě vyvíjet - jednou z možností je přidělovat různým druhům přenášených dat různé priority, díky kterým s nimi bude specifickým způsobem nakládáno při průchodu přes mezilehlé uzly (datové pakety s vyšší prioritou budou mít přednost oproti paketům s nižší prioritou). S podporou různých priorit přenášených dat sice počítají i dnes běžně používané protokoly (například protokol IP), ale tyto možnosti nejsou v praxi podporovány, resp. implementovány. Proto se hledají nové způsoby realizace, jedním z nejnadějnějších směrů je řešení s názvem MPLS (MultiProtocol Label Switching).

Další možností jsou různé rezervační metody, které fungují na jiném principu: z celkové dostupné přenosové kapacity, která je mechanismem přepojování paketů využívána vždy celá (k přenosu těch paketů které jsou na řadě a mají být přeneseny), se "vyřízne" (vyčlení, rezervuje) určitá přenosová kapacita pro takové přenosy, které mají specifické nároky a požadavky. Takto vyčleněná přenosová kapacita pak může být využita i na původním principu přepojování okruhů, který je schopen garantovat požadované parametry přenosu.