Část III.- ISDN

V předchozím dílu jsme opustili telefonní síť v situaci, kdy již přišla na chuť digitálnímu způsobu fungování, použila jej uvnitř sebe sama, ale navenek, vůči svým uživatelům, stále ještě fungovala postaru a tedy analogově. Připomeňme si ve stručnosti, jak k tomu došlo: původní analogové telefonní ústředny byly postupně nahrazeny ústřednami digitálními a změny doznalo i jejich vzájemné propojení - pro současný přenos více hovorů "po jednom drátě" byla místo původního analogového frekvenčního multiplexu použita digitální technika časového multiplexu. Vše názorně ukazuje následující obrázek:

Představa vývoje telefonní sítě od původní, přes digitální až po síť ISDN

Místní smyčky však i u plně digitalizované sítě stále ještě fungují "postaru", neboli analogově. To mj. znamená, že na jejich konce se stále ještě připojují "staré dobré" analogové telefony, které již účastníci (uživatelé) používali dříve. Plná digitalizace telefonní sítě se tak obešla bez významnějších zásahů na straně uživatelů (účastníků).

Co je ISDN?

Celkový trend k digitalizaci se samozřejmě nezastavil "na půli cesty". Časem nutně musel někdo přijít s myšlenkou "protáhnout" digitální způsob fungování až na samotné okraje telefonní sítě, tj. až k jejím koncovým uživatelům (účastníkům telefonního provozu). Tím by konečně vznikla skutečná a plně "Digitální Síť" (Digital Network).

Mělo to ale jeden malý háček: již se to nemohlo obejít bez významnější změny i u koncového zákazníka. Ten by totiž musel vyměnit svůj původní (analogový) telefon za telefon nový, uzpůsobený digitálnímu charakteru jeho přípojky (místní smyčky). Případně by musel předřadit před původní telefon vhodnou "chytrou krabičku" (tzv. terminálový adaptér), která by kompenzovala digitální charakter přípojky a vytvářela by znovu původní analogové rozhraní (a tím umožnila použít původní telefonní přístroj). Obě varianty ale představovaly takovou změnu, kterou bylo nutné něčím kompenzovat - aby na tom zákazník nebyl bit a měl alespoň nějakou motivaci přejít na novou digitální síť.

Řešením, které lidi od spojů jistě napadlo velmi rychle, bylo přidat uživateli "něco navíc", v podobě dalších služeb a dalších možností. Tyto nové možnosti a služby pak byly do digitální sítě začleněny tak hluboko (a samozřejmě natrvalo), že již nebylo možné je odebrat - respektive, z pohledu zákazníka, nebylo možné koupit si služby nové digitální sítě bez těchto nových možností a služeb. Snad proto se o výsledku začalo hovořit jako o "digitální síti s integrovanými službami", anglicky: Integrated Services Digital Network, zkratkou ISDN.

Brzy se ale našli vtipálci, kteří pro zkratku ISDN našli i jiné možné výklady. Třeba ve smyslu "I Still Don´t Know, stále ještě nevím"), či "I Sure Don´t Need it", opravdu to nepotřebuji) apod.

Pokud vás zajímá charakter oněch "služeb navíc", samozřejmě bychom si je mohli vyjmenovat - ale názornější možná bude příměr. Jde z velké části o funkce, které dnes nabízí svým uživatelům sítě GSM, které také fungují plně digitálně. Například vám zobrazí na vašem mobilu, kdo vám právě volá (tzv. identifikace volajícího), či ukáže kolik jste právě protelefonovali, přesměruje hovor někam jinam, umožní konferenční hovor apod. Pokud je mi ale známo, zatím nikoho nenapadlo zabudovat přímo do ISDN také posílání SMSek.

B kanály

Cílem tohoto seriálu je popsat, jak se veřejná telefonní síť postupně vyvíjela a jaký vztah k ní má nastupující technologie ADSL. Cílem tedy není popisovat podrobněji ISDN jako takové - ale když už jsme na něj narazili, bylo by přeci jen škoda nezmínit se o jeho podstatě a základních myšlenkách. Následně nám to pomůže lépe pochopit to hlavní, oč nám v tomto dílu jde: jak ISDN využívá místní smyčku.

Začněme nejprve tím, k čemu je ISDN určeno. Jestliže jsme si jej popsali jako další stádium klasické telefonní sítě, určené především k poskytování hlasových služeb, pak i ISDN jistě bude nabízet hlasové služby. Činí tak ale plně digitálním způsobem, což si lze představit tak, že mezi oběma komunikujícími stranami vytváří souvislý přenosový kanál digitálního charakteru, schopný přenášet posloupnost bitů, resp. bytů, a to určitou konkrétní přenosovou rychlostí. Jak jsme si řekli již minule, při popisu digitální telefonní sítě, je na každý jednotlivý hovor zapotřebí přenosová rychlosti 64 kbps (přesněji 64000 bps). U digitální telefonní sítě toto platilo uvnitř ústředen a hlavně mezi nimi, v případě ISDN toto platí i na uživatelově přípojce - a tedy vlastně po celé trase přenosu.

ISDN tedy vytváří souvislý kanál o přenosové rychlosti 64 kbps mezi komunikujícími stranami, fakticky vedoucí skrz digitální telefonní síť. V terminologii ISDN je tento kanál označován jako kanál B (od Bearer, doslova: "nosný"). Je úkolem ISDN telefonů na koncích tohoto kanálu, aby převáděly lidský hlas z/do jeho digitální podoby (konkrétně založené na modulaci PCM, viz minule), kterou pak B kanál přenáší. Zapamatujme si dobře tuto skutečnost - tedy to že B kanály ISDN vedou skrz telefonní síť. Až dojde řeč na ADSL, zjistíme, že také ono vytváří přenosové kanály schopné přenášet data, ale tyto již nevedou skrz telefonní síť!

Nejen hlas, ale i data

Prostřednictvím ISDN tedy lze telefonovat. Když už ale ISDN vytváří plně digitální B kanály vedoucí "od jednoho konce až ke druhému konci", navíc s pevně danou a vyhrazenou (tj. také garantovanou) přenosovou kapacitou 64 000 bps, proč je využívat jen pro přenos hlasu? Proč ne třeba také pro přenos dat? Vždyť přenosovému kanálu, dimenzovanému na určitou přenosovou rychlost, může být celkem jedno co znamenají a představují bity a byty, které právě přenáší.

ISDN skutečně počítá s tím, že jeho B kanály jsou univerzální digitální přenosové kanály, schopné přenášet jak hlas, tak i obecná data (a je jim to v zásadě jedno). Zpoplatňovány jsou typicky v závislosti na čase, po který je daný kanál B zřízen a dostupný pro použití. Převedeno do terminologie hlasových služeb, platíte podle časové délky hovoru, v zásadě stejně jako u běžných telefonátů skrze klasickou telefonní síť (pomineme-li eventuelní drobné odlišnosti v hovorném u ISDN a klasických pevných linek). Převedeno do terminologie datových přenosů to znamená zpoplatnění podle délky spojení, bez ohledu na skutečné využití, resp. na objem skutečně přenesených dat.

Fakticky to tedy znamená, že k B kanálům lze připojovat jak telefony či např. faxy, tak i "datová zařízení" typu terminálů, počítačů apod.

Kanály D

Kanály B (Bearer) nejsou jedinými, které ISDN nabízí. Z dalších typů je pro nás nejvýznamnější kanál D (Delta), určený pro služební účely. Co to znamená?

Například to, že když s někým právě telefonujete (po jednom z B kanálů), mohou vám po D kanálu přicházet informace o tom, že se k vám právě snaží dovolat někdo jiný. Nebo může jít o informaci o tom, kolik jste již provolali. Stejně tak když sami někomu voláte, jsou příslušné "signalizační" informace o čísle volaného přenášeny po kanále D. Díky tomu můžete mít přenosovou kapacitu kanálů B vždy k dispozici celou a bez různých "rušení".

Obecně se po kanálu D přenáší "vše ostatní", co nepředstavuje vlastní hovor či "užitečný" datový přenos. Po kanálu D dokonce lze přenášet i obecná data (dokonce na principu přepojování okruhů), a využít jej tak jako další přenosový kanál, byť dosti pomalý - to ale již záleží na tom, co konkrétně nabízí příslušný telekomunikační operátor (a to by již chtělo samostatný článek o ISDN).

ISDN přípojky

Autoři ISDN počítali s tím, že uživatelé by měli mít k dispozici více než jen jeden kanál B. Například proto, aby mohli současně po jednom B kanále telefonovat a po druhém faxovat, nebo vést současně dva na sobě nezávislé telefonní hovory, či současně telefonovat a po druhém B kanálu komunikovat se svým terminálem. Současně s tím věděli, že uživatelé potřebují mít k dispozici také kanál D, aby se skrze něj mohli dozvědět kdo jim volá, či určit, komu oni sami volají. Proto se rozhodli "namixovat" uživateli různé skladby kanálů v rámci jedné přípojky.

Aby to ale nebylo tak jednoduché, nedostali uživatelé na výběr úplně libovolnou kombinaci B a D kanálů, kterou by mohli přesně naplnit své konkrétní individuální potřeby. Místo toho se ujaly pouze dvě varianty, které nejsou ani tak motivovány tím co konkrétní uživatel přesně potřebuje, ale naopak tím, co je možné mu nejsnáze poskytnout. A tím už se zase dostáváme zpět k našim místním smyčkám.

Přípojka BRI (Basic Rate Interface)

První ze dvou hlavních variant ISDN přípojek je šita na míru tomu, co je možné realizovat na existujících místních smyčkách - přesněji co bylo možné realizovat počátkem osmdesátých let, kdy se koncepce ISDN rodila.

Autoři ISDN si již tehdy všimli, že větší část místních smyček dokáže podstatně více - při odstranění frekvenčního omezení na vstupu do ústředny (tzv. vanové křivky, omezující šířku přenášeného pásma na 300 až 3400 kHz) a při nasazení vhodných modemů lze na většině těchto smyček dosáhnout přenosové rychlosti až 160 kilobitů za sekundu. Dnes, s dnešními technologiemi (ze kterých vychází i ADSL) to jsou megabity za sekundu, ale tehdy to bylo podstatně méně. Proto se autoři ISDN rozhodli "vměstnat" na místní smyčku kombinaci

2 kanály B + jeden kanál D

(a to navíc ještě kanál D v provedení s rychlostí 16 kbps).

Představa přípojky ISDN BRI

Takovýto druh přípojky, kterému se v původní terminologii ISDN říká BRI (Basic Rate Interface), je určen pro domácnosti a nejmenší kanceláře. U nás je nabízen pod názvem euroISDN2 (kde číslice 2 na konci odpovídá počtu B kanálů).

Jak již vyplývá se skladby B kanálů, umožňuje tato ISDN přípojka současnou komunikaci až dvou zařízení - například dvou telefonů, ze kterých lze telefonovat nezávisle na sobě, či jednoho telefonu a faxu, telefonu a počítače, dvou počítačů atd. Uživatelé Internetu mohou této přípojky využít ke svému připojení - a to buď po jednom B kanále rychlostí 64 kbps (a současně s tím mohou např. i telefonovat), nebo po obou B kanálech současně, v rámci tzv. channel bundlingu, který zajišťuje jejich spojení a dosažení rychlosti 128 kbps (ovšem za cenu dvojnásobného hovorného, které se platí za každý B kanál samostatně).

K ISDN přípojce BRI lze připojit až 8 zařízení

K samotné ISDN přípojce, konkrétně ke sběrnici S/T vycházející zařízení NT1 (Network Termination1), které zakončuje místní smyčku a je ještě ve správě operátora, lze připojit až 8 různých zařízení. Pokud na ně lze volat, může mít každé z nich vlastní telefonní číslo. Současně komunikovat však vždy smí nejvýše dvě z nich.

Přípojka PRI (Primary Rate Interace)

Pro úplnost se ještě zmiňme i o druhé hlavní variantě ISDN přípojky. Tou je přípojka označovaná jako PRI (Primary Rate Interface), určená pro kanceláře, případně operátory, pro připojení firemních pobočkových ústředen atd. (tedy spíše pro firemní zákazníky než pro soukromé osoby). Tato přípojka ale již není dimenzována s představou, že bude využívat existující místní smyčky - místo toho počítá s podstatně "dimenzovanějšími" přenosovými okruhy, takovými, jaké svět telekomunikací dokáže nabídnout. V minulém dílu jsme si ale řekli, že nabídka přenosových okruhů je různá podle toho, zda se nacházíme v Evropě či v USA - a proto se liší i ISDN přípojky, které jsou podle nich dimenzovány.

V USA a v Japonsku je přípojka PRI dimenzována podle spoje T1 o kapacitě 1,544 Mbps (neboli 24 x 64 000 bps plus něco málo na režii). Proto v těchto zemích má ISDN PRI přípojka 23 kanálů B a 1 kanál D (o šířce 64 kbps). Fakticky to znamená, že po takovéto přípojce lze například vést 23 standardních hlasových hovorů současně.

Dvě varianty přípojek ISDN PRI

V Evropě se místo spojů řady T používají spoje E, a konkrétně místo T1 pak spoj E1, dimenzovaný na 2,048 Mbps (neboli 32 x 64 kbps). Proto v Evropě (samozřejmě i v ČR) má ISDN PRI přípojka 30 kanálů B a 1 kanál D (zbytek je využit pro režijní účely). Rozdíl v počtu B kanálů je jednou z hlavních odlišností naší "euro" verze ISDN (u nás se tato přípojka označuje jako euroISDN30).

Jak ISDN využívá místní smyčku?

Vraťme se ještě jednou k ISDN BRI (alias euroISDN2) a ke způsobu, jakým tento druh přípojky využívá existující místní smyčky. Pokud tato přípojka obsahuje 2 B kanály a jeden kanál D o rychlosti 16 kbps, pak to celkově vychází na "spotřebu" 2x 64 kbps + 1x 16 kbps, což je 144 kbps. Aby se dosáhlo této přenosové rychlosti i potřebné komunikace, jsou zapotřebí i určité režijní bity navíc - s nimi pak vše dává 160 kbps. Přenos po místní smyčce tedy probíhá rychlostí 160 kbps.

Pokud bychom chtěli zacházet do techničtějších detailů, pak tento přenos je realizován podle standardu ANSI T1.601 nebo T1.605, ve frekvenčním pásmu od 0 do cca 138 kHz, jako modulovaný přenos s modulační rychlostí 80KBaud a kódováním 2B1Q. Jednotlivé bity jsou sdružovány do rámců o velikosti 240 bitů, z nichž každý obsahuje 216 "užitečných" bitů a 24 bitů režijních (proto rozdíl mezi 144 kbps a 160 kbps).

Pro uživatele ISDN je snad nejpodstatnější to, že z jejich pohledu je přenos v rámci celé ISDN sítě (a tedy i po jeho místní smyčce) plně digitální. Ve skutečnosti sice jde o modulovaný analogový přenos, ale nasazení příslušných modemů na místní smyčku a jejich správné fungování je věcí telekomunikačního operátora nabízejícího ISDN, který také musí garantovat rychlost 64 kbps na každém B kanálu. To je ostatně důvod, proč náš Telecom sice všude možně ISDN nabízí, ale vždy nejprve proměří konkrétní linku u případného zájemce a teprve pak mu sdělí, zda na jeho místní smyčce lze provozovat ISDN či nikoli (přeměnou z existující pevné linky).

Z pohledu našeho povídání, směřujícího k ADSL, je ale podstatná jiné věc: že v době vzniku ISDN (osmdesátá léta, standard je z roku 1984) dokázaly tehdejší technologie využít přenosových schopností (většiny) místních smyček na již zmiňovaných 160 kbps. Z toho pak také celá koncepce ISDN vzešla a zformovala své dva typy hlavních přípojek.

Od doby vzniku ISDN ale možnosti technologií pokročily mílovými kroky. Natolik, že na (většině) předmětných místních smyček dokáží dosáhnout přenosových rychlostí až v řádu megabitů. Ale to už jsme skoro u technologií xDSL, proto: pokračování příště.