Seminar Ski Povezivanje Na Net

Panevropski Univerzitet Apeiron Fakultet za informacione tehnologije

DSS - Sistemi za podršku odlučivanja

Načini povezivanja na internet Seminarski rad

Profesor prof. dr Lazo Roljić Student

Banja Luka april 2012. I

SADRŽAJ

II

UVOD Postoji mnogo definicija Interneta, od nekih čisto tehničkih do onih koji ga opisuju „mrežom svih mreža“. On u svojoj suštini jeste globalna mreža računarskih resursa koja smišljeno i logički objedinjuje milione različitih računara širom svijeta, koje koriste iste tehničke komunikacione standarde kako bi se ostvarila međusobna komunikacija. Sa povećavanjem broja korisnika Interneta došlo je i do povećavanja obima sadržaja koji se prenose sa i na Internet. To je dalje uslovilo težnju ka ubrzavanju Internet veze da bi se svi ti sadržaji mogli komfornije konzumirati. Sa druge strane, sve veći broj korisnika koji žive na udaljenim lokacijama je imao potrebu za vezom na Internet, te je to natjeralo ISP da uvode nove tehnologije da bi i takvim korisnicima (koji ne čine mali dio) izašli u susret. Tema ovog rada jeste analiza i uporedni pregled raličitih metoda i tehnologija dobavljanja “Internet protoka”, bez ulaska u različite načine distribucije Internet data stream-a kroz računarsku mrežu krajnjeg korisnika.

1

1. KLASIFIKACIJA INTERNET KONEKCIJA Načini povezivanja na Internet se mogu podijeliti u nekoliko kategorija, a prema: 1. trajanje konekcije • veza po zahtjevu • stalna veza 2. način vezivanja • bežično • putem žičane veze 3. veza sa ISP • direktno putem korisničkog naloga • indirektno putem WiFi besplatnih mreža Najzastupljeniji oblici vezivanja na Internet su: 1. Analogni Modem 2. Kablovski modem 3. ISDN 4. ADSL 5. Satelitski link 6. Mobilni Internet (GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA) Neki od ovih Internet pristupa su međusobno konkurentni (npr. ADSL i kablovski pristup), neki su više orjentisani specijalnim potrebama klijenta (satelitski Internet), dok drugi stavljaju naglasak na mobilnost usluge u odnosu na propusni opseg i cijenu po prenesenom megabajtu.

2. ANALOGNI MODEM Prvi oblik povezivanja na Internet od strane korisnika koji nisu u računarskoj mreži bio je povezivanje putem analognog modema, koristeći običnu telefonsku liniju. Ovakav način povezivanja je dugo bio dominantan kod nas, a te u posljednjih nekoliko godina se zamjenjuje drugim komunikacionim tehnologijama. Analogni modem (ili samo modem) je uređaj koji vrši modulaciju analognog telefonskog signala u digitalnu informaciju1. To znači da modem putem modulacije i demodulacije (odakle potiče i njegovo ime) vrši konverziju digitalnih podataka u signale prilagođene prenošenju putem telefonskih linija i obrnuto. Iako postoji više različitih tipova modema, oni se mogu podijeliti u dvije velike kategorije na Interne (ugrađuju se u računar) i eksterne (odvojeni uređaji, stoje van kućišta i na računar se povezuju putem različitih interfejsa).

1

Wikipedia // Analog modem, URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_modem

2

Slika 2.1: Interni i eksterni modem proizvođača U.S. Robotics (3Com)

Brzinu prenosa podataka određuju karakteristike telefonske linije, telefonska centra, te mnogi tehnički elementi (dvojnički sistemi, ograničavači brzine, kvalitet veza i sl.). Svi moderni modemi koriste full-duplex komunikaciju, koja omogućava istovremeni prenos upstream-a i downstream-a. Ovo se izvodi posebnim sklopom unutar modema, koji dijeli komunikacijski kanal u dva potpuno nezavisna transmisiona puta. Na ovaj način se ostvaruju maksimalne brzine prenosa podataka. Prvi analogni modemi su zadovoljavali Bell stasndarde i omogućavali su asinhroni i dupleksni prenos bakarnom paricom brzinama do 300 b/s (1962.). Današnji analogni modemi omogućavaju maksimalne brzine do 56 kb/s. Prvobitna namjena im je bila povezivanje dva računara. Internet konekcija analognim modemom se ostvaruje putem Dial-Up networking-a (skraćeno DUN). DUN je skup protokola i programske podrške korištene za vezivanje na ISP računar putem analognog modema i POTS-a (Plain Old Telephone System)2. Osnova POTS-a je emitovanje „sinusnog talasa“ (tj. naizmjenične struje) koji sam po sebi ne nosi nikakvu informaciju, ali sadrži tri parametra: frekvenciju, amplitudu i fazu. Očitavanjem i upisivanjem promjena u ovim parametrima se može prenijeti informacija. Postoje različite modulacije koje od kojih zavisi brzina transmisije: frekventna (do 100 b/s), amplitudna (do 1200 b/s), fazna (2400 b/s), kvadraturna amplitudna (9600+ b/s) i trellis (19.00 b/s). Iako se iz opisa karakteristika modema vidi da se radi o tehnologiji koja daje niske pristupne brzine, sve do kraja 2000. DUN je bio najzastupljeniji način vezivanja na Internet (u narednom periodu je broj od 250.000.000 Internet korisnika analognog modema drastično opao, te nakon 2003. izgubio primat). 2.1 Princip rada analognog modema Za povezivanje na Internet putem analognog modema potrebno je da korisnički sistem ispunjava određene preduslove: da u operativnom sistemu bude instaliran modem, da korisnik ima otvoren nalog kod ISP, te pristupni telefonski broj. Kada se pokrene proces povezivanja na Internet, DUN proslijeđuje komandu modemu da pozove ISP-ov pristupni broj na kome se nalazi ISP-ov modem. Nakon javljanja modema na drugoj strani, modemi šalju kontrolne signale u dva smijera da bi utvrdili kojom brzinom se mogu povezatri (dobro poznati zvuk povezivanja modema i faks uređaja). Iako modemi inicijalno pokušavaju maksimalnu brzinu povezivanja, vrlo često se vrši obaranje brzine („fall-back“) jer su sporije veze 2

Garcia, Nathan // How It Work: Dial-Up Networking, URL: http://www.pcworld.com/article/48467/how_it_works_dialup_networking.html

3

daleko manje osjetljive na smetnje, šumove, skokove u fazi i sl. te se na taj način, paradoksalno, sporijom vezom upostavlja kvalitetnija komunikacija, a time i veća brzina. Kada je ovaj proces završen, modem utišava zvučnik3. Nakon toga DUN šalje pristupne podatke (korisničko ime i lozinku) ISP-u putem CHAP procesa (Challenge Handshake Authentication Protocol). Na strani ISP računar provjerava pristupne podatke upoređivanjem primljenih podataka sa bazom korisnika, te u slučaju pozitivnog poklapanja dozvoljava prolaz Internet podataka. Prenos podataka putem telefonske linije se vrši metodom pod skraćenicom PPP (Point to Point Protocol). Kao i kod ethernet-a, PPP paketi (često se nazivaju i „frames“) imaju nekoliko dijelova. Sadrže početne i krajnje markere (wrappers), koji osim što određuju veličinu paketa, definišu i destinaciju paketa, te vrstu kompresije koja je korištena. Jedna velika razlika između PPP frame-ova i ethernet paketa je u količini PPP paketa koji mogu biti oporavljeni putem „frame check sequence“. Naime, zbog vrste prenosa putem bakarne parice javljaju se veliki gubici paketa. Kod ethernet veze, kada je neki paket označen kao neispravan, error-recovery sistem potpuno odbaci neispravan paket i zatraži ponovno slanje novog paketa, što je kod prenosa podataka brzinama do 56 kb/s neisplativo. Zbog toga PPP wrapper sadrži veću količinu validacionih i recovery podataka. 2.2 Prednosti i nedostaci veze putem analognog modema Dial-Up Networking je relativno zastarjela tehnologija. Nove tehnologije koje su se u posljednjim godinama pojavile potisnule su analogne modeme, posebno na polju brzina prenosa podataka (realne brzine se na digitalnim centralama kreću oko 40-42 kb/s). Sa druge strane Internet sadržaji su sve obiminiji i zahtjevaju veću propusnu moć. Novi standard za analogne modeme, pod nazivom V.92 donosi QuickConnect mogućnost, povećavane upstream-a putem pulsne modulacije, efikasniji prenos i kompresiju podataka za prenos. Jedna od prednosti modemske konekcije putem analogne telefonske linije jeste široka dostupnost zbog rasprostranjenosti telefonskih priključaka, te gotovo 100% opremljenosti računara (posebno prenosnih) modemskim uređajima.

3. KABLOVSKI MODEM Veza na Internet putem kablovskog modema (cable modem) predstavlja tehnologiju koja se takmiči sa ADSL tehnologijom4. Ova tehnologija vezivanja na Internet je zastupljena i kod nas, od strane operatora kablovske televizije koji uz uslugu CaTV (Cable Television) pružaju i Internet usluge. „Paket“ za pružanje Internet usluga se sastoji od korisničkog naloga, te kablovskog modema, koji se povezuje na mrežu kablovske televizije putem običnog koaksijalnog kabla.

3

Zvuk koji se čuje prilikom inicijalnog uspostavljana veze je standardan, te neka nepravilnost u zvuku može da znači neuspješno povezivanje. 4 Franklin, Curt // How Cable Modems Work, URL: http://www.howstuffworks.com/cable-modem.htm

4

Slika 3.1: Kablovski modem Motorola SURFboard

Najzastupljeniji kablovski modem na našem tržištu je Motorola SURFboard serije, kako zbog pouzdanosti, tako i zbog povoljne cijene koja kreće od 30,00 KM pa na više, zavisno od modela. Kablovski modem je u svojoj suštini network-bridge i modem koji obezbjeđuje dvojsmjerni prenos podataka putem radio frekventnih kanala u HFC i RFoG infrastrukturi5. Svakako je interesantno kako se veliki broj televizijskih kanala može uporedno prenositi zajedno sa Internet konekcijom, a sve to putem jednog običnog koaksijalnog kabla.

Slika 3.2: Koaksijalni kabl i jedan od tipova konektora

U kablovskom sistemu, kompletan propusni opseg (bandwith) je podijeljen u 6 megahercne segmente (kanale) kojima se distribuiraju televiziski kanali. Jedan od tih 6MHz kanala je pridodjeljen prijemu podataka (downstream). Upstream zahtijeva još manji frekventni opseg, tek 2MHz. Razlog za to je što je za većinu korisnika upstream (upload) drastično manji od downstream-a (download-a). Kablovski modem konvertuje dolazne signale u podatke koje računar može da protumači i prosljeđuje ih računaru na mrežnu karticu. Isto radi i sa odlaznim signalom, vršeći pri tome modulaciju/demodulaciju, po čemu je i dobio ime „modem“. Ovakav način pribavljanja Internet konekcije teoretski obezbjeđuje brzine do 38 megabita po sekundi, ali su realno ove brzine dosta manje. Jedan od razloga za to ješto svi korisnici moraju dijeliti ukupan bandwith provajdera6. Što je više ljudi u jednom trenutku on-line, to je manja brzina pristupa. Za razliku od klasičnih modema koji prave jedan-na-jedan vezu između računara i Internet provajdera, kablovski pristup koristi branching network. U tom sistemu uređaj zvan „cable 5

Wikipedia, URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Cable_modem Brandt, Andrew // How It Works: Cable Modem, URL: http://www.pcworld.com/article/14281/how_it_works_cable_modems.html 6

5

modem termination sistem“ (CMTS, koji je na strani provajdera) šalje „signal“ putem glavne linije. Glavna linija se dalje račva u „feeder“ linije, pri čemu svi korisnici Interneta na jednoj feeder liniji dijele njen bandwith.

Slika 3.3: Šematski prikaz kućnog pristupa kablovskom Internetu

Prema navedenom, možemo konstatovati da Internet konekcija putem kablovskog modema obuhvata dvosmjernu vezu dvije hardware-ske komponente - kablovskog modema i CMTS. Pored kućne (privatne) primjene, kablovski modem može imati primjenu i u poslovnom okruženju, ali se u tom slučaju koristi nešto drugačija konfiguracija, a nerijetko i mnogo skuplji kablovski uređaji sa dodatnim mogućnostima (WLAN, switch i sl.).

Slika 3.4: Poslovno okruženje sa kablovskim Internetom

6

3.1 Princip rada kablovskog interfejsa

Slika 3.5: Pojednostavljeni blok dijagram kablovskog modema

Koaksijalni kabl je vezan direktno na tjuner (putem kabl-interfejsa). Sa obzirom da Internet podaci dolaze kroz nekorišteni kanal, tjuner jednostavno prima moduliran digitalni signal i prosljeđuje ga demodulatoru. Tjuner sadrži i diplekser koji omogućava korištenje jednog seta frekvencija za downstream (najčešće između 42 i 850 MHz), a potpuno drugog za upstream (5 i 42MHz). Funkcija demodulatora je pretvaranje RF signala u pravougaonu amplitudnu modulaciju koja je čitljiva A/D konverteru (analogno-u-digitalno pretvaranje). A/D konverter pretvara QAM signal i prevodi ga u seriju 0 i 1. U ovom momentu se vrši i provjera na greške. Tako pretvoren signal se proslijeđuje na izlazno/ulaznu jedinicu prema računaru. Funkcija modulatora je da upstream iz 0 i 1 pretovori u RF signal i emituje ga na određenom slobodnom kanalu. Ovde se, dakle, radi o D/A konverziji (digitalno-u-analogno pretvaranje). 3.2 Prednosti i nedostaci kablovskog Interneta Jedan od glavnih nedostataka kablovskog Interneta je dijeljenje propusnog opsega po principu fairuse. Ukoliko se na kablovskom feeder-u nalazi mali broj korisnika ili nije nisu heavy-access korisnici, tada je ovaj problem vrlo malo izražen. U protivnom, degradacija performansi može bit drastična. Ovaj „problem“ se može umanjiti aktivnostima kablovske kompanije na uvođenju novih kanala ili dijeljenjem korisnika na više feeder-a. Još jedan značajan problem jeste slabija pokrivenost teritorije u odnosu na neke druge sisteme, jer zahtijeva postojanje kablovskih veza (coax ili optičkih). Jedna od prednosti pristupa Internetu kroz kablovski sistem je što (za razliku od ADSL) performanse ne zavise od udaljenosti od centralnog čvorišta ISP-a. Uz postojeću infrastrukturu ISP-a kablovski Internet predstavlja najjeftiniju verziiju broadband konekcije stalnog karaktera. Pored navedenog, kablovski modemi omogućavaju i korištenje VoIP što je trend kod kablovskih operatera. U zemljama EU i okruženja zastupljeni su i tzv. box sistemi kablovskih operatera koji u jednom uređaju objedinjuju receivere televizijskog signala sa kablovskim modemima, TV-on-demand i telefonskim vezama (ovi sistemi su veoma slični IPTV sistemima baziranim na ADSL vezi, ali se razlikuju u samoj tehnologiji povezivanja i distribucije dolaznog signala). 7

Prema nekim predviđanjima budućnost Interneta leži u kablovskom Internetu sa optičkim vezama. Razlog za priklanjanje ovom obliku distribucije podataka je simetričnost upstream-a i downstrama, što nije slučaj sa ADSL vezom.

4. ISDN Tokom 1980. pojavio se novi oblik povezivanja telekomunikacione opreme putem postojećih telefonskih linija. Ovaj oblik povezivanja dobio je naziv Integrated Services Digital Network, popularno ISDN. ISDN ima mogućnost slanja glasa, podataka i videa7 putem postojeće telefonske linije. Ovaj oblik komunikacije koristi standardnu telefonsku liniju (bakarnu paricu) kao prenosni medij. Sa obzirom da je ISDN sposoban za prevođenje jedne telefonske linije u više linija (sa podrškom brzom prenosu glasa, podataka i videa) ima čestu primjenu u video-konferecijama. Glavna razlika između analognog modema i digitalne ISDN linije je u tome da analogni modemi kovrtuju digitalni signal u analogni impuls, dok se kod ISDN-a, upotrebnom terminalnog adaptera digitalni signal prenosi bez modulacije u analogni. Postoje dvije glavne vrste ISDN priključka: BRI (Basic Rate Interface) i PRI (Primary Rate Interface). BRI je dizajniran za kućnu upotrebu i dolazi sa maksimalno tri odvojena kanala za prenos podataka putem telefonske linije (do 6 uređaja istovremeno). PRI posjeduje 24 odvojena kanala, pri čemu se i dalje koristi jedna bakarna parica. Broj uređaja je koji se mogu priključiti je definisan vrstom priključka i podešavanja na strani isporučioca usluga, dok je fizički limit broj priključaka na terminalnom adapteru. ISDN je omogućio brzine do 128 kbit/s, odnosno dva puta po 64 kbit/s (maksimalni prenos po jednom kanalu se sumira) po jednom korisničkom nalogu. Teoretski je moguće povezati u bridge više odvojenih konekcija putem više ISDN kanala, dok konkretna primjena zavisi od poslovne politike ISP-a i vrste ISDN priključka.

7

Ne radi se o digitalizovanom videu, nego o standardnom video zapisu koji se može reprodukovati na TV/Video

8

Slika 4.1: Kućna ISDN konfiguracija i princip diljenje veze

Slika 4.2: Terminalni adapter proizvođača 3Com

Slika 4.3: ISDN modem proizvođača Trust

9

Na našim prostorima su zastupljena dva standardna oblika povezivanja na Internet putem ISDN linije. Jedan je korištenje klasičnog ISDN modema (obično vezanog na računar putem USB ili RS232 konekcije). Drugi je putem terminalnog adaptera, često pogrešno nazivanog modem-om. Kod konekcije putem ISDN modema, veza se ostvaruje na način da se ISDN linija (ISDN BRI RJ45 konektor) uključi u ulaznu liniju modema, pri čemu je modem vezan na računar USB ili RS232 serijskom vezom. Kako računar ima instaliran modem kao klasični komunikacioni uređaj, veza na Internet se ostvaruje putem Dial-Up networkinga kao i kod klasičnih analognih modema. Ovakav način vezivanja omogućava da korisnik kroz drajver ISDN modema odredi da li će Internet konekcija ići po oba kanala ili samo jednim (64 / 128 kbs). Drugi način povezivanja uključuje korištenje znatno složenijeg (i skupljeg) uređaja - terminalnog adaptera. Ovaj uređaj na sebi ima ulaze za ISDN liniju, izlaze za dva (ili više) telefonskih priključaka, te USB ili RS232 vezu ka računaru. Terminalni adapter se na računar prijavljuje kao modem, te po potrebi DUN direktno kroz terminalni adapter ostvaruje konekciju na Internet. Pored klasičnih terminalnih adaptera, postoje i kombinovani uređaji koji u sebi sadrže terminalni adapter, router i aktivnu mrežnu komponentu (obično 4 x RJ-45 port). Kod takvih uređaja ISDN linija se uključuje direktno u modem, a računar se povezuje na LAN port. Firmware uređaja sadrži DUN emulator koji će na zahtjev za izlazom na Internet izvršiti povezivanje sa ISP. 4.1 Prednosti i nedostaci ISDN Internet veze ISDN je u potpunosti digitalna usluga koja bi trebala da ima mnogo manje grešaka u prenosu u odnosu na analognu vezu. Veza je mnogo brža nego kod analognih modema. Ne postoji „biranje“ broja nego se povezivanje ostvaruje gotovo trenutno. Mogućnost korištenja telefonske linije uporedo sa vezom na Internet (u tom slučaju brzina pada sa 128 kb/s na 64 kb/s zbog korištenja jednog kanala za telefonsku vezu). Sa druge strane nedostaci su i dalje niska brzina za savreme zahtjeve, visoka cijena implementacije usluga te povezivanje na Internet po zahtjevu, a ne stalna veza.

5. DSL Jedan od najpopularnijih načina ostvarivanja Internet veze kod nas je DSL konekcija. DSL je skraćenica za Digital Subsciber Line. Ovaj oblik veze omogućava ostvarivanje vrlo visokih brzina prenosa podataka, korištenjem klasične telefonske linije. Suština ovakvog prenosa podataka je korištenje frekventnog opsega za distribuciju digitalnog signala kroz bakarnu paricu, koji je odvojen od frekvencije koja se koristi za prenos kodiranog govornog signala. Većina korisnika (poslovnih i privatnih) koristi ADSL oblik veze. Skraćenica ADSL znači Asymmetric DSL. Ova asimetričnost se odnosi na razliku u brzinama između upstream-a i downstream-a. Ovakva konfiguracija Internet veze je zasnovana na premisi da je za većinu korisnika brzina upstream-a manje bitna od brzine downstream-a. Jedan od tehničkih nedostataka ADSL-a je što se radi o tehnologiji koja je vrlo osjetljiva na fizičku dužinu veze između centrale i krajnjeg korisnika (DSL modema). Limit ADSL veze je 18.000 stopa 10

(tj. 5.460 metara). Ovo znači da nakon te udaljenosti klijenta od centrale brzine drastično počinju da opadaju. Zbog toga ISP postavljaju repeatere i pojačivače signala da bi obezbijedili kvalitet signala na rubnim područjima. Drugi način za proširivanje usluga je postavljanje manjih centrala koje su sa glavnom centralom vezane optičkim kablom. Iako se po opisu ova metodologija čini jednostavnom, radi se o složenom sistemu, jer ADSL signal ne može da se održi kroz standardnu A/D-D/A konverziju putem optičke veze. Brzine ADSL standarda date su u tabeli: Vrsta ADSL ADSL ADSL2 ADSL2+

Upstream (Mb/s) 8 12 24

Downstream (Mb/s) 0.64 1 3

Maksimalni domet (m) 1.820 3.630 5.460

Tabela 5.1: Brzine različitih tipova ADSL veze

Savremeni sistem prenosa podataka ADSL-om zasnovan je na DMT sistemu (Discrete Multitone). Za razliku od nešto starijeg i nekompatibilnog CAP sistema koji je koristio dva odvojena frekventna opsega za upstream i downstream, ovaj sistem se zasniva na dijeljenju veze na 247 4KHz opsega/kanala. Svaki od ovih kanal se kontroliše i ukoliko je kanal neispravan njegov sadržaj se prenosi na drugi. DMT sistem konstantno nadgleda svih 247 kanal i stalno vrši prebacivanje između njih da bi se postigao optimalan kvalitet prenosa. Svi kanali nose i upstream i downstream. ADSL korisnik nakon svoje dolazne linije (telefonske utičnice) ima uređaj koji se često pogrešno naziva „terminator“, a u stvari se radi splitteru sa low-pass filterom. Ovaj filter na sebi ima izlaze za DSL liniju i za klasičnu telefonsku (analognu) liniju. Suština rada low-pass filtera jeste da odsijeca sve frekvencije iznad zadate i ovaj filter je apliciran na liniju na koju se vezuju telefoni. Cilj je da se spriječi interferencija između klasične telefonske linije i ADSL data streama.

11

Slika 5.1: Princip ADSL veze

Centrala sadrži switch koji omogućava izlaz prema PSTN (Public Swithced Telephone Network) standardnoj telefonskoj mreži. DSLAM je DSL Access Multiplexer koji prima korisničke konekcije i proslijeđuje ih prema ISP. Na strani korisnika nalazi se DSL trasciever koji se popularno (i netačno) naziva ADSL modem. Drugi naziv za DSL trasciever je i ATU-R (Asymmetrical Digital Subscriber Line Terminal Unit Remote). DSL transciever se na računar može vezati putem USB ili ethernet portova. Većina uređaja koje telekomunikacione kompanije isporučuju za svoje ADSL korisnike spada u kategoriju jednostavnih uređaja (sa kompanijskim firmware-om) te kao takvi vrlo često nisu pogodni za korištenje u poslovnom okruženju. U takvim slučajevima se nabavljaju kombinovani uređaji renomiranih proizvođača koji u sebi objedinjuju, pored DSL transcievera i router, WLAN, firewall i dr. Takvi proizvođači su Cisco, Billion, Belkin, te uređaji iz gornjeg segmenta proizvođača DLink, NetGear i sl. Na strani centrale se nalazi DSLAM koji vrši agregaciju svih korisničkih linkova u jedan link velikog kapaciteta. Taj uređaj, u suštini, omogućava DSL konekciju. DSLAM je sposoban za primanje više različitih konekcija (DMT, CAP), te obično ima mogućnost routiranja signala i IP adresiranja korisnika8. DSLAM je jedna od stvari koja čini suštinsku razliku u poređenju ADSL i Cable Internet konekcije. U slučaju kablovskog vezivanja novi korisnici se priključuju u „network loop“ koji je formiran od strane ISP, te svaki novi korisnik opterećuje propusni opseg što dovodi do uticaja na performanse. Kod ADSL konekcije DSLAM formira P2P vezu sa svakim korisnikom pojedinačno, pri čemu svaki novi korisnik ne opterećuje vezu kad DSLAM nego povećava 8

Franklin, Curt // How DSL Works, URL: http://computer.howstuffworks.com/dsl3.htm

12

satruaciju dolaznog (i izlaznog) zbirnog signala. Na ovaj način, povećavanjem propusnog opsega ISP-a moguće je teoretski neograničeno povećavanje broja korisnika bez gubitka performansi. Manje je poznato da postoje (i u praksi se koriste) mnoge alternative ADSL konekciji. Navodimo neke od njih: VDSL (Very High bit-rate DSL) - vrlo brza konekcija, ali sa velikim ograničenjem po pitanju udaljenosti između centrale i klijenta. Pogodna za prenos HDTV, internta i drugih on-demand usluga. Brzine koje se mogu stvariti su 52 Mbit downstream i 12 Mbit upstream. SDSL (Symmetric DSL) - ovaj oblik vezivanja karakteriše nemogućnost istovremenog korištenja telefonske linije i Interneta, ali uz ovo ograničenje omogućena je simetričnost upstream-a i downstream-a. Rijeđe se koristi zbog potencijalnog opterećenja upstream linka ISP. RADSL (Rate Adaptive DSL) - Konekcija slična ADSL vezi, ali modem može da sam odredi optimalnu maksimalnu brzinu u zavisnosti od kvaliteta veze i udaljenosti od centrale ISP. IDSL (ISDN DSL) - Kombinacija ISDN i DSL tehnologije, omogućava korištenje DSL Interneta na većoj udaljenosti nego klasičan DSL (do 10 km), ali su brzine koje se mogu ostvariti nešto niže nego kod DSL linije. Uni-DSL (Universal DSL) - Ovo je nova tehnologija koja je tek u nastajanju, a razvija je kompanija Texas Instruments. Radi se o DSL konekciji koja kombinuje ADSL u smislu dometa i VDSL u smislu brzina. Kompatibilna je „u nazad“ sa svim postojećim DSL konekcijama, pri čemu na većim udaljenostima ostvaruje ADSL brzine, dok na kraćim postiže VDSL brzine. Za vrlo kratke udaljenosti može ostvariti brzne i do 208 Mbit-a. 6. SATELITSKI INTERNET Jedan od oblika veze ka Internetu u područjima koja nemaju razvijenu telekomunikacionu infrastrukturu je dvosmjerni satelitski Internet link. Često se pod terminom „satelitski Internet“ podrazumijeva i oblik veze u kome upstream ide nekom konvencionalnom vezom (modem, ISDN, DSL), a downstream se odvija preko satelita. Sa druge strane, dvosmjerni satelitski link omogućava i slanje i prijem podataka bez potrebe za alternativnom vezom na Internet. Brzine koje se mogu ostvariti variraju, ali većina ISP nudi maksimalni downstream 1.5 Mbit i upstream 256 kbit, ali u prosjeku se radi o brzinama oko 500 kbit za downstream i 128 kbs za upstream. Nekada se ovaj oblik veze ka Internetu koristio gotovo ekskluzivno od strane novinara u ratnim područjima, nedostupnim zonama i slično, a sada je sve više privatnih korisnika ove konekcije. Veliki dio korisnika čine naftne kompanije koje na ovaj način vezuju svoje platforme na dalekim lokacijama (kopnenim ili morskim). Glavna karika ovog oblika konekcije jesu geostacionarni sateliti, tj. sateliti koji zadržavaju svoj položaj u Zemljinoj orbiti tokom rotacije planete. Zahvaljujući tome, kada se satelitski tanjir jednom podesi, on ostaje u stalnoj vezi sa satelitom, pri čemu je neophodan čist pogleda prema jugu, jer se svi geostacionarni sateliti nalaze u zoni Ekvatora. Način za Internet komunikaciju putem satelita jeste komunikacija putem određenih frekventnih opsega - C-Band, Ku-Band i Ka Band. Najnoviji način je korištenje Ka-benda. C i Ku opsezi su

13

imali probleme sa uticajem kiše na kvalitet prijema, veličinom tanjira, velikom potrošnjom električne energije, skupim bandwith-om i drugo9. Ka band je set frekvencija između 18.3 i 31 GHz. Uplink se nalazi u opsegu 27.5 - 31 GHz, a downlik u opsegu 18.3 - 20.2 GHz10. Ono što je interesantno kod instalacija za satelitski Internet je vrlo često postojanje „viška“ kabla, a razlog za to je čisto tehničke prirode - zbog izuzetno visokih frekvencija signala koje satelitski tanjir prikuplja11, neophodno je da se taj signal u određenoj mjeri obori prije nego što dođe do sklopova u modemu. Ovo se radi uređajem na satelitskom tanjiru, ali i povezivanjem tanjira i modema sa minimalno 50m kvalitetnog RG6 koaksijalnog kabla. Satelitski Internet je dostupan u određenim zonama tzv. „spot beams“ koji pokrivaju oko 200.000 km2. U smislu pustih i nedostupnih geografskih područja, ovo nije baš tako velika površina (primjera radi površina Aljaske je 1.717.854 km2). Pored toga jedan spot beam može da podrži samo fiksni broj korisnika. Pored ovog lokacijskog ograničenja, veliki problem satelitskig Interneta je kašnjenje (latency, lag). Sa obzirom da se geostacionarni sateliti nalaze u orbiti na visini od oko 30.000 km iznad zemlje, vrijeme koje je potrebno signalu da pređe taj put je 500-900 milisekundi. Iako je to prilično nevažno za e-mail ili web, stvari poput VoIP ili VPN postaju gotovo nemoguće. Drugi nedostatak satelitskog Interneta je FAP (Fair Access Policy). Ovo znači da ISP ograničava količinu podataka koji se mogu skinuti putem satelita u nekom određenom vremenskom roku (najčešće 24 sata). Ukoliko korisnik prekorači download-rate ISP automatski obara njegovu brzinu (u koracima) do brzine 56 kbit/s da bi drugim korisnicima omogućio korištenje propusnog opsega.

Slika 6.1: Šematski prikaz funkcionisanja satelitskog linka 9

Level 421 - C-Band vs. Ku-Band, URL: http://www.level421.com/index.php?id=387 McDowell, Guy // How Satellite Internet Works, URL: http://www.makeuseof.com/tag/technology-explained-how-does-satellite-Internet-work/ 11 Visoke frekvencije omogućavaju prenos većeg broja podataka. 10

14

Na strani korisnika se nalazi VSAT tanjir koji je obično prečnika od 0.75 - 1.8m za obične korisnike, do tanjira prečnika 2.4 m za lokacije sa nepogodnom konfiguracijom terena.

Slika 6.2: VSAT tanjir

Druga komponenta je satelitski modem koji vrši transfer podataka koristeći satelitski tanjir kao emiter-receiver.

Slika 6.3: iDirect 3100 satelitski modem

Na strani ISP se nalazi „Teleport“ koji zapravo vrši kompletan prenos putem satelitskog linka. Srce sistema najčešće čini VertexRSI teleport koji se sastoji od sistema antena prečnika 6.3m, transmitera, kontrolnih jedinica i rendundatne veze na Internet.

15

Slika 6.4: Jedan tanjir VertexRSI2 sistema

Druga važna komponenta ove komunikacije je NOC (Network Operations Centar) koji kontroliše svu komunikaciju. Sam princip prenosa podataka se zasniva na IP Multicasting tehnologiji što znači da jedan satelit može da opsluži 5000 kanala u jednom momentu. Satelit formira one-to-many konekciju, šaljući podatke u kompresovanom obliku istovremeno na više lokacija. Stepen kompresije direktno utiče na propusni opseg. Komercijalni ISP u prosjeku dozvoljavaju mjesečni download do 20 gigabajta i do 5 gigabajta za upstream prije nego što redukuju brzinu. 7. MOBILNI INTERNET Savremeno okruženje, koje je postavilo korištenje mobilnih telefona i srodnih uređaja u centar života i poslovanja, postavilo je zahtjev mobilnosti pred mnoge komunikacione komponente, pa i Internet. Radi se o tome da je GSM mrežom ostvaren prodor u komunikaciju u pokretu, bez lokacijskog ograničenja, te se ista logika morala primjeniti i na Internet. Veza ka Internetu sa mobilnog uređaja je postala svakodnevica, a konačni cilj je povećavanje propusnih mogućnosti. Kao određene korake u razvoju mobilnog Interneta možemo izdvojiti: 1. GPRS 2. EDGE 3. UMTS / 3G 4. HSDPA

16

7.1 GPRS GPRS (General Packet Radio Service) predstavlja prvi korak ka brzim mobilnim komunikacijama u GSM sistemu (Groupe Spécial Mobile). Do pojave GPRS, sistem zasnovan na GSM je omogućavao prenos podataka brzinama do 9600 bit/s što je bilo nedovoljno za sve obimnije Internet sadržaje. Evropska komisija za standarde u oblasti telekomunikacija obavila je specifikacije GPRS kodiranja, pri čemu 4 GPRS kanala (CS1 - CS4) imaju ukupnu realnu maksimalnu propusnu moć od oko 150 kbit/s što je za 20 kbit/s više od ISDN standarda. U uslovima korištenja ove brzine variraju u zavisnosti od karakteristika mobilnog uređaja, jačine signala mobilnih operatera, udaljenosti mobilnog uređaja od bazne stanice i drugih. Ipak, GPRS je omogućio prikazivanje punih WEB sadržaja na ekranu mobilnog telefona ili sufarnje na laptopu uz korištenje mobilnog telefona kao GPRS modema. GSN čvorovi upravljaju međusobnim spajanjem sa ostalim mrežama i izvršavaju mnoštvo funkcija, uključujući upravljanje pretplatnicima, tarifiranje i sigurnost, menadžment mobilnosti, roaming i geografsko rutiranje, kontrolu konekcije i paketski prenos12. Prema tome, uvedena su dva nova čvora za podršku paketskom saobraćaju, a to su: • •

SGSN (Serving GPRS Support Node) GGSN (Gatway GPRS Support Node)

Slika 7.1: Pojednostavljeni prikaz GPRS Internet konekcije

SGSN - Ovaj čvor je direktno povezan na sistem baznih stanica. SGSN je čvor koji uslužuje mobilne terminale, ažurira informacije o lokacijama, izvršava funkcije koje se odnose na sigurnost komunikacija i vrši kontrolu pristupa mreži. Prema tome osnovne funkcije SGSN-a su: 12

Dožudić, mr Miloš . GSM Komunikacije u informacionom sistemu. Mjesto izdavanja: Beograd. 2009

17

-

Ispunjava menadžment mobilnosti GPRS terminala (uključivanje i isključivanje sa mreže, autentikaciju korisnika, šifriranje, menadžment lokacija itd.) Da upravlja logičkim linkovima prema mobilnim terminalima (logički link nosi pakete korisničkih podataka, SMS saobraćaj i signalizaciju između mreže i GPRS terminala) Usmjeravanje i prenos paketa između mobilnog terminala i GGSN-a Da upravlja protokolom paketskih podataka, PDP (Packet Data Protocol). PDP definiše važne parametre, kao što su ime pristupne tačke, kvalitet servisa, GGSN koji će biti korišten za konekciju prema spoljnim paketskim mrežama podataka Generisanje podataka za tarifiranje.

GGSN - Ovo čvorište je veza prema spoljašnjosti mreže, tj. vezuje GPRS sa drugim mrežama paketskih podataka. Ovaj čvor prenosi signalne poruke, adresne informacije i formate podataka u cilju omogućavanja komunikacije između različitih mreža. GGSN sadrži sve IP adrese korisnika koji se opslužuju datom GPRS mrežom. Osnovne funkcije GGSN-a: - Da funkcioniše kao granični gateway prema vanjskim mrežama - Uspostavljanje komunikacije sa vanjskim mrežama paketskih podataka - Izvršavanje autentikacije korisnika prema vanjskim paketskim mrežama - Usmjeravanje i tunelisanje paketa prema i od SGSN-a - Generisanje podataka za tarifiranje 7.1.1 Karakteristike GPRS-a Uvijek On Line - Slično kao i kod SMS protokola, kad god je uključn mobilni uređaj koji podrzava GPRS protokol ne postoji potreba za klasičnim povezivanjem prilikom korišćenja GPRS servisa. Brzina povezivanja je gotovo trenutna. Zato se često kaže da su GPRS korisnici uvijek On Line. Plaćanje servisa prema količini prenesenih podataka - Primjenom savremene tehnologije i konceptom samog protokola, GPRS je servis koga operateri mobilne telefonije naplaćuju isključivo prema količini prenesenih podataka, a ne prema utrošenom vremenu. Novi servis je relativno jeftin sa stanovišta operatera - Sa obzirom da GPRS koristi iste frekvencije postojećih GSM mreža (GSM 900/1800/1900), a veoma se lako nadograđuje na postojeću strukturu, uvođenje ovog servisa je relativno jeftino kada se poredi sa uvođenjem 3G/UMTS (Universal Mobile Telephone Service). GPRS podržva IP i X.25 protokole - GPRS je zasnovan na principu prenosa paketa. Prenos podataka kroz mrežu ide po tipu paketa, koji se ponavljaju dokle god od strane onoga ko prima ne stigne potvrda o ispravnom prijemu. Zahvaljujući ovoj karakteristici, GPRS omogućava integraciju sa IP (Internet Protocol) i X.25 protokolom. To znači da se svaka IP ili X.25 aplikacija, posredstvom GPRS protokola, može koristiti preko GSM konekcije. 7.3 EDGE Enhaced Data for GSM Evolution, koji je takođe standardizovan u evropskom institutu za standarde u telekomunikacijama (ETSI), predstavlja posljednju fazu razvoja prenosa podataka unutar GSM standarda. Ova tehnologija sadrži novu modulaciju koja omogućava protok podataka brzinom od 384 kbit/s kroz postojeću GSM infrastrukuru. 18

7.4 UMTS / 3G Universal Mobile Telephone Service je evropski član treće generacije standarda mobilne telefonije (3G). UMTS omogućuje bežični (radio) pristup velikim brzinama i usluge bazirane na Internet protokolu (IP) integrišući ih u jedinstveno, telekomunikaciono okruženje. Korak prema IP bio je presudan. IP se bazira na paketnom prenosu, što jednostavno znači da korisnici mogu imati stalnu vezu ("on-line"), a plaćati samo stvarnu količinu primljenih ili poslanih informacija. IP protokol pruža niz pogodnosti i samim tim čini pristup mnogo bržim. UMTS je mnogo više nego obično proširenje GSM mreže digitalnih mobilnih telefona, premda se razvio iz te platforme. Kao što će pružiti bolju geografsku pokrivenost, isto tako će osigurati velike brzine prenosa podataka što će značajno promeniti dosadašnji način korištenja mobilnog uređaja. UMTS će igrati ključnu ulogu u stvaranju budućeg masovnog tržišta visoko kvalitetnih bežičnih multimedijalnih komunikacija kojem će pristupiti oko 2 milijarde korisnika širom svijeta do 2010. godine13. Frekventni spektar za ovu novu generaciju sistema mobilnih komunikacija lociran je u 2 GHz frekventnom opsegu. Jezgro UMTS mreže se sastoji od SGSN-a i GGSN-a. Oni obrazuju interfejs između radio sistema i fiksnih mreža za paketske komutacione servise i obezbeđuju sve neophodne funkcije kako bi se moglo rukovati prenosom paketa do i od mobilnih stanica. - SGSN je odgovoran za distribuciju paketa podataka do i od mobilne stanice unutar svoje servisne oblasti. Njegov zadatak je rutiranje i prenos paketa podataka, održavanje mobilnosti, održavanje logičkog linka, autentikacija i naplata. - GGSN djeluje kao interfejs između magistralne UMTS mreže i vanjske paketske mreže podataka (radio mreže i IP mreže). On konvertuje pakete koji dolaze od SGSN-a u odgovarajući format i šalje ih do odgovarajuće paketske mreže podataka. GGSN takođe obezbjeđuje funkciju autentikacije i naplate. Funkcija registra lokacije u GGSN-u memoriše pretplatnički podatak koji je primljen od HSS-a (Home Subscriber Server) i SGSN-a. Ovde navodimo samo one elemente sistema koji su vezani za izlazak ka Internetu u sistemu mobilnog prenosa podataka. Svakako da je UMTS jednako okrenuti i prenosu multimedijalnih sadržaja kroz mrežu (najočigledniji primjer su video-pozivi) koji su zasnovani na IP u point-topoint sistemu (ovu funkcionalnost omogućava IMS - IP Multimedia System). 3G i usluge mobilnog Interneta su međusobno povezane. Usluge mobilnog Interneta su postale mnogo savršenije primjenom 3G tehnologije, jer su brzine prenosa podataka postale mnogo veće i omogućeno je istovremeno korišćenje više različitih usluga. Mobilni Internet znači mnogo više od samog pristupa Internetu dok ste u pokretu. On predstavlja potpuno nov način komuniciranja, sa pristupom personaliziranim uslugama bilo gdje i bilo kada.

13

Bilić, doc. dr Nedeljko. UMTS-univerzalni mobilni telekomunikacioni sistem. Beograd, Tehnička knjiga. 2009.

19

Slika 7.2: Odnos brzina prenosa u različitim sistemima

7.5 HSDPA U želji da se poboljša podrška paketnih servisa dolazi do evolucije UMTS-a i nastaje HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) tehnologija je nadogradnja paketnog dijela UMTS mreže, odnosno ono što je EDGE tehnologija u odnosu na GPRS, to je HSDPA u odnosu na UMTS. HSDPA koristi isti frekventni spektar i širinu kanala kao i UMTS, pa za HSDPA ne treba posebna dozvola. Napredna modulacija radio signala omogućuje prenos dvostruko više podataka bežičnim putem od postojeće UMTS modulacije, a HSDPA mreža je takođe „pametnija" i brža u analiziranju signala i prilagođavanju parametara mreže. Neke od tehničkih novosti koje uvodi HSDPA su dijeljenje istih resursa za sve korisnike pojedine ćelije, veoma brzo prilagođavanje linka menjanjem na primer broja zaštitnih bitova zavisno o trenutnom kvalitetu veze, tu su i napredne tehnike popravljanja pogrešno primljenih podataka. HSDPA mreža omogućava brzine prenosa podataka do nevjerovatnih 14.4 Mbit/s uz drastično smanjenje cijene po prenosu megabajta podataka.

20

ZAKLJUČAK Razvoj tehnologija za povezivanje na Internet se može podijeliti u dva segmenta. To su su fiksne instalacije tj. žičani sistemi i bežični sistemi povezivanja. Za oba ova sistema su karakteristične zajedničke razvojne tendencije: • povećanje propusnosti • povećanje površine pokrivanja • korištenje surronud-independent tehnologija prenosa • smanjenje cijene koštanja po megabajtu transfera • integracija novih usluga uz minimalno prošrenje baznog sistema Ipak implementacija novih rješenja zasnovanih na fizičkoj povezanosti sa klijentima, posebno onih koja nemaju kompatibilnost “u nazad” je skupa i komercijalni operateri (ili države) se teško odlučuju na takve investicije. Sa druge strane bežične komunikacije se lakše implementiraju i kao takve zauzimaju sve veći značaj u načinima povezivanja na Internet (razvoj novih tehnologija poput WiMAX 802.16m predstavlja zajedničke poduhvate velikih kompanija). Jasno je da će u određenom momentu doći do blokade unapređivanja brzina na postojećoj infrastrukturi. Trenutno se zahtjev za povećavanjem propusne moći vezuje sa rastom veličine sadržaja koji se distribuiraju putem Interneta (HD video sadržaji, DVD-A i sl.), međutim postavlja se pitanje do koje granice će i sam sadržaj rasti. Već sad se diskutuje o problematici skladištenja ogromnih količina podataka, a kada se u tu formulu uključi i opterećenje cjelokupnog Interneta 21

zbog ogromnih podataka koji se prenose, problem prevazilazi čisto tehnički aspekt i ulazi u socijalni aspekt. Sa obzirom da se na našim prostorima (pa i okruženju) informatička infrastruktura nalazi na vrlo niskom nivou, a uzimajući u obzir finansijske mogućnosti svih aktera, može se gotovo sa sigurnošću konstatovati da će uvođenje novih tehnologija biti nešto na šta ćemo morati sačekati. Pored loše infrastrukture, problem sa kojim se suočavaju korisnici jeste slab interes ISP za drastična unapređenja zbog sporog ROI (Return On Investment). Sa druge strane, kada pogledamo tabelu u Prilogu 2 vidimo da se veliki broj zemalja nalazi u zoni 10 Mbit/s, te ne možemo reći da naši IPS tu zaostaju. Međutim, cijena po Mbit/s je kod nas drastično veća nego u navedenim zemljama, što visoke brzine Interneta čini nedostupnim širem krugu korisnika.

Prilog 1. Uporedni pregled maksimalnih brzina po različitim vrstama konekcije: Brzina (Mbit/s) 70 60 50 40 Brzina 30

Brzina

20 10 0 Modem

ISDN

ADSL

ADSL 2+

Cable

Satelit

GPRS

UMTS

HSDPA

WiMAX

Vrsta konekcije

Slika P1: Uporedni pregled maksimalnih brzina za različite konekcije

22

Vrsta konekcije Brzina Modem 56 Kbit/s ISDN 128 Kbit/s ADSL 8 Mbit/s ADSL 2+ 24 Mbit/s Cable 30 Mbit/s Satelit 1,5 Mbit/s GPRS 150 Kbit/s UMTS 2 Mbit/s HSDPA 14,4 Mbit/s WiMAX 70 Mbit/s Tabela P1: Maksimalne brzine

Prilog 2.

23

Slika P2: Uporedni prikaz brzina po državama (izvor: Wikipedia)

LITERATURA 24

1. Prof. dr. Paunović Đorđe, doc. dr. Aleksandar Nešković, Dr. Nataša Neškovic "Evolucija GSM sistema (GPRS & EDGE)” 2. Dožudić, mr Miloš . GSM Komunikacije u informacionom sistemu. Mjesto izdavanja: Beograd. 2009 3. Wikipedia // Analog modem, URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_modem 4. Garcia, Nathan // How It Work: Dial-Up Networking, URL: http://www.pcworld.com/article/48467/how_it_works_dialup_networking.html 5. Brandt, Andrew // How It Works: Cable Modem, URL: http://www.pcworld.com/article/14281/how_it_works_cable_modems.html 6. Franklin, Curt // How DSL Works, URL: http://computer.howstuffworks.com/dsl3.htm 7. Beal, Vangie // Types of Internet connections URL: http://www.webopedia.com/quick_ref/Internet_connection_types.asp 8. - // Internet Acces - Wikipedia, URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_access

25