10.07.2015 Views

Predgovor Ova je skripta prvenstveno namijenjena predmetu ... - FER

Predgovor Ova je skripta prvenstveno namijenjena predmetu ... - FER

Predgovor Ova je skripta prvenstveno namijenjena predmetu ... - FER

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<strong>Predgovor</strong><strong>Ova</strong> <strong>je</strong> <strong>skripta</strong> <strong>prvenstveno</strong> nami<strong>je</strong>n<strong>je</strong>na <strong>predmetu</strong> “Pri<strong>je</strong>nos podataka”, <strong>predmetu</strong>specijalizaci<strong>je</strong> profila “Telekomunikaci<strong>je</strong> i informatika” (studijski program“Informacijska i komunikacijska tehnologija”) koji se preda<strong>je</strong> u trećem semestrudiplomskog studija na Fakultetu elektrotehnike i računarstva u Zagrebu. U skriptisu obrađeni osnovni pojmovi koji se koriste u transportu informacijatelekomunikacijskim mrežama. Poseban <strong>je</strong> osvrt dan na digitalne komunikacijskesustave i model otvorenih komunikacijskih sustava, OSI RM. Unutar tog modeladetaljno su obrađeni fizički sloj i sloj informacijskog linka. Takav pristupodgovara nazivu predmeta (Pri<strong>je</strong>nos podataka) ko<strong>je</strong>m <strong>je</strong> ova <strong>skripta</strong> inami<strong>je</strong>n<strong>je</strong>na.Konvenci<strong>je</strong> korištene u ovoj skripti:• pri<strong>je</strong>vod termina na hrvatski (engleski termin)većina stručnih naziva napisana <strong>je</strong> za<strong>je</strong>dno s izvornim nazivom na engleskom, pričemu <strong>je</strong> hrvatski pojam masno otisnut, a engleski napisan u zagradi kurzivom;• značen<strong>je</strong> skraćenice na hrvatskom (skraćenica – značen<strong>je</strong> skraćenice naengleskom)u ovoj <strong>je</strong> skripti većina skraćenica prevedena na hrvatski (masno otisnuto), asama skraćenica <strong>je</strong> napisana velikim slovima u zagradi za<strong>je</strong>dno s izvornimengleskim značen<strong>je</strong>m pisanim kurzivom). Na m<strong>je</strong>stima gd<strong>je</strong> nisam smatraopotrebnim prevoditi skraćenicu ona <strong>je</strong> napisana samostalno (bez pri<strong>je</strong>voda), aodmah u zagradi do n<strong>je</strong> i značen<strong>je</strong> na engleskom:• skraćenica (značen<strong>je</strong> na engleskom).1


Osnovni zadatak komunikacijskog sustava (communication system) <strong>je</strong>omogućiti razm<strong>je</strong>nu informacija između izvora i odredišta. Komunikacijskisustavi mogu biti analogni i digitalni. U potpuno analognom komunikacijskomsustavu signal se na ci<strong>je</strong>lom komunikacijskom putu od izvora do odredištatransportira u analognom obliku. Prim<strong>je</strong>r takvog sustava <strong>je</strong> analogni telefonskisustav (POTS – Plane Old Telephone System) koji pruža osnovnu telefonskuuslugu (POTS – Plane Old Telephone Service). U današn<strong>je</strong> vri<strong>je</strong>me se potpunoanalogni komunikacijski sustavi iznimno ri<strong>je</strong>tko koriste. Suvremeni sukomunikacijski sustavi uglavnom digitalni. Informacija se ci<strong>je</strong>limkomunikacijskim putem (communication path) od izvora do odredištatransportira u digitalnom obliku ili se koristi kombinacija digitalne i analognekomunikaci<strong>je</strong>, što znači da <strong>je</strong> na po<strong>je</strong>dinim segmentima komunikacijskog putasignal koji prenosi informaciju digitalni, a na ostalim di<strong>je</strong>lovima analogni. U ovojće skripti biti razmatrani isključivo digitalni komunikacijski sustavi. Na početkukomunikacijskog puta u osnovnom modelu digitalnog komunikacijskog sustava(DCS – Digital Communication System) nalazi se informacijski izvor kojigenerira signal izvora, g(t). Informacija (information, na gorn<strong>je</strong>m slajduoznačena kao m) može biti govorna ili glasovna (voice), podatkovna (data, npr.podaci upisani u bazu ili datoteku pohran<strong>je</strong>nu na čvrstom disku računala), video,audio i dr. Signal na izlazu izvora može biti kontinuiran (analogni; amplitudasignala poprima kontinuirane vri<strong>je</strong>dnosti) ili diskretan (amplituda signalapoprima diskretne vri<strong>je</strong>dnosti). Signal u općenitom smislu predstavlja fizikalni(električki, optički) prikaz informaci<strong>je</strong> koju prenosi. Digitalni signal <strong>je</strong> diskretansignal koji se u pravilu sastoji od sli<strong>je</strong>da pravokutnih impulsa definiraneamplitude i trajanja.2


Zadatak <strong>je</strong> kodera izvora (source coder) da signal izvora pretvori u digitalnisignal i(t), pogodan za daljnju obradu i pri<strong>je</strong>nos, tj. transmisiju (transmission).Koder izvora <strong>je</strong> u većini digitalnih komunikacijskih sustava binarni i sve kodneri<strong>je</strong>či na izlazu kodera izvora imaju u pravilu <strong>je</strong>dnaku duljinu izraženu bro<strong>je</strong>mbita. Sukladno teoriji informaci<strong>je</strong>, koder izvora mora d<strong>je</strong>lovati na takav način dapros<strong>je</strong>čna količina bita po svakoj kodnoj ri<strong>je</strong>či bude što manja (donja <strong>je</strong> granicaodređena entropijom izvora). Nadal<strong>je</strong>, koder kanala (channel coder) preuzimaformirane kodne ri<strong>je</strong>či i doda<strong>je</strong> im zalihost (redundanciju) koja u pri<strong>je</strong>muomogućava raspoznavan<strong>je</strong> simbola priml<strong>je</strong>nih s pogreškom. Pogreške nasimbolima nastaju usli<strong>je</strong>d d<strong>je</strong>lovanja smetnji u pri<strong>je</strong>nosu (signal n(t)). Zadatak <strong>je</strong>pretvarača da izlaz iz kodera kanala, signal k(t), pretvori u signal s(t) pogodan zapri<strong>je</strong>nos medi<strong>je</strong>m. Pretvarač tu pretvorbu može obavljati na dva bitno različitanačina: digitalna modulacija (digital modulation) i linijsko kodiran<strong>je</strong> (linecoding). Nakon d<strong>je</strong>lovanja pretvarača signal se prenosi pri<strong>je</strong>nosnim medi<strong>je</strong>m dopri<strong>je</strong>mnika. Pretvarač u pri<strong>je</strong>mniku pretvara signal priml<strong>je</strong>n s medija, r(t), udigitalni signal p(t). Predajni filtar u predajniku i pri<strong>je</strong>mni filtar u pri<strong>je</strong>mnikuograničavaju pri<strong>je</strong>nosni pojas signala i oblikuju n<strong>je</strong>gov spektar na takav način dase na izlazu pri<strong>je</strong>mnog filtra postigne dovoljno veliki odnos sredn<strong>je</strong> snage signalai sredn<strong>je</strong> snage šuma kako bi se ostvarila žel<strong>je</strong>na kvaliteta pri<strong>je</strong>nosa signala.Dekoder kanala otkriva pogreške simbola (symbol error), ko<strong>je</strong> nastaju ti<strong>je</strong>kompri<strong>je</strong>nosa. Ovisno o vrsti primi<strong>je</strong>n<strong>je</strong>nog koda neki koderi kanala mogu i ispravljatipogreške simbola (samo idealan kod kanala omogućava otkrivan<strong>je</strong> i ispravljan<strong>je</strong>svih pogrešaka simbola). Ako prilikom pri<strong>je</strong>nosa ni<strong>je</strong> bilo pogrešaka, ili ako <strong>je</strong>dekoder kanala uspio ispraviti sve pogreške, tada će vri<strong>je</strong>diti i(t+τ) = d(t), pričemu <strong>je</strong> τ kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> u pri<strong>je</strong>nosu i obradi signala ko<strong>je</strong> unose po<strong>je</strong>dini di<strong>je</strong>loviDCS-a.3


Izlaz dekodera kanala, d(t), u obliku kodnih ri<strong>je</strong>či fiksne duljine dolazi na ulazdekodera izvora koji kodne ri<strong>je</strong>či pretvara u signal o(t) (vidi sliku modeladigitalnog komunikacijskog sustava) i šal<strong>je</strong> ga odredištu. Na odredištu se signalo(t) pohranju<strong>je</strong> kao informacija m’. Stupanj podudarnosti informacija m i m’najviše ovisi o pogreškama simbola, a di<strong>je</strong>lom i o vrsti signala izvora, g(t).Prilikom pretvorbe analognog signala izvora u digitalni na odredištu će vri<strong>je</strong>diti:o(t+τ’) ≠ g(t), čak i kad nema smetnji u pri<strong>je</strong>nosu.U literaturi se vrlo često za signal koji ima oblik sli<strong>je</strong>da pravokutnih impulsakoristi naziv digitalna podatkovna poruka (digital data message), odnosnoskraćeno podaci (data, n<strong>je</strong>mački Daten). U teoriji komunikacijskih sustavapojam podaci odnosi se na zapis informaci<strong>je</strong>. Otuda i pot<strong>je</strong>če naziv podatkovnekomunikaci<strong>je</strong> (data communications), odnosno pri<strong>je</strong>nos podataka (datatransmission). Na prim<strong>je</strong>r, nečiji govor <strong>je</strong> informacija, a uzorak govornog signala(npr. električkog signala na izlazu mikrofona) <strong>je</strong> podatak o trenutnoj amplitudigovora. Kad se taj uzorak pretvori u sli<strong>je</strong>d binarnih simbola (bita), nasta<strong>je</strong>digitalna podatkovna poruka, odnosno digitalni podaci. Nasuprot tome, pojampodaci označava i vrstu informaci<strong>je</strong> generirane u izvoru, npr. podaci o osobamaspreml<strong>je</strong>ni u bazu podataka (database) ili podaci u tekstualnoj datoteci (file).Zbog izb<strong>je</strong>gavanja moguće dvoznačnosti pojma podaci u danom kontekstu (vrstainformaci<strong>je</strong> na izvoru i zapis informaci<strong>je</strong>) u ovoj <strong>je</strong> skripti korišten pojaminformacija (osim na m<strong>je</strong>stima gd<strong>je</strong> <strong>je</strong> korišten<strong>je</strong> pojma podaci nužno). Dakle, odizvora do odredišta transportira se informacija. Komunikacijski sustav neobavlja obradu informaci<strong>je</strong> već isključivo n<strong>je</strong>n transport s kraja na krajkomunikacijske mreže (communication network). Jedan od osnovnih cil<strong>je</strong>va usuvremenim komunikacijama <strong>je</strong> integracija svih vrsta usluga (govornih,podatkovnih, video i dr.) u <strong>je</strong>dinstvenu komunikacijsku mrežu.4


Na gornjoj slici prikazan <strong>je</strong> dio spektra elektromagnetskog (EM) zračenja koji sekoristi u po<strong>je</strong>dinim pri<strong>je</strong>nosnim medijima. Pri<strong>je</strong>nosne medi<strong>je</strong> <strong>je</strong> moguće podi<strong>je</strong>litiu dvi<strong>je</strong> skupine: omeđeni (guided) i neomeđeni (unguided). U omeđene medi<strong>je</strong>ubrajamo upredene parice (twisted pair), koaksijalne kabele (coaxial cable) ioptičke niti (optical fiber). Za<strong>je</strong>dnički naziv za pri<strong>je</strong>nos signala upredenimparicama i koaksijalnim kabelima <strong>je</strong> žični pri<strong>je</strong>nos. Za pri<strong>je</strong>nos neomeđenimmedi<strong>je</strong>m (zrak) koristi se naziv bežični pri<strong>je</strong>nos (wireless transmission), koji pakmože biti radijski, infracrveni i dr. Dva najvažnija pri<strong>je</strong>nosna parametra kojiopisuju pri<strong>je</strong>nosni medij su pri<strong>je</strong>nosna brzina (transmission rate) i dometpri<strong>je</strong>nosa (transmission range). Domet pri<strong>je</strong>nosa moguće <strong>je</strong> definirati kaonajveću udal<strong>je</strong>nost do ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> izvediv pri<strong>je</strong>nos danim medi<strong>je</strong>m uzzadovoljavajuću i unapri<strong>je</strong>d definiranu kvalitetu pri<strong>je</strong>nosa. Kvaliteta pri<strong>je</strong>nosa senajčešće određu<strong>je</strong> pomoću v<strong>je</strong>rojatnosti pogreške binarnih simbola, tj.v<strong>je</strong>rojatnosti pogreške bita (BER – Bit Error Ratio). Sl<strong>je</strong>deći čimbenici ut<strong>je</strong>čuna brzinu i domet pri<strong>je</strong>nosnog medija. Širina pri<strong>je</strong>nosnog pojasa (bandwidth) –što <strong>je</strong> širina pri<strong>je</strong>nosnog pojasa veća to <strong>je</strong> moguće postići veću pri<strong>je</strong>nosnu brzinu.Izobličenja u pri<strong>je</strong>nosu – izobličenja signala smanjuju domet pri<strong>je</strong>nosa. Kodomeđenih pri<strong>je</strong>nosnih medija najveće <strong>je</strong> prigušen<strong>je</strong> signala u upredenimparicama, a najman<strong>je</strong> u optičkim nitima. Interferencija – smetn<strong>je</strong> ko<strong>je</strong> pot<strong>je</strong>čuod drugih signala (npr, preslušavanja) imaju za posl<strong>je</strong>dicu izobličen<strong>je</strong> korisnogsignala u pri<strong>je</strong>nosu. Najveće smetn<strong>je</strong> usli<strong>je</strong>d interferenci<strong>je</strong> javljaju se u bežičnompri<strong>je</strong>nosu, ali ih ima i u omeđenim medijima (parice, koaksijalni kabel). Brojpri<strong>je</strong>mnika – pri<strong>je</strong>nosnim medi<strong>je</strong>m može biti međusobno povezano dva ili višemrežnih uređaja, pri čemu svaki priključak pri<strong>je</strong>mnika doprinosi povećanjuprigušenja i izobličenja signala u pri<strong>je</strong>nosu, što dodatno ograničava dometpri<strong>je</strong>nosa i pri<strong>je</strong>nosnu brzinu.5


Jedan od važnih cil<strong>je</strong>va ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> potrebno ostvariti kako bi pri<strong>je</strong>nos medi<strong>je</strong>m bioučinkovit <strong>je</strong> prilagodba spektra signala raspoloživoj širini pri<strong>je</strong>nosnog pojasapri<strong>je</strong>nosnog medija. U fazi proizvodn<strong>je</strong> kreiraju se žični i optički pri<strong>je</strong>nosnimediji žel<strong>je</strong>nih karakteristika. Međutim, kad se takav pri<strong>je</strong>nosni medij <strong>je</strong>dnominstalira, n<strong>je</strong>gove se karakteristike vrlo sporo mi<strong>je</strong>njaju pod ut<strong>je</strong>ca<strong>je</strong>m okoline(temperatura, vlaga i dr.). Iznimku čine zračni vodovi (postavljaju se na stupoveiznad zeml<strong>je</strong>) koji se danas iznimno ri<strong>je</strong>tko koriste u telekomunikacijama.Najizloženiji ut<strong>je</strong>cajima okoline <strong>je</strong> neomeđeni medij, tj. zrak, a realizacijabežičnih komunikacija <strong>je</strong> najsloženija. Predajnik mora omogućiti da sekarakteristike signala prilagode karakteristikama pri<strong>je</strong>nosnog medija. To <strong>je</strong>moguće postići digitalnim modulacijskim postupcima i linijskim kodiran<strong>je</strong>m.Digitalni modulacijski postupci koriste digitalni signal kao modulacijski signalpomoću ko<strong>je</strong>g d<strong>je</strong>luju na neko od obil<strong>je</strong>žja (amplituda, frekvencija, faza)analognog (sinusnog) signala nosioca (carrier), usli<strong>je</strong>d čega nasta<strong>je</strong> moduliranisignal, koji se prenosi medi<strong>je</strong>m. Dakle, <strong>je</strong>dan ili više bita za<strong>je</strong>dno čine simbol kojise prenosi pomoću određene kombinaci<strong>je</strong> amplitude, frekvenci<strong>je</strong> i faze signalanosioca. Digitalni modulacijski postupak ima za posl<strong>je</strong>dicu pomican<strong>je</strong> spektradigitalnog signala iz osnovnog pojasa (baseband) u više frekvencijsko područ<strong>je</strong>sm<strong>je</strong>šteno oko frekvenci<strong>je</strong> signala nosioca. Linijsko kodiran<strong>je</strong> pretvara sli<strong>je</strong>dbinarnih simbola u sli<strong>je</strong>d simbola koji <strong>je</strong> pogodan za pri<strong>je</strong>nos (npr. u sli<strong>je</strong>dternarnih simbola “1”, “0” i “-1”). Linijski kod ne izaziva pomican<strong>je</strong> spektrasignala koji dolazi na ulaz linijskog kodera, već isključivo sužavan<strong>je</strong>, a u nekimsituacijama i proširen<strong>je</strong> spektra tog signala. U pri<strong>je</strong>mniku pretvarač obavljaobrnuti postupak, tj. demodulaciju, odnosno pretvorbu linijskog koda u binarnikod.6


U osnovnom modelu DCS-a izvor i odredište informaci<strong>je</strong> međusobno su povezanipri<strong>je</strong>nosnim medi<strong>je</strong>m koji obavlja isključivo funkciju prostiranja signala odpredajnika do pri<strong>je</strong>mnika koji se nalaze na međusobno odvo<strong>je</strong>nim fizičkimlokacijama. Informacijski kanal (information channel) <strong>je</strong> moguće općenitodefinirati kao sredstvo za transport informacija između dvi<strong>je</strong> točke u mreži, npr. Ai B. Informacijski kanal <strong>je</strong> u pravilu <strong>je</strong>dnosm<strong>je</strong>ran (transport informacija mogućsamo u sm<strong>je</strong>ru od A do B, ili od B do A, ali ne i u oba sm<strong>je</strong>ra). Nadal<strong>je</strong>, moguće<strong>je</strong> definirati i dvosm<strong>je</strong>rni informacijski kanal, što znači da su u stvariuspostavl<strong>je</strong>na dva informacijska kanala, <strong>je</strong>dan omogućava transport informacijaod A do B, a drugi od B do A (pri tome ni<strong>je</strong> nužno da oba informacijska kanalabudu izgrađena nad istim fizičkim putovima kroz komunikacijsku mrežu).Informacijski kanal <strong>je</strong> moguće promatrati na različitim razinama mreže(podrobniji opis razina bit će opisan u modelu OSI RM). Sam pri<strong>je</strong>nosni medijtakođer predstavlja informacijski kanal. Takav se informacijski kanal običnonaziva kanal. Dakle, svaki informacijski kanal promatran na višoj razini mrežesastoji se na fizičkoj (ili fizikalnoj) razini od lanca kanala. Jedan od osnovnihparametara kanala <strong>je</strong> n<strong>je</strong>gova širina pri<strong>je</strong>nosnog pojasa (bandwidth) koja sem<strong>je</strong>ri <strong>je</strong>dinicom herc (Hz). Pri<strong>je</strong>nosni pojas, ko<strong>je</strong>g <strong>je</strong> moguće nazvati i propusnipojas, <strong>je</strong> onaj dio frekvencijskog područja unutar ko<strong>je</strong>g kanal propuštafrekvencijske komponente sa svog ulaza na izlaz s prigušen<strong>je</strong>m ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> man<strong>je</strong> odneke definirane vri<strong>je</strong>dnosti. Pri<strong>je</strong>nosni pojas se određu<strong>je</strong> u odnosu na pri<strong>je</strong>nosnufunkciju kanala. Pri<strong>je</strong>nosna funkcija općenito opisu<strong>je</strong> frekvencijsku ovisnostom<strong>je</strong>ra napona na izlazu linearnog vremenski neprom<strong>je</strong>njivog sustava (LTIsystem – linear time-invariant system) i napona na ulazu tog sustava. Kanal ipri<strong>je</strong>nosni kanal moguće <strong>je</strong> u većini realnih komunikacijskih sustava tretirati kaoLTI sustav.7


Većina realnih kanala ima obil<strong>je</strong>ž<strong>je</strong> niskog propusta (propušta signale čija sefrekvencija nalazi unutar pojasa od 0 Hz pa sve do neke granične frekvenci<strong>je</strong> f g )ili pojasnog propusta (propušta signale čija se frekvencija nalazi unutar pojasaod f 0 – f g do f 0 + f g, pri čemu <strong>je</strong> f 0 dovoljno velika frekvencija). Dakle, širinapri<strong>je</strong>nosnog pojasa tako definiranih kanala <strong>je</strong> sl<strong>je</strong>deća: za niski propust B = f g[Hz], a za pojasni propust B = 2f g [Hz]. Postoji više načina kako definiratigraničnu frekvenciju. U realnim se kanalima najčešće koristi metoda tzv. 3-dBtočke, tj. frekvenci<strong>je</strong> u kojoj vri<strong>je</strong>dnost amplitudnog spektra padne na (1/2) 1/2 odvršne vri<strong>je</strong>dnosti. Jednim <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosnim medi<strong>je</strong>m moguće istovremeno prenositi iviše od <strong>je</strong>dnog kanala. Te kanale možemo smatrati i potkanalima (subchannel)glavnog kanala, tj. pri<strong>je</strong>nosnog medija. Kanale unutar <strong>je</strong>dnog pri<strong>je</strong>nosnog medijapotrebno <strong>je</strong> međusobno raspregnuti kako ne bi ometali <strong>je</strong>dni druge. Kanali semeđusobno rasprežu pomoću <strong>je</strong>dne od četiri koordinate pri<strong>je</strong>nosa: prostor,frekvencija, vri<strong>je</strong>me i dinamika. Ako se radi o rasprezanju po frekvencijama,vremenu ili dinamici, tada u <strong>je</strong>dnom pri<strong>je</strong>nosnom mediju egzistira istovremenonekoliko frekvencijskih kanala, vremenskih kanala, odnosno kanala raspregnutihpo dinamici. U slučaju prostornog rasprezanja, više pri<strong>je</strong>nosnih medija (svaki usvojstvu potkanala) tvori <strong>je</strong>dan glavni (skupni) kanal. Multipleksiran<strong>je</strong>(multiplexing) <strong>je</strong> naziv za tehniku rasprezanja kanala. Pri<strong>je</strong>nos signala omeđenimpri<strong>je</strong>nosnim medi<strong>je</strong>m može biti <strong>je</strong>dnosm<strong>je</strong>ran ili dvosm<strong>je</strong>ran. Prilikomdvosm<strong>je</strong>rnog pri<strong>je</strong>nosa signala <strong>je</strong>dnim omeđenim medi<strong>je</strong>m (<strong>je</strong>dna upredenaparica, <strong>je</strong>dan koaksijalni kabel ili <strong>je</strong>dna optička nit) potrebno <strong>je</strong> raspregnutism<strong>je</strong>rove pri<strong>je</strong>nosa. U žičnom se pri<strong>je</strong>nosu to čini pomoću sklopa nazvanograšl<strong>je</strong> (hybrid), dok se u optičkom pri<strong>je</strong>nosu koriste različite valne duljine zasvaki sm<strong>je</strong>r pri<strong>je</strong>nosa.8


Promatrajmo slučajni proces X(t) frekvencijski ograničen na pojas od 0 do B[Hz]. Diskretni uzorci tog procesa, X k , uzimaju se frekvencijom 2B [Hz](sukladno Nyquistovom teoremu uzimanja uzoraka). Svaki uzorak X k predstavljakontinuiranu slučajnu varijablu. Uzorci X k se dovode na ulaz kanala koji imakarakteristiku niskog propusta, ograničenog na frekvencijski pojas od 0 do B[Hz], i prenose se tim kanalom brzinom 1/T uzorak/s. Dakle, broj uzorakaslučajnog procesa, K, određen <strong>je</strong> izrazom: K = 2BT. U kanalu d<strong>je</strong>lu<strong>je</strong> aditivnibi<strong>je</strong>li Gaussov šum (AWGN – aditive white Gaussian noise) spektralne gustoćesnage N 0 /2, pojasno ograničen na područ<strong>je</strong> frekvencija od 0 do B [Hz]. Za uzorkeslučajnog procesa Y(t) na izlazu kanala vri<strong>je</strong>di: Y k = X k + N k , k = 1, 2, ..., K. Svakiuzorak šuma, N k , ima Gaussovu funkciju gustoće v<strong>je</strong>rojatnosti, srednja mu <strong>je</strong>vri<strong>je</strong>dnost <strong>je</strong>dnaka nuli, a varijanca određena izrazom: σ 2 = N 0 B. Pretpostavka <strong>je</strong>da su uzorci Y k međusobno statistički neovisni. Kanal opisan prethodnim izrazimanaziva se bezmemorijski Gaussov kanal s diskretnim vremenom (discretetime,memoryless Gaussian channel). Predajnik ima ograničenu snagu, varijancauzorka X k iznosi E[X k2 ] = P. P u<strong>je</strong>dno predstavlja srednju snagu predajnika, tj.srednju snagu signala na ulazu kanala. Informacijski kapacitet tako definiranogkanala određen <strong>je</strong> izrazom:C = Blog 2 (1 + P/σ 2 ) [bit/s].9


Na temelju prethodno definiranog informacijskog kapaciteta Claude Shannon <strong>je</strong>definirao svoj treći teorem, odnosno teorem o informacijskom kapacitetu(information capacity theorem). Izraz za informacijski kapacitet kanala C =Blog 2 [1 + P/(N 0 B)] [bit/s], moguće <strong>je</strong> napisati i na sl<strong>je</strong>deći način:C = Blog 2 (1 + S/N) [bit/s],pri čemu S označava srednju snagu signala predajnika (S = P), a N označavasrednju snagu šuma u kanalu (N = N 0 B). Nadal<strong>je</strong>, često se Shannonov izraz zainformacijski kapacitet kanala zapisu<strong>je</strong> i u sl<strong>je</strong>dećem obliku:C = 2Blog 2 (1 + S/N) 1/2 = 2BD [bit/s],pri čemu veličina D označava dinamiku:D = (1/2)log 2 (1 + S/N) [bit/s/Hz] ili [bit/pri<strong>je</strong>nos].Informacijski kapacitet kanala lakše <strong>je</strong> povećati proširen<strong>je</strong>m propusnog pojasakanala, nego povećan<strong>je</strong>m odnosa S/N. Teorem o informacijskom kapacitetukanala implicira da <strong>je</strong> kanalom širine pri<strong>je</strong>nosnog pojasa B [Hz], na či<strong>je</strong>m ulazud<strong>je</strong>lu<strong>je</strong> predajnik čija <strong>je</strong> srednja snaga P, moguće slati informaci<strong>je</strong> brzinom C[bit/s] uz proizvoljno malu v<strong>je</strong>rojatnost pogreške simbola u pri<strong>je</strong>mu, P e , naravno,uz prim<strong>je</strong>nu sustava kodiranja informaci<strong>je</strong> koji pos<strong>je</strong>du<strong>je</strong> zadovoljavajuću razinusloženosti. Ukoliko se informaci<strong>je</strong> šalju kanalom brzinom koja <strong>je</strong> veća odkapaciteta kanala, u pri<strong>je</strong>mniku će se javljati pogreške simbola bez obzira narazinu složenosti sustava kodiranja. Dakle, teorem o informacijskom kapacitetupredstavlja fundamentalno ograničen<strong>je</strong> brzine pri<strong>je</strong>nosa informacija pojasnoograničenim Gaussovim kanalom na či<strong>je</strong>m ulazu d<strong>je</strong>lu<strong>je</strong> predajnik signalaograničene snage, i pri kojoj <strong>je</strong> moguće izb<strong>je</strong>ći pogreške simbola u pri<strong>je</strong>mu.10


Sman<strong>je</strong>n<strong>je</strong> odnosa sredn<strong>je</strong> snage signala i sredn<strong>je</strong> snage šuma, izraženo faktoromΓ, funkcija <strong>je</strong> dozvol<strong>je</strong>ne v<strong>je</strong>rojatnosti pogreške simbola (BER, BER <strong>je</strong> definirankao om<strong>je</strong>r broja bita priml<strong>je</strong>nih s pogreškom prema ukupnom broju priml<strong>je</strong>nihbita) i sustava kodiranja informaci<strong>je</strong> koji se koristi u realnom (ostvarivom)kanalu. Faktor Γ određu<strong>je</strong> učinkovitost sustava kodiranja u odnosu na idealnipri<strong>je</strong>nosni sustav. Korišten<strong>je</strong>m npr. rešetkastog koda (trellis code) moguće <strong>je</strong>faktor Γ smanjiti na 1 dB.Decibel <strong>je</strong> <strong>je</strong>dinica za logaritamski om<strong>je</strong>r dviju snaga. Om<strong>je</strong>r snage P 1 i snage P 2 ,zadanih u vatima [W], moguće <strong>je</strong> zapisati kao:A = 10log 10 (P 1 /P 2 ) [dB].Potrebno <strong>je</strong> napomenuti da se prilikom proračuna informacijskog kapacitetakanala u izraz za kapacitet kanala unosi apsolutni iznos om<strong>je</strong>ra sredn<strong>je</strong> snagesignala i sredn<strong>je</strong> snage šuma zadanih u vatima, a ne logaritamski iznos tog om<strong>je</strong>rau decibelima.11


Harry Nyquist <strong>je</strong> definirao maksimalnu pri<strong>je</strong>nosnu brzinu kojom <strong>je</strong> moguće slatisimbole kroz kanal čija <strong>je</strong> karakteristika <strong>je</strong>dnaka karakteristici idealnog niskogpropusta širine pri<strong>je</strong>nosnog pojasa B [Hz]. Na ulaz takvog kanala dovode seuzorci signala, tj. simboli u obliku funkcija δ(t – kT), k ∈ Z. Brzina pri<strong>je</strong>nosasimbola kanalom <strong>je</strong>dnaka <strong>je</strong> dakle R = 1/T [simbol/s]. U pri<strong>je</strong>mniku se uzimajuuzorci priml<strong>je</strong>nog signala. Trenuci uzimanja uzoraka moraju biti točno usklađenis oblikom odziva kanala. S obzirom da <strong>je</strong> tako definirani kanal u<strong>je</strong>dno i LTIsustav, odziv na sli<strong>je</strong>d simbola moguće <strong>je</strong> na izlazu kanala promatrati kao zbrojodziva na po<strong>je</strong>dinačne simbole. Odziv kanala na svaki po<strong>je</strong>dinačni simbol δ(t –kT) <strong>je</strong> funkcija oblika sin(x)/x. Uz pretpostavku da <strong>je</strong> fazna karakteristika kanala<strong>je</strong>dnaka nuli, odziv kanala na simbol δ(t – kT) poprima maksimum u trenutku t =kT, a u točkama kT ± nT, k ≠ n, n ∈ Z, odziv kanala prolazi kroz nulu. Nyquist <strong>je</strong>dakle pokazao, promatrajući odziv kanala na svaki po<strong>je</strong>dinačni simbol, da <strong>je</strong> naizlazu kanala moguće izb<strong>je</strong>ći međusimbolnu interferenciju (ISI) u trenucimauzimanja uzoraka, ali samo ako se uzorci uzimaju u trenucima t = kT. Iz togasli<strong>je</strong>di da maksimalna brzina kojom <strong>je</strong> moguće slati simbole kroz idealanniskopropusni kanal širine pri<strong>je</strong>nosnog pojasa B [Hz] iznosi R = 2B [simbol/s].Naravno, ako se simboli šalju i manjom brzinom od R, tj. brzinom R m = R/m, m ∈N, ISI će biti izb<strong>je</strong>gnuta ukoliko se uzorci uzimaju u trenucima t = kmT [s]. Sobzirom da idealan niskopropusni kanal nema značaja za realne pri<strong>je</strong>nosnesustave, Nyquist <strong>je</strong> svoja razmatranja proširio na kanal čija <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosna funkcija<strong>je</strong>dnaka funkciji izdignutog kosinusa, i čija <strong>je</strong> širina pri<strong>je</strong>nosnog pojasa dvostrukoveća od širine pri<strong>je</strong>nosnog pojasa idealnog niskog propusta. U<strong>je</strong>dno <strong>je</strong> pokazao datakva pri<strong>je</strong>nosna funkcija da<strong>je</strong> dodatna poboljšanja glede otklanjanja štetnogut<strong>je</strong>caja međusimbolne interferenci<strong>je</strong>.12


Prilikom prethodnog razmatranja prvog Nyquistovog kriterija ni<strong>je</strong> uzet u obzirodnos između simbola i bita. Općenito, ako se radi o višerazinskom, tj. M-narnompri<strong>je</strong>nosnom sustavu tada svaki uzorak, tj. simbol prenosi log 2 M bita informaci<strong>je</strong>kroz kanal. Drugim ri<strong>je</strong>čima, svaki uzorak može poprimiti <strong>je</strong>dnu od M vri<strong>je</strong>dnosti(to mogu biti amplitude signala, frekvenci<strong>je</strong>, faze ili kombinacija tih parametara).Dakle, u M-narnom sustavu maksimalna brzina slanja kroz idealni niskopropusnikanal širine pri<strong>je</strong>nosnog pojasa B [Hz] iznosi 2Blog 2 M [bit/s]. Nyquist <strong>je</strong> svojimizrazom obuhvatio isključivo fenomen ISI-a, a ni<strong>je</strong> uzeo u obzir d<strong>je</strong>lovan<strong>je</strong>slučajnih smetnji u pri<strong>je</strong>nosu, odnosno srednju snagu šuma koja dodatnoograničava kapacitet kanala. Ako šum ne uzmemo u razmatran<strong>je</strong>, tada brojnaponskih razina po uzorku signala može biti teoretski beskonačan, pa usli<strong>je</strong>dtoga i kapacitet kanala može biti neograničen. Naravno, prvi Nyquistov kriterijnema praktično značen<strong>je</strong> za proračun kapaciteta kanala, već samo objašnjavanužnost usklađivanja preda<strong>je</strong> i pri<strong>je</strong>ma signala s pri<strong>je</strong>nosnom funkcijom kanala.Brzina preda<strong>je</strong> i frekvencija uzimanja uzoraka moraju biti međusobno <strong>je</strong>dnake, atočan trenutak uzimanja uzoraka unutar simbolnog intervala (faza uzimanjauzoraka) mora biti usklađen s oblikom impulsnog odziva kanala, tj. spri<strong>je</strong>nosnom funkcijom kanala. U svim realnim kanalima postoji određeni iznosISI-a u trenucima uzimanja uzoraka u pri<strong>je</strong>mu simbola. To <strong>je</strong> posl<strong>je</strong>dica“nepravilnosti” pri<strong>je</strong>nosne funkci<strong>je</strong> kanala (ni<strong>je</strong> idealna, tj. amplitudnakarakteristika ni<strong>je</strong> <strong>je</strong>dnaka izdignutom kosinusu i/ili fazna karakteristika ni<strong>je</strong>linearna). Štetni ut<strong>je</strong>caj ISI-a smanju<strong>je</strong> se uporabom ekvilizatora (equalizer) upri<strong>je</strong>mniku koji ispravlja “nepravilnosti” pri<strong>je</strong>nosne funkci<strong>je</strong> kanala. Ekvilizatorse implementira kao dio pri<strong>je</strong>mnog filtra. Drugi dio <strong>je</strong> usklađeni filtar (matchedfilter) koji omogućava postizan<strong>je</strong> što većeg om<strong>je</strong>ra snage signala u trenutkuuzimanja uzoraka i sredn<strong>je</strong> snage šuma.13


U digitalnim komunikacijskim sustavima signal koji se prenosi medi<strong>je</strong>m imaoblik sli<strong>je</strong>da sinusnih impulsa ili sli<strong>je</strong>da pravokutnih impulsa. Svaki impulspredstavlja fizikalni prikaz <strong>je</strong>dnog simbola, odnosno svaki se simbol prenosipomoću odgovarajućeg signalnog elementa (signal element). Sli<strong>je</strong>d signalnihelemenata čini signal (signal, waveform). Svaki simbol prenosi <strong>je</strong>dan ili više bitainformaci<strong>je</strong>. Pri<strong>je</strong>nos pri ko<strong>je</strong>m se koriste signalni elementi u obliku pravokutnihimpulsa naziva se pri<strong>je</strong>nos u osnovnom pojasu (baseband transmission).Izvorna informacija sadržana <strong>je</strong> u amplitudi signalnog elementa ili u prom<strong>je</strong>namaamplitude na razini skupine signalnih elemenata. Pri<strong>je</strong>nos pri ko<strong>je</strong>m se koristesignalni elementi u obliku sinusnih impulsa naziva se pri<strong>je</strong>nos u pomaknutompojasu (passband transmission). Izvorna informacija sadržana <strong>je</strong> u amplitudi,frekvenciji ili fazi signalnog elementa, ili se prenosi kao kombinacija tih veličina.Pri<strong>je</strong>nosna brzina (transmission rate) predstavlja maksimalan broj bita ko<strong>je</strong> nekipri<strong>je</strong>nosni sustav može preni<strong>je</strong>ti u <strong>je</strong>dinici vremena između predajnika ipri<strong>je</strong>mnika na kra<strong>je</strong>vima pri<strong>je</strong>nosnog sustava. Pri<strong>je</strong>nosna brzina obrnuto <strong>je</strong>proporcionalna trajanju bita, R = 1/T b . U modelu pri<strong>je</strong>nosnog kanala pri<strong>je</strong>nosnabrzina se m<strong>je</strong>ri na ulazu u pretvarač u predajniku, odnosnu na izlazu pretvarača upri<strong>je</strong>mniku. Pri<strong>je</strong>nosna brzina nekog pri<strong>je</strong>nosnog sustava determinirana <strong>je</strong>odabirom pri<strong>je</strong>nosne tehnologi<strong>je</strong>, tj. odgovarajućim standardom. Na prim<strong>je</strong>r,pri<strong>je</strong>nosna brzina PDH sustava razine E1 iznosi 2,048 Mbit/s. Pri<strong>je</strong>nosna brzina <strong>je</strong>u stvari kapacitet pri<strong>je</strong>nosnog sustava, a ne kanala. Pri<strong>je</strong>nosna brzina ostvarivogsustava uvi<strong>je</strong>k <strong>je</strong> manja od kapaciteta kanala određenog trećim Shannonovimteoremom o informacijskom kapacitetu. Štetne posl<strong>je</strong>dice eventualneneusklađenosti pri<strong>je</strong>nosne brzine s rezultatima prvog Nyquistovog kriterijaispravlja ekvilizator u pri<strong>je</strong>mniku.14


Jednim signalnim elementom moguće <strong>je</strong> preni<strong>je</strong>ti i više od <strong>je</strong>dnog bitainformaci<strong>je</strong>. Stoga se linijska brzina (line rate, signaling rate, modulation rate)m<strong>je</strong>ri bro<strong>je</strong>m simbola preni<strong>je</strong>tih između predajnika i pri<strong>je</strong>mnika u <strong>je</strong>dinicivremena, i u tu se svrhu koristi <strong>je</strong>dinica nazvana baud. Na prim<strong>je</strong>r, ako se upri<strong>je</strong>nosu koristi linijski kod 4B3T, koji četiri bita pretvara u tri ternarna simbolako<strong>je</strong> prenosi medi<strong>je</strong>m pomoću pravokutnih RZ impulsa, i ako pri<strong>je</strong>nosna brzinaiznosi R bita po <strong>je</strong>dinici vremena, tada za linijsku brzinu vri<strong>je</strong>di izraz: R L [baud]=R [bit/s] · 3/4.Osim samog linijskog kodiranja u digitalnom pri<strong>je</strong>nosu informacija koristi se iformatiran<strong>je</strong> pravokutnih signalnih elemenata. Posto<strong>je</strong> dva formata nazvanaformat signalnog elementa bez povratka razine na nulu (NRZ – Nonreturn toZero) i format signalnog elementa s povratkom razine na nulu (RZ – Returnto Zero). Treba napomenuti da razina signalnog elementa ovisi o vrsti pri<strong>je</strong>nosa.Na prim<strong>je</strong>r, ako se radi o binarnom pri<strong>je</strong>nosu, koriste se razine 0 i A volta ili A i –A volta. Ako se koristi ternarni pri<strong>je</strong>nos, razine signalnih elemenata mogu biti –A,0 i A volta. Ako se prilikom linijskog kodiranja sli<strong>je</strong>da bita koristi format NRZtada će spektar kodiranog signala biti uži nego u slučaju prim<strong>je</strong>ne formata RZ.Nasuprot tome, format RZ učinkoviti<strong>je</strong> d<strong>je</strong>lu<strong>je</strong> na sman<strong>je</strong>n<strong>je</strong> međusimbolneinterferenci<strong>je</strong> nego format NRZ.Sinusni signalni element ima stalnu frekvenciju, fazu i amplitudu unutarsimbolnog intervala trajanja T s .15


Prilikom pri<strong>je</strong>nosa signala transmisijskim sustavom vrlo često se javljajuizobličenja signala (determinističke smetn<strong>je</strong>) i slučajne smetn<strong>je</strong>. Te dvi<strong>je</strong> pojaverezultiraju degradacijom kvalitete pri<strong>je</strong>nosa, što se u digitalnom pri<strong>je</strong>nosuodražava u većem broju simbola koji u pri<strong>je</strong>mnik dolaze s pogreškom.Izobličenja signala nastaju usli<strong>je</strong>d specifičnih karakteristika medija. Izobličenjamogu biti linearna (amplitudna i fazna izobličenja) i nelinearna. U linearnaizobličenja signala ubrajaju se prigušen<strong>je</strong> signala (signal attenuation) idisperzija signala (signal dispersion), tj. proširen<strong>je</strong> signala. Signal se uvremenskoj domeni prikazu<strong>je</strong> najčešće kao prom<strong>je</strong>na napona ili stru<strong>je</strong> u vremenu.Istodobno, spektar signala (frequency spectrum) u frekvencijskoj domeni sastojise od dvi<strong>je</strong> komponente: amplitudni spektar i fazni spektar. Svaki pri<strong>je</strong>nosnimedij prigušu<strong>je</strong> amplitudni spektar signala, a u<strong>je</strong>dno i ut<strong>je</strong>če na n<strong>je</strong>gov faznispektar usli<strong>je</strong>d čega dolazi do disperzi<strong>je</strong> signala. Uzrok disperziji signala leži učin<strong>je</strong>nici da se sve frekvencijske komponente ko<strong>je</strong> sačinjavaju spektar signala nerasprostiru <strong>je</strong>dnakom brzinom kroz medij. Usli<strong>je</strong>d toga se javlja fazno kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong>(phase delay) signala i grupno kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> (group delay) skupine signala različitihfrekvencija. Nelinearna izobličenja, koja se ponekad nazivaju i intermodulacijskišum, nastaju na nelinearnim elementima u pri<strong>je</strong>nosnom sustavu. Izravnaposl<strong>je</strong>dica nelinearnih izobličenja signala <strong>je</strong> generiran<strong>je</strong> novih harmonika ko<strong>je</strong>signal u svom izbornom obliku ne sadrži. Razliku<strong>je</strong>mo dvi<strong>je</strong> vrste nelinearnihizobličenja: harmonička (od sinusnog signala frekvenci<strong>je</strong> f 0 nastaju sinusni signalifrekvenci<strong>je</strong> n·f 0 , n ∈ Ν) i neharmonička (od dva sinusna signala frekvenci<strong>je</strong> f 1 i f 2nastaju sinusni signali či<strong>je</strong> frekvenci<strong>je</strong> iznose m·f 1 ± n·f 1 , m, n ∈ Ν). Za razliku odizobličenja koja <strong>je</strong> moguće opisati determinističkim modelima, slučajne smetn<strong>je</strong>nastaju stohastički i otežavaju dimenzioniran<strong>je</strong> sustava.16


U slučajne smetn<strong>je</strong> se ubrajaju šum (noise), preslušavan<strong>je</strong> (crosstalk), feding(fading), tj. iščezavan<strong>je</strong> signala, i dr. Za razliku od šuma koji <strong>je</strong> prisutan u svimkomunikacijskim sustavima, preslušavanja su dominantna slučajna smetnja upri<strong>je</strong>nosnim sustavima (transmission system) realiziranim pomoću upredenihparica. U <strong>je</strong>dnom paričnom kabelu obično se nalazi nekoliko upredenih parica.Signal koji se prenosi <strong>je</strong>dnom paricom prenosi se kapacitivnim imeđuinduktivnim vezama i na ostale parice u za<strong>je</strong>dničkom kabelu (ili na parice usus<strong>je</strong>dnim kabelima; izvorni naziv na engleskom za takvu smetnju <strong>je</strong> aliencrosstalk). Stoga se parice upredaju kako bi se smanjilo preslušavan<strong>je</strong>. Ponekadse parični kabeli oklapaju kako bi se zaštitili od vanjskih smetnji, pogotovo odimpulsnog šuma, ali i da bi sami man<strong>je</strong> ometali okolne sustave. U optičkompri<strong>je</strong>nosu preslušavan<strong>je</strong> između optičkih niti ni<strong>je</strong> moguće.Pouzdanost digitalnih komunikacijskih sustava izražava se veličinom BER kojapredstavlja v<strong>je</strong>rojatnost pogreške simbola na izlazu pri<strong>je</strong>mnika, odnosno kanala.Npr. BER na izlazu pri<strong>je</strong>nosnog kanala svakako <strong>je</strong> veći nego BER m<strong>je</strong>ren naizlazu kodnog kanala, <strong>je</strong>r dekoder kanala može određene pogreške simbolaispraviti. U idealnom slučaju, kad smetn<strong>je</strong> i izobličenja ne bi štetno d<strong>je</strong>lovali nasignal, BER bi na izlazu pri<strong>je</strong>mnika bio <strong>je</strong>dnak nuli. Međutim, u realnimkomunikacijskim sustavima pogreške simbola su uvi<strong>je</strong>k prisutne. Stoga <strong>je</strong> ciljdizajna digitalnog komunikacijskog sustava sman<strong>je</strong>n<strong>je</strong> v<strong>je</strong>rojatnosti pogrešnogpri<strong>je</strong>ma simbola na ostvarivi minimum koji <strong>je</strong> iz opisanog razloga uvi<strong>je</strong>k veći odnule (npr. BER = 10 -11 ). BER u pri<strong>je</strong>nosnom kanalu izravno <strong>je</strong> ovisan o om<strong>je</strong>ruenergi<strong>je</strong> simbola i spektralne gustoće snage šuma na izlazu pri<strong>je</strong>mnog filtra.17


Na ulaz pretvarača (vidi slajd 2) u predajniku dolazi signal k(t) koji se sastoji odsli<strong>je</strong>da binarnih simbola {k i }. Signal ko<strong>je</strong>g generira pretvarač, s(t), prenosiinformaciju iz izvora, m. Signal s(t) se sastoji od sli<strong>je</strong>da signalnih elemenata {s i }.Ti<strong>je</strong>kom pri<strong>je</strong>nosa na signal s(t) d<strong>je</strong>luju izobličenja prisutna u mediju i smetn<strong>je</strong>, tese usli<strong>je</strong>d toga signal s(t) izobliči. Za nastavak razmatranja zanemarimo trajan<strong>je</strong>obrade signala i prostiranja signala medi<strong>je</strong>m. Dakle, na ulazu u pri<strong>je</strong>mnik vri<strong>je</strong>dida <strong>je</strong> r(t) ≠ s(t). Odstupan<strong>je</strong> priml<strong>je</strong>nog od poslanog signal ovisi o intenzitetuizobličenja i smetnji. Kao prvo, potrebno <strong>je</strong> definirati pojam pogreške bita (biterror, transmission error). U pretvaraču, kao di<strong>je</strong>lu pri<strong>je</strong>mnika, odvija se procesdetekci<strong>je</strong> priml<strong>je</strong>nog signala. Točan opis postupaka detekci<strong>je</strong>, bilo da se radi opri<strong>je</strong>nosu u osnovnom pojasu ili o prim<strong>je</strong>ni modulacijskih postupaka, izlazi izvanokvira ove skripte. Neovisno o ti<strong>je</strong>ku detekci<strong>je</strong>, pretvarač pretvara priml<strong>je</strong>nisignal prvo u sli<strong>je</strong>d simbola, ko<strong>je</strong>g linijski dekoder potom pretvara u sli<strong>je</strong>d bita,{p i }. Ako za neki i vri<strong>je</strong>di da <strong>je</strong> p i ≠ k i , tada kažemo da <strong>je</strong> na i-tom binarnomsimbolu nastala pogreška. Ako <strong>je</strong> d<strong>je</strong>lovan<strong>je</strong> smetnji i izobličenja na signal bilotakve prirode da nakon detekci<strong>je</strong> vri<strong>je</strong>di p i = k i , tada se radi o pri<strong>je</strong>nosu bezpogrešaka (BER na izlazu pri<strong>je</strong>nosnog kanala <strong>je</strong>dnak <strong>je</strong> nuli). Nadal<strong>je</strong>, dekoderkanala ima zadatak da korišten<strong>je</strong>m redundanci<strong>je</strong> koja <strong>je</strong> ugrađena u priml<strong>je</strong>nisli<strong>je</strong>d bita otkri<strong>je</strong> što više pogrešaka. Dakle, dekoder kanala može dodatnosmanjiti v<strong>je</strong>rojatnost pogreške simbola. Svakako treba razlikovati pogreške ko<strong>je</strong>ob<strong>je</strong>ktivno posto<strong>je</strong> na nekim simbolima od pogrešaka ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>mnik otkrio.Dakle, zbog nesavršenosti metoda za otkrivan<strong>je</strong> pogrešaka moguće <strong>je</strong> da <strong>je</strong> p i ≠ k i ,a da dekoder kanala to ne detektira kao pogrešku. Pri<strong>je</strong>mnik u realnom sustavu nemože otkriti niti ispraviti sve pogreške ti<strong>je</strong>kom dul<strong>je</strong>g promatranog razdoblja.18


Komunikacijsku mrežu <strong>je</strong> moguće definirati kao sustav koji uređajima nakra<strong>je</strong>vima mreže, nazvanim krajnji uređaji (end station, end system, host) pružauslugu transfera informacija. Strukturu komunikacijske mreže čine dva osnovnaelementa: (1) čvor ili mrežni čvor (node, network node, communication node),(2) grana (link) ili pri<strong>je</strong>nosni (transmisijski) link (transmission link). Krajnji seuređaji pomoću pri<strong>je</strong>nosnih linkova povezuju sa čvorovima koji su međusobnopovezani u mrežu određene topologi<strong>je</strong>. Pri<strong>je</strong>nosni linkovi koji međusobnopovezuju čvorove nazivaju se i glavni linkovi (trunk). U svakom mrežnom čvoruimplementirane su funkci<strong>je</strong> komutiranja (switching) i usm<strong>je</strong>ravanja (routing)informacijskih tokova. Komutiran<strong>je</strong> <strong>je</strong> moguće definirati kao operaciju pomoćuko<strong>je</strong> čvor informaciju koju primi po nekom od svojih ulaznih priključaka (port)usm<strong>je</strong>ri i pošal<strong>je</strong> na <strong>je</strong>dan ili više izlaznih priključaka. Mrežni uređaj koji obavljafunkciju komutiranja naziva se komutator (switch) ili komutacijski čvor.Mehanizam komutiranja u čvoru ovisan <strong>je</strong> o tome da li se u mreži koristi načelokomutaci<strong>je</strong> kanala (channel switching) ili komutaci<strong>je</strong> paketa (packetswitching). Čvorovi međusobno razm<strong>je</strong>njuju informaci<strong>je</strong> o sm<strong>je</strong>rovima (route)koji su raspoloživi za transfer informaci<strong>je</strong> kroz mrežu i o raspoloživimpri<strong>je</strong>nosnim kapacitetima na tim sm<strong>je</strong>rovima. Na taj način svaki čvor možeučinkovito komutirati priml<strong>je</strong>ne informacijske tokove. Ta se funkcija čvoranaziva određivan<strong>je</strong> sm<strong>je</strong>rova transfera, odnosno usm<strong>je</strong>ravan<strong>je</strong>. U osnovnaobil<strong>je</strong>žja mrežnih čvorova ubrajaju se brzine pri<strong>je</strong>nosa na priključcima čvora,dimenzi<strong>je</strong> čvora (broj ulaznih i izlaznih priključaka), vri<strong>je</strong>me čekanjainformacijskih <strong>je</strong>dinica u memorijskim spremnicima (buffer) u čvorovima,odnosno vri<strong>je</strong>me čekanja informacijskih <strong>je</strong>dinica u čvoru (latency), ipropusnost (throughput) čvora, tj. ukupna količina informacijskih <strong>je</strong>dinica ko<strong>je</strong>čvor može u <strong>je</strong>dinici vremena preusm<strong>je</strong>riti s ulaznih na izlazne priključke.19


Prim<strong>je</strong>ri javnih telekomunikacijskih mreža (telecommunication network) suPSTN (Public Switched Telephone Network), PLMN (Public Land MobileNetwork), CSPDN (Circuit-switched Public Data Network), PSPDN (PacketswitchedPublic Data Network), N-ISDN (Narrowband ISDN) i B-ISDN(Broadband ISDN), koji koristi pri<strong>je</strong>nosne brzine veće od 2 Mbit/s.Za razmatran<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosa informacija PSTN-om posebno <strong>je</strong> zanimljiv pojampretplatnička linija (subscriber line). Pretplatnička linija <strong>je</strong> preporukomG.101, nazvanom “Transmisijski plan”, definirana kao pri<strong>je</strong>nosni link izmeđukomutacijskog entiteta mreže i krajn<strong>je</strong>g uređaja (telefonska stanica, privatnatelefonska instalacija ili neki drugi krajnji uređaj koji koristi signale kompatibilnes telefonskom mrežom). Pretplatnička linija povezu<strong>je</strong> točku u kojoj se korisnikpovezu<strong>je</strong> s mrežom (NCP – Network Connection Point) i napojni most (FB –Feeding Bridge) u centrali.20


Ako su na komunikacijskom putu između dvi<strong>je</strong> ili više točaka u mrežiimplementirane isključivo pri<strong>je</strong>nosne funkci<strong>je</strong> tada se između tih točaka odvijapri<strong>je</strong>nos (transmission) informacija, tj. transmisija informacija. Funkci<strong>je</strong>pri<strong>je</strong>nosa su sl<strong>je</strong>deće: prostiran<strong>je</strong> signala (signal propagation), razd<strong>je</strong>la signala(splitting), pojačavan<strong>je</strong> signala (signal amplification), obnavljan<strong>je</strong> signala(signal regeneration), multipleksiran<strong>je</strong> (multiplexing) i demultipleksiran<strong>je</strong>(demultiplexing), modulacija (modulation) i demodulacija (demodulation),linijsko kodiran<strong>je</strong> (line coding) i linijsko dekodiran<strong>je</strong> (line decoding),prospajan<strong>je</strong> (cross-connection) i dr. Funkci<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosa informacija ukomunikacijskoj mreži obavljaju pri<strong>je</strong>nosni linkovi (transmission link), tj.transmisijski linkovi. Sukladno načinu na koji pri<strong>je</strong>nosni sustav, kao diotransmisijskog linka, tretira signal, pri<strong>je</strong>nos može biti analogni (analogtransmission) ili digitalni (digital transmission). Pri tome signali u pri<strong>je</strong>nosumogu predstavljati analogne podatke (analog data) ili digitalne podatke(digital data). U ovom kontekstu pojam podatak označava zapis informaci<strong>je</strong>.Ako su na komunikacijskom putu između dvi<strong>je</strong> ili više točaka u mrežiimplementirane funkci<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosa i komutiranja informacija tada se izmeđudotičnih točaka odvija transfer ili transport informacija. Funkciju komutiranjainformacija u komunikacijskoj mreži obavljaju mrežni čvorovi, tj. komutatori.Funkciju transporta, odnosno transfera informacija obavljaju za<strong>je</strong>dno mrežničvorovi i transmisijski linkovi.21


Osnovna ideja komutaci<strong>je</strong> kanala <strong>je</strong> sl<strong>je</strong>deća. Nakon što se između izvora iodredišta informaci<strong>je</strong> uspostavi veza, toj se vezi prid<strong>je</strong>lju<strong>je</strong> komunikacijski putkoji prolazi od izvora preko skupa linkova i mrežnih čvorova do odredišta. U faziuspostave neke veze mreža određu<strong>je</strong> kojim će se točno pri<strong>je</strong>nosnim linkovima,odnosno multipleksnim kanalima na tim linkovima, i čvorovima informacijatransportirati između izvora i odredišta te veze. Dakle, u toj se fazi obavljazauziman<strong>je</strong> mrežnih resursa koji će vezi biti dodi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>ni za ci<strong>je</strong>lo vri<strong>je</strong>me n<strong>je</strong>natrajanja, i ko<strong>je</strong> ona neće di<strong>je</strong>liti s drugim vezama. Svaki informacijski tok seci<strong>je</strong>lo vri<strong>je</strong>me trajanja veze kojoj pripada prenosi uvi<strong>je</strong>k istim komunikacijskimputem nad kojim <strong>je</strong> veza izgrađena u fazi n<strong>je</strong>ne uspostave. Drugim ri<strong>je</strong>čima,uspostavom veze uspostavlja se fiksni komunikacijski put (ne mi<strong>je</strong>nja se) kojitra<strong>je</strong> sve dok tra<strong>je</strong> i veza. Važno <strong>je</strong> također istaknuti da sam transfer korisničkihinformacija ne može započeti pri<strong>je</strong> nego se uspostavi spomenuti komunikacijskiput. Nakon završetka komunikaci<strong>je</strong> između izvora i odredišta dotična se vezanužno raskida. Zaht<strong>je</strong>v za raskid dolazi iz izvora ili iz odredišta, a mrežasukladno tome oslobađa sve resurse (kanale, linkove, spremnike u komutaciji,slogove u komutacijskim tablicama) ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> dotična veza koristila. Dakle, ubudućnosti će te resurse moći po potrebi koristiti druge veze ko<strong>je</strong> mreža tek trebauspostaviti. Sama uspostava veze unosi određeno kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> u transfer informacijaizmeđu izvora i odredišta, naročito ako se radi o pozivima na međunarodnojrazini mreže. Signal poziva mora dopri<strong>je</strong>ti do odredišta, ko<strong>je</strong> potvrđu<strong>je</strong> da želi iline želi prihvatiti poziv (call), i ta se potvrda prostire natrag prema izvoru.Međutim, nakon što <strong>je</strong> veza uspostavl<strong>je</strong>na, <strong>je</strong>dino značajni<strong>je</strong> kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> transferainformacija pot<strong>je</strong>če od prostiranja signala pri<strong>je</strong>nosnim sustavima koji se nalaze naputu od izvora do odredišta.22


Stariji oblik komutaci<strong>je</strong> paketa nazvan <strong>je</strong> komutacija poruka. Poruka (message)<strong>je</strong> informacijska <strong>je</strong>dinica, odnosno blok uzastopnih informacijskih elemenata, čijaduljina ni<strong>je</strong> ograničena. Usli<strong>je</strong>d toga mrežni čvorovi koji prenose poruke morajukoristiti čvrste diskove kako bi spremili te velike informacijske <strong>je</strong>dinice, štonaravno povećava kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosa. Također, neke informacijske <strong>je</strong>dinicemogu zauzeti pri<strong>je</strong>nosni link između dva čvora na dul<strong>je</strong> vri<strong>je</strong>me, pa ostaleinformacijske <strong>je</strong>dinice, ko<strong>je</strong> se također trebaju preni<strong>je</strong>ti tim istim linkom, morajudugo čekati u spremnicima. Komutacija paketa izb<strong>je</strong>gava takve poteškoćeograničavan<strong>je</strong>m duljine informacijske <strong>je</strong>dinice, koja se um<strong>je</strong>sto poruka nazivapaket (packet). Na taj se način skraću<strong>je</strong> čekan<strong>je</strong> informacijskih <strong>je</strong>dinica umrežnim čvorovima, što <strong>je</strong> posebno povoljno za pri<strong>je</strong>nos interaktivnoginformacijskog prometa. Također, čvor koji primi prvi paket neke veze možeprosli<strong>je</strong>diti taj paket sl<strong>je</strong>dećem čvoru i pri<strong>je</strong> nego što primi sl<strong>je</strong>deći paket. Na tajse način smanju<strong>je</strong> kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> i povećava propusnost mreže. Kad na izvoru u mrežis komutacijom paketa posto<strong>je</strong> informacijske <strong>je</strong>dinice spremne za slan<strong>je</strong>, izvor ihpošal<strong>je</strong> mrežnom čvoru s kojim <strong>je</strong> povezan, čvor prov<strong>je</strong>rava da li poruka,odnosno paket, sadrži pogreške bita, te ako <strong>je</strong> ispravan pošal<strong>je</strong> ga do sl<strong>je</strong>dećegčvora, i taj se proces nastavlja sve dok paket ne stigne do odredišta. Ponekad,zbog zauzetosti linkova prema drugim čvorovima po<strong>je</strong>dine informacijske <strong>je</strong>dinicemoraju čekati u spremnicima mrežnih čvorova. Ovisno o stanju u mreži variraju ikašn<strong>je</strong>nja transfera informacija s kraja na kraj mreže (end-to-end delay).Tehnike komutaci<strong>je</strong> paketa su virtualni kanali (virtual circuit) i datagramskitransfer paketa.23


Trajan<strong>je</strong> uspostave veze ovisi o vrsti mreže i usluge kojoj dotični poziv pripada.Što se tiče kašn<strong>je</strong>nja u komutaciji paketa, tu <strong>je</strong> situacija puno neodređenija, <strong>je</strong>rkašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> s kraja na kraj ovisi o dinamici svih prometnih tokova u mreži, pa sukolebanja kašn<strong>je</strong>nja (delay jitter) nepredvidljiva. S obzirom da u komutacijikanala sve informacijske <strong>je</strong>dinice ko<strong>je</strong> pripadaju istoj vezi uvi<strong>je</strong>k putuju istimkomunikacijskim putom, one stižu na odredište uvi<strong>je</strong>k po istom redosli<strong>je</strong>du kojimsu i poslane. Međutim, u mreži s komutacijom paketa koja koristi datagramskitransfer individualni paketi iste veze mogu putovati mrežom međusobnorazličitim komunikacijskim putovima, pa <strong>je</strong> moguće da neki paketi stignu naodredište pri<strong>je</strong> paketa ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> izvor poslao pri<strong>je</strong> njih. U tom <strong>je</strong> slučaju potrebo naodredištu presložiti pakete što dodatno povećava kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> transfera. Gledezagušenja mreže (network congestion) situacija <strong>je</strong> gotovo idealna u mrežama skomutacijom kanala, dok se zagušenja smatraju normalnom i očekivanompojavom u mrežama s komutacijom paketa. Zagušenja svakako doprinosepovećanju kašn<strong>je</strong>nja i sman<strong>je</strong>nju propusnosti mreže, a ponekad mogu dovesti i dogubitka paketa (packet loss). Osnovna prednost komutaci<strong>je</strong> paketa u odnosu nakomutaciju kanala <strong>je</strong> n<strong>je</strong>na mogućnost dinamičkog dod<strong>je</strong>ljivanja raspoloživogdi<strong>je</strong>la ukupnog kapaciteta pri<strong>je</strong>nosnog linka po<strong>je</strong>dinim vezama (svakoj se vezi popotrebi prid<strong>je</strong>lju<strong>je</strong> dio raspoloživog kapaciteta linka, a po potrebi nekoj <strong>je</strong> vezimoguće pridi<strong>je</strong>liti i sav raspoloživi kapacitet linka). U komutaciji kanala vrločesto <strong>je</strong> dio kapaciteta pri<strong>je</strong>nosnog linka neiskorišten, <strong>je</strong>r su svakoj vezi mrežniresursi fiksno pridi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>ni, čak i u vremenskim intervalima kad nema informacijako<strong>je</strong> <strong>je</strong> potrebno prenositi tom vezom. Ako se takva situacija pojavi u mreži skomutacijom paketa, ona promptno dod<strong>je</strong>lju<strong>je</strong> nekorišteni dio raspoloživogkapaciteta pri<strong>je</strong>nosnog linka drugim trenutno aktivnim vezama, usli<strong>je</strong>d čega sepovećava učinkovitost korištenja raspoloživih mrežnih resursa i raste propusnostmreže.24


Pri<strong>je</strong>nosna brzina i linijska brzina usko su vezane uz fizički pri<strong>je</strong>nos informacija itrajan<strong>je</strong> signalnih elemenata pomoću kojih se simboli prenose transmisijskimsustavom. Međutim, u komunikacijskim sustavima često se transfer informacijaizmeđu točaka u mreži razmatra na višoj razini koja ni<strong>je</strong> izravno ovisna o samompri<strong>je</strong>nosu. Izvori informacija kategoriziraju se ne samo po vrsti informacija ko<strong>je</strong>generiraju (govor, podaci, video i dr.) već i po brzini kojom generirajuinformaci<strong>je</strong>. Ta se brzina naziva informacijska brzina izvora (ili skraćenobrzina izvora) i izražava se <strong>je</strong>dinicom bit/s. Izvor koji informaci<strong>je</strong> generirastalnom, neprom<strong>je</strong>njivom brzinom, naziva se CBR izvor. Nasuprot tome, izvorkoji informaci<strong>je</strong> generira prom<strong>je</strong>njivom brzinom naziva se VBR izvor. Prilikompri<strong>je</strong>nosa informacija, bez obzira da li se radi o informaciji iz CBR ili VBRizvora, trajan<strong>je</strong> signalnih elemenata <strong>je</strong> ovisno o pri<strong>je</strong>nosnom sustavu, tj. ni<strong>je</strong>ovisno o prom<strong>je</strong>ni informacijske brzine izvora. Nadal<strong>je</strong>, u modernimkomunikacijskim sustavima sve češće se koriste pojmovi CBR usluga i VBRusluga (service). Radi se o uslugama transporta informaci<strong>je</strong> stalnom, odnosnoprom<strong>je</strong>njivom brzinom, ko<strong>je</strong> određeni komunikacijski protokoli pružajunadređenim protokolima. Razliku između informacijske i pri<strong>je</strong>nosne brzinemoguće <strong>je</strong> objasniti na sl<strong>je</strong>dećem prim<strong>je</strong>ru. Izvor A generira govornu informacijubrzinom 64 kbit/s (informacijska brzina izvora) i šal<strong>je</strong> ju na odredište B. Na biloko<strong>je</strong>m sučelju na komunikacijskom putu od izvora do odredišta količinatransportirane informaci<strong>je</strong> koja pripada komunikaciji između A i B iznosi 64kbit/s. Nasuprot tome, pri<strong>je</strong>nosna brzina <strong>je</strong> ovisna o pri<strong>je</strong>nosnom sustavu kojim segovor prenosi. Ako <strong>je</strong> izvor A povezan s odredištem B pomoću pri<strong>je</strong>nosnog TDMsustava hi<strong>je</strong>rarhijske razine E1, tada pri<strong>je</strong>nosna brzina između A i B iznosi 2,048Mbit/s.25


U pri<strong>je</strong>nosu podataka svaki znak se kodira kodnom ri<strong>je</strong>či fiksne duljine, anajčešće se koriste kodovi kao što su ASCII (American Standard Code forInformation Interchange) i EBCDIC (Extended Binary Coded DecimalInterchange Code). Jedna od starijih metoda kodiranja govora <strong>je</strong> PCM (PulseCode Modulation), koja govorni signal širine spektra 4 kHz kodira brzinom 64kbit/s. U mnogim paketskim mrežama poželjno <strong>je</strong> kodirati govor manjombrzinom pa <strong>je</strong> ITU-T donio nekoliko takvih standarda. Za transport govorneinformaci<strong>je</strong> brzinom između 16 kbit/s i 48 kbit/s koristi se ADPCM (AdaptiveDifferential PCM), za brzinu 16 kbit/s LD-CELP (Low-delay Code ExcitedLinear Prediction), a za brzinu 8 kbit/s CS-ACELP (Conjugate-structureAlgebraic Code-excited Linear Prediction). Preporukom G.723.1 definirane su iniže brzine kodiranja govora: 5,3 kbit/s i 6,3 kbit/s. U području audia posto<strong>je</strong> dvaraširena standarda: ITU-T G.722 i G.725, pomoću kojih <strong>je</strong> definirano kodiran<strong>je</strong>audia širine spektra 7 kHz brzinom do 64 kbit/s, te MPEG-3 (MPEG – MotionPicture Expert Group), kojim <strong>je</strong> definirano kodiran<strong>je</strong> audia varijabilnom brzinom.Korišten<strong>je</strong> postupaka kao što su PCM i ADPCM predstavlja temelj uslugetransporta informacija stalnom brzinom (CBR), dok se na kodiranju MPEGkodom temelji usluga transporta informacija prom<strong>je</strong>njivom brzinom (VBR). Upodručju kodiranja videa treba razlikovati kodiran<strong>je</strong> videa malom brzinom (npr,za videokonferenci<strong>je</strong> ITU-T H.261 i H.263) i kodiran<strong>je</strong> videa velikom brzinom(npr, kodiran<strong>je</strong> HDTV signala brzinom i do 60 Mbit/s pomoću standarda MPEG-2). Standard MPEG-1 definira kodiran<strong>je</strong> pohran<strong>je</strong>nog pokretnog videa (storedmotion video) brzinom do 2 Mbit/s, a MPEG-4 kodiran<strong>je</strong> videa brzinom manjomod 64 kbit/s. Standard JPEG (Joint Photographic Experts Group) koristi se zakodiran<strong>je</strong> mirne slike u multimedijskom okruženju. Standard M-JPEG (MotionJPEG) definira način kodiranja videa koji koristi sažiman<strong>je</strong> slike pomoćustandarda JPEG.26


Pri<strong>je</strong>nosni, odnosno transmisijski link <strong>je</strong> sustav sačin<strong>je</strong>n od pri<strong>je</strong>nosnih medija ipri<strong>je</strong>nosnih uređaja koji međusobno povezuju komunikacijske uređa<strong>je</strong> nakra<strong>je</strong>vima pri<strong>je</strong>nosnog linka, nazvane stanice (station). U kontekstu pri<strong>je</strong>nosnoglinka stanica <strong>je</strong> uređaj koji obavlja isključivo komunikacijske funkci<strong>je</strong> (npr.mrežna kartica u osobnom računalu, a ne osobno računalo u c<strong>je</strong>lini). Pri<strong>je</strong>nosnilink obavlja isključivo pri<strong>je</strong>nosne funkci<strong>je</strong>. Na pri<strong>je</strong>nosnom linku nisuimplementirane funkci<strong>je</strong> komutiranja. Pri<strong>je</strong>nosni se link sastoji od <strong>je</strong>dnog ili višesegmenata nazvanih izravni linkovi (direct link). Osnovna obil<strong>je</strong>žja pri<strong>je</strong>nosnoglinka su n<strong>je</strong>gova duljina, pri<strong>je</strong>nosne brzine po po<strong>je</strong>dinim segmentima pri<strong>je</strong>nosnoglinka i maksimalna dozvol<strong>je</strong>na v<strong>je</strong>rojatnost pogrešaka (BER) na pri<strong>je</strong>nosnomlinku. Temeljni dio pri<strong>je</strong>nosnog linka čini pri<strong>je</strong>nosni medij ili više pri<strong>je</strong>nosnihmedija na komunikacijskom putu od izvora do odredišta. Najčešće sam pri<strong>je</strong>nosnimedij ni<strong>je</strong> dovoljan kako bi se povezale dvi<strong>je</strong> točke u mreži, <strong>je</strong>r <strong>je</strong> dometpri<strong>je</strong>nosa medija prekratak. Domet pri<strong>je</strong>nosa ko<strong>je</strong>g omogućavaju žični i optičkipri<strong>je</strong>nosni mediji moguće <strong>je</strong> povećati korišten<strong>je</strong>m pojačala (amplifier) uanalognom pri<strong>je</strong>nosu, odnosno obnavljača (regenerator) u digitalnom pri<strong>je</strong>nosusignala. Pri<strong>je</strong>nosna funkcija pojačala, odnosno obnavljača mora biti takva da nenarušava pri<strong>je</strong>nosna obil<strong>je</strong>žja medija sukladno zaht<strong>je</strong>vima postavl<strong>je</strong>nim nakvalitetu pri<strong>je</strong>nosnog linka u ko<strong>je</strong>m <strong>je</strong> dotični pri<strong>je</strong>nosni medij implementiran.Mutlipleksor (MUX – multiplexer) <strong>je</strong> uređaj koji omogućava istovremenipri<strong>je</strong>nos većeg broja kanala <strong>je</strong>dnim pri<strong>je</strong>nosnim medi<strong>je</strong>m. Demultipleksor(DEMUX – demultiplexer) <strong>je</strong> uređaj koji obavlja vađen<strong>je</strong> kanala iz agregatnoginformacijskog toka koji se medi<strong>je</strong>m prenosi između multipleksora idemultipleksora.27


Prospojnici se koriste u transmisijskoj mreži kako bi po potrebi omogućiliprospajan<strong>je</strong> određenih ulaza s <strong>je</strong>dnih na druge izlaze. Za razliku od komutaci<strong>je</strong>koja svo<strong>je</strong> ulaze prospaja s izlazima dinamički pod ut<strong>je</strong>ca<strong>je</strong>m signalizaci<strong>je</strong>,prospojnici d<strong>je</strong>luju statički. Njima upravlja mrežni operater manualno ili pomoćusustava upravljanja mrežom. Korišten<strong>je</strong>m prospojnika moguće <strong>je</strong> povećatifleksibilnost topologi<strong>je</strong> transmisijske mreže (transmission network). Modemi suuređaji koji obavljaju specifične pri<strong>je</strong>nosne funkci<strong>je</strong>, kao što su modulacija idemodulacija, ili linijsko kodiran<strong>je</strong>. Prvi modemi su korišteni za analognipri<strong>je</strong>nos informacija (uglavnom podataka) pretplatničkom linijom. Takav semodem u<strong>je</strong>dno naziva i modem za pri<strong>je</strong>nos u govornom pojasu frekvencija(voice-band modem), pri čemu se govornim pojasom smatra područ<strong>je</strong> frekvencijaod 300 do 3400 Hz. Svaki takav modem u sm<strong>je</strong>ru preda<strong>je</strong> pomoću digitalnogsignala izvora ko<strong>je</strong>g mu šal<strong>je</strong> priključeni krajnji uređaj (npr. osobno računalo)modulira signal nosilac i modulirani signal šal<strong>je</strong> modemu na drugom kraju lini<strong>je</strong>.U sm<strong>je</strong>ru pri<strong>je</strong>ma modem obavlja demodulaciju priml<strong>je</strong>nog signala i digitalnisignal šal<strong>je</strong> krajn<strong>je</strong>m uređaju. Svaki modem može, dakle, obavljati i modulaciju idemodulaciju. Modemi za pri<strong>je</strong>nos u osnovnom pojasu frekvencija (basebandmodem) koriste se za digitalni pri<strong>je</strong>nos informacija. Oni um<strong>je</strong>sto modulaci<strong>je</strong> idemodulaci<strong>je</strong> obavljaju linijsko kodiran<strong>je</strong> i dekodiran<strong>je</strong> signala. Danas se svečešće koriste modemi za digitalne pretplatničke lini<strong>je</strong> (DSL – DigitalSubscriber Line) koji omogućavaju paralelni analogni pri<strong>je</strong>nos govora u pojasuod 0 do 4 kHz i drugih informacija u višem frekvencijskom pojasu istompretplatničkom linijom.28


Segment pri<strong>je</strong>nosnog linka ko<strong>je</strong>g u bilo ko<strong>je</strong>m obliku pri<strong>je</strong>nosa, žičnom,optičkom ili bežičnom, čini sam pri<strong>je</strong>nosni medij naziva se izravni link. Ponekadse za takav izravni link koristi i naziv pri<strong>je</strong>nosna linija (transmission line).Posebno ako se razmatra pri<strong>je</strong>nos omeđenim medi<strong>je</strong>m tada dio izravnog linkapredstavljaju i pojačala u analognom, odnosno obnavljači u digitalnom pri<strong>je</strong>nosuinformacija. Sukladno korištenom pri<strong>je</strong>nosnom mediju posto<strong>je</strong> sl<strong>je</strong>deće vrsteizravnih linkova: žični link (podržava žični pri<strong>je</strong>nos upredenom paricom ilikoaksijalnim kabelom), optički link (podržava optički pri<strong>je</strong>nos optičkim nitima) ibežični link (podržava bežični pri<strong>je</strong>nos zrakom). Nadal<strong>je</strong>, ovisno o primi<strong>je</strong>n<strong>je</strong>nojtehnologiji pri<strong>je</strong>nosa izravnim linkom posto<strong>je</strong> PDH linkovi, SDH linkovi i dr. Nagorn<strong>je</strong>m slajdu dan <strong>je</strong> prikaz <strong>je</strong>dnog komunikacijskog sustava u ko<strong>je</strong>m su četiristanice, A, B, C i D, međusobno povezane transmisijskom mrežom koju tvori petizravnih linkova, a, b, c, d i e, te dva multipleksora/demultipleksora,MUX/DEMUX 1 MUX/DEMUX 2. Dakle, pod pretpostavkom da stanica Amože kroz takvu mrežu komunicirati samo sa stanicom C, a stanica B samo sastanicom D, tada u dotičnoj transmisijskoj mreži posto<strong>je</strong> dva transmisijska linka.Prvi pri<strong>je</strong>nosni link tvore izravni link a, MUX/DEMUX 1, izravni link e,MUX/DEMUX 2 i izravni link c. Drugi transmisijski link čine izravni link b,MUX/DEMUX 1, izravni link e, MUX/DEMUX 2 i izravni link d. Dakle, naodređenom di<strong>je</strong>lu (MUX/DEMUX 1 – izravni link e – MUX/DEMUX 2) ta sedva transmisijska linka preklapaju. Naravno komunikacija na relaciji stanica A –stanica C će koristiti samo dio resursa (kanala) na segmentu MUX/DEMUX 1 –izravni link e – MUX/DEMUX 2, što isto vri<strong>je</strong>di i za komunikaciju na relacijistanica B – stanica D. Naravno, resursi koji pripadaju različitim komunikacijamane smiju se u ovakvom mrežnom scenariju preklapati.29


Pojam usm<strong>je</strong>renost pri<strong>je</strong>nosa (duplexity) odnosi na sm<strong>je</strong>rove pri<strong>je</strong>nosa signalanekim transmisijskim linkom. Glede usm<strong>je</strong>renosti pri<strong>je</strong>nosa i vremenskograsporeda pri<strong>je</strong>nosa signala transmisijskim linkom posto<strong>je</strong> tri načina pri<strong>je</strong>nosa: (a)<strong>je</strong>dnosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos (simplex), (b) naizm<strong>je</strong>nični pri<strong>je</strong>nos (half-duplex) i (c)dvosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos (full-duplex). Sukladno tome postoji <strong>je</strong>dnosm<strong>je</strong>rnipri<strong>je</strong>nosni link (simplex link), pri<strong>je</strong>nosni link s naizm<strong>je</strong>ničnim pri<strong>je</strong>nosom(half-duplex link) i dvosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nosni link (full-duplex link). Na gornjoj sliciprikazana su sva tri načina pri<strong>je</strong>nosa na prim<strong>je</strong>ru povezivanja dvi<strong>je</strong> stanice, A i B.U slučaju <strong>je</strong>dnosm<strong>je</strong>rnog linka (slika a) pri<strong>je</strong>nos se uvi<strong>je</strong>k odvija samo u <strong>je</strong>dnomsm<strong>je</strong>ru (u gorn<strong>je</strong>m prim<strong>je</strong>ru A šal<strong>je</strong> signale prema B, ali B nikada ne može slatisignale prema A). Jednosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos se vrlo ri<strong>je</strong>tko koristi <strong>je</strong>r ne pružamogućnost slanja upravljačkih signala od odredišta prema izvoru. Dvosm<strong>je</strong>rnilink omogućava istodobni pri<strong>je</strong>nos u oba sm<strong>je</strong>ra. Naizm<strong>je</strong>nični pri<strong>je</strong>nos <strong>je</strong> u stvaridvosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos, ali se u bilo ko<strong>je</strong>m trenutku komunikacija na pri<strong>je</strong>nosnomlinku može odvijati samo u <strong>je</strong>dnom sm<strong>je</strong>ru (u gorn<strong>je</strong>m prim<strong>je</strong>ru od A prema B, iliod B prema A, ali nikako u oba sm<strong>je</strong>ra istodobno). Ako se pri<strong>je</strong>nosni link izmeđudvi<strong>je</strong> stanice realizira <strong>je</strong>dnom paricom (slike a, b i c1), tada se u svakoj stanicipredajnik i pri<strong>je</strong>mnik povezuju s paricom pomoću rašlji ko<strong>je</strong> razdvajaju sm<strong>je</strong>rovepri<strong>je</strong>nosa. Alternativu rašljama predstavlja multipleksiran<strong>je</strong> s vremenskimsažiman<strong>je</strong>m signala (TCM – Time Compression Multiplex), poznato i podnazivom dvosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos s vremenskom pod<strong>je</strong>lom sm<strong>je</strong>rova pri<strong>je</strong>nosa(TDD – Time Division Duplex). U optičkom se pri<strong>je</strong>nosu sm<strong>je</strong>rovi pri<strong>je</strong>nosanajčešće razdvajaju korišten<strong>je</strong>m odvi<strong>je</strong>nih niti (po <strong>je</strong>dna nit za svaki sm<strong>je</strong>r) ili unovi<strong>je</strong> vri<strong>je</strong>me korišten<strong>je</strong>m valnog multipleksiranja. U bežičnom se pri<strong>je</strong>nosusm<strong>je</strong>rovi pri<strong>je</strong>nosa najčešće razdvajaju korišten<strong>je</strong>m odvo<strong>je</strong>nih frekvencijskihkanala.30


Na li<strong>je</strong>voj gornjoj slici prikazan <strong>je</strong> dio stanice zadužen za slan<strong>je</strong> i pri<strong>je</strong>m signala spri<strong>je</strong>nosnog linka realiziranog pomoću <strong>je</strong>dne bakrene parice. Kako bi seomogućilo da predajnik i pri<strong>je</strong>mnik istodobno koriste za<strong>je</strong>dničku paricu, čime sepostiže učinkoviti<strong>je</strong> iskorišten<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosnog medija i smanju<strong>je</strong> potrebna količinaparica u pretplatničkom području mreže, neophodno <strong>je</strong> korišten<strong>je</strong> rašljastogsklopa. Signal predajnika, s(t), prenosi se na paricu, a signal r(t) dolazi s parice iulazi u pri<strong>je</strong>mnik. Međutim, zbog neprilagođenosti impedanci<strong>je</strong> rašljastog sklopakarakterističnoj impedanciji parice, dio signala s(t) prodire i u pri<strong>je</strong>mnik. Taj seštetni signal e(t) naziva bliski od<strong>je</strong>k. Daleki od<strong>je</strong>k (far end echo) <strong>je</strong> štetni signalkoji nasta<strong>je</strong> usli<strong>je</strong>d refleksi<strong>je</strong> poslanog signala na drugom kraju parice (dorefleksi<strong>je</strong> na dal<strong>je</strong>m kraju dolazi ako impedancija kojom <strong>je</strong> parica zaključena ni<strong>je</strong><strong>je</strong>dnaka karakterističnoj impedanciji parice). Reflektirani se signal vraća natragprema pošiljatelju i predstavlja smetnju u pri<strong>je</strong>mu. I dok bliski od<strong>je</strong>k možepoprimiti velike iznose i ozbiljno narušiti kvalitetu pri<strong>je</strong>nosa, daleki <strong>je</strong> od<strong>je</strong>k jakopotisnut u odnosu na korisni signal (zbog prostiranja paricom izložen <strong>je</strong>d<strong>je</strong>lovanju prigušenja parice). U analognim se komunikacijskim sustavima zauklanjan<strong>je</strong> od<strong>je</strong>ka koristi uređaj nazvan potiskivač od<strong>je</strong>ka (echo suppressor). Udigitalnim se komunikacijskim sustavima u tu svrhu koristi sklop za poništavan<strong>je</strong>od<strong>je</strong>ka (EC). Signal koji ulazi u predajnik predstavlja u<strong>je</strong>dno i ulaz u sklop zaponištavan<strong>je</strong> od<strong>je</strong>ka. EC na temelju poznate pri<strong>je</strong>nosne funkci<strong>je</strong> rašljastog sklopai pri<strong>je</strong>nosne funkci<strong>je</strong> parice proračunava signal od<strong>je</strong>ka e’(t). Izlaz iz pri<strong>je</strong>mnikaprivodi se na ulaz sklopa koji od signala r(t) + e(t) oduzima proračunati od<strong>je</strong>ke’(t), i kao rezultat nasta<strong>je</strong> signal r’(t). Odstupan<strong>je</strong> signala r’(t) od priml<strong>je</strong>nogsignala r(t) ovisi o točnosti proračuna od<strong>je</strong>ka u EC-u.31


U komunikaciji na većim udal<strong>je</strong>nostima pri<strong>je</strong>nosni linkovi su u pravilučetverožični, a pored samog žičnog medija sadrže i obnavljače (ili pojačala, akose radi o analognim sustavima). Uporabom obnavljača, odnosno pojačalaomogućeno <strong>je</strong> postizan<strong>je</strong> većeg dometa pri<strong>je</strong>nosa. Jedna parica koristi se zapri<strong>je</strong>nos u <strong>je</strong>dnom sm<strong>je</strong>ru, a druga parica za pri<strong>je</strong>nos signala u suprotnom sm<strong>je</strong>ru.Stanice se na takav pri<strong>je</strong>nosni link priključuju dvožično pomoću rašljastogsklopa. U ovakvom mrežnom scenariju rašljasti sklop obavlja konverzijudvožičnog u četverožični pri<strong>je</strong>nos. Na gornjoj slici prikazan <strong>je</strong> prim<strong>je</strong>r takvekomunikaci<strong>je</strong> između dvi<strong>je</strong> stanice, A i B. Kad stanica A šal<strong>je</strong> informaci<strong>je</strong> staniciB, signal se prostire paricom i nakon τ sekundi stiže u B. Međutim, zbognesavršenosti rašljastog sklopa dio signala vraća se natrag i nakon τ sekundi stižeu stanicu A. Dakle, dvostruko trajan<strong>je</strong> prostiranja signala s kraja na kraj(RTD – Round-trip Delay) iznosi 2τ sekundi. Signal koji se vraća iz A u B nazivase od<strong>je</strong>k ili <strong>je</strong>ka (echo), i predstavlja smetnju u pri<strong>je</strong>mniku stanice A. Na prim<strong>je</strong>r,u analognoj govornoj komunikaciji <strong>je</strong>ka predstavlja čujnu smetnju govorniku,dok se u digitalnoj komunikaciji od<strong>je</strong>k zbraja s korisnim signalom koji se prostireod B prema A i predstavlja smetnju koja može povećati v<strong>je</strong>rojatnost pogreškesimbola. Ako se koristi dvosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos, tada <strong>je</strong> smetnja usli<strong>je</strong>d od<strong>je</strong>ka trajnoprisutna. Kod naizm<strong>je</strong>ničnog pri<strong>je</strong>nosa, dok stanica A šal<strong>je</strong>, n<strong>je</strong>n <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>mnikisključen. Međutim, kad A završi sa slan<strong>je</strong>m, ne može se odmah prebaciti napri<strong>je</strong>m, već mora pričekati da prođe 2τ sekundi kako bi uključila pri<strong>je</strong>mnik(dakle, nakon što prođe od<strong>je</strong>k). Sve što <strong>je</strong> u gornjoj diskusiji rečeno za sm<strong>je</strong>rpri<strong>je</strong>nosa od A do B vri<strong>je</strong>di i za suprotan sm<strong>je</strong>r pri<strong>je</strong>nosa, tj. od B do A. Štetnostd<strong>je</strong>lovanja od<strong>je</strong>ka moguće <strong>je</strong> smanjiti prim<strong>je</strong>nom potiskivača od<strong>je</strong>ka u analognojgovornoj komunikaciji, odnosno prim<strong>je</strong>nom sklopa za poništavan<strong>je</strong> od<strong>je</strong>ka udigitalnim komunikacijama.32


Za pri<strong>je</strong>nosnu brzinu transmisijskog linka ponekad se koristi naziv kapacitetpri<strong>je</strong>nosnog linka (link capacity). Kapacitet pri<strong>je</strong>nosnog linka predstavljamaksimalnu količinu korisničkih informacija koju <strong>je</strong> moguće u <strong>je</strong>dinici vremenapreni<strong>je</strong>ti s kraja na kraj transmisijskog linka. Nadal<strong>je</strong>, kapacitet izravnog linka<strong>je</strong>dnak <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosnoj brzini na tom linku. Kapacitet izravnog linka određen <strong>je</strong>odabranom pri<strong>je</strong>nosnom tehnologijom. Na prim<strong>je</strong>r, neka se na promatranomizravnom linku pri<strong>je</strong>nos informacija obavlja pomoću PDH sustava razine E1.Takav link možemo nazvati E1 link. Neka <strong>je</strong> promatrani E1 link realiziranpomoću upredene parice duljine 100 metara. Pri<strong>je</strong>nosna brzina takvog izravnoglinka iznosi 2,048 Mbit/s i, sukladno tome, kapacitet E1 linka također iznosi2,048 Mbit/s. Naravno, taj <strong>je</strong> kapacitet puno manji od teoretskog maksimuma kojina parici navedene duljine može iznositi i nekoliko stotina Mbit/s. Ako se nekipri<strong>je</strong>nosni link realizira nad nekolicinom međusobno povezanih izravnih linkovameđusobno različitih pri<strong>je</strong>nosnih brzina, tada <strong>je</strong> kapacitet takvog pri<strong>je</strong>nosnoglinka <strong>je</strong>dnak pri<strong>je</strong>nosnoj brzini “najspori<strong>je</strong>g” sustava. U stranoj se literaturi čestoza kapacitet pri<strong>je</strong>nosnog linka koristi pojam širina pri<strong>je</strong>nosnog pojasa linka(link bandwidth), koja se na neadekvatan način izražava <strong>je</strong>dinicom bit/s. Širinapri<strong>je</strong>nosnog pojasa odnosi se isključivo na širinu frekvencijskog pojasapropuštanja kanala i izražava se <strong>je</strong>dinicom Hz. Vezu između pri<strong>je</strong>nosne brzine R(a samim time i kapaciteta linka, ako <strong>je</strong> on <strong>je</strong>dnak pri<strong>je</strong>nosnoj brzini) i širinepri<strong>je</strong>nosnog pojasa kanala B čini veličina spektralna učinkovitost (spectralefficiency) E = R/B, a predstavlja broj bita ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> moguće u <strong>je</strong>dinici vremenapreni<strong>je</strong>ti po svakom hercu u pri<strong>je</strong>nosnom pojasu kanala.33


U modernim komunikacijskim sustavima koristi se slo<strong>je</strong>viti pristup organizacijisvih komunikacijskih funkcija. Svaki <strong>je</strong> otvoreni komunikacijski sustav (misli sena otvorenost prema povezivanju s drugim sustavima) moguće opisati pomoćuskupa protokolnih slo<strong>je</strong>va poredanih po vertikali, od najnižeg prema najvišem.Takav uređeni slo<strong>je</strong>viti skup komunikacijskih protokola naziva se protokolnisložaj (protocol stack). Svaki sloj (layer) protokolnog složaja sadrži <strong>je</strong>dan ili višeentiteta (entity). Na gorn<strong>je</strong>m slajdu li<strong>je</strong>vo prikazan <strong>je</strong> općeniti model kojipretpostavlja da protokolni složaj može sadržavati proizvoljan broj slo<strong>je</strong>va.Protokolni slo<strong>je</strong>vi se implementiraju u komunikacijskim uređajima (u krajnjimuređajima i u čvorovima mreže) u obliku hardvera i/ili softvera. Unutar <strong>je</strong>dnogkomunikacijskog uređaja sloj (N), odnosno N-ti sloj komunicira samo saslo<strong>je</strong>vima koji su neposredno ispod [sloj (N-1)] ili iznad n<strong>je</strong>ga [sloj (N+1)].Najniži sloj u protokolnom složaju <strong>je</strong> prvi sloj. Posebno treba naglasiti daobil<strong>je</strong>žja pri<strong>je</strong>nosnog medija nisu uključena u opis najnižeg sloja. Na temeljuopćenitog modela protokolne hi<strong>je</strong>rarhi<strong>je</strong> Sv<strong>je</strong>tska standardizacijska organizaci<strong>je</strong>(ISO – International Organization for Standardization) <strong>je</strong> 1984. godine definiralareferentni model povezivanja otvorenih komunikacijskih sustava (OSI RM –Open Systems Interconnection Reference Model). Model OSI RM sadrži sedamprotokolnih slo<strong>je</strong>va: najniži sloj, tj. prvi sloj <strong>je</strong> fizički sloj ili fizikalni sloj(physical layer), drugi sloj <strong>je</strong> sloj informacijskog linka ili sloj podatkovnoglinka (DLL – data link layer), treći sloj <strong>je</strong> mrežni sloj (network layer), četvrti sloj<strong>je</strong> transportni sloj (transport layer), peti sloj <strong>je</strong> sloj sesi<strong>je</strong> ili sloj s<strong>je</strong>dnice(session layer), šesti sloj <strong>je</strong> prezentacijski sloj (presentation layer) i sedmi, tj.najviši sloj <strong>je</strong> aplikacijski sloj (application layer).34


Entitet <strong>je</strong> aktivni element sloja, a posto<strong>je</strong> hardverski entiteti, npr. integrirani I/Okrug (I/O – input/output), i softverski entiteti (npr. proces). Svaki entitet (N)-togsloja [(N) entity], obavlja funkci<strong>je</strong> sloja (N). Kao što <strong>je</strong> rani<strong>je</strong> spomenuto, entitetisloja (N) komuniciraju samo s entitetima slo<strong>je</strong>va koji se nalaze neposredno ispodi iznad dotičnog sloja. Nekoliko entiteta višeg sloja može komunicirati s <strong>je</strong>dnimentitetom nižeg sloja, i obratno, <strong>je</strong>dan entitet višeg sloja može komunicirati i snekoliko entiteta nižeg sloja. Dosadašnja razmatranja usm<strong>je</strong>rena su na entiteteimplementirane u <strong>je</strong>dnom otvorenom sustavu, tj. komunikacijskom uređaju.Entiteti koji se nalaze na istom sloju, ali na različitim sustavima, nazivaju seravnopravni entiteti (peer entities). Komunikacija između ravnopravnih entitetaN-tog sloja upravljana <strong>je</strong> odgovarajućim protokolom međusobnog komuniciranjaravnopravnih entiteta N-tog sloja. Ravnopravni entiteti međusobno razm<strong>je</strong>njujuprotokolne informacijske <strong>je</strong>dinice N-tog sloja, tj. (N) PDU (Protocol DataUnit). Drugi naziv za PDU <strong>je</strong> protokolna podatkovna <strong>je</strong>dinica. Ravnopravnientiteti N-tog sloja međusobno komuniciraju koristeći usluge ko<strong>je</strong> im pružaju nižislo<strong>je</strong>vi, tj. entiteti (N-1)-og sloja. Sukladno tome, N-ti sloj pruža usluge (service)(N+1)-om sloju. U tom slučaju N-ti sloj se naziva pružatelj usluge (serviceprovider), a (N+1)-i sloj <strong>je</strong> korisnik usluge (service user). Entitet N-tog slojapruža uslugu entitetu (N+1)-og sloja pozivan<strong>je</strong>m primitiva (primitives). Primitivaspecificira funkciju koju <strong>je</strong> potrebno pozvati i koristi se za pri<strong>je</strong>nos informacijaizmeđu entiteta. Svaki entitet komunicira s entitetima višeg i nižeg sloja krozsučel<strong>je</strong> (interface). Svako <strong>je</strong> sučel<strong>je</strong> realizirano kao <strong>je</strong>dna ili više točakapristupa usluzi N-tog sloja [(N) SAP – (N) Service Access Point]. Svaki SAPima pridi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>nu adresu koja ga <strong>je</strong>dnoznačno određu<strong>je</strong>. Komunikacija kroz SAP <strong>je</strong>dvosm<strong>je</strong>rna.35


Model OSI RM sastoji se od sedam slo<strong>je</strong>va koji obavljaju sl<strong>je</strong>deće funkci<strong>je</strong>:1. fizički sloj – najniži sloj, bavi se pri<strong>je</strong>nosom nestrukturiranog sli<strong>je</strong>da bita krozpri<strong>je</strong>nosni sustav. Opis zahti<strong>je</strong>vanih karakteristika pri<strong>je</strong>nosnog medija ni<strong>je</strong>sastavni dio specifikaci<strong>je</strong> fizičkog sloja. Fizički sloj <strong>je</strong> fizičko sučel<strong>je</strong>komunikacijskog uređaja prema transmisijskom linku;2. sloj informacijskog linka – omogućava pouzdan pri<strong>je</strong>nos informacijapri<strong>je</strong>nosnim linkom. Šal<strong>je</strong> informacijske blokove nazvane okviri (frame), teobavlja neophodnu sinkronizaciju okvira (frame sychronizationm, framedelineation), upravljan<strong>je</strong> pogreškama (error control) i upravljan<strong>je</strong> prometnimtokovima (flow control) na razini informacijskog linka;3. mrežni sloj – višim slo<strong>je</strong>vima pruža neovisnost o tehnologiji pri<strong>je</strong>nosa ikomutiranja informacijskih <strong>je</strong>dinica. Odgovoran <strong>je</strong> za uspostavu, održavan<strong>je</strong> iraskid veza;4. transportni sloj – omogućava pouzdan i transparentan pri<strong>je</strong>nos informacijaizmeđu krajnjih komunikacijskih točaka, oporavak sustava od pogrešaka (errorrecovery) i upravljan<strong>je</strong> prometnim tokovima s kraja na kraj mreže (end-toendflow control);5. sloj sesi<strong>je</strong> – pruža upravljačku strukturu za komuniciran<strong>je</strong> između aplikacija.Uspostavlja, upravlja i raskida sesi<strong>je</strong> između aplikacija ko<strong>je</strong> međusobno surađuju;6. prezentacijski sloj – aplikacijskim procesima pruža neovisnost o razlikama unačinu prikaza podataka (sintaksa). Zadužen <strong>je</strong> i za sigurnosno kodiran<strong>je</strong>informacija, odnosno enkripciju (encription);7. aplikacijski sloj – najviši sloj, korisnicima omogućava pristup OSI okruženjui pruža uv<strong>je</strong>te za realizaciju distribuiranih informacijskih usluga. Iznad tog slojanalazi se korisnička aplikacija.36


Razm<strong>je</strong>na informacija između dva komunikacijska sustava sastoji se od sli<strong>je</strong>darazm<strong>je</strong>na informacijskih <strong>je</strong>dinica između slo<strong>je</strong>va u svakom od tih sustava.Pretpostavimo da sustav A u nekom trenutku šal<strong>je</strong> informaci<strong>je</strong> sustavu B. Proceszapočin<strong>je</strong> tako da korisnička aplikacija u sustavu A pakira informaciju uinformacijske <strong>je</strong>dinice nazvane poruke (message). Aplikacijski sloj u sustavu Aprihvaća poruku i započin<strong>je</strong> n<strong>je</strong>na daljnja obrada. Općenito, sloj (N),implementiran u sustavu A, šal<strong>je</strong> preko sučelja nižem sloju, tj. sloju (N-1),protokolnu informacijsku <strong>je</strong>dinicu N-tog sloja, tj. (N) PDU. (N) PDU seodređenim (N-1) SAP-om prenese na sloj (N-1) gd<strong>je</strong> ga prihvaća odgovarajućientitet. Sloj (N-1) prihvaća informacijsku <strong>je</strong>dinicu s višeg sloja kaoinformacijsku <strong>je</strong>dinicu usluge (SDU) sloja (N-1), tj. (N-1) SDU. Drugi naziv zaSDU <strong>je</strong> podatkovna <strong>je</strong>dinica usluge. Nadal<strong>je</strong>, entitet sloja (N-1) spaja (N-1) SDUza<strong>je</strong>dno s protokolnom upravljačkom informacijom (N-1) PCI u <strong>je</strong>dinstveni (N-1) PDU. Drugi naziv za PCI <strong>je</strong> zaglavl<strong>je</strong>, a <strong>je</strong>dinu iznimku čini sloj linka kojiosim zaglavlja (N-1) SDU-u doda<strong>je</strong> i začel<strong>je</strong>. Dodavan<strong>je</strong> zaglavlja, odnosnododavan<strong>je</strong> zaglavlja i začelja SDU-u priml<strong>je</strong>nom s višeg sloja naziva se iinkapsulacija (encapsulation). Entitet sloja (N-1) može preslikati (N-1) SDU u<strong>je</strong>dan (N-1) PDU ili ga može segmentirati u višestruke (N-1) PDU-e. U slučajusegmentiranja (N-1) SDU-a, svaki (N-1) PDU sadrži odgovarajući (N-1) PCI.Opisani proces u sustavu A sta<strong>je</strong> na najnižem, tj. na fizičkom sloju, nakon čegasli<strong>je</strong>di pri<strong>je</strong>nos sli<strong>je</strong>da bita kroz mrežu do sustava B. Fizički sloj u sustavu B izsli<strong>je</strong>da priml<strong>je</strong>nih bita izdvaja okvire i šal<strong>je</strong> ih sloju linka. Općenito, u sustavu Bsloj (N-1) od nižeg sloja primi (N-1) PDU, rastavlja ga na (N-1) PCI i (N-1) SDUko<strong>je</strong>g šal<strong>je</strong> sloju (N). Sloj (N) preko odgovarajućeg (N-1) SAP-a prima (N-1)SDU kao (N) PDU. Opisani se proces u sustavu B odvija sve do najvišeg, tj.aplikacijskog sloja, koji korisničkoj aplikaciji preda<strong>je</strong> poruku (informacijukrajn<strong>je</strong>g korisnika).37


Svaki sloj može sloju iznad sebe ponuditi dvi<strong>je</strong> vrste usluga: spojnu (CO –connection oriented) uslugu i nespojnu (CL – connectionless) uslugu. Pouzdanaspojna usluga (reliable connection-oriented service) se implementira tako daprimatelj šal<strong>je</strong> pošiljatelju potvrdu o pri<strong>je</strong>mu svake priml<strong>je</strong>ne poruke. Na tajnačin pošiljatelj zna da su poslane poruke stigle na odredište. Potvrđivan<strong>je</strong>ispravnosti pri<strong>je</strong>ma unosi određeni pretek (overhead) u komunikaciju, tepovećava kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> transfera informacija. Tipična situacija u kojoj <strong>je</strong> korišten<strong>je</strong>pouzdane spojne usluge neophodno <strong>je</strong> transfer datoteka (file transfer). Posto<strong>je</strong>dvi<strong>je</strong> inačice pouzdane spojne usluge, sl<strong>je</strong>dovi poruka (message sequences) isl<strong>je</strong>dovi okteta (byte sequences), ko<strong>je</strong> se razlikuju po tome što su u pri<strong>je</strong>nosusl<strong>je</strong>dova poruka sačuvane granice poruka. Kod nekih usluga, kao što <strong>je</strong>, naprim<strong>je</strong>r, transfer digitaliziranog govora, kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> ko<strong>je</strong> unose potvrde ispravnostipri<strong>je</strong>ma poruka ni<strong>je</strong> poželjno. U takvim <strong>je</strong> uslugama lakše tolerirati pogreške (utransferu govora to će rezultirati jače ili slabi<strong>je</strong> izraženim šumom ili slabijomrazumljivošću govora u pri<strong>je</strong>mu). Takve se usluge nazivaju nepouzdane spojneusluge (unreliable connection-oriented service). Drugi naziv za nepouzdanunespojnu uslugu <strong>je</strong> datagramska usluga bez potvrde pri<strong>je</strong>ma poruke(unacknowledged datagram service). U nekim situacijama, kad <strong>je</strong> potrebnoposlati kratku poruku, poželjno <strong>je</strong> izb<strong>je</strong>ći uspostavu veze, ali <strong>je</strong> pouzdanosttransfera poruke vrlo važna. U takvim se aplikacijama koristi datagramskausluga s potvrdom pri<strong>je</strong>ma (acknowledged datagram service). Takva uslugakoristi isto načelo kao slan<strong>je</strong> preporučenog pisma s povratnicom. Postoji još <strong>je</strong>dnavrsta nespojne usluge, a to <strong>je</strong> usluga zaht<strong>je</strong>v-odgovor (request-reply service).Pošiljatelj šal<strong>je</strong> datagram koji sadrži zaht<strong>je</strong>v, a primatelj mu vraća datagram sodgovorom (odzivom). Prim<strong>je</strong>r takve usluge <strong>je</strong> upit (query) u bazu podataka.38


Fizički sloj modela OSI RM definiran <strong>je</strong> kao sučel<strong>je</strong> (interface) komunikacijskoguređaja prema pri<strong>je</strong>nosnom linku. Fizički sloj obuhvaća između ostalog idefinici<strong>je</strong> fizičkih sučelja (physical interface) pomoću koji se komunikacijskiuređaji međusobno povezuju, kao i pravila po kojima se bitovi prenose dotičnimsučeljima. Na većini sučelja komunikacija <strong>je</strong> serijska, tj. u svakom se trenutku usvakom od sm<strong>je</strong>rova pri<strong>je</strong>nosa sučel<strong>je</strong>m prenosi samo <strong>je</strong>dan bit informaci<strong>je</strong>, kojase u pravilu sasto<strong>je</strong> od korisničkih informacija, informacija za upravljan<strong>je</strong>sučel<strong>je</strong>m i informacija potrebnih za sinkronizaciju pri<strong>je</strong>ma. Na paralelnomsučelju informaci<strong>je</strong> se u svakom od sm<strong>je</strong>rova pri<strong>je</strong>nosa prenose paralelno poodvo<strong>je</strong>nim vodičima. To znači da se npr. <strong>je</strong>dnim vodičem u <strong>je</strong>dnom sm<strong>je</strong>ruprenosi signal korisničke informaci<strong>je</strong>, paralelno se po drugom vodiču u tom istomsm<strong>je</strong>ru prenosi signal informaci<strong>je</strong> za upravljan<strong>je</strong> sučel<strong>je</strong>m, po trećem se vodičuprenosi informacija o taktu, itd. Posto<strong>je</strong> četiri osnovne skupine obil<strong>je</strong>žja fizičkihsučelja. Mehanička – odnose se na fizička svojstva sučelja prema pri<strong>je</strong>nosnommediju, tj. na specifikaciju oblika i dimenzija konektora (connector) ispecifikaciju kabela sučelja. Kabel sadrži vodiče signala nazvanih lini<strong>je</strong> sučelja(interchange circuits), a pomoću konektora instaliranih na oba n<strong>je</strong>gova krajapovezu<strong>je</strong> se s komunikacijskim uređajima. Svako sučel<strong>je</strong> sadrži nekoliko linija,od kojih se dio koristi za pri<strong>je</strong>nos korisničkih informacija, a ostatak za pri<strong>je</strong>nosinformacija za upravljan<strong>je</strong> sučel<strong>je</strong>m. Električka – odnose se na fizikalni prikazbita (na prim<strong>je</strong>r, pomoću naponskih razina: na sučelju RS-232 logičkoj <strong>je</strong>dinicipridi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>na <strong>je</strong> negativna, a logičkoj nuli pozitivna naponska razina) i napri<strong>je</strong>nosnu brzinu.Funkcijska – određuju funkci<strong>je</strong> linija fizičkog sučelja. Proceduralna – određujusli<strong>je</strong>d događaja sukladno kojima se obavlja razm<strong>je</strong>na sl<strong>je</strong>dova bita sučel<strong>je</strong>mizmeđu dva komunikacijska uređaja.39


Neki se komunikacijski uređaji, kao npr. komutatori, usm<strong>je</strong>rivači (router) i sl,povezuju fizičkim sučel<strong>je</strong>m izravno s pri<strong>je</strong>nosnim linkom. Međutim, nekikomunikacijski uređaji, kao što su npr. osobna računala, povezuju se s mrežomposredstvom posebnog komunikacijskog uređaja nazvanog mrežni završetak(DCE). Prim<strong>je</strong>r DCE-a <strong>je</strong> modem. DCE predstavlja kraj mreže (<strong>je</strong>dnako tako, akose krajnji uređaj izravno poveže s pri<strong>je</strong>nosnim linkom, tada mreža završava nafizičkom sučelju DTE-a). Dakle, dio DCE-a predstavlja prostornu ekstenzijufizičkog sučelja DTE-a, a drugi dio (modulator/demodulator ili linijskikoder/dekoder) obavlja funkci<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosa i pripada pri<strong>je</strong>nosnom linku.Komunikacijski uređaj koji se s mrežom povezu<strong>je</strong> posredstvom DCE-a naziva sekrajnji uređaj (DTE). U skladu s ovom terminologijom mrežni <strong>je</strong> čvor nazvankomutator (DSE). Prim<strong>je</strong>r DSE-a <strong>je</strong> X.25 komutator, tj. čvor X.25 mreže. DTE iDCE se međusobno povezuju sučel<strong>je</strong>m za komunikaciju informacijama (DCI –Data Communications Interface), tj. sučel<strong>je</strong>m DTE-DCE. Sučelja kojameđusobno povezuju DTE i DCE čine podskup skupa fizičkih sučelja. Posebnoobil<strong>je</strong>ž<strong>je</strong> sučelja DTE-DCE <strong>je</strong> postojan<strong>je</strong> većeg broja linija sučelja, pri čemu sesamo neke od njih koriste za pri<strong>je</strong>nos korisničkih informacija, a ostale za pri<strong>je</strong>nosupravljačkih informacija i sinkronizacijske informaci<strong>je</strong>. Tradicionalna pri<strong>je</strong>nosnasučelja koja povezuju komunikacijski uređaj izravno s pri<strong>je</strong>nosnim linkom upravilu podržavaju <strong>je</strong>dnu ili dvi<strong>je</strong> lini<strong>je</strong>, a r<strong>je</strong>đe i više od tog broja. Natradicionalnom pri<strong>je</strong>nosnom sučelju svaka linija prenosi i korisničke informaci<strong>je</strong> iupravljačke informaci<strong>je</strong> i informaci<strong>je</strong> potrebne za sinkronizaciju pri<strong>je</strong>nosa. Takavse pri<strong>je</strong>nos naziva i serijski pri<strong>je</strong>nos bita, a pri<strong>je</strong>nosni link koji podržava takavnačin pri<strong>je</strong>nosa naziva se i pri<strong>je</strong>nosna linija sa serijskim pri<strong>je</strong>nosom bita (bitserialtransmission line).40


Sučel<strong>je</strong> RS-232 standardizirala <strong>je</strong> organizacija EIA, a do sada <strong>je</strong> napravl<strong>je</strong>nonekoliko revizija tog sučelja. Treća revizija, poznata pod nazivom RS-232-C, se<strong>je</strong> najdul<strong>je</strong> zadržala u upotrebi. Na sučelju RS-232 koristi se 25-pinski Sub-Dkonektor (ima oblik slova D, a svaki pin odgovara <strong>je</strong>dnoj liniji sučelja), a svelini<strong>je</strong> koriste za<strong>je</strong>dnički povratni put signala (common return path). Povratni seput signala fizički realizira <strong>je</strong>dnim vodičem. Danas se u osobnim računalima sveviše um<strong>je</strong>sto RS-232 koristi sučel<strong>je</strong> USB (Universal Serial Bus). Noviji standard,RS-449, <strong>je</strong> zami<strong>je</strong>nio RS-232 u većini prim<strong>je</strong>na gd<strong>je</strong> se naglasak stavlja napri<strong>je</strong>nosnu brzinu. RS-449 definira mehaničke, funkcijske i proceduralnekarakteristike sučelja, a električka su obil<strong>je</strong>žja definirana standardima RS-422-A iRS-423-A. RS-422-A koristi uravnoteženi pri<strong>je</strong>nos (balanced transmission), pričemu svaki krug sučelja ima vlastiti povratni put signala, a RS-423-A koristineuravnoteženi pri<strong>je</strong>nos (unbalanced transmission), kod ko<strong>je</strong>g sve predajnelini<strong>je</strong> koriste za<strong>je</strong>dnički povratni put signala, a sve pri<strong>je</strong>mne lini<strong>je</strong> koristeza<strong>je</strong>dnički povratni put signala koji <strong>je</strong> fizički odvo<strong>je</strong>n od onog ko<strong>je</strong>g koristepredajne lini<strong>je</strong>. Sučel<strong>je</strong> RS-449 definira uporabu 37-pinskog Sub-D konektora.Sučel<strong>je</strong> RS-530 definirano <strong>je</strong> kao zam<strong>je</strong>na za sučel<strong>je</strong> RS-449, koristi 25 pinskiSub-D konektor i pruža veće brzine pri<strong>je</strong>nosa od RS-232. ITU-T <strong>je</strong> definiraopandan sučeljima RS-42x-A, nazvan X.21, kod ko<strong>je</strong>g <strong>je</strong> osnovno poboljšan<strong>je</strong> usman<strong>je</strong>nju broja krugova sučelja. X.21 definira uporabu 15-pinskog Sub-Dkonektora. Sučel<strong>je</strong> V.35 definira uporabu 34-pinskog konektora M/34, aomogućava pri<strong>je</strong>nos brzinom 1,024 Mbit/s na 120 metara. Preporuka G.703definira samo električke karakteristike PDH sučelja. Većinu sučelja nabro<strong>je</strong>nih nagorn<strong>je</strong>m slajdu moguće <strong>je</strong> koristiti kao sučel<strong>je</strong> DTE-DCE (osim G.703), ali,ovisno o udal<strong>je</strong>nosti između DTE-a i mrežnog čvora, i za izravno povezivan<strong>je</strong> smrežom (s izuzetkom RS-232).41


Problem sinkronizaci<strong>je</strong> predajnika i pri<strong>je</strong>mnika, tj. skraćeno sinkronizaci<strong>je</strong>pri<strong>je</strong>nosa, sastoji se u sl<strong>je</strong>dećem. Na sloju DLL predajnik pakira informacijukrajn<strong>je</strong>g korisnika u okvire, koji se na najnižem sloju pretvaraju u sli<strong>je</strong>d bita.Pri<strong>je</strong>mnik mora za svaki priml<strong>je</strong>ni bit znati gd<strong>je</strong> mu <strong>je</strong> početak, a gd<strong>je</strong> kraj. Taj seoblik sinkronizaci<strong>je</strong> naziva sinkronizacija na razini bita. Na višem sloju, tj. nasloju DLL, pri<strong>je</strong>mnik mora raspoznati skupine bita, tj. okvire, pa se takav obliksinkronizaci<strong>je</strong> naziva sinkronizacija na razini okvira (detaljni<strong>je</strong> <strong>je</strong> opisanakasni<strong>je</strong> ti<strong>je</strong>kom razmatranja sloja informacijskog linka). Sinkronizacija na raziniokvira omogućava pri<strong>je</strong>mniku da odredi točan početak i kraj svakog okvira.Sinkronizacija na razini bita odvija se na samom početku pri<strong>je</strong>mnog procesa. Prvisu sustavi koristili tzv. asinkroni pri<strong>je</strong>nos pri ko<strong>je</strong>m svaki komunikacijski uređajima vlastiti izvor takta ko<strong>je</strong>g koristi za predaju i pri<strong>je</strong>m. Takav <strong>je</strong> način pri<strong>je</strong>nosanazvan i start-stop pri<strong>je</strong>nos zbog specifičnog načina određivanja početka svakogznaka u pri<strong>je</strong>mu. S današn<strong>je</strong> točke gledišta to <strong>je</strong> loše r<strong>je</strong>šen<strong>je</strong> za sinkronizacijupri<strong>je</strong>nosa, <strong>je</strong>r iako takt pri<strong>je</strong>mnika ima istu frekvenciju kao i takt predajnika nadrugom kraju linka, poteškoće nastaju zbog razlika u fazi između ta dva takta. Uvećini današnjih digitalnih komunikacijskih sustava koristi se sinkroni pri<strong>je</strong>nos.U takvom pri<strong>je</strong>nosu pri<strong>je</strong>mnik iz priml<strong>je</strong>nog signala ekstrahira takt kojimuzorku<strong>je</strong> taj isti signal i pretvara ga ponovo u sli<strong>je</strong>d pravokutnih impulsa.Ekstrakcija takta <strong>je</strong> ovisna i o signalu na pri<strong>je</strong>nosnoj liniji. Sa stajalištaekstrakci<strong>je</strong> takta poželjno <strong>je</strong> da signal sadrži što više prom<strong>je</strong>na naponskih razinana što <strong>je</strong> moguće ut<strong>je</strong>cati pravilnim odabirom linijskog koda. Drugo r<strong>je</strong>šen<strong>je</strong> zasinkroni pri<strong>je</strong>nos <strong>je</strong> da se paralelno s korisničkim informacijama, ali po fizičkiodvo<strong>je</strong>nim linijama prenosi informacija o taktu. Međutim, takvo <strong>je</strong> r<strong>je</strong>šen<strong>je</strong> upravilu ostvarivo na kraćim udal<strong>je</strong>nostima.42


Najstariji oblik pri<strong>je</strong>nosa podataka koristio <strong>je</strong> asinkroni pri<strong>je</strong>nos, nazvan i startstoppri<strong>je</strong>nos zbog specifičnog načina sinkronizaci<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosa. Informacija sefizičkim sučel<strong>je</strong>m prenosi serijski pomoću znakova. Svaki se znak prenosi kaozasebna c<strong>je</strong>lina. U neaktivnom stanju (idle state) linija <strong>je</strong> u stanju binarne<strong>je</strong>dinice (na sučelju RS-232 to odgovara negativnom naponu; engleski naziv za tostan<strong>je</strong> <strong>je</strong> mark). Početak znaka <strong>je</strong> označen prom<strong>je</strong>nom stanja lini<strong>je</strong> u stan<strong>je</strong>binarne nule (na sučelju RS-232 to odgovara pozitivnom naponu; engleski nazivza to stan<strong>je</strong> <strong>je</strong> space) u trajanju <strong>je</strong>dnog bita, i taj se bit naziva bit start. Nakon bitastart sli<strong>je</strong>di 5 do 8 bita znaka koji prenose korisničku informaciju, a nakon toga<strong>je</strong>dan paritetni bit. Paritet može biti parni ili neparni. Nakon paritetnog bita sli<strong>je</strong>disimbol stop, ko<strong>je</strong>g čine <strong>je</strong>dna do dvi<strong>je</strong> binarne <strong>je</strong>dinice, a služi za označavan<strong>je</strong>kraja znaka. Dozvol<strong>je</strong>ne duljine simbola stop iznose 1, 1,5 ili 2 bita (novijikomunikacijski uređaji koriste samo <strong>je</strong>dan bit stop). Nakon završetka <strong>je</strong>dnogznaka linija se vraća u stan<strong>je</strong> logičke <strong>je</strong>dinice ili se šal<strong>je</strong> sl<strong>je</strong>deći znak. Problemsinkronizaci<strong>je</strong> u asinkronom pri<strong>je</strong>nosu proizlazi iz čin<strong>je</strong>nice da znakovi upri<strong>je</strong>nosu nisu međusobno <strong>je</strong>dnako razmaknuti, već razmak između sus<strong>je</strong>dnihznakova stalno varira. Pri<strong>je</strong>mnik se sinkronizira na prednji brid bita start iinternim taktom određu<strong>je</strong> trenutke u kojima će uzeti uzorke priml<strong>je</strong>nih bita.Smetn<strong>je</strong> na liniji mogu uzrokovati individualno izobličen<strong>je</strong> po<strong>je</strong>dinih bita, pričemu njihovi bridovi odstupaju od nominalnih trenutaka, a najteži oblikizobličenja <strong>je</strong> tzv. start-stop izobličen<strong>je</strong> ko<strong>je</strong> nasta<strong>je</strong> usli<strong>je</strong>d d<strong>je</strong>lovanja smetnji naprednji brid bita start. Usli<strong>je</strong>d toga se pomiču svi trenuci uzimanja uzorakaznakovnih bita, što u sprezi s individualnim izobličen<strong>je</strong>m može dovesti dopogrešnog pri<strong>je</strong>ma bita. Situaciju može dodatno zakomplicirati i neu<strong>je</strong>dnačenostfrekvencija takta predajnika i pri<strong>je</strong>mnika.43


Predajnici često šalju periodičke sl<strong>je</strong>dove bita ili sl<strong>je</strong>dove s većim bro<strong>je</strong>mmeđusobno <strong>je</strong>dnakih uzastopnih bita. Takvi sl<strong>je</strong>dovi nisu pogodni sa stajalištapri<strong>je</strong>nosa iz nekoliko razloga. Spektar periodičkog signala pomoću ko<strong>je</strong>g seprenosi periodički sli<strong>je</strong>d binarnih simbola <strong>je</strong> diskretan (za razliku od spektraneperiodičkog signala koji <strong>je</strong> kontinuiran). Diskretne spektralne komponenteimaju znatno veću snagu u odnosu na kontinuiran spektar. Stoga periodički signalkoji se prenosi <strong>je</strong>dnom upredenom paricom može izazvati pojačano preslušavan<strong>je</strong>na druge parice u istom kabelu. Nadal<strong>je</strong>, dulji sl<strong>je</strong>dovi sastavl<strong>je</strong>ni od <strong>je</strong>dnakihsimbola (na prim<strong>je</strong>r, nekoliko uzastopnih logičkih <strong>je</strong>dinica) otežavaju ekstrakcijutakta u pri<strong>je</strong>mu, i na taj način onemogućavaju sinkronizaciju pri<strong>je</strong>mnika. Trećirazlog zbog ko<strong>je</strong>g su navedeni sl<strong>je</strong>dovi pod<strong>je</strong>dnako nepovoljni za pri<strong>je</strong>nos leži upodešavanju sklopova za ekvilizaciju (equalisation) u pri<strong>je</strong>mu. Kako bi seprilikom slanja informaci<strong>je</strong> na pri<strong>je</strong>nosni link izb<strong>je</strong>gla pojava periodičkih i<strong>je</strong>dnoličnih sl<strong>je</strong>dova simbola neophodno <strong>je</strong> kodiran<strong>je</strong> informacijapseudoslučajnim sli<strong>je</strong>dom (scrambling). U tu se svrhu koristi generatorpseudoslučajnog sli<strong>je</strong>da (GPSS). Načelo kodiranja pseudoslučajnim sli<strong>je</strong>domprikazano <strong>je</strong> na gornjoj slici. Ako se GPSS sastoji od N bistabila tada <strong>je</strong> periodpseudoslučajnog sli<strong>je</strong>da 2 N − 1, što znači da se nakon tolikog broja bita sli<strong>je</strong>dponavlja (zbog toga se i zove pseudoslučajni sli<strong>je</strong>d). Unutar 2 N − 1 bita pojavljujuse sve moguće kombinaci<strong>je</strong> binarnih nula i <strong>je</strong>dinica. Prilikom inicijalizaci<strong>je</strong>GPSS-a bitno <strong>je</strong> da se u n<strong>je</strong>mu nikako ne smi<strong>je</strong> pojaviti N binarnih nula, <strong>je</strong>r tadaGPSS ne bi mogao započeti s radom. Na taj bi način svi bistabili bili u stanju 0, tebi usli<strong>je</strong>d toga i izlaz iz GPSS-a bio trajno u nuli i kodiran<strong>je</strong> ne bi imalo učinka naposlani sli<strong>je</strong>d bita.44


Ponekad <strong>je</strong> kapacitet pri<strong>je</strong>nosnog kanala uspostavl<strong>je</strong>nog nad <strong>je</strong>dnim pri<strong>je</strong>nosnimmedi<strong>je</strong>m koji međusobno povezu<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong> stanice nedovoljno iskorišten. U tom <strong>je</strong>slučaju potrebno omogućiti da veći broj stanica za<strong>je</strong>dnički di<strong>je</strong>li isti pri<strong>je</strong>nosnimedij kako bi se povećala učinkovitost korištenja tog pri<strong>je</strong>nosnog medija.Postupak koji većem broju stanica omogućava za<strong>je</strong>dničko istodobno korišten<strong>je</strong>pri<strong>je</strong>nosnog kanala uspostavl<strong>je</strong>nog nad <strong>je</strong>dnim pri<strong>je</strong>nosnim medi<strong>je</strong>m naziva semultipleksiran<strong>je</strong>. Te su stanice korisnici pri<strong>je</strong>nosne usluge koju im pružapri<strong>je</strong>nosni kanal. Multipleksiran<strong>je</strong> <strong>je</strong> rani<strong>je</strong> dominantno korišteno ukomunikacijama na velikim udal<strong>je</strong>nostima (long-haul communications), dok <strong>je</strong>danas prisutno čak i u nekim lokalnim mrežama (LAN – Local Area Network) iu poslovnim mrežama (enterprise network). Na gornjoj <strong>je</strong> slici prikazanoopćenito načelo multipleksiranja. Multipleksor (MUX), tj. mrežni uređaj kojiobavlja funkciju multipleksiranja, ima N ulaza pomoću kojih <strong>je</strong> povezan s drugimmrežnim uređajima. Multipleksor <strong>je</strong> s demultipleksorom (DEMUX) povezanpomoću pri<strong>je</strong>nosnog medija koji može prenositi N odvo<strong>je</strong>nih multipleksnihkanala. Dakle, <strong>je</strong>dan pri<strong>je</strong>nosni kanal ko<strong>je</strong>g čine MUX, pri<strong>je</strong>nosni medij (za<strong>je</strong>dnos pojačalima i regeneratorima, ako se koriste) i DEMUX na drugom kraju kanala,prenosi N multipleksnih kanala (multipleksni kanali su u stvari potkanalipri<strong>je</strong>nosnog kanala). Multipleksor kombinira signale priml<strong>je</strong>ne s N ulaza u <strong>je</strong>danza<strong>je</strong>dnički signal ko<strong>je</strong>g šal<strong>je</strong> prema demultipleksoru. Pri tome <strong>je</strong> svakom ulaznomsignalu pridi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>n <strong>je</strong>dan multipleksni kanal unutar pri<strong>je</strong>nosnog kanala. Popri<strong>je</strong>mu tog kompozitnog signala demultipleksor iz n<strong>je</strong>ga vadi po<strong>je</strong>dinačnekanale, te svakog od njih šal<strong>je</strong> na <strong>je</strong>dan od N izlaza. Ovisno o načinu na kojimultipleksor raspoređu<strong>je</strong> signale iz N ulaza na za<strong>je</strong>dnički pri<strong>je</strong>nosni kanal postojinekoliko vrsta multipleksiranja.45


Multipleksiran<strong>je</strong> određenog broja signala po frekvencijama (FDM) na za<strong>je</strong>dničkipri<strong>je</strong>nosni medij moguće <strong>je</strong> samo pod uv<strong>je</strong>tom da <strong>je</strong> širina pri<strong>je</strong>nosnog pojasapri<strong>je</strong>nosnog medija veća od zbroja širina spektra svih multipleksiranih signala.Signal m i (t), koji dolazi na i-ti ulaz multipleksora, translatira se u višefrekvencijsko područ<strong>je</strong> pomoću modulaci<strong>je</strong>. Signal na ulazu modulatora (uređajkoji obavlja modulacijski postupak) naziva se modulacijski signal. On d<strong>je</strong>lu<strong>je</strong> naamplitudu, frekvenciju, fazu ili na kombinaciju tih svojstava signala nosioca(carrier) i na taj način nasta<strong>je</strong> modulirani signal. Posto<strong>je</strong> tri osnovne vrstemodulacijskih postupaka: amplitudna modulacija (AM – AmplitudeModulation), frekvencijska modulacija (FM – Frequency Modulation) i faznamodulacija (PM – Phase Modulation). Modulacija se koristi za translacijusignala iz n<strong>je</strong>govog osnovnog pojasa u više frekvencijsko područ<strong>je</strong>. Prilikommultipleksiranja većeg broja kanala na <strong>je</strong>dan medij bitno <strong>je</strong> da se frekvencijskipojasi moduliranih signala ne preklapaju. Ako <strong>je</strong> taj uv<strong>je</strong>t ispun<strong>je</strong>n, tada <strong>je</strong> mogućistodobni pri<strong>je</strong>nos većeg broja frekvencijski odvo<strong>je</strong>nih kanala kroz za<strong>je</strong>dničkipri<strong>je</strong>nosni medij, čime se i ostvaru<strong>je</strong> osnovna zamisao FDM-a. Na gornjoj <strong>je</strong> sliciprikazano načelo multipleksiranja N ulaznih signala u <strong>je</strong>dan za<strong>je</strong>dnički signalM(t). Za svaki se ulazni signal koristi poseban signal podnosilac (subcarrier)frekvenci<strong>je</strong> f i . Modulacijom nasta<strong>je</strong> N signala S i (t), pri čemu <strong>je</strong> svakom signalus i (t) pridružen <strong>je</strong>dan multipleksni kanal, tj. pojas frekvencija koji <strong>je</strong> sm<strong>je</strong>šten okofrekvenci<strong>je</strong> f i . Točan položaj tog pojasa u odnosu na frekvenciju f i ovisi o vrstikorištene modulaci<strong>je</strong>. Npr. ako se koristi AM tada modulacijom nastaju dvabočna pojasa sm<strong>je</strong>štena centralno oko frekvenci<strong>je</strong> f i . Taj tip AM-a naziva sedvobočna amplitudna modulacija (DSB AM – Double-sideband AM). Umultipleksnim se sustavima češće koristi <strong>je</strong>dnobočna amplitudna modulacija(SSB AM – Single-sideband AM).46


Signali S i (t) se zbrajaju u kompozitni signal M(t) koji se u predajniku dodatnomodulira na signal nosilac frekvenci<strong>je</strong> f 0 i šal<strong>je</strong> na pri<strong>je</strong>nosni medij kao signals(t). Kako bi se spri<strong>je</strong>čila interferencija (međusobno mi<strong>je</strong>šan<strong>je</strong>) kanala, kanali seodvajaju zaštitnim frekvencijskim pojasima, koji nažalost predstavljajuneiskorišteni dio spektra. Usli<strong>je</strong>d toga <strong>je</strong> širina spektra moduliranog signala M(t),označena kao B, veća od zbroja širina spektra signala S i (t), označenih kao B i .Kompozitni signal koji <strong>je</strong> kreiran od N moduliranih signala prenosi se izmeđumultipleksora i demultipleksora kao analogni signal. Dakle, postupak translaci<strong>je</strong>signala m i (t) u više frekvencijsko područ<strong>je</strong> i formiran<strong>je</strong> skupnog signala M(t)naziva se frekvencijsko multipleksiran<strong>je</strong>. U demultipleksoru, signal r(t) dolazi naulaz pri<strong>je</strong>mnika. Iz pri<strong>je</strong>mnika izlazi signal M(t) koji se propušta kroz pojasnopropusnefiltre i dobiveni se signali S i (t) demoduliraju u signale m i (t), koji se šaljuna odgovarajuće izlaze demultipleksora. Postupak dekompozici<strong>je</strong> skupnogsignala M(t) i translaci<strong>je</strong> u niže frekvencijsko područ<strong>je</strong>, tj. u elementarne signalem i (t) naziva se demultipleksiran<strong>je</strong>. Prim<strong>je</strong>r korištenja FDM-a <strong>je</strong> analognatelefonska mreža (POTS). Osnovni govorni kanal ko<strong>je</strong>g generira korisnikzauzima frekvencijsko područ<strong>je</strong> od 300 Hz do 3400 Hz. U FDM sustavima seuzima da <strong>je</strong> govorni kanal širok 4 kHz. Sukladno ITU-T preporuci dvanaesttakvih kanala se multipleksira u područ<strong>je</strong> frekvencija od 60 kHz do 108 kHz,nazvano grupa (group). Nadal<strong>je</strong>, pet grupa (60 govornih kanala) se multipleksirau supergrupu (supergroup) širine spektra 240 kHz, a pet supergrupa (300govornih kanala) u mastergrupu (mastergroup) širine spektra 1,232 MHz.Konačno, tri mastergrupe (900 govornih signala) čine supermastergrupu širinespektra 3,872 MHz. FDM se koristi i kod razašiljanja signala (broadcast), te ukabelskoj televiziji.47


Vremensko multipleksiran<strong>je</strong> (TDM) se ponekad naziva i sinkrono vremenskomultipleksiran<strong>je</strong> (Synchronous TDM), odnosno sinkroni način pri<strong>je</strong>nosa (STM– Synchronous Transfer Mode). Prepletan<strong>je</strong>m (interleaving) di<strong>je</strong>lova svakog odsignala na ulazu multipleksora moguće <strong>je</strong> <strong>je</strong>dnim transmisijskim putem paralelnopreni<strong>je</strong>ti veći broj signala. Prepletan<strong>je</strong> u TDM pri<strong>je</strong>mniku moguće <strong>je</strong> realizirati nanekoliko načina. Prepletan<strong>je</strong> bita (bit interleaving) <strong>je</strong> cikličko uziman<strong>je</strong> po<strong>je</strong>dnog bita iz svakog ulaznog signala, prepletan<strong>je</strong> okteta (octet interleaving) <strong>je</strong>cikličko uziman<strong>je</strong> po <strong>je</strong>dnog okteta iz svakog ulaznog signala, a moguće <strong>je</strong> iprepletan<strong>je</strong> blokova veće duljine (takav se način r<strong>je</strong>đe koristi). Na gornjoj <strong>je</strong> sliciprikazano načelo multipleksiranja N ulaznih digitalnih signala m i (t), i = 1, ..., N,na za<strong>je</strong>dnički pri<strong>je</strong>nosni medij. Signali koji dolaze na ulaz TDM multipleksorakratkotrajno se spremaju u memorijske spremnike koji se još nazivaju i elastičnamemorija (elastic storage). Svaki <strong>je</strong> spremnik duljine <strong>je</strong>dnog bita ili <strong>je</strong>dnogokteta, ovisno o tome koji se način prepletanja signala koristi. Poseban uređaj umultipleksoru redom ispitu<strong>je</strong> tj. skenira (scanning) svaki od svojih N ulaza(skeniran<strong>je</strong> se odvija po kružnom redosli<strong>je</strong>du: ..., N, 1, 2, ..., N, 1, ...) i na temeljuprikupl<strong>je</strong>nih bita, odnosno okteta, njihovim prepletan<strong>je</strong>m tvori skupni signal M(t).Proces skeniranja mora biti dovoljno brz kako bi se spremnici na vri<strong>je</strong>meispraznili i omogućili prihvat novih informacija s ulaza. Najmanja dozvol<strong>je</strong>napri<strong>je</strong>nosna brzina informacijskog toka koji se prenosi signalom M(t) mora biti<strong>je</strong>dnaka zbroju brzina svih informacijskih tokova koji se prenose signalima m i (t).Pri<strong>je</strong> slanja na pri<strong>je</strong>nosni medij signal M(t) se propušta kroz pretvarač koji kreiraanalogni ili digitalni signal s(t) odgovarajućih obil<strong>je</strong>žja za pri<strong>je</strong>nos medi<strong>je</strong>m.Analogni pretvarač, tj. modem, obavlja modulaciju signala nosioca pomoćusignala M(t), a digitalni pretvarač, tj. linijski koder, kodira signal M(t) linijskimkodom.48


Informaci<strong>je</strong> ko<strong>je</strong> TDM MUX prima preko svojih ulaza organiziraju se u TDMokvire (TDM frame). Svaki okvir sadrži minimalno N vremenskih ods<strong>je</strong>čaka(time slot). Vremenski sli<strong>je</strong>d ods<strong>je</strong>čaka koji <strong>je</strong> dodi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>n <strong>je</strong>dnom ulaznom signalunaziva se TDM kanal. Duljina vremenskog ods<strong>je</strong>čka <strong>je</strong>dnaka <strong>je</strong> duljinipripadajućeg spremnika. Obično <strong>je</strong> broj ods<strong>je</strong>čaka u okviru veći od broja ulazaTDM MUX-a, N, <strong>je</strong>r pri<strong>je</strong>nosnim medi<strong>je</strong>m ni<strong>je</strong> dovoljno prenositi isključivokorisničke informaci<strong>je</strong>, već <strong>je</strong> potrebno prenositi i signalizaciju tesinkronizacijske signale koji omogućavaju rad pri<strong>je</strong>nosnih TDM sustava. Upri<strong>je</strong>mniku signal r(t) prolazi kroz pretvarač koji ga pretvara u signal M(t). Iz togse signala skeniran<strong>je</strong>m ekstrahiraju signali m i (t) koji se spremaju u pri<strong>je</strong>mnespremnike i šalju na izlaze TDM DEMUX-a. Na gornjoj <strong>je</strong> slici prikazan prim<strong>je</strong>rza<strong>je</strong>dničkog multipleksiranja signala K analognih i M digitalnih ulaza u skupneTDM okvire, pri čemu <strong>je</strong> M = N − K. Analogne <strong>je</strong> signale pri<strong>je</strong> samog pri<strong>je</strong>nosaTDM okvirima potrebno pretvoriti u digitalni oblik. Prim<strong>je</strong>r takve pretvorbe <strong>je</strong>kombinacija pulsno-amplitudne modulaci<strong>je</strong> (PAM – Pulse-amplitudeModulation) i pulsno-kodne modulaci<strong>je</strong> (PCM – Pulse-code Modulation). PAM<strong>je</strong> skraćeni naziv za pretvorbu analognog signala u sli<strong>je</strong>d uzoraka. Frekvencijauzimanja uzoraka (sampling) analognog signala, čija gornja graničnafrekvencija spektra iznosi B Hz, mora iznositi najman<strong>je</strong> 2B Hz kako bi nakonpri<strong>je</strong>nosa bila moguća kvalitetna rekonstrukcija analognog signala. Nadal<strong>je</strong>, svakise uzorak kvantizira, tj. pomoću PCM kodiranja pretvara u <strong>je</strong>dnu od 2 N diskretnihvri<strong>je</strong>dnosti koja se u koderu pretvara u kodnu ri<strong>je</strong>č duljine N bita. Konkretno, zagovorni signal u telefoniji, čija širina frekvencijskog pojasa iznosi 4 kHz,uzorkovan<strong>je</strong> se obavlja frekvencijom 8 kHz, i svakom se uzorku prid<strong>je</strong>lju<strong>je</strong> kodnari<strong>je</strong>č od osam bita. Na taj način nasta<strong>je</strong> digitalizirani govor informacijske brzine64 kbit/s.49


TDM se ponekad naziva i sinkroni TDM, ne zato što <strong>je</strong> sam fizički procespri<strong>je</strong>nosa sinkroni (predajnik i pri<strong>je</strong>mnik su međusobno sinkronizirani na razinibita), već stoga što se svakom ulazu multipleksora unapri<strong>je</strong>d prid<strong>je</strong>lju<strong>je</strong> fiksnivremenski ods<strong>je</strong>čak. Upravo u tome i leži osnovni nedostatak TDM-a. Vremenskiods<strong>je</strong>čci se šalju bez obzira da li na nekom ulazu ima ili nema informacija zaslan<strong>je</strong> (u tome <strong>je</strong> sličnost s FDM-om potpuna). Razlog sv<strong>je</strong>snom gubitkuodređenog di<strong>je</strong>la kapaciteta pri<strong>je</strong>nosnog sustava leži u <strong>je</strong>dnostavnosti izvedbesklopova multipleksora i demultipleksora. Pri<strong>je</strong>nosna brzina pri<strong>je</strong>nosnog sustavakod prim<strong>je</strong>ne TDM-a mora biti veća od zbroja svih vršnih informacijskih brzinana ulazima multipleksora. Unatoč fiksnom prid<strong>je</strong>ljivanju vremenskih ods<strong>je</strong>čaka,TDM omogućava pri<strong>je</strong>nos informacija različitih informacijskih brzina, pri čemuse bržim ulaznim signalima <strong>je</strong>dnostavno prid<strong>je</strong>lju<strong>je</strong> veći broj vremenskihods<strong>je</strong>čaka po TDM okviru. Već <strong>je</strong> iz ovoga razvidno da TDM može podržati samoone brzine ko<strong>je</strong> su po iznosu višekratnik od osnovne brzine određene trajan<strong>je</strong>m<strong>je</strong>dnog vremenskog ods<strong>je</strong>čka. Točni<strong>je</strong>, ako se <strong>je</strong>dan okvir sastoji od N vremenskihods<strong>je</strong>čaka, i ako se svaki okvir šal<strong>je</strong> M puta u sekundi, a svaki vremenskiods<strong>je</strong>čak sadrži K bita, tada informacijska brzina osnovnog TDM kanala iznosiM·K bit/s, dok <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosna brzina ci<strong>je</strong>log TDM sustava N·M·K bit/s. TDM svojupravu prim<strong>je</strong>nu pronalazi u pri<strong>je</strong>nosu informacijskih tokova stalne brzine (npr. upodlozi usluge transfera govora i videa stalnom informacijskom brzinom).Međutim, ako se TDM primi<strong>je</strong>ni u pri<strong>je</strong>nosu informacijskih tokova čija brzinastalno varira (npr. u podlozi usluge transfera govora prom<strong>je</strong>njivominformacijskom brzinom), tada se raspoloživi kapacitet pri<strong>je</strong>nosnog TDM sustavaneučinkovito koristi.50


Alternativa sinkronom vremenskom multipleksiranju <strong>je</strong> statističko vremenskomultipleksiran<strong>je</strong> (Statistical TDM), odnosno asinkroni TDM. Na temeljustatističkih svojstava informacijskih tokova statistički TDM dinamički prid<strong>je</strong>lju<strong>je</strong>vremenske ods<strong>je</strong>čke po<strong>je</strong>dinim ulazima, i to na njihov zaht<strong>je</strong>v, tj. sukladnonjihovim potrebama. Na sličan način kao u prim<strong>je</strong>ni sinkronog TDM-a, statističkiTDM multipleksor ima određeni broj ulaza i <strong>je</strong>dan izlaz. Svakom <strong>je</strong> ulazupridružen poseban spremnik. Za razliku od sinkronog TDM multipleksora, kojiskupu od N ulaza pridružu<strong>je</strong> N vremenskih ods<strong>je</strong>čaka u TDM okviru, statističkiTDM multipleksor skupu od N ulaza pridružu<strong>je</strong> samo K vremenskih ods<strong>je</strong>čaka uTDM okviru, pri čemu <strong>je</strong> K < N. Osnovni zadatak statističkog TDMmultipleksora <strong>je</strong> da ciklički skenira ulazne spremnike, prikuplja informacijskeelemente, popunjava TDM okvir, i zatim ga šal<strong>je</strong> prema izlazu predajnika. Upri<strong>je</strong>mnom sm<strong>je</strong>ru komunikaci<strong>je</strong> statistički TDM demultipleksor prima TDMokvire i raspakirava ih u po<strong>je</strong>dinačne vremenske ods<strong>je</strong>čke, tj. TDM kanale.Demultipleksirane kanale privremeno sprema u izlazne spremnike, nakon čega ihšal<strong>je</strong> na odgovarajuće izlaze. Statistički TDM se u svom radu oslanja na dvi<strong>je</strong>bitne čin<strong>je</strong>nice: (1) uređaji spo<strong>je</strong>ni na ulaz multipleksora vrlo ri<strong>je</strong>tko šalju svo<strong>je</strong>informaci<strong>je</strong> istodobno, i (2) uređaji spo<strong>je</strong>ni na ulaz multipleksora ne šalju svo<strong>je</strong>informaci<strong>je</strong> ci<strong>je</strong>lo vri<strong>je</strong>me. Usli<strong>je</strong>d toga <strong>je</strong> moguće koristiti pri<strong>je</strong>nosni sustav čija<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosna brzina manja od zbroja vršnih informacijskih brzina na ulazimaTDM multipleksora. Dakle, uz isti broj ulaza, potrebna pri<strong>je</strong>nosna brzinapri<strong>je</strong>nosnog sustava sa statističkim TDM-om manja <strong>je</strong> od one koju <strong>je</strong> nužnokoristiti kod sinkronog TDM-a. Ako <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosna brzina ista, tada <strong>je</strong> statističkimTDM-om moguće poslužiti veći broj ulaza nego sinkronim TDM-om.51


Međutim, da bi se izb<strong>je</strong>glo znatni<strong>je</strong> narušavan<strong>je</strong> performansi pri<strong>je</strong>nosa prilikomkorištenja statističkog TDM-a pri<strong>je</strong>nosna brzina TDM sustava mora biti veća odzbroja srednjih informacijskih brzina na ulazima statističkog TDM multipleksora.Na prethodnom slajdu dana <strong>je</strong> usporedba sinkronog i statističkog TDM-a.Multipleksor ima četiri ulaza. Na svaki ulaz dolazi informacijski tok različitihprometnih obil<strong>je</strong>žja. Proces multipleksiranja započin<strong>je</strong> u trenutku t 0 . U trenutku t 1multipleksor <strong>je</strong> skeniran<strong>je</strong>m prikupio informaci<strong>je</strong> s ulaza A i B, dok na ulazima Ci D ni<strong>je</strong> bilo informacija u tom vremenskom intervalu. Neovisno o tome, sinkroniTDM multipleksor sm<strong>je</strong>šta informaci<strong>je</strong> s ulaza A i B u odgovarajuće vremenskeods<strong>je</strong>čke u TDM okviru, a ods<strong>je</strong>čke koji odgovaraju ulazima C i D prenosi kaoprazne. Nakon što <strong>je</strong> prvi TDM okvir formiran, sinkroni TDM multipleksor gašal<strong>je</strong> na pri<strong>je</strong>nosni sustav, i po istom načelu nastavlja puniti sl<strong>je</strong>deći okvir. Zarazliku od sinkronog TDM-a, statistički TDM multipleksor u trenutku t 1 prikupljainformaci<strong>je</strong> iz izvora A i B, nakon čega u trenutku t 2 prikuplja informaci<strong>je</strong> izizvora B i C, te ih upravo tim redosli<strong>je</strong>dom i šal<strong>je</strong> na link. Statistički TDMtakođer koristi koncept vremenskih ods<strong>je</strong>čaka, ali pri tome ni<strong>je</strong> unapri<strong>je</strong>d poznatoko<strong>je</strong>m će ulazu biti pridi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>n koji vremenski ods<strong>je</strong>čak. Budući da informaci<strong>je</strong> unekom vremenskom ods<strong>je</strong>čku mogu pot<strong>je</strong>cati iz bilo ko<strong>je</strong>g izvora, neophodno <strong>je</strong>korišten<strong>je</strong> adresiranja kako bi se osigurala ispravna isporuka informacija naodgovarajuća odredišta. Usli<strong>je</strong>d toga se povećava protokolni pretek (overhead)po svakom vremenskom ods<strong>je</strong>čku. Struktura okvira ima ut<strong>je</strong>caja na performansestatističkog TDM-a. Sasvim <strong>je</strong> jasno da <strong>je</strong> neophodno minimizirati potrebniprotokolni pretek kako bi se povećala propusnost mreže (throughput). Prim<strong>je</strong>ruporabe statističkog TDM-a <strong>je</strong> tehnologija asinkronog načina transferainformacija, nazvana ATM (Asynchronous Transfer Mode).52


Širokopojasna optička pojačala otvorila su put prema multipleksiranju većegbroja valnih duljina na <strong>je</strong>dnu optičku nit. Ta <strong>je</strong> tehnika poznata kao valnomultipleksiran<strong>je</strong> (WDM). WDM znatno poboljšava pri<strong>je</strong>nosni kapacitet optičkogsustava. Za<strong>je</strong>dno s erbi<strong>je</strong>m dopiranim optičkim pojačalima (erbium-dopedoptical amplifier) WDM predstavlja ključni mehanizam za ostvaren<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosabrzinama većim od terabita u sekundi. Načelo rada WDM-a oslanja se način<strong>je</strong>nicu da se istom optičkom niti može istodobno prostirati nekolikosv<strong>je</strong>tlosnih zraka različitih boja, tj. valnih duljina. Pri tome svaka valna duljinaprenosi zaseban informacijski tok. Konceptualno gledano WDM <strong>je</strong> pandan FDMu.Međutim, raspoloživa širina frekvencijskog pojasa u WDM-u iznosi nekolikoteraherca (THz). Na gornjoj slici <strong>je</strong> prikazano osnovno načelo rada WDM-a. Naulaze WDM predajnika dolaze električni signali. Električki signali moduliraju ulaserskoj diodi optički signal nosilac (sv<strong>je</strong>tlosni signal određene valne duljine) itako nasta<strong>je</strong> modulirani optički signal. Takav se signal, sm<strong>je</strong>šten oko <strong>je</strong>dne valneduljine, naziva u<strong>je</strong>dno i optički kanal. Optički kanali dolaze na ulaz WDM MUXakoji ih kombinira u <strong>je</strong>dan skupni optički signal koji se prenosi do WDMdemultipleksora pomoću optičke niti velike širine pri<strong>je</strong>nosnog pojasa. U WDMpri<strong>je</strong>mniku WDM DEMUX razdvaja optičke kanale koristeći pasivne optičkesprežnike (optocoupler) i pojasno-propusne optičke filtre koji su podešeni naodređene valne duljine. Na izlazu svakog filtra pojavlju<strong>je</strong> se <strong>je</strong>dna valna duljinakoja se prosl<strong>je</strong>đu<strong>je</strong> fotodetektoru. Izlaz iz fotodetektora <strong>je</strong>dnak <strong>je</strong> originalnomelektričkom signalu, naravno, uz uv<strong>je</strong>t da u pri<strong>je</strong>nosu nisu nastupile pogreškeko<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>mnik ni<strong>je</strong> u mogućnosti ispraviti. Alternativu valnom multipleksiranju upodručju optičkih komunikacija predstavlja optički TDM (OTDM – OpticalTDM).53


Na fizičkom sloju ostvaru<strong>je</strong> se pri<strong>je</strong>nos signala transmisijskim linkom. Da bipri<strong>je</strong>nos bio učinkovit, potrebno <strong>je</strong> u stanicama, tj. komunikacijskim uređajima nakra<strong>je</strong>vima pri<strong>je</strong>nosnog linka, neposredno iznad fizičkog sloja dodati slojupravljanja pri<strong>je</strong>nosom. U tu se svrhu u stanicama implementira slojinformacijskog linka, u ko<strong>je</strong>g <strong>je</strong> ugrađena logika upravljanja informacijskimlinkom (data link control), odnosno protokol upravljanja informacijskimlinkom (data link control protocol). Dakle, transmisijski link omogućavakomunikaciju između entiteta fizičkog sloja u stanicama međusobno povezanimtim linkom, a informacijski link predstavlja nadgradnju pri<strong>je</strong>nosnog linka i koristin<strong>je</strong>gove resurse. Informacijski link omogućava komunikaciju između entitetasloja informacijskog linka implementiranih u stanicama međusobno povezanimtim istim linkom. Informacijski link ne prolazi kroz komutaciju. Prim<strong>je</strong>r: dvi<strong>je</strong>stanice, A i B, međusobno su povezane pri<strong>je</strong>nosnim linkom ko<strong>je</strong>g tvore dva PDHE1 linka međusobno povezana PDH E3 linkom (A – E1 – E3 – E1 – B).Pri<strong>je</strong>nosni medij svakog od tri PDH linka <strong>je</strong> upredena parica. U stanicama <strong>je</strong> nasloju DLL implementiran protokol upravljanja informacijskim linkom nazvankomutacija okvira (FR – Frame Relay). FR okviri se u <strong>je</strong>dnoj stanici pakiraju uPDH okvire i šalju transmisijskim linkom drugoj stanici. Pri<strong>je</strong>nos <strong>je</strong> dvosm<strong>je</strong>ran.Dakle, u ovakvom mrežnom scenariju multipleksna PDH oprema za<strong>je</strong>dno s PDHlinkovima (parice i obnavljači za<strong>je</strong>dno) čini transmisijski link koji međusobnopovezu<strong>je</strong> stanice A i B. Fizički slo<strong>je</strong>vi implementirani u stanicama predstavljajunjihovo sučel<strong>je</strong> prema pri<strong>je</strong>nosnom linku. Dodavan<strong>je</strong>m sloja informacijskog linkau ob<strong>je</strong> stanice kreiran <strong>je</strong> informacijski link između A i B, ko<strong>je</strong>g čine sloj DLL ifizički sloj u ob<strong>je</strong> stanice te resursi unutar transmisijskog linka ko<strong>je</strong> dotičniinformacijski link koristi (dio kanala na E1 linkovima i dio kanala na E3 linku).54


Na sličan način kao i kod određivanja definici<strong>je</strong> kapaciteta pri<strong>je</strong>nosnog linka,moguće <strong>je</strong> kapacitet informacijskog linka definirati kao najveću dozvol<strong>je</strong>nukoličinu informacija koju <strong>je</strong> moguće u <strong>je</strong>dinici vremena preni<strong>je</strong>ti promatraniminformacijskim linkom. Usporedimo li međusobno kapacitete pri<strong>je</strong>nosnog iinformacijskog linka koji <strong>je</strong> nad njime izgrađen, uvi<strong>je</strong>k će vri<strong>je</strong>diti da <strong>je</strong> kapacitetinformacijskog linka manji od kapaciteta pri<strong>je</strong>nosnog linka. Razlog tome leži učin<strong>je</strong>nici da fizički sloj uvi<strong>je</strong>k troši određen broj bita u <strong>je</strong>dinici vremena zaodržavan<strong>je</strong> transmisijskog linka. Prim<strong>je</strong>r: dvi<strong>je</strong> su stanice međusobno povezanePDH E1 linkom. Od rani<strong>je</strong> <strong>je</strong> poznato da <strong>je</strong> kapacitet E1 linka <strong>je</strong>dnak pri<strong>je</strong>nosnojbrzini PDH sustava E1, a to <strong>je</strong> 2,048 Mbit/s. Nadal<strong>je</strong>, E1 sustav pakirainformaci<strong>je</strong> u okvire. Svaki okvir sadrži 32 vremenska ods<strong>je</strong>čka, TDM kanala,odnosno E1 kanala. U nultom se ods<strong>je</strong>čku prenosi sinkronizacijska informacijakoja <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>mniku na drugoj strani E1 linka potrebna kako bi odredio početak E1okvira. Dakle, u nultom okviru ni u ko<strong>je</strong>m mrežnom scenariju ni<strong>je</strong> mogućeprenositi korisničke informaci<strong>je</strong> (u ovom kontekstu korisnik <strong>je</strong> sloj DLL). Upreostalih 31 kanala DLL može ubacivati svo<strong>je</strong> informaci<strong>je</strong>. Usli<strong>je</strong>d togakapacitet informacijskog linka iznosi 1,984 Mbit/s, tj. za 64 kbit/s <strong>je</strong> manji odkapaciteta E1 linka. Na gorn<strong>je</strong>m <strong>je</strong> slajdu prikazano kako <strong>je</strong> moguće odrediti gd<strong>je</strong>počin<strong>je</strong> i gd<strong>je</strong> završava informacijski link u složenijoj komunikacijskoj mreži ukojoj su pored funkcija pri<strong>je</strong>nosa implementirane i komutacijske funkci<strong>je</strong>. Dakle,informacijski <strong>je</strong> link uvi<strong>je</strong>k vezan uz pri<strong>je</strong>nosni link nad čijim <strong>je</strong> resursimaizgrađen. Informacijski link povezu<strong>je</strong> entitete sloja DLL koji se nalaze nan<strong>je</strong>govim kra<strong>je</strong>vima. Informacijski link ne prolazi kroz komutacijsko pol<strong>je</strong>(switching fabric) mrežnog čvora.55


Posto<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong> bitno različite vrste protokola za upravljan<strong>je</strong> informacijskimlinkom. Stariji protokoli rade na razini znaka, što znači da se naredbe bitne zafunkcioniran<strong>je</strong> linka i korisničke informaci<strong>je</strong> prenose znakovima koji su kodiranipomoću 6-bitnog koda Transcode, 7-bitnog koda ASCII ili 8-bitnog kodaEBCDIC. Znakovi se organiziraju u informacijske blokove nazvane okviri(frame). Svi noviji protokoli upravljanja informacijskim linkom d<strong>je</strong>luju na razinibita, što znači da se naredbe bitne za funkcioniran<strong>je</strong> linka i korisničke informaci<strong>je</strong>prenose pomoću specifičnih kombinacija bita organiziranih u informacijskeblokove koji su također nazvani okviri. Okvir <strong>je</strong> drugi naziv za PDU slojainformacijskog linka. Protokoli upravljanja informacijskim linkom morajupodržavati (1) linkove od točke do točke i linkove prema većem broju točaka, (2)naizm<strong>je</strong>nični i dvosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos linkom, (3) komunikaciju na relacijipodređena-nadređena stanica i komunikaciju između međusobno ravnopravnihstanica. Poželjno <strong>je</strong> da ti protokoli što man<strong>je</strong> ovise o kombinaciji duljinepri<strong>je</strong>nosnog linka, pri<strong>je</strong>nosne brzine i duljine okvira. Navedena 3 parametradominantno određuju performanse informacijskog linka. Na performanseinformacijskog linka ut<strong>je</strong>ču i korisničke aplikaci<strong>je</strong> implementirane u stanicamana kra<strong>je</strong>vima linka. Nadal<strong>je</strong>, protokoli upravljanja informacijskim linkom morajuzadovoljiti sl<strong>je</strong>deće zaht<strong>je</strong>ve: neovisnost koda – korisnik mora biti u mogućnostikoristiti bilo koju kodnu kombinaciju unutar vlastitih informacija, a da pri tomene ometa rad protokola; prilagodljivost – protokol mora podržati razne vrstepri<strong>je</strong>nosnih linkova i biti otvoren prema budućim prom<strong>je</strong>nama; visokaučinkovitost – što manji protokolni pretek, te učinkovito upravljan<strong>je</strong> prometnimtokovima i pogreškama; visoka pouzdanost – otkrivan<strong>je</strong> pogrešaka i oporavakinformacijskog linka od pogrešaka.56


Sinkronizacija okvira – informaci<strong>je</strong> se prenose informacijskim linkom pomoćuokvira. Zadatak <strong>je</strong> sloja informacijskog linka odrediti početak i kraj svakogokvira. U slučaju pri<strong>je</strong>nosa okvira prom<strong>je</strong>njive duljine posto<strong>je</strong> dva pristupa. Jedan<strong>je</strong> taj da se početak i kraj svakog okvira označi zastavicom (flag), tj. posebnimznakom, odnosno karakterističnom skupinom bita koja se ne smi<strong>je</strong> pojaviti unutarokvira. Drugi se sastoji u ugrađivanju polja u okvir u ko<strong>je</strong> se upisu<strong>je</strong> podatak oduljini onog di<strong>je</strong>la okvira koji prenosi korisničku informaciju prom<strong>je</strong>njiveduljine. Takav se pristup koristi u lokalnim mrežama. Ako se radi o okvirimafiksne duljine, tada <strong>je</strong> dovoljno da svaki okvir ima zaglavl<strong>je</strong>, a označavan<strong>je</strong> krajaokvira ni<strong>je</strong> potrebno. Upravljan<strong>je</strong> prometnim tokovima – usklađivan<strong>je</strong> brzinekojom izvor šal<strong>je</strong> okvire s brzinom kojom odredište može primati okvire.Upravljan<strong>je</strong> pogreškama – otkrivan<strong>je</strong> i eventualno ispravljan<strong>je</strong> pogrešakanastalih u pri<strong>je</strong>nosu. Izraz upravljan<strong>je</strong> pogreškama potrebno <strong>je</strong> shvatiti nasl<strong>je</strong>deći način: pogreškama <strong>je</strong> nemoguće izravno upravljati, već se upravljan<strong>je</strong>sastoji u otkrivanju i ispravljanju pogrešaka nastalih na po<strong>je</strong>dinim simbolima zavri<strong>je</strong>me pri<strong>je</strong>nosa. Adresiran<strong>je</strong> – <strong>je</strong>dnoznačno određivan<strong>je</strong> identiteta stanica ko<strong>je</strong>međusobno komuniciraju informacijskim linkom. Multipleksiran<strong>je</strong> paketarazličitih protokola mrežnog sloja na za<strong>je</strong>dnički link – prim<strong>je</strong>r ove zadaćesloja DLL <strong>je</strong> podsloj upravljanja logičkim linkom (LLC – Logical Link Control) uLAN-u. Informacijski tok svakog mrežnog protokola nad <strong>je</strong>dnim informacijskimlinkom čini tzv. logički link, koji povezu<strong>je</strong> entitete podsloja LLC u stanicama.Podsloj LLC se implementira nad podslo<strong>je</strong>m upravljanja pristupompri<strong>je</strong>nosnom mediju (MAC – Medium Access Control). Informacijski link ulokalnoj mreži povezu<strong>je</strong> entitete podsloja MAC implementirane u stanicama nakra<strong>je</strong>vima linka.57


Pojmovi topologija i usm<strong>je</strong>renost pri<strong>je</strong>nosa odnose se pod<strong>je</strong>dnako natransmisijski link i na informacijski link koji <strong>je</strong> nad njime implementiran.Pristupna metoda implementirana <strong>je</strong> na razini informacijskog linka, a omogućavapristup pri<strong>je</strong>nosnom mediju (medium access), tj. pristup pri<strong>je</strong>nosnom linku.Topologija informacijskog linka odnosi se na fizički poredak stanica na linku.Informacijski link kojim su međusobno povezane samo dvi<strong>je</strong> stanice naziva seinformacijski link od točke do točke (point-to-point link). Informacijski linkkoji međusobno povezu<strong>je</strong> više do dvi<strong>je</strong> stanice naziva se informacijski link odtočke prema većem broju točaka (point-to-multipoint link) ili skraćenoinformacijski link prema većem broju točaka (multipoint link). Na gorn<strong>je</strong>mslajdu dan <strong>je</strong> prim<strong>je</strong>r za svaku od te dvi<strong>je</strong> topologi<strong>je</strong> informacijskog linka. U obaprim<strong>je</strong>ra stanice na kra<strong>je</strong>vima linkova su glavno računalo (host) i priključeniterminali. Osnovna razlika između dvi<strong>je</strong> topologi<strong>je</strong> <strong>je</strong> u sl<strong>je</strong>dećem. Ako <strong>je</strong> glavnoračunalo povezano s terminalima pomoću informacijskih linkova od točke dotočke, tada se po svakom linku odvija zasebna komunikacija na relaciji glavnoračunalo – terminal. Drugim ri<strong>je</strong>čima, informacija koju razm<strong>je</strong>njuju glavnoračunalo i terminal uvi<strong>je</strong>k ima <strong>je</strong>dan izvor i <strong>je</strong>dno odredište. Međutim, ako <strong>je</strong>glavno računalo povezano s terminalima pomoću informacijskog linka od točkeprema većem broju točaka, tada se više paralelnih komunikacija na relacijiglavno računalo – terminal odvija po za<strong>je</strong>dničkom pri<strong>je</strong>nosnom linku. To drugimri<strong>je</strong>čima znači da će informaciju koju šal<strong>je</strong> <strong>je</strong>dna stanica (glavno računalo iliterminal) primiti sve ostale stanice ko<strong>je</strong> su međusobno povezane informacijskimlinkom prema većem broju točaka. Naravno, analizirajući okvir na drugom slojusamo će odredišna stanica (ili više njih) prosli<strong>je</strong>diti priml<strong>je</strong>ni okvir višemprotokolnom sloju, dok će ostale stanice odbaciti priml<strong>je</strong>ne okvire koji im nisunami<strong>je</strong>n<strong>je</strong>ni.58


Bilo ko<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong> stanice međusobno povezane informacijskim linkom mogu zavri<strong>je</strong>me uzajamnog komuniciranja biti u odnosu nadređena-podređena ili uravnopravnom odnosu. U tradicionalnim računalnim mrežama uvi<strong>je</strong>k <strong>je</strong>dnoglavno računalo ima ulogu nadređene stanice koja inicira komunikaciju sterminalima, tj. podređenim stanicama. Glavno računalo inicira slan<strong>je</strong>informacija prema podređenim stanicama i pri<strong>je</strong>m informacija od podređenihstanica. Terminali samo odgovaraju na zaht<strong>je</strong>ve ko<strong>je</strong> primaju od glavnogračunala. U današnjim se komunikacijskim mrežama sve više koriste topologi<strong>je</strong> ukojima su sve stanice na kra<strong>je</strong>vima informacijskog linka međusobnoravnopravne, što znači da svaka stanica može samoinicijativno započetikomunikaciju prema nekoj drugoj stanici, ali na takav način da prvo prov<strong>je</strong>ri da li<strong>je</strong> druga stanica spremna primiti informaci<strong>je</strong>. Ako su informacijskim linkommeđusobno povezane nadređena i <strong>je</strong>dna ili više podređenih stanica, načinkomuniciranja d<strong>je</strong>lomično ovisi i o topologiji linka. U slučaju kad nadređena ipodređena stanica međusobno komuniciraju informacijskim linkom od točke dotočke, bilo koji sm<strong>je</strong>r komunikaci<strong>je</strong> može započeti samo na inicijativu nadređenestanice. Ako nadređena stanica želi slati podređenoj, ona prvo prov<strong>je</strong>rava da li <strong>je</strong>podređena stanica spremna za pri<strong>je</strong>m, i ako <strong>je</strong>, onda joj šal<strong>je</strong> informaci<strong>je</strong>. Ako <strong>je</strong>pak nadređena stanica spremna primati okvire, šal<strong>je</strong> podređenoj stanici okvirpomoću ko<strong>je</strong>g joj da<strong>je</strong> znak da može započeti slan<strong>je</strong> svojih okvira. Pri korištenjuinformacijskog linka od točke prema većem broju točaka situacija <strong>je</strong> neštosloženija. Inicijativa za svaki sm<strong>je</strong>r slanja informacija mora također doći odnadređene stanice. Međutim, s obzirom da podređene stanice ne mogusamoinicijativno pokrenuti pri<strong>je</strong>nos informacija prema nadređenoj, nadređena ihstanica mora po nekoj metodi prozivati (polling), i ako neka od podređenihstanica ima informaci<strong>je</strong> spremne za slan<strong>je</strong>, šal<strong>je</strong> ih nadređenoj stanici, ali teknakon što <strong>je</strong> prozvana.59


Pojam usm<strong>je</strong>renost pri<strong>je</strong>nosa na razini informacijskog linka odnosi se na sm<strong>je</strong>rpri<strong>je</strong>nosa okvira informacijskim linkom. Glede sm<strong>je</strong>rova pri<strong>je</strong>nosa i vremenskograsporeda pri<strong>je</strong>nosa okvira informacijskim linkom posto<strong>je</strong> tri načina pri<strong>je</strong>nosa: (1)<strong>je</strong>dnosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos, (2) naizm<strong>je</strong>nični pri<strong>je</strong>nos, i (3) dvosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos.Dakle, klasifikacija načina pri<strong>je</strong>nosa ista <strong>je</strong> kao i kod pri<strong>je</strong>nosnog linka. Ponekadse kapacitet dvosm<strong>je</strong>rnog informacijskog linka računa kao zbroj pri<strong>je</strong>nosnihbrzina za svaki sm<strong>je</strong>r pri<strong>je</strong>nosa.Glede informacijskih linkova od točke do točke posto<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong> mogućekombinaci<strong>je</strong> topologi<strong>je</strong> i usm<strong>je</strong>renosti pri<strong>je</strong>nosa. Prva <strong>je</strong> informacijski link odtočke do točke s naizm<strong>je</strong>ničnim pri<strong>je</strong>nosom (half-duplex point-to-point link).Na takvom linku u svakom trenutku samo <strong>je</strong>dna stanica može slati (u prim<strong>je</strong>ru nagorn<strong>je</strong>m slajdu to <strong>je</strong> stanica A ili B), a druga samo primati okvire. Istovremenakomunikacija u oba sm<strong>je</strong>ra ni<strong>je</strong> moguća. Drugu moguću kombinaciju predstavljadvosm<strong>je</strong>rni informacijski link od točke do točke (full-duplex point-to-pointlink). U takvom mrežnom scenariju ob<strong>je</strong> stanice na kra<strong>je</strong>vima linka moguistovremeno slati i primati okvire. Treba napomenuti da hi<strong>je</strong>rarhija stanica ni<strong>je</strong>usko vezana uz usm<strong>je</strong>renost pri<strong>je</strong>nosa na informacijskom linku od točke do točke.Drugim ri<strong>je</strong>čima, određena kombinacija topologi<strong>je</strong> i usm<strong>je</strong>renosti pri<strong>je</strong>nosa neovisi o tome da li se radi o informacijskom linku koji međusobno povezu<strong>je</strong>nadređenu i podređene stanice (<strong>je</strong>dnu ili više) ili se radi o informacijskom linkukoji međusobno povezu<strong>je</strong> ravnopravne stanice.Glede informacijskih linkova od točke prema većem broju točaka posto<strong>je</strong> trimoguće kombinaci<strong>je</strong> topologi<strong>je</strong> i usm<strong>je</strong>renosti pri<strong>je</strong>nosa, prikazane na sl<strong>je</strong>dećemslajdu.60


Prilikom razmatranja usm<strong>je</strong>renosti pri<strong>je</strong>nosa na informacijskom linku od točkeprema većem broju točaka treba svakako uzeti u razmatran<strong>je</strong> i hi<strong>je</strong>rarhiju stanica.Na gorn<strong>je</strong>m slajdu uzet <strong>je</strong> u razmatran<strong>je</strong> informacijski link koji međusobnopovezu<strong>je</strong> <strong>je</strong>dnu nadređenu stanicu (P) i tri podređene stanice (S1, S2 i S3).Konfiguracija a) predstavlja informacijski link od točke prema većem brojutočaka koji na strani stanice P ima obil<strong>je</strong>ž<strong>je</strong> dvosm<strong>je</strong>rnog linka, a na strani stanicaS1 i S3 <strong>je</strong> <strong>je</strong>dnosm<strong>je</strong>ran. Stanica P šal<strong>je</strong> okvire stanici S3, a istovremeno primaokvire od sekundarne stanice S1. Naravno, ti<strong>je</strong>kom vremena učesnici ukomunikaciji se dinamički mi<strong>je</strong>njaju, tj. stanica P može na opisani načinkomunicirati s bilo kojim parom stanica (nemoguća <strong>je</strong> izravna komunikacijaizmeđu bilo ko<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong> podređene stanice). Informacijski link pomoću ko<strong>je</strong>gstanica P komunicira sa stanicama Sx i Sy (x, y ∈{1, 2, 3}, x ≠ y) mora se prvouspostaviti, a nakon završetka pri<strong>je</strong>nosa određene količine informacija taj seinformacijski link raskida. Nužnost uspostave i raskida informacijskog linkavri<strong>je</strong>di i za ostale dvi<strong>je</strong> kombinaci<strong>je</strong> usm<strong>je</strong>renosti i topologi<strong>je</strong> opisane u nastavku.Konfiguracija b) prikazu<strong>je</strong> dvosm<strong>je</strong>rni informacijski link od točke prema većembroju točaka. Stanica P može razm<strong>je</strong>njivati okvire sa stanicom S3 istovremeno uoba sm<strong>je</strong>ra. Ti<strong>je</strong>kom vremena stanica P može komunicirati po potrebi na takavnačin i s drugim sekundarnim stanicama. Konačno, konfiguracija c) prikazu<strong>je</strong>informacijski link od točke prema većem broju točaka s naizm<strong>je</strong>ničnimpri<strong>je</strong>nosom. Takav link omogućava stanici P da unutar nekog vremenskogintervala razm<strong>je</strong>nju<strong>je</strong> informaci<strong>je</strong> s <strong>je</strong>dnom od sekundarnih stanica, ali neistovremeno u oba sm<strong>je</strong>ra, već naizm<strong>je</strong>nično (P šal<strong>je</strong> okvire prema Sx, ili Sx šal<strong>je</strong>okvire prema P, ali ne mogu ob<strong>je</strong> slati okvire istovremeno). Ti<strong>je</strong>kom vremenastanica P može na takav način komunicirati i s drugim sekundarnim stanicama.61


Problem višestrukog pristupa pri<strong>je</strong>nosnom mediju (multiple access), tj.pri<strong>je</strong>nosnom linku, prisutan <strong>je</strong> tamo gd<strong>je</strong> više stanica za<strong>je</strong>dnički di<strong>je</strong>li <strong>je</strong>danpri<strong>je</strong>nosni link. Upravljan<strong>je</strong> pristupom pri<strong>je</strong>nosnom mediju po za<strong>je</strong>dničkomkanalu moguće <strong>je</strong> provoditi centralizirano ili distribuirano. Pri centraliziranomupravljanju <strong>je</strong>dna stanica na <strong>je</strong>dnom kraju linka ima ulogu upravljača(controler), odnosno nadređene stanice koja stanicama na ostalim kra<strong>je</strong>vimapri<strong>je</strong>nosnog linka, tj. podređenim stanicama dod<strong>je</strong>lju<strong>je</strong> pravo pristupa linku.Podređena stanica može slati okvire tek nakon što od upravljača dobi<strong>je</strong> dozvoluza slan<strong>je</strong>. Nasuprot tome, u distribuiranoj upravljačkoj shemi sve staniceza<strong>je</strong>dnički obavljaju funkciju upravljanja pristupom linku. Prve metodevišestrukog pristupa mediju razvijane su u dva pravca: prozivan<strong>je</strong> (polling) islučajni pristup (random access). Posto<strong>je</strong> dva osnovna načina prozivanja:centralizirano kružno prozivan<strong>je</strong> (roll-call polling) i decentralizirano kružnoprozivan<strong>je</strong> (hub polling). Na temelju mehanizma prozivanja dizajnirana <strong>je</strong>metoda pristupa mediju nazvana prolazak pristupnog okvira (token passing),koja se koristi u lokalnoj mreži nazvanoj Token Ring. Prolazak pristupnog okvira<strong>je</strong> prim<strong>je</strong>r potpuno decentraliziranog prozivanja (u mreži nema upravljača, sve sustanice ravnopravne). Metode slučajnog pristupa razvijane su pod nazivom čistaALOHA (pure ALOHA), a prva prim<strong>je</strong>na im <strong>je</strong> bila u paketskim radiomrežama.U takvim mrežama pristup linku <strong>je</strong> potpuno decentraliziran i slučajan. Slučajni sepristup u pravilu koristi na linkovima prema većem broju točaka koji međusobnopovezuju ravnopravne stanice. Iz čiste ALOHA-e razvi<strong>je</strong>ne su kasni<strong>je</strong> ALOHA spod<strong>je</strong>lom vremena pristupa na intervale fiksne duljine trajanja (S-ALOHA –slotted ALOHA), rezervacijska ALOHA (reservation ALOHA) i najnovi<strong>je</strong>metode nazvane višestruki pristup mediju pomoću otkrivanja signala nosioca(CSMA – Carrier Sense Multiple Access).62


Za razliku od višestrukog pristupa pri<strong>je</strong>nosnom linku po za<strong>je</strong>dničkom kanalu,posto<strong>je</strong> i metode višestrukog pristupa pri<strong>je</strong>nosnom linku po dodi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>nom(dedicated) kanalu, pri čemu <strong>je</strong> svaki kanal na linku strogo dodi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>n <strong>je</strong>dnomizvoru informacija. TDMA, koji se temelji na TDM-u, i FDMA, koji se temelji naFDM-u, su pristupne metode ko<strong>je</strong> se koriste u žičnim, optičkim i bežičnimkomunikacijama. CDMA, odnosno SSMA, se koristi uglavnom u bežičnimkomunikacijama. Metoda SDMA temelji se na korištenju antena s uskousm<strong>je</strong>renim dijagramom zračenja, a sm<strong>je</strong>r zračenja se mi<strong>je</strong>nja ovisno okomutacijskoj informaciji. Pored toga, metode FDMA, TDMA i CDMA moguraditi na dva načina: FAMA i DAMA. Ako rade na načelu FAMA, tada se nemi<strong>je</strong>nja format okvira niti raspored kanala. Neki kanali mogu na taj način ostatineiskorišteni. Ako pak koriste način rada DAMA, sve tri metode pristupaomogućavaju prom<strong>je</strong>nu rasporeda kanala po vremenu ili po frekvenciji, sukladnonarinutom prometu. Takav način rada omogućava učinkoviti<strong>je</strong> korišten<strong>je</strong>kapaciteta bežičnog linka. U mobilnoj telefoniji koriste se tri od spomenutihmetoda višestrukog pristupa: FDMA, TDMA i CDMA. Međutim, za pristup senikad ne koristi <strong>je</strong>dna metoda sama, već obično kombinacija dvi<strong>je</strong> metode ili svetri metode za<strong>je</strong>dno. U virtualnom smislu svi praktični TDMA i CDMA modelisadrže FDMA komponentu. Ključna značajka mobilnih (pokretnih) radiosustava<strong>je</strong> višestruka uporaba istih kanala (frequency re-use) na većem geografskompodručju. Takav <strong>je</strong> način rada vrlo lako postići u FDMA sustavima. U TDMAsustavima signal ima fiksno kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong>, a sklopovi predajnika i pri<strong>je</strong>mnika su<strong>je</strong>dnostavni. CDMA sustavi imaju svo<strong>je</strong> ishodište u metodi raspršenog spektra(spread spectrum). Većina novijih bežičnih sustava koristi pristup pri<strong>je</strong>nosnomlinku pomoću metode CDMA.63


Na informacijskom linku koji međusobno povezu<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong> ili više stanica morapostojati točno definirani redosli<strong>je</strong>d po ko<strong>je</strong>m stanice međusobno razm<strong>je</strong>njujuinformaci<strong>je</strong>. Drugim ri<strong>je</strong>čima, svaka stanica mora znati kada smi<strong>je</strong> započeti saslan<strong>je</strong>m informacija. Stoga <strong>je</strong> na drugom sloju modela OSI RM implementiranadisciplina komuniciranja informacijskim linkom (line discipline, engleskari<strong>je</strong>č line koristi se ponekad u literaturi na engleskom <strong>je</strong>ziku u kontekstu linka,iako link i line nisu sinonimi). U nastavku će biti korišten skraćeni naziv:disciplina komuniciranja. Disciplina komuniciranja <strong>je</strong> vrlo slična višestrukompristupu. Razlika <strong>je</strong> u tome što disciplina komuniciranja detaljni<strong>je</strong> objašnjavaprotokolnu proceduru uspostave linka, razm<strong>je</strong>ne informacija i raskida linka.Mogli bi reći da disciplina komuniciranja predstavlja svo<strong>je</strong>vrsnu nadopunuvišestrukog pristupa. Disciplina komuniciranja informacijskim linkovima kojimeđusobno povezuju nadređenu i njoj podređene stanice opisana <strong>je</strong> detaljni<strong>je</strong> unekoliko narednih slajdova. Disciplina komuniciranja informacijskim linkovimakoji međusobno povezuju ravnopravne stanice naziva se nat<strong>je</strong>can<strong>je</strong> (borba) zapristup mediju. Takva se disciplina komuniciranja oslanja na slučajnu metoduvišestrukog pristupa. Svaka stanica smi<strong>je</strong> slati svo<strong>je</strong> informaci<strong>je</strong> samo ako <strong>je</strong> linkslobodan. U suprotnom mora čekati da se link oslobodi. Takav se način pristupakoristi najčešće u lokalnim mrežama, pogotovo u Ethernet LAN-ovima.Tehnologija Ethernet, te iz n<strong>je</strong> razvi<strong>je</strong>n standard IEEE 802.3, temelji se napristupnoj metodi CSMA s otkrivan<strong>je</strong>m sudara okvira (CSMA/CD – CSMAwith collision detection). Sve su stanice u Ethernet LAN-u međusobnoravnopravne, i ako bilo ko<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong> ili više stanica šalju svo<strong>je</strong> okvire istovremeno,tada nastupa sudar okvira i stanice moraju ponoviti slan<strong>je</strong> svojih okvira. Dakle,stanice se bore za pristup <strong>je</strong>dnom di<strong>je</strong>l<strong>je</strong>nom pri<strong>je</strong>nosnom mediju (sharedmedia).64


Disciplina komuniciranja informacijskim linkom od točke do točke opisana <strong>je</strong>slikom na gorn<strong>je</strong>m slajdu. Ako stanica A želi slati korisničke informaci<strong>je</strong> staniciB, tada prvo mora stanici B poslati pozivni okvir (ENQ – enquiry), tj. upitpomoću ko<strong>je</strong>g želi utvrditi da li <strong>je</strong> stanica B spremna za pri<strong>je</strong>m. Ako <strong>je</strong> Bspremna, potvrđu<strong>je</strong> spremnost slan<strong>je</strong>m potvrdnog okvira (ACK –acknowledgement) stanici A. Po primitku ACK-a stanica A započin<strong>je</strong> slan<strong>je</strong>okvira s korisničkim informacijama stanici B. B potvrđu<strong>je</strong> usp<strong>je</strong>šan primitakokvira slan<strong>je</strong>m potvrdnog okvira stanici A. Ako B ni<strong>je</strong> spremna primiti okvir ili<strong>je</strong> primila neispravan okvir, ona stanici A šal<strong>je</strong> ni<strong>je</strong>čni okvir (NAK – negativeACK), nakon čega stanica A poduzima akci<strong>je</strong> opisane gornjom slikom. U slučajuneočekivanih događaja, kao što su npr. NAK ili neispravan odgovor (NO), stanicaA će ponoviti akciju koja <strong>je</strong> tome prethodila, ili će B pokrenuti proceduru zaoporavak informacijskog linka od pogrešaka (ERP – Error RecoveryProcedure). Do sada <strong>je</strong> opisivana disciplina komuniciranja informacijskimlinkom koji povezu<strong>je</strong> ravnopravne stanice. Ako informacijskim linkom od točkedo točke međusobno komuniciraju nadređena i podređena stanica, tada gornjaslika opisu<strong>je</strong> sli<strong>je</strong>d događaja u scenariju kad nadređena šal<strong>je</strong> okvire podređenojstanici. Ako pak podređena stanica želi slati okvire nadređenoj, mora prvopričekati da nadređena stanica to od n<strong>je</strong> i zatraži. Tek nakon toga može započetifazu pri<strong>je</strong>nosa informacija. Opisana disciplina komuniciranja prim<strong>je</strong>njiva <strong>je</strong>pod<strong>je</strong>dnako na linkove od točke do točke koji povezuju ravnopravne stanice (bilokoja stanica može poslati ENQ drugoj stanici i započeti pri<strong>je</strong>nos svojihinformacija) i na linkove od točke do točke koji povezuju nadređenu i podređenustanicu (samo nadređena stanica može poslati ENQ podređenoj i nakon togamože joj slati i informaci<strong>je</strong>; ako podređena stanica želi slati informaci<strong>je</strong>nadređenoj mora prvo pričekati zaht<strong>je</strong>v za slan<strong>je</strong>m ko<strong>je</strong>g joj šal<strong>je</strong> nadređenastanica).65


Disciplina komuniciranja povezana <strong>je</strong> s usm<strong>je</strong>renošću pri<strong>je</strong>nosa. Ako se radi oinformacijskom linku s naizm<strong>je</strong>ničnim pri<strong>je</strong>nosom tada u bilo ko<strong>je</strong>m trenutkusamo <strong>je</strong>dna stanica, A ili B, može slati okvire. Ako se pak radi o informacijskomlinku s dvosm<strong>je</strong>rnim pri<strong>je</strong>nosom tada u bilo ko<strong>je</strong>m trenutku svaka stanica smi<strong>je</strong>slati okvire, ali samo ako zna da <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>mnik druge stanice spreman za pri<strong>je</strong>mokvira. Drugim ri<strong>je</strong>čima, dvosm<strong>je</strong>rni pri<strong>je</strong>nos omogućava da stanica A pošal<strong>je</strong>ENQ stanici B, ta da stanica B, ako želi, može istovremeno poslati ENQ staniciA. U tom se slučaju komunikacijska procedura opisana prethodnim slajdomodigrava u oba sm<strong>je</strong>ra. Faze upravljanja komunikacijom na informacijskom linkuod točke do točke su sl<strong>je</strong>deće. Samom transferu korisničkih informacija (korisnik<strong>je</strong> mrežni sloj) prethodi faza uspostave (establishment) linka (ni<strong>je</strong> potrebnoposebno napominjati da se radi o informacijskom linku, <strong>je</strong>r <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosni linktrajno uspostavl<strong>je</strong>n, osim ako ne dođe do kvara kao što <strong>je</strong> npr. fizički prekidžičnog ili optičkog medija). U toj se fazi na razini informacijskog linka određu<strong>je</strong>koja će stanica slati, a koja primati korisničke informaci<strong>je</strong> (ako <strong>je</strong> link dvosm<strong>je</strong>rnitada ob<strong>je</strong> stanice mogu slati i primati istovremeno), te se utvrđu<strong>je</strong> spremnostpri<strong>je</strong>mnika (<strong>je</strong>dnog ili oba) da primi okvire. Ako <strong>je</strong> faza uspostave usp<strong>je</strong>šnoprošla, tada počin<strong>je</strong> sama faza transfera korisničkih informacija (datatransfer), pri čemu se one pakiraju u okvire i prenose transmisijskim linkom.Stanica koja prima okvire potvrđu<strong>je</strong> njihov usp<strong>je</strong>šan pri<strong>je</strong>m slan<strong>je</strong>m potvrdnogokvira (moguća <strong>je</strong> i prim<strong>je</strong>na informacijskog linka bez potvrđivanja usp<strong>je</strong>šnostipri<strong>je</strong>ma). Nakon završetka pri<strong>je</strong>nosa korisničkih informacija (preni<strong>je</strong>t <strong>je</strong> <strong>je</strong>dan iliviše okvira), započin<strong>je</strong> raskid (termination) linka. U sklopu ove faze raskida selogička veza između predajnika i pri<strong>je</strong>mnika. Navedene tri faze, u nekomspecifičnom obliku, dio su discipline komuniciranja i linkovima od točke premavećem broju točaka.66


Na informacijskom linku od točke prema većem broju točaka koji međusobnopovezu<strong>je</strong> nadređenu i podređene stanice disciplina komuniciranja <strong>je</strong> uglavnominačica temeljnog protokola nazvanog prozivaj i biraj (poll and select). U biloko<strong>je</strong>m trenutku informaci<strong>je</strong> se razm<strong>je</strong>njuju samo između nadređene stanice i<strong>je</strong>dne od podređenih stanica, dok izravna razm<strong>je</strong>na informacija između dvijupodređenih stanica, tj. bez posredovanja nadređene, ni<strong>je</strong> moguća. Koristećimehanizam prozivanja nadređena stanica traži od podređene da joj pošal<strong>je</strong>korisničke informaci<strong>je</strong> (naravno, ako su spremne za slan<strong>je</strong>). Na gorn<strong>je</strong>m slajdu(slike a i b) prikazan <strong>je</strong> vremenski ti<strong>je</strong>k događaja na linku između nadređenestanice P i podređene stanice S u slučaju prozivanja. Stanica P proziva stanicu Sslan<strong>je</strong>m okvira prozivanja (POLL). Ako prozvana stanica S nema informacija zaslan<strong>je</strong>, ona stanici P šal<strong>je</strong> ni<strong>je</strong>čni okvir (NAK). Nasuprot tome, ako stanica S imainformacija spremnih za slan<strong>je</strong>, tada stanici P šal<strong>je</strong> okvire s korisničkiminformacijama (<strong>je</strong>dan ili više), a stanica P potvrđu<strong>je</strong> usp<strong>je</strong>šan pri<strong>je</strong>m tih okviraslan<strong>je</strong>m potvrdnog okvira (ACK) stanici S. U slučaju da nadređena stanica želislati korisničke informaci<strong>je</strong> podređenoj stanici, tada koristi mehanizam odabira.U tom slučaju (slika c) stanica P prvo pošal<strong>je</strong> žel<strong>je</strong>noj podređenoj stanici na linkuokvir odabira (SEL), ko<strong>je</strong>g S mora potvrditi slan<strong>je</strong>m okvira potvrde nadređenojstanici. Nakon pri<strong>je</strong>ma potvrdnog okvira stanica P šal<strong>je</strong> stanici S <strong>je</strong>dan ili višeokvira, a S mora potvrditi usp<strong>je</strong>šan pri<strong>je</strong>m slan<strong>je</strong>m potvrdnog okvira stanici P.Modifikacija ovog mehanizma zove se brzi odabir (slika d), pri čemu P šal<strong>je</strong>stanici S okvir odabira za<strong>je</strong>dno s okvirima koji sadrže korisničke informaci<strong>je</strong>, a Smora potvrditi usp<strong>je</strong>šan pri<strong>je</strong>m slan<strong>je</strong>m potvrdnog okvira stanici P.67


Jedna od funkcija sloja informacijskog linka <strong>je</strong> i adresiran<strong>je</strong> stanica na linku. Akose radi o informacijskom linku od točke do točke tada adresiran<strong>je</strong> stanica ni<strong>je</strong>potrebno. S obzirom da takvim linkom komuniciraju uvi<strong>je</strong>k samo dvi<strong>je</strong> stanice(nadređena i podređena ili dvi<strong>je</strong> ravnopravne stanice) adresiran<strong>je</strong> <strong>je</strong> suvišno <strong>je</strong>rsvaka stanica može slati informaci<strong>je</strong> samo na <strong>je</strong>dno odredište i može primatiinformaci<strong>je</strong> samo iz <strong>je</strong>dnog izvora. Međutim, ako se radi o informacijskom linkuprema većem broju točaka, tada adresiran<strong>je</strong> ovisi o tome da li međusobnokomuniciraju ravnopravne stanice, ili <strong>je</strong> neka od njih nadređena ostalima. Uslučaju komunikaci<strong>je</strong> nadređene s podređenim stanicama potrebno <strong>je</strong> svakojpodređenoj stanici dodi<strong>je</strong>liti <strong>je</strong>dinstvenu adresu. Adresiran<strong>je</strong> nadređene stanice <strong>je</strong>suvišno <strong>je</strong>r ionako svaka podređena stanica može izravno komunicirati samo snadređenom. Nasuprot tome, kad nadređena stanica šal<strong>je</strong> informaci<strong>je</strong> <strong>je</strong>dnoj odpodređenih, ona mora u okvir upisati adresu stanice kojoj šal<strong>je</strong> dotičneinformaci<strong>je</strong>. Ako su informacijskim linkom međusobno povezane ravnopravnestanice, tada bilo koja stanica može komunicirati s bilo kojom drugom stanicomna linku, pri čemu <strong>je</strong> neophodno svakoj stanici dodi<strong>je</strong>liti <strong>je</strong>dinstvenu adresu.Prim<strong>je</strong>r takvog informacijskog linka <strong>je</strong> lokalna mreža Ethernet ili Token Ring. Utakvoj <strong>je</strong> mreži svakoj stanici dodi<strong>je</strong>l<strong>je</strong>na <strong>je</strong>dinstvena MAC adresa duljine 16 ili48 bita. Osnovna ideja skupine standarda IEEE 802 <strong>je</strong> da bilo koja stanica u bilokojoj lokalnoj mreži u svi<strong>je</strong>tu ima <strong>je</strong>dnoznačnu adresu. Pored adresaindividualnih stanica definirana <strong>je</strong> i adresa razašiljanja (broadcast address)okvira, koja označava sve stanice u lokalnoj mreži, te skupne adrese nami<strong>je</strong>n<strong>je</strong>neslanju okvira iz nekog izvora na veći broj unapri<strong>je</strong>d definiranih odredišta u LANu,nazvane višeodredišne adrese (multicast address), pri čemu su i izvori iodredišta članovi unapri<strong>je</strong>d definiranih skupina stanica.68


Pretpostavimo da su stanice A i B međusobno povezane informacijskim linkom.Pretpostavimo također da stanica A želi slati okvire stanici B. Nakon što stanica Apristupi linku ona <strong>je</strong> spremna za slan<strong>je</strong> okvira. Međutim, pri<strong>je</strong> samog početkaslanja stanica A mora od stanice B dobiti potvrdu da <strong>je</strong> B spremna za pri<strong>je</strong>mokvira. U pri<strong>je</strong>mniku stanice B okviri se spremaju u memorijske spremnike.Brzina kojom se ti spremnici prazne ovisi o tome koliko brzo komunikacijskiprocesor može obraditi priml<strong>je</strong>ne okvire i prosli<strong>je</strong>diti ih višim protokolnimslo<strong>je</strong>vima. Ako stanica A šal<strong>je</strong> okvire prevelikom brzinom, spremnik u pri<strong>je</strong>mnikustanice B se popuni i ne može primiti nove okvire. U tom slučaju će stanica Bodbaciti sve daljn<strong>je</strong> okvire koji dolaze na ulaz n<strong>je</strong>nog pri<strong>je</strong>mnika. Zadatak <strong>je</strong>predajnika stanice A da ponovo pošal<strong>je</strong> okvire ko<strong>je</strong> B ni<strong>je</strong> mogla primiti. Na taj senačin povećava kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosa okvira, <strong>je</strong>r, gledano s viših slo<strong>je</strong>va, kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong>pri<strong>je</strong>nosa okvira <strong>je</strong> razlika između trenutka kad <strong>je</strong> neki okvir priml<strong>je</strong>n ispravno itrenutka kad <strong>je</strong> prvi puta poslan. Dakle, što <strong>je</strong> broj ponovnih slanja okvira, tj.retransmisija veći, to <strong>je</strong> i kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nosa veće. Proporcionalno s bro<strong>je</strong>mretransmisija smanju<strong>je</strong> se i propusnost informacijskog linka. Kako bi se izb<strong>je</strong>glozagušen<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>mnika, neophodno <strong>je</strong> implementirati upravljan<strong>je</strong> prometnimtokovima (u ovom kontekstu pojam prometni odnosi se na informacijski promet).Kad pri<strong>je</strong>mnik os<strong>je</strong>ti da su n<strong>je</strong>govi spremnici popun<strong>je</strong>ni iznad nekog praga, onšal<strong>je</strong> obavi<strong>je</strong>st predajniku da smanji brzinu slanja informacija. Metodaupravljanja prometnim tokovima nazvana stani i čekaj temelji se na tome dapredajnik pošal<strong>je</strong> <strong>je</strong>dan okvir, a sl<strong>je</strong>dećeg šal<strong>je</strong> tek nakon što od pri<strong>je</strong>mnika sdrugog kraja linka dobi<strong>je</strong> potvrdu da <strong>je</strong> ovaj ispravno primio prethodni okvir. Nataj se način kapacitet linka neučinkovito koristi, a situacija <strong>je</strong> posebno loša koddugačkih linkova.69


Prim<strong>je</strong>r upravljanja prometnim tokovima pomoću kliznog prozora prikazan <strong>je</strong> nagorn<strong>je</strong>m slajdu. Stanice A i B međusobno su povezane informacijskim linkom.Pretpostavka <strong>je</strong> da stanica A šal<strong>je</strong> veći broj okvira stanici B. Stanica A održavapopis rednih bro<strong>je</strong>va okvira ko<strong>je</strong> smi<strong>je</strong> poslati, a stanica B održava popis rednihbro<strong>je</strong>va okvira ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> spremna primiti. Svaki takav popis moguće <strong>je</strong> promatratikao svo<strong>je</strong>vrsni prozor koji klizi iznad sli<strong>je</strong>da okvira. Stoga se ova metodaupravljanja prometnim tokovima i naziva klizni prozor. U gorn<strong>je</strong>m <strong>je</strong> prim<strong>je</strong>rupretpostavl<strong>je</strong>no da se redni bro<strong>je</strong>vi okvira označavaju s tri bita, pa su okvirioznačeni bro<strong>je</strong>vima od 0 do 7, i ta se numeracija ciklički ponavlja kroz ci<strong>je</strong>lisli<strong>je</strong>d okvira ko<strong>je</strong> šal<strong>je</strong> stanica A. Prozor <strong>je</strong> na gornjoj slici označen kao sivipravokutnik. On označava da stanica A može slati 5 okvira, počevši od okvira srednim bro<strong>je</strong>m 0. Svaki put kad stanica A pošal<strong>je</strong> <strong>je</strong>dan okvir, prozor n<strong>je</strong>nogpredajnika se smanji za <strong>je</strong>dan okvir, a svaki put kad A primi potvrdu od stanice Bda <strong>je</strong> ova ispravno primila M okvira, prozor se za toliko poveća. Okviri koji su nagornjoj slici sm<strong>je</strong>šteni između okomite crte i prozora predstavljaju okvire ko<strong>je</strong> <strong>je</strong>stanica A poslala, ali ih B ni<strong>je</strong> potvrdila. Stoga <strong>je</strong> zadatak predajnika u stanici Ada čuva kopi<strong>je</strong> nepotvrđenih okvira u spremniku za slučaj da B zatraži ponovnoslan<strong>je</strong> tih okvira. Općenito, ako se redni broj okvira zapisu<strong>je</strong> pomoću k bita, tadaduljina prozora smi<strong>je</strong> iznositi najviše 2 k – 1. Ako neka stanica želi obavi<strong>je</strong>stitidrugu stanicu da <strong>je</strong> spremna za pri<strong>je</strong>m n<strong>je</strong>nih okvira, šal<strong>je</strong> joj potvrdni okvir(ACK). Na gorn<strong>je</strong>m slajdu prikazan <strong>je</strong> i prozor u pri<strong>je</strong>mniku stanice B. Tajprozor, također označen sivim pravokutnikom, označava da stanica B možeprimiti 5 okvira, počevši od okvira s rednim bro<strong>je</strong>m 0. Svaki put kad stanica Bprimi <strong>je</strong>dan okvir, prozor u n<strong>je</strong>nom pri<strong>je</strong>mniku se smanji za <strong>je</strong>dan okvir. Također,prilikom slanja potvrde o ispravnom pri<strong>je</strong>mu M okvira, prozor se u pri<strong>je</strong>mnikustanice B za toliko poveća.70


Na gorn<strong>je</strong>m slajdu dan <strong>je</strong> prim<strong>je</strong>r kako se upravljan<strong>je</strong> prometnim tokovimaizmeđu stanica A i B odvija u vremenu. Na samom početku A i B internoodržavaju prozore koji pokazuju da A smi<strong>je</strong> poslati 7 okvira (počevši s okvirom srednim bro<strong>je</strong>m 0), a B može primiti 7 okvira. Stanica A prvo pošal<strong>je</strong> tri okvira,F0, F1 i F2. S obzirom da u međuvremenu ni<strong>je</strong> primila potvrdu od B o usp<strong>je</strong>šnostinjihova pri<strong>je</strong>ma, stanica A automatski skraću<strong>je</strong> svoj prozor na 4 okvira. Dakle, odtog trenutka A smi<strong>je</strong> poslati najviše 4 okvira, počevši od okvira broj 3. Paralelnosa svakim priml<strong>je</strong>nim okvirom skraću<strong>je</strong> se prozor i u stanici B. Nakon što <strong>je</strong>usp<strong>je</strong>šno primila spomenuta tri okvira, B šal<strong>je</strong> potvrdni okvir (Receive Ready)RR3. Općenito, okvirom RRn stanica B potvrđu<strong>je</strong> da <strong>je</strong> primila sve okvire dorednog broja n-1 i sada <strong>je</strong> spremna primiti okvir s rednim bro<strong>je</strong>m n, tj. stanica Bporuču<strong>je</strong> da <strong>je</strong> spremna primiti 7 okvira počevši od n-tog okvira. Nakon slanjaokvira RR3 prozor se u stanici B ponovo poveća na 7 okvira. Nakon pri<strong>je</strong>maokvira RR3 stanica A povećava svoj prozor na sedam okvira (početak prozora <strong>je</strong>na okviru broj 3). Zatim stanica A pošal<strong>je</strong> četiri okvira stanici B (F3, F4, F5 i F6),i prozor u A se skrati na tri okvira (novi početak prozora <strong>je</strong> na okviru 7). U staniciB se netom nakon pri<strong>je</strong>ma okvira F3 prozor skraću<strong>je</strong> na 6 okvira, stanica B šal<strong>je</strong>okvir RR4 prema A, prozor se povećava na 7 okvira i stanica B nastavlja primatiokvire F4, F5 i F6. S pri<strong>je</strong>mom svakog sl<strong>je</strong>dećeg okvira duljina prozora u B sesmanju<strong>je</strong> za po <strong>je</strong>dan okvir. Nakon pri<strong>je</strong>ma okvira RR4 stanica A poveća svojprozor na samo 4 okvira (počevši od broja 7), <strong>je</strong>r tri su okvira već poslana inepotvrđena, a maksimalna dozvol<strong>je</strong>na duljina prozora iznosi 7. Slan<strong>je</strong>m okviraRR4 stanica B <strong>je</strong> u stvari ut<strong>je</strong>cala na sman<strong>je</strong>n<strong>je</strong> brzine kojom stanica A šal<strong>je</strong>okvire.71


Upravljan<strong>je</strong> pogreškama na razini informacijskog linka obuhvaća mehanizmeza detekciju i ispravljan<strong>je</strong> pogrešaka ko<strong>je</strong> nastaju za vri<strong>je</strong>me pri<strong>je</strong>nosainformacijskih okvira. Ovisno o intenzitetu smetnji u pri<strong>je</strong>nosu svaki poslaniokvir može stići u pri<strong>je</strong>mnik kao ispravan okvir ili kao neispravan okvir, odnosnokao okvir s pogreškama. Posto<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong> vrste okvira s pogreškama. Izgubl<strong>je</strong>niokvir (lost frame) <strong>je</strong> okvir koji ni<strong>je</strong> raspoznat u pri<strong>je</strong>mniku. Usli<strong>je</strong>d velikog snopasmetnji informacijski sadržaj okvira se toliko promi<strong>je</strong>ni da pri<strong>je</strong>mnik uopće nemože raspoznati dotični okvir. S aspekta pri<strong>je</strong>ma, takav <strong>je</strong> okvir izgubl<strong>je</strong>n (kao dauopće ni<strong>je</strong> priml<strong>je</strong>n). Oštećeni okvir (damaged frame) <strong>je</strong> okvir ko<strong>je</strong>g pri<strong>je</strong>mnikraspozna<strong>je</strong>, ali su neki od n<strong>je</strong>govih bita priml<strong>je</strong>ni s pogreškom. Metode zaotkrivan<strong>je</strong> i ispravljan<strong>je</strong> pogrešaka moguće <strong>je</strong> podi<strong>je</strong>liti u dvi<strong>je</strong> osnovne skupine:ispravljan<strong>je</strong> pogrešaka retransmisijom (BEC – Backward Error Correction) iispravljan<strong>je</strong> pogrešaka u pri<strong>je</strong>mniku (FEC – Forward Error Correction). Uslučaju prim<strong>je</strong>ne BEC-a sli<strong>je</strong>d događaja na informacijskom linku <strong>je</strong> sl<strong>je</strong>deći. Akopri<strong>je</strong>mnik na <strong>je</strong>dnom kraju linka otkri<strong>je</strong> pogreške, on o tome obav<strong>je</strong>štavapredajnika na drugom kraju linka. Predajnik mora ponoviti slan<strong>je</strong> okvira koji suna drugom kraju linka priml<strong>je</strong>ni s pogreškama. Postoji nekoliko takvihmehanizama, a za<strong>je</strong>dnički im <strong>je</strong> naziv zaht<strong>je</strong>v za automatskim ponavljan<strong>je</strong>mslanja okvira (ARQ – Automatic Repeat Request). Na informacijskom linku kojiza upravljan<strong>je</strong> pogreškama koristi metodu FEC pri<strong>je</strong>mnik otkriva pogreške i samih ispravlja. Prim<strong>je</strong>na FEC-a izisku<strong>je</strong> da se informacija sadržana u okvirima štitipomoću koda za ispravljan<strong>je</strong> pogrešaka (error correction code; npr.Hammingov kod, BCH kodovi, konvolucijski kodovi, Reed-Solomonovi kodovi idr.). FEC bitno smanju<strong>je</strong> broj retransmisija na linku, ali se BEC češće koristi zbog<strong>je</strong>dnostavni<strong>je</strong> i <strong>je</strong>ftini<strong>je</strong> implementaci<strong>je</strong>.72


Dakle, upravljan<strong>je</strong> pogreškama na informacijskom linku uglavnom se provodipomoću kombinaci<strong>je</strong> tehnika ko<strong>je</strong> uključuju sl<strong>je</strong>deće mehanizme:(1) otkrivan<strong>je</strong> pogrešaka (error detection) – služi za detekciju pogrešaka bita, teza eventualno ispravljan<strong>je</strong> određenog broja pogrešaka bita. Prim<strong>je</strong>ri metoda zaotkrivan<strong>je</strong> pogrešaka su prov<strong>je</strong>ra pariteta (parity check) i ciklička prov<strong>je</strong>razalihosti (CRC – Cyclic Redundancy Check);(2) slan<strong>je</strong> potvrdnog okvira (positive acknowledgment) – ako <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>m nekogokvira završio usp<strong>je</strong>šno, tj. pri<strong>je</strong>mnik ni<strong>je</strong> otkrio pogreške bita u tom okviru, tadapri<strong>je</strong>mnik šal<strong>je</strong> predajniku potvrdni okvir pomoću ko<strong>je</strong>ga ga obav<strong>je</strong>štava da <strong>je</strong>pri<strong>je</strong>m dotičnog okvira bio usp<strong>je</strong>šan;(3) retransmisija nakon isteka vremenske kontrole (retransmission aftertimeout) – predajnik pošal<strong>je</strong> okvir pri<strong>je</strong>mniku na drugom kraju linka i čekaodređeno vri<strong>je</strong>me da mu pri<strong>je</strong>mnik pošal<strong>je</strong> potvrdni okvir. Čim <strong>je</strong> završilo slan<strong>je</strong>okvira, predajnik pokrene vremensku kontrolu pomoću ko<strong>je</strong> m<strong>je</strong>ri vri<strong>je</strong>me dopri<strong>je</strong>ma potvrdnog okvira. Ako vremenska kontrola u predajniku istekne, apredajnik ni<strong>je</strong> primio potvrdni okvir, on automatski obavlja ponovno slan<strong>je</strong> istogokvira čiji pri<strong>je</strong>m ni<strong>je</strong> potvrđen;(4) slan<strong>je</strong> ni<strong>je</strong>čnog okvira i retransmisija (negative acknowledgment andretransmission) – ako <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>m nekog okvira završio neusp<strong>je</strong>šno, tj. pri<strong>je</strong>mnik <strong>je</strong>otkrio pogreške bita u tom okviru, tada pri<strong>je</strong>mnik šal<strong>je</strong> predajniku ni<strong>je</strong>čni okvirpomoću ko<strong>je</strong>ga ga obav<strong>je</strong>štava da <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>m dotičnog okvira bio neusp<strong>je</strong>šan,nakon čega predajnik ponavlja slan<strong>je</strong> tog okvira.Napomena: promatrajući informacijski link s aspekta upravljanja pogreškama,moguće <strong>je</strong> okvire koji se prenose linkom podi<strong>je</strong>liti u dvi<strong>je</strong> skupine: okviri zaupravljan<strong>je</strong> pogreškama (potvrdni okviri, ni<strong>je</strong>čni okviri) i ostali okviri.73


V<strong>je</strong>rojatnost da okvir u pri<strong>je</strong>mu ne sadrži pogreške, tj. bitove koji su napri<strong>je</strong>nosnom putu promi<strong>je</strong>nili vri<strong>je</strong>dnost iz originalne ispravne u suprotnuneispravnu, opada s porastom v<strong>je</strong>rojatnosti pogreške bita. Ako v<strong>je</strong>rojatnostnastupa pogreške na <strong>je</strong>dnom bitu iznosi P b , tada v<strong>je</strong>rojatnost da priml<strong>je</strong>ni okvir nesadrži pogreške iznosi P 1 = (1 − P b ) N , pri čemu <strong>je</strong> N broj bita u okviru. Dakle, sporastom duljine okvira smanju<strong>je</strong> se i v<strong>je</strong>rojatnost da priml<strong>je</strong>ni okvir ne sadržipogreške.Osnovno načelo na ko<strong>je</strong>m se temelji d<strong>je</strong>lovan<strong>je</strong> metoda za otkrivan<strong>je</strong> pogrešakaprikazano <strong>je</strong> gornjom slikom. Za dani okvir predajnik pomoću funkci<strong>je</strong> zaštitnogkodiranja f proračunava zaštitni sli<strong>je</strong>d bita E ko<strong>je</strong>g zatim doda<strong>je</strong> okviru. Naodredištu pri<strong>je</strong>mnik prvo razdvaja priml<strong>je</strong>ne informaci<strong>je</strong> od zaštitnog sli<strong>je</strong>da E.Zatim pomoću funkci<strong>je</strong> f (ista kao i u predajniku) proračunava iz priml<strong>je</strong>nihinformacija zaštitni sli<strong>je</strong>d F i uspoređu<strong>je</strong> ga s priml<strong>je</strong>nim zaštitnim sli<strong>je</strong>dom E.Ako vri<strong>je</strong>di da <strong>je</strong> F = E, tada pri<strong>je</strong>mnik pretpostavlja da u pri<strong>je</strong>mu ni<strong>je</strong> bilopogrešaka.Međutim, ponekad u samom transferu informacija može nastupiti takvakombinacija pogrešaka da će u pri<strong>je</strong>mniku vri<strong>je</strong>diti F = E unatoč čin<strong>je</strong>nici danekolicina bita u pri<strong>je</strong>mu ima pogrešnu vri<strong>je</strong>dnost. Kodovi za otkrivan<strong>je</strong>pogrešaka nisu idealni i ne mogu otkriti sve binarne simbole koji su priml<strong>je</strong>ni spogreškom. Ako <strong>je</strong> pak F ≠ E tada <strong>je</strong> sigurno da <strong>je</strong> barem na <strong>je</strong>dnom od bitanastupila pogreška. Situacija se dodatno komplicira ako pogreška u pri<strong>je</strong>nosunastane na nekom od bita koji tvore zaštitni sli<strong>je</strong>d E.74


Naj<strong>je</strong>dnostavnija metoda za otkrivan<strong>je</strong> pogrešaka <strong>je</strong> prov<strong>je</strong>ra pariteta. Posto<strong>je</strong>dva načina prov<strong>je</strong>re pariteta: vertikalna prov<strong>je</strong>ra redundanci<strong>je</strong> (VRC – verticalredundancy check) i longitudinalna prov<strong>je</strong>ra redundanci<strong>je</strong> (LRC – longitudinalredundancy check). VRC se temelji na tome da predajnik doda<strong>je</strong> po <strong>je</strong>danparitetni bit (parity bit) na kraj svakog znaka. Općenito, ako se znak sastoji od Nbita, b 1 b 2 ... b N , tom se znaku doda<strong>je</strong> paritetni bit p 1 , i tako nasta<strong>je</strong> zaštićeni znakb 1 b 2 ... b N p 1 . Posto<strong>je</strong> dva načina dodavanja paritetnog bita. Ako se koristi parniparitet (even parity) tada ukupan broj binarnih <strong>je</strong>dinica, gledano na razinizaštićenog znaka, mora biti paran. Za taj sli<strong>je</strong>d mora vri<strong>je</strong>diti b 1 ⊕ b 2 ⊕... ⊕ b N ⊕p 1 = 0, pri čemu <strong>je</strong> ⊕ oznaka za zbrajan<strong>je</strong> po modulu broja dva (0 ⊕ 0 = 0, 0 ⊕ 1= 1, 1 ⊕ 0 = 1 i 1 ⊕ 1 = 0). Ako se koristi neparni paritet (odd parity) tada brojbinarnih <strong>je</strong>dinica, gledano na razini zaštićenog znaka, mora biti neparan. Dakle,b 1 ⊕ b 2 ⊕... ⊕ b N ⊕ p 1 = 1. Na drugom kraju linka pri<strong>je</strong>mnik prov<strong>je</strong>rava svakipriml<strong>je</strong>ni znak tako da sve n<strong>je</strong>gove bitove zbroji po modulu dva. Ako se koristiparni paritet, tada vri<strong>je</strong>dnost zbroja mora biti <strong>je</strong>dnaka nuli, a ako se koristineparni paritet, tada zbroj mora biti <strong>je</strong>dnak <strong>je</strong>dinici. Ako <strong>je</strong> navedeni uv<strong>je</strong>tispun<strong>je</strong>n, priml<strong>je</strong>ni se znak smatra ispravnim. Nakon prov<strong>je</strong>re pariteta pri<strong>je</strong>mnikodvaja paritetni bit od znaka. Ako pak navedeni uv<strong>je</strong>t za ispravan pri<strong>je</strong>m znakani<strong>je</strong> zadovol<strong>je</strong>n, pri<strong>je</strong>mnik otkriva pogrešku i o tome obav<strong>je</strong>štava druge procese.Druga metoda prov<strong>je</strong>re pariteta, nazvana LRC, temelji se na formiranjuparitetnog znaka. Za blok od M znakova predajnik kreira <strong>je</strong>dan za<strong>je</strong>dničkiparitetni znak. Ako svaki znak u bloku ima N bita, i ako se svakom znaku doda<strong>je</strong>po <strong>je</strong>dan paritetni bit (VRC), tada paritetni znak sadrži N + 1 bita. Dodavan<strong>je</strong>mparitetnog znaka smanju<strong>je</strong> se broj neotkrivenih pogrešaka u pri<strong>je</strong>mniku zaotprilike dva do četiri reda veličine.75


Jedna od najraširenijih i najmoćnijih metoda za otkrivan<strong>je</strong> pogrešaka nastalih upri<strong>je</strong>nosu <strong>je</strong> ciklička prov<strong>je</strong>ra zalihosti (CRC). D<strong>je</strong>lovan<strong>je</strong> te metode temelji sena sl<strong>je</strong>dećem načelu: na ulaz kodera kanala dolazi okvir M duljine k bita, koderkanala mu doda<strong>je</strong> sli<strong>je</strong>d F duljine n bita, poznat kao sli<strong>je</strong>d za prov<strong>je</strong>ruispravnosti okvira (FCS), usli<strong>je</strong>d čega nasta<strong>je</strong> okvir T duljine (k + n) bita, ko<strong>je</strong>gkoder kanala šal<strong>je</strong> pretvaraču na daljnju obradu. Predajnik formira sli<strong>je</strong>d F nasl<strong>je</strong>deći način:• okvir M, koji kao sli<strong>je</strong>d bita predstavlja binarni broj M, nadopuni na kraju s nnula (to <strong>je</strong> isto kao da <strong>je</strong> binarni broj M pomnožen s 2 n );• novonastali sli<strong>je</strong>d bita, ko<strong>je</strong>g <strong>je</strong> moguće izraziti binarnim bro<strong>je</strong>m 2 n M, podi<strong>je</strong>li sbinarnim bro<strong>je</strong>m P duljine (n + 1) bita, koji se naziva CRC polinom;• ostatak od di<strong>je</strong>l<strong>je</strong>nja doda<strong>je</strong> u obliku sli<strong>je</strong>da bita na kraj okvira M i tako formiraokvir T, ko<strong>je</strong>g <strong>je</strong> moguće izraziti pomoću binarnog broja T;Pri<strong>je</strong>mnik na odredištu obavlja sl<strong>je</strong>deće CRC operaci<strong>je</strong>:• priml<strong>je</strong>ni okvir T, tj. binarni broj T podi<strong>je</strong>li s CRC polinomom P;• uspoređu<strong>je</strong> ostatak od di<strong>je</strong>l<strong>je</strong>nja s nulom.CRC polinom P, osim što mora biti za <strong>je</strong>dan bit dulji od FCS-a, mora imatibinarne <strong>je</strong>dinice barem na poziciji bita najveće i najman<strong>je</strong> težine (ostalo mogubiti binarne nule). Napomena: predajnik i pri<strong>je</strong>mnik koriste aritmetiku po modulu2, što znači da se operacija zbrajanja binarnih bro<strong>je</strong>va odvija bez prel<strong>je</strong>va na višupoziciju. Takvo <strong>je</strong> zbrajan<strong>je</strong> pandan logičkoj operaciji isključivo ili (exclussiveor).76


Ako <strong>je</strong> rezultat dobiven di<strong>je</strong>l<strong>je</strong>n<strong>je</strong>m broja T s bro<strong>je</strong>m P u pri<strong>je</strong>mu <strong>je</strong>dnak nuli,pri<strong>je</strong>mnik signalizira da u priml<strong>je</strong>nom okviru nema pogrešaka. Međutim, to nemora značiti da u pri<strong>je</strong>nosu doista nisu nastupile pogreške na po<strong>je</strong>dinim binarnimsimbolima. Metoda CRC, iako moćna (n<strong>je</strong>na snaga najviše ovisi o stupnjupolinoma P) i sposobna otkriti višestruke pogreške u okviru, ne može otkriti svemoguće kombinaci<strong>je</strong> pogrešaka bita. Ako <strong>je</strong> dobiveni rezultat različit od nule,pri<strong>je</strong>mnik signalizira da u priml<strong>je</strong>nom okviru ima pogrešaka. Metoda CRC možeispraviti isključivo <strong>je</strong>dnostruku pogrešku u okviru, tj. ako na ci<strong>je</strong>lom okvirunastupi pogreška samo na <strong>je</strong>dnom bitu. D<strong>je</strong>lovan<strong>je</strong> pogrešaka u pri<strong>je</strong>nosu moguće<strong>je</strong> također prikazati pomoću sli<strong>je</strong>da binarnih bro<strong>je</strong>va, tj. kao broj E duljine (n+k)bita, koliko iznosi duljina okvira za<strong>je</strong>dno s FCS-om. Broj E ima binarnu <strong>je</strong>dinicuna poziciji svake pogreške simbola koja nasta<strong>je</strong> u pri<strong>je</strong>nosu okvira T, a na svimostalim pozicijama binarne nule. Dakle, d<strong>je</strong>lovan<strong>je</strong> pogreške moguće <strong>je</strong>matematički izraziti kao zbroj T + E (po modulu 2) usli<strong>je</strong>d čega nasta<strong>je</strong> broj T e ,odnosno okvir T e s pogreškama. Svaka se po<strong>je</strong>dinačna pogreška u okvirumanifestira prom<strong>je</strong>nom određenog bita iz binarne <strong>je</strong>dinice u nulu, odnosnobinarne nule u <strong>je</strong>dinicu. Drugi način razmatranja metode CRC temelji se naprikazu svih varijabli u obliku polinoma fiktivne varijable X. Koefici<strong>je</strong>ntipolinoma odgovaraju bitovima u binarnim bro<strong>je</strong>vima M, F, T i P. Na prim<strong>je</strong>r, ako<strong>je</strong> P = 11001, tada <strong>je</strong> polinom P(X) = X 4 + X 3 + 1. Sada <strong>je</strong> CRC proces mogućeopisati kao: X n M(X)/P(X) = Q(X) + R(X)/P(X), T(X) = X n M(X) + R(X). Pogreškuće biti nemoguće detektirati u pri<strong>je</strong>mu ako <strong>je</strong> polinom E(X) d<strong>je</strong>ljiv s polinomomP(X). Prim<strong>je</strong>r polinoma koji se koriste u praksi: CRC-16, CRC-CCITT i CRC-32(koristi se npr. u Ethernet LAN-ovima).77


ARQ metoda stani i čekaj (stop-and-wait) temelji se na metodi upravljanjaprometnim tokovima stani i čekaj. U nastavku će analiza ove ARQ metode bitiprovedena na prim<strong>je</strong>ru dvi<strong>je</strong> stanice, A i B, međusobno povezane informacijskimlinkom od točke do točke. Stanica A pošal<strong>je</strong> okvir i i čeka da joj stanica B potvrdiispravan pri<strong>je</strong>m tog okvira slan<strong>je</strong>m potvrdnog okvira ACKj, i, j ∈ {0, 1}, i ≠ j.Odmah nakon završetka slanja okvira i stanica A pokreće vremensku kontrolu, tj.brojač koji broji vri<strong>je</strong>me do pri<strong>je</strong>ma potvrdnog okvira ACKj. Tek nakon pri<strong>je</strong>maokvira ACK stanica A može poslati sl<strong>je</strong>deći okvir. Na takvom linku mogu nastatidvi<strong>je</strong> vrste pogrešaka. Prvu vrstu čine okviri s korisničkim informacijama koji naodredište stižu s pogreškama. Pri<strong>je</strong>mnik u stanici B detektira takav okvir,odbacu<strong>je</strong> ga i ne šal<strong>je</strong> ACK stanici A. S obzirom da ne prima ACK, stanica Anakon isteka vremenske kontrole (timeout) ponovo šal<strong>je</strong> isti okvir. To znači dastanica mora čuvati kopi<strong>je</strong> poslanih okvira sve dok od odredišta ne dobi<strong>je</strong> potvrduo usp<strong>je</strong>šnom pri<strong>je</strong>mu tih okvira. Drugu vrstu pogrešaka čine potvrdni okviri kojina odredište stižu s pogreškama. Na prim<strong>je</strong>r, stanica B potvrđu<strong>je</strong> ispravan pri<strong>je</strong>mokvira 1 i stanici A šal<strong>je</strong> ACK0. Na linku nastaju smetn<strong>je</strong> i ACK posta<strong>je</strong>neraspoznatljiv u pri<strong>je</strong>mniku stanice A. U stanici A će isteći vremenska kontrola,nakon čega stanica A ponovo šal<strong>je</strong> okvir 1 prema B. S obzirom da <strong>je</strong> B većprimila taj okvir, ona odbacu<strong>je</strong> duplikat. To <strong>je</strong> u<strong>je</strong>dno i razlog zašto se koriste dvarazličita potvrdna okvira, ACK0 i ACK1. Sve što <strong>je</strong> rečeno za sm<strong>je</strong>r slanja od Aprema B, vri<strong>je</strong>di i za suprotan sm<strong>je</strong>r komunikaci<strong>je</strong>. Ako <strong>je</strong> link između A i Bdvosm<strong>je</strong>ran, tada se zbog bol<strong>je</strong>g iskorištenja linka koristi tehnika spo<strong>je</strong>nepotvrde (piggybacking). Na prim<strong>je</strong>r, stanica A pošal<strong>je</strong> okvir stanici B. Nakonpri<strong>je</strong>ma tog okvira stanica B šal<strong>je</strong> stanici A svoj okvir te za<strong>je</strong>dno s njim šal<strong>je</strong> ipotvrdu ispravnosti pri<strong>je</strong>ma okvira ko<strong>je</strong>g joj <strong>je</strong> prethodno poslala stanica A.78


Načelo rada ARQ metode vrati se nazad N okvira (go-back-N) moguće <strong>je</strong>objasniti na prim<strong>je</strong>ru stanice A koja šal<strong>je</strong> okvire stanici B na drugom kraju linka.Za svaki poslani okvir Fi stanica A pokreće vremensku kontrolu, tj. brojač kojim<strong>je</strong>ri vri<strong>je</strong>me sve do pri<strong>je</strong>ma potvrde pri<strong>je</strong>ma okvira Fi. Tu potvrdu šal<strong>je</strong> stanicaB, a može se odnositi na ispravan (RR) ili neispravan pri<strong>je</strong>m (REJ) okvira.Sl<strong>je</strong>deća <strong>je</strong> pretpostavka da <strong>je</strong> B usp<strong>je</strong>šno primila okvir F(i − 1), a A <strong>je</strong> upravoposlala okvir Fi. Posto<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong> bitno različite situaci<strong>je</strong> ko<strong>je</strong> mogu nastati upri<strong>je</strong>nosu. (1) Ako B primi oštećeni okvir (u okviru su otkrivene pogreške),odbacu<strong>je</strong> ga i ne poduzima daljn<strong>je</strong> akci<strong>je</strong> vezane uz taj okvir. Posto<strong>je</strong> dvi<strong>je</strong>inačice ovog slučaja. (1a) Unutar razumnog intervala A šal<strong>je</strong> okvir F(i + 1). Bprima taj okvir, redosli<strong>je</strong>d pri<strong>je</strong>ma u B <strong>je</strong> narušen i B šal<strong>je</strong> okvir REJi prema A.Po primitku okvira REJi, A mora ponoviti slan<strong>je</strong> okvira Fi i svih okvira ko<strong>je</strong> <strong>je</strong>nakon n<strong>je</strong>ga već poslala (zato se ova metoda i zove vrati se nazad N okvira).(1b) Ako pak A ni<strong>je</strong> slala druge okvire nakon i-tog, tada B ne šal<strong>je</strong> ni okvir RRniti okvir REJ. Nakon što u A istekne vremenska kontrola, A šal<strong>je</strong> okvir RRprema B. U tom <strong>je</strong> okviru bit P postavl<strong>je</strong>n u 1, što <strong>je</strong> u stvari naredba stanici B damora poslati okvir RR kojim potvrđu<strong>je</strong> zadnji ispravno priml<strong>je</strong>ni okvir, odnosnonaznaču<strong>je</strong> broj okvira ko<strong>je</strong>g očeku<strong>je</strong>, a to <strong>je</strong> u ovom slučaju okvir Fi. (2) A primaoštećeni okvir RR. (2a) B prima okvir Fi i šal<strong>je</strong> okvir RR(i + 1) koji se zagubiusli<strong>je</strong>d smetnji. U tom se slučaju može dogoditi da B pošal<strong>je</strong> sl<strong>je</strong>deći okvir RR, tj.RR(i + 2), i da taj okvir stigne u A pri<strong>je</strong> isteka vremenske kontrole potvrdeusp<strong>je</strong>šnog pri<strong>je</strong>ma okvira F(i + 1). To znači da će u B okvir F(i + 2) biti priml<strong>je</strong>npri<strong>je</strong> okvira F(i + 1). (2b) Ako pak vremenska kontrola u A istekne, A šal<strong>je</strong>naredbu RR kao u (1b). A postavlja novi brojač, nazvan brojač bita P (P-bittimer). Ako se B i dal<strong>je</strong> ne javi, ili <strong>je</strong> opet pogreška na okviru RR, A ponovo šal<strong>je</strong>naredbu RR prema B i pokreće brojač bita P od nule. (3) A prima oštećeni okvirREJ. Sli<strong>je</strong>d akcija isti <strong>je</strong> kao u slučaju (1b).79


Na gornjoj slici dan <strong>je</strong> prim<strong>je</strong>r funkcioniranja ARQ metode selektivnoodbacivan<strong>je</strong> okvira (selective-re<strong>je</strong>ct ARQ). Pretpostavka <strong>je</strong> da stanica A šal<strong>je</strong>okvire stanici B. Stanica B potvrđu<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>m tih okvira slan<strong>je</strong>m potvrdnih okviraRR (potvrđuju ispravan pri<strong>je</strong>m), odnosno SREJ (potvrđuju neispravan pri<strong>je</strong>m)stanici A. Nakon nekoliko ispravno priml<strong>je</strong>nih okvira čiji pri<strong>je</strong>m B potvrđu<strong>je</strong>slan<strong>je</strong>m okvira RR, okvir F4 usli<strong>je</strong>d d<strong>je</strong>lovanja smetnji posta<strong>je</strong> neraspoznatljiv ustanici B. Međutim, A i dal<strong>je</strong> šal<strong>je</strong> okvire, pa B primi okvir F5. Kad pri<strong>je</strong>mnik u Bshvati da <strong>je</strong> primio okvir F3, pa nakon n<strong>je</strong>ga okvir F5, te da nedosta<strong>je</strong> okvir F4(dakle, krivi poredak okvira), B šal<strong>je</strong> stanici A potvrdu neusp<strong>je</strong>log pri<strong>je</strong>ma okviraF4 (SREJ4). B nastavlja i dal<strong>je</strong> primati okvire iz A, i sprema ih u spremnik svedok ne primi i okvir F4. U tom trenutku B poreda okvire po ispravnomredosli<strong>je</strong>du i pošal<strong>je</strong> ih višim protokolnim slo<strong>je</strong>vima. Prednost metode selektivnoodbacivan<strong>je</strong> okvira u odnosu na metodu vrati se nazad N okvira <strong>je</strong> u man<strong>je</strong>mbroju ponovnih slanja neispravnih okvira. Međutim, pri<strong>je</strong>mnik koji koristimetodu selektivno odbacivan<strong>je</strong> okvira mora održavati puno veći spremnik kakobi mogao obnoviti ispravan poredak okvira u slučaju ponovl<strong>je</strong>nog slanja okvirapriml<strong>je</strong>nog s pogreškom. Predajnik također mora koristiti složenu logiku kako bimogao slati okvire izvan uobiča<strong>je</strong>nog redosli<strong>je</strong>da. Upravo zbog n<strong>je</strong>ne većesloženosti metoda selektivno odbacivan<strong>je</strong> okvira puno se r<strong>je</strong>đe koristi odmetode vrati se nazad N okvira. U metodi vrati se nazad N okvira maksimalnaduljina prozora ograničena <strong>je</strong> duljinom rednog broja okvira. Ako <strong>je</strong> redni brojokvira određen s k binarnih bro<strong>je</strong>va, tada maksimalna dozvol<strong>je</strong>na duljina prozoraiznosi 2 k − 1. Međutim, u metodi selektivno odbacivan<strong>je</strong> okvira, zbog problemapreklapanja prozora predajnika i pri<strong>je</strong>mnika, maksimalna duljina prozora iznosik/2 (to <strong>je</strong> najveći dozvol<strong>je</strong>ni broj okvira koji smiju biti poslani bez potvrde).80


Pretpostavka: razmatramo link od točke do točke s naizm<strong>je</strong>ničnim pri<strong>je</strong>nosominformacija. Upravljan<strong>je</strong> prometnim tokovima na razini linka ostvareno <strong>je</strong> ARQmetodom stani i čekaj. Poruka koju šal<strong>je</strong> izvor sastoji se od N okvira. Trajan<strong>je</strong>ukupnog vremena ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> potrebno da informaci<strong>je</strong> sadržane u poruci buduusp<strong>je</strong>šno preni<strong>je</strong>te od izvora od odredišta iznosi T = T I + N·T F , pri čemu <strong>je</strong> T Itrajan<strong>je</strong> vremenskog intervala za inicijalizaciju pri<strong>je</strong>nosa, a T F <strong>je</strong> trajan<strong>je</strong>pri<strong>je</strong>nosa <strong>je</strong>dnog okvira s kraja na kraj linka: T I = t prop + t poll + t proc , i T F = t prop +t frame + t proc + t prop + t ack + t proc , pri čemu <strong>je</strong> t prop trajan<strong>je</strong> prostiranjaelektromagnetskog vala s kraja na kraj linka, t poll <strong>je</strong> trajan<strong>je</strong> slanja okvira zaprozivan<strong>je</strong> pri<strong>je</strong>mnika na link, t proc <strong>je</strong> trajan<strong>je</strong> obrade okvira u procesorupri<strong>je</strong>mnika, t frame <strong>je</strong> trajan<strong>je</strong> slanja okvira s korisničkim informacijama na link, at ack <strong>je</strong> trajan<strong>je</strong> slanja potvrdnog okvira na link. Nadal<strong>je</strong>, pretpostavka <strong>je</strong> da <strong>je</strong> T Irelativno mali u odnosu na T F i moguće ga <strong>je</strong> zanemariti. Dakle, T = N·T F .Nadal<strong>je</strong>, t ack i t proc su također mali i moguće ih <strong>je</strong> zanemariti, pa vri<strong>je</strong>di T =N·(2t prop + t frame ), od čega se samo N·t frame odnosi na slan<strong>je</strong> korisničkihinformacija, dok <strong>je</strong> sve ostalo pretek protokola upravljanja linkom. Dakle,učinkovitost (efficiency) ili iskoristivost (utilization) linka <strong>je</strong> U =N·t frame /[N·(2t prop + t frame )], tj. U = t frame /(2t prop + t frame ). Uvođen<strong>je</strong>m parametra akoji <strong>je</strong> <strong>je</strong>dnak om<strong>je</strong>ru t prop /t frame izraz za iskoristivost linka posta<strong>je</strong> <strong>je</strong>dnak U = 1/(1+ 2a). Trajan<strong>je</strong> prostiranja (propagation time) elektromagnetskog (EM) valalinkom <strong>je</strong>dnako <strong>je</strong> om<strong>je</strong>ru duljine linka, d, i brzine EM vala u fizičkom mediju, v.“Najbrži” medij <strong>je</strong> zrak, v ≈ 300.000 km/s, zatim koaksijalni kabel u ko<strong>je</strong>mbrzina EM vala iznosi približno 220.000 km/s, v u bakrenoj parici iznosi približno200.000 km/s, dok <strong>je</strong> optička nit “najsporija” i brzina EM vala u optičkoj niti<strong>je</strong>dnaka <strong>je</strong> om<strong>je</strong>ru brzine EM vala u vakuumu, c, i indeksa loma stakla, n.Trajan<strong>je</strong> slanja (transmission time) okvira na link <strong>je</strong>dnako <strong>je</strong> om<strong>je</strong>ru duljineokvira L i pri<strong>je</strong>nosne brzine R.81


Na temelju razmatranja načina rada tri ARQ metode, moguće <strong>je</strong> metode vrati senazad N okvira i selektivno odbacivan<strong>je</strong> okvira oci<strong>je</strong>niti kao učinkoviti<strong>je</strong> odmetode stani i čekaj. S obzirom da u prethodnoj analizi učinkovitosti linka ni<strong>je</strong>uzeto u obzir pojavljivan<strong>je</strong> pogrešaka u okvirima, već <strong>je</strong> pri<strong>je</strong>nos s tog aspektasmatran idealnim, neophodno <strong>je</strong> načiniti male izm<strong>je</strong>ne u izrazima za iskoristivostlinka kod prim<strong>je</strong>ne po<strong>je</strong>dinih ARQ metoda. U metodi stani i čekaj iskoristivostlinka U <strong>je</strong> om<strong>je</strong>r trajanja slanja <strong>je</strong>dnog okvira na link i ukupnog trajanja vremenako<strong>je</strong> <strong>je</strong> potrebno da se <strong>je</strong>dan okvir usp<strong>je</strong>šno prenese od izvora do odredišta, U =T f /T t . U slučaju pri<strong>je</strong>nosa bez pogrešaka bita (error-free transmission)iskoristivost linka kod prim<strong>je</strong>ne metode stani i čekaj iznosi U = T f /(T f + 2T p ), pričemu <strong>je</strong> T p vri<strong>je</strong>me prostiranja EM vala s kraja na kraj linka. Ako ponovoiskoristimo parametar a = T p /T f , tada <strong>je</strong> U = 1/(1 + 2a). Međutim, ako razmatramoi pogreške u pri<strong>je</strong>nosu, tada <strong>je</strong> U = T f /(N r·T t ), pri čemu <strong>je</strong> N r očekivani brojretransmisija po <strong>je</strong>dnom okviru. Nadal<strong>je</strong>, U = 1/[N r (1 + 2a)]. Ako <strong>je</strong> Pv<strong>je</strong>rojatnost da <strong>je</strong> na okviru koji prenosi korisničke informaci<strong>je</strong> nastupila barem<strong>je</strong>dna pogreška, i ako pretpostavimo da pogreške nikad ne nastupaju na okvirimaACK i NAK, tada <strong>je</strong> v<strong>je</strong>rojatnost da <strong>je</strong> potrebno upravo i pokušaja da se okvirusp<strong>je</strong>šno prenese dana izrazom P i-1 (1 – P). Očekivani broj retransmisija <strong>je</strong> ustvari očekivan<strong>je</strong> od slučajne varijable i, tj. N r = E[i] = Σ i [iP i-1 (1 – P)], pri čemu<strong>je</strong> 1≤ i ≤ ∝. Konačno, N r = 1/(1 – P), pa <strong>je</strong> sukladno tome iskoristivost linka zametodu stani i čekaj U = (1 – P)/(1 + 2a). Sličnim proračunima moguće <strong>je</strong> doćido izraza za učinkovitost linka kod ARQ metoda vrati se nazad N okvira iselektivno odbacivan<strong>je</strong> okvira. Napomena: potrebno <strong>je</strong> razlikovati pojmoveiskoristivost (do ko<strong>je</strong> <strong>je</strong> m<strong>je</strong>re moguće iskoristiti kapacitet link) i iskorištenost(koliko se kapacitet linka stvarno koristi u nekom sustavu).82


Mrežni sloj omogućava transfer informacija između krajnjih sustava krozkomunikacijsku mrežu. Mrežni sloj rastereću<strong>je</strong> više protokolne slo<strong>je</strong>ve odnužnosti poznavanja tehnologija pri<strong>je</strong>nosa i komutiranja informacija korištenih udotičnoj mreži. Krajnji sustav može biti povezan s drugim krajnjim sustavomkroz mrežu s komutacijom kanala ili kroz mrežu s komutacijom paketa. Prim<strong>je</strong>rmreže s komutacijom paketa <strong>je</strong> X.25 mreža. Krajnji sustav na mrežnom slojustupa u dijalog s mrežom i specificira adresu krajn<strong>je</strong>g sustava s kojim želikomunicirati, te, po mogućnosti zahti<strong>je</strong>va određene pogodnosti, kao što <strong>je</strong>, naprim<strong>je</strong>r, prioritet u komunikaciji. Paketi ko<strong>je</strong> kreira krajnji sustav prolaze kroz<strong>je</strong>dan ili više mrežnih čvorova koji d<strong>je</strong>luju kao releji između krajnjih sustava. Učvorovima mreže s komutacijom paketa implementirana su samo prva tri sloja,dok su preostala četiri implementirana u krajnjim sustavima. Koristeći algoritmeusm<strong>je</strong>ravanja treći sloj u mrežnom čvoru obavlja funkci<strong>je</strong> komutiranja iusm<strong>je</strong>ravanja informacijskih tokova. Entiteti mrežnog sloja u mrežnim uređajimameđusobno razm<strong>je</strong>njuju informaci<strong>je</strong> o usm<strong>je</strong>ravanju, a tom razm<strong>je</strong>nom upravljausm<strong>je</strong>rivački protokol (routing protocol). Mrežni sloj u čvorovima na granicidviju međusobno različitih mreža mora obavljati funkci<strong>je</strong> međud<strong>je</strong>lovanjamreža (internetworking). Nadal<strong>je</strong>, mrežni sloj upravlja mrežnim zagušen<strong>je</strong>m doko<strong>je</strong>g može doći usli<strong>je</strong>d nepredvidljivih fluktuacija prometnih tokova. Mreža senalazi u stanju zagušenja kad <strong>je</strong> u njoj prisutan preveliki broj paketa, što vodi kdegradaciji performansi mreže, a u uv<strong>je</strong>tima ekstremnog zagušenja mreže i doodbacivanja paketa u čvorovima što za krajn<strong>je</strong> odredište predstavlja gubitakpaketa. Protokolne primitive na mrežnom sloju koriste mrežne adrese kako biodredile izvor i odredište informaci<strong>je</strong>. Sukladno modelu OSI RM točka pristupausluzi mrežnog sloja naziva se skraćeno NSAP (Network Service Access Point).Stoga <strong>je</strong> drugi naziv za mrežnu adresu NSAP adresa.83


Kod datagramskog transfera svaki se datagram (datagram), tj. paket, prenosikroz mrežu zasebno, tj. komunikacijskim putom koji <strong>je</strong> neovisan o ostalimpaketima. Datagramski transfer asocira na nespojnu uslugu mrežnog sloja,međutim, moguće ga <strong>je</strong> koristiti i za realizaciju spojne usluge. Bez obzira da li seradilo o spojnoj ili nespojnoj usluzi mrežnog sloja, u slučaju datagramskogtransfera sm<strong>je</strong>rovi transfera informacijskih tokova (route) se ne određujuunapri<strong>je</strong>d. Svaki se paket šal<strong>je</strong> kroz mrežu neovisno o prethodnim paketima, ipaketi koji pripadaju istom informacijskom toku između izvora i odredišta moguse kretati različitim putovima kroz mrežu. Kod takvog načina rada mreže postojiopasnost da redosli<strong>je</strong>d paketa na odredištu bude drugačiji od redosli<strong>je</strong>da paketana izvoru informacija. Iz tog razloga pri<strong>je</strong>mnik mora privremeno spremati paketeu spremnik, pa tek kad <strong>je</strong> siguran da <strong>je</strong> dio paketa priml<strong>je</strong>n sukladno redosli<strong>je</strong>duslanja, onda ih može prosli<strong>je</strong>diti višim protokolnim slo<strong>je</strong>vima. Prednostdatagramskog transfera <strong>je</strong> u n<strong>je</strong>govoj robusnosti, tj. puno se lakše prilagođu<strong>je</strong>uv<strong>je</strong>tima zagušenja mreže nego virtualni kanali. Zbog specifičnog načinaodvijanja datagramskog transfera, svaki datagram mora u svom zaglavlju nositipunu adresu odredišta. Kad datagram stigne u mrežni čvor, čvor konzultiratablicu usm<strong>je</strong>ravanja. Sukladno odredišnoj adresi upisanoj u datagram, čvor gaprosl<strong>je</strong>đu<strong>je</strong> na određenu odlaznu liniju. Pri tome mrežni čvor ne obavlja nikakveprom<strong>je</strong>ne u sadržaju datagrama. Datagramski <strong>je</strong> transfer poželjno koristiti usustavima za obradu transakcija. U takvim sustavima uspostava i raskid vezeizmeđu krajnjih sustava predstavljaju preveliki gubitak vremena.84


Virtualni kanali se koriste <strong>prvenstveno</strong> u mrežama ko<strong>je</strong> pružaju spojnu uslugu.Osnovna ideja koncepta virtualnih kanala <strong>je</strong> izb<strong>je</strong>gavan<strong>je</strong> zasebnog usm<strong>je</strong>ravanjasvakog po<strong>je</strong>dinačnog paketa. Zbog toga se u mreži s komutacijom kanalauspostavlja fiksni sm<strong>je</strong>r transfera informacija (komunikacijski put) od izvora doodredišta, kojim prolaze svi paketi koji pripadaju istoj vezi. Na taj <strong>je</strong> načinizb<strong>je</strong>gnut problem s redosli<strong>je</strong>dom pri<strong>je</strong>ma paketa koji <strong>je</strong> prisutan u datagramskojmreži. U slučaju transfera kraćeg sli<strong>je</strong>da paketa bol<strong>je</strong> <strong>je</strong> koristiti datagramskitransfer, ali ako <strong>je</strong> sli<strong>je</strong>d paketa dulji tada donošen<strong>je</strong> odluka o usm<strong>je</strong>ravanjupaketa u mrežnim čvorovima tra<strong>je</strong> dul<strong>je</strong> od uspostave i raskida virtualnog kanala.Sm<strong>je</strong>r transfera paketa od izvora do odredišta određu<strong>je</strong> se signalizacijom u faziuspostave veze, a nakon raskida veze dotični se virtualni kanal raskida. S obziromda <strong>je</strong> put paketa kroz mrežu unapri<strong>je</strong>d poznat, paketi ne moraju sadržavati ci<strong>je</strong>luadresu odredišta već samo broj virtualnog kanala. Ako se radi o kratkimpaketima, takav pristup bitno smanju<strong>je</strong> protokolni pretek. Virtualne kanale imasmisla koristiti u mreži koja povezu<strong>je</strong> interaktivne krajn<strong>je</strong> sustave. U slučajuprekida nekog linka u mreži nastupa prekid veze i u svim virtualnim kanalimakoji su nad tim linkom izgrađeni, te daljnji transfer paketa dotičnim virtualnimkanalima posta<strong>je</strong> nemoguć. U datagramskoj mreži prekid nekog linka nepredstavlja veliki problem, <strong>je</strong>r će mreža preusm<strong>je</strong>riti pakete na drugekomunikacijske putove prema odredištu (ti putovi zaobilaze linkove u prekidu).Virtualne kanale ima smisla koristiti samo za realizaciju spojnih usluga. Ako seželi postići povećana robusnost spojne usluge, bol<strong>je</strong> <strong>je</strong> koristiti datagramskitransfer informacija.85


Li<strong>je</strong>va slika na gorn<strong>je</strong>m slajdu prikazu<strong>je</strong> scenarij povezivanja dva krajnja uređajapomoću mrežnog čvora. Pri tome su u čvoru implementirana samo najniža trisloja modela OSI RM, dok su u krajnjim uređajima implementirani svi slo<strong>je</strong>vimodela OSI RM. Mrežni čvor obavlja funkciju releja (relay) koji od <strong>je</strong>dnogkrajn<strong>je</strong>g sustava ili mrežnog čvora preko fizičkog priključka primi sli<strong>je</strong>d bita,pretvori ga na drugom sloju u okvir i na trećem sloju u paket. Relejna funkcijaimplementirana u čvoru donosi na temelju informaci<strong>je</strong> o usm<strong>je</strong>ravanju odluku nakoji fizički priključak treba dotični paket poslati. Nakon toga drugi sloj pretvarapaket u okvir, a fizički sloj u sli<strong>je</strong>d bita i šal<strong>je</strong> ga prema sl<strong>je</strong>dećem mrežnomčvoru ili krajn<strong>je</strong>m uređaju. Dakle, svaki fizički priključak mrežnog čvora imasvoj vlastiti fizički sloj i sloj DLL. Mrežni sloj <strong>je</strong> <strong>je</strong>dinstven na razini ci<strong>je</strong>logčvora. To znači da konkretno mrežni čvor može međusobno povezivati krajn<strong>je</strong>uređa<strong>je</strong> koji koriste različite protokole sloja DLL, odnosno različite standardefizičkog sloja. Na gornja četiri sloja implementirani su protokoli s kraja na kraj(end-to-end protocol). Oni d<strong>je</strong>luju izravno na relaciji između krajnjih uređaja imrežni čvor ni<strong>je</strong> zaokupl<strong>je</strong>n njihovim funkcijama. U slučaju kad treba povezatidva krajnja uređaja koji koriste potpuno različite mrežne arhitekture, ovakavkoncept međud<strong>je</strong>lovanja mreža ni<strong>je</strong> zadovoljavajući. Na prim<strong>je</strong>r, krajnji uređajkoristi arhitekturu SNA (Systems Network Architecture) tvrtke IBM, a krajnjiuređaj OSI RM. Takva <strong>je</strong> dva krajnja uređaja nužno povezati uređa<strong>je</strong>m koji senaziva prolaz (gateway), koji će izvršiti pretvorbu kroz sve protokolne slo<strong>je</strong>ve odnajnižeg do najvišeg i obratno. Implementacija prolaza prikazana <strong>je</strong> na desnojslici gorn<strong>je</strong>g slajda.86


Osnovni cilj transportnog sloja <strong>je</strong> pružan<strong>je</strong> učinkovite, pouzdane i isplativeusluge entitetima sloja sesi<strong>je</strong>. U slučaju pružanja spojne usluge, svaka veza(connection) na transportnom sloju prolazi kroz tri faze: uspostava veze, transferinformacija i raskid veze. Veza može biti trajna (permanent) ili komutirana(switched), ali bez obzira na to informacijske <strong>je</strong>dinice ko<strong>je</strong> se prenose dotičnomvezom prolaze kroz mrežne čvorove i bivaju podvrgnute usm<strong>je</strong>ravanju i/ilikomutiranju. Uspostavom komutirane veze upravlja signalizacija, a trajne se vezeu pravilu uspostavljaju posredstvom sustava mrežnog upravljanja. Prim<strong>je</strong>r trajneveze su zakupl<strong>je</strong>ni kanali (leased line). Transportni sloj, iako sličan mrežnomsloju, omogućava veću pouzdanost pri<strong>je</strong>nosa. Transportni sloj otkriva sve paketeizgubl<strong>je</strong>ne u mreži i pakete priml<strong>je</strong>ne s pogreškama, te omogućava ispravljanjatih nepravilnosti. Drugim ri<strong>je</strong>čima, transportni sloj poboljšava kvalitetu usluge(QoS – quality of service) koju pruža mrežni sloj. Tipični parametri kvaliteteusluge transportnog sloja su kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong> pri uspostavi veze (connectionestablishment delay), v<strong>je</strong>rojatnost neusp<strong>je</strong>šne uspostave veze (connectionestablishment failure probability), propusnost (throughput), tranzitno kašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong>(transit delay), v<strong>je</strong>rojatnost preostalih pogrešaka (residual error ratio), zaštitainformaci<strong>je</strong> (protection), prioritet (priority) i otpornost (resilience). Korišten<strong>je</strong>koncepta TSAP-a (Transport SAP) omogućava multipleksiran<strong>je</strong> većeg brojakorisnika s višeg protokolnog sloja na za<strong>je</strong>dnički transportni sloj. TSAPpredstavlja točno određenog korisnika transportnog sloja na definiranomkrajn<strong>je</strong>m sustavu. Dakle, veći broj korisnika, od kojih svaki ima vlastiti TSAP,može istodobno pristupiti mrežnom sloju kroz za<strong>je</strong>dnički transportni sloj. Usuprotnom sm<strong>je</strong>ru komuniciranja transportni sloj temel<strong>je</strong>m TSAP-a iz priml<strong>je</strong>nogsli<strong>je</strong>da informacija demultipleksira poruke i šal<strong>je</strong> ih točno određenimkorisnicima.87


Sloj sesi<strong>je</strong> se prvi puta u komunikacijama pojavlju<strong>je</strong> u modelu OSI RM. N<strong>je</strong>govaosnovna funkcija <strong>je</strong> pružan<strong>je</strong> mogućnosti svojim korisnicima (npr. entitetimaprezentacijskog sloja ili korisničkim procesima) da uspostavljaju veze ko<strong>je</strong> senazivaju sesi<strong>je</strong> (session), odnosno s<strong>je</strong>dnice, te da tim vezama prenose podatke pounapri<strong>je</strong>d utvrđenom redosli<strong>je</strong>du. Sesiju <strong>je</strong> moguće koristiti prilikomprijavljivanja za rad na udal<strong>je</strong>noj stanici (remote login), za pri<strong>je</strong>nos datotekaili u neku drugu svrhu. U pravilu između svake sesi<strong>je</strong> i odgovarajuće veze natransportnom sloju postoji preslikavan<strong>je</strong> <strong>je</strong>dan za <strong>je</strong>dan. Međutim, postojimogućnost da nekoliko sesija za<strong>je</strong>dnički koristi <strong>je</strong>dnu vezu uspostavl<strong>je</strong>nu natransportnom sloju, ili da se <strong>je</strong>dna sesi<strong>je</strong> ostvaru<strong>je</strong> nad višestrukim vezamauspostavl<strong>je</strong>nim na transportnom sloju. Svaka sesija prolazi kroz tri faze:uspostava sesi<strong>je</strong> (pri<strong>je</strong> uspostave sesi<strong>je</strong> veza na transportnom sloju već mora bitipripreml<strong>je</strong>na), korišten<strong>je</strong> sesi<strong>je</strong> i raskid sesi<strong>je</strong>. U OSI okolini veze su većinomdvosm<strong>je</strong>rne, ali posto<strong>je</strong> i situaci<strong>je</strong> kad <strong>je</strong> poželjno koristiti naizm<strong>je</strong>ničnukomunikaciju (npr. korisnik pristupa bazi podataka, šal<strong>je</strong> upit, baza odgovara). Pritome se sloj sesi<strong>je</strong> brine o tome tko <strong>je</strong> od dvi<strong>je</strong> strane na redu za slan<strong>je</strong>, koristećimehanizam posebnog paketa nazvanog žeton. Nadal<strong>je</strong>, u slučaju pogrešaka ilineslaganja između krajnjih sustava sloj sesi<strong>je</strong> vraća svo<strong>je</strong> entitete natrag upoznato stan<strong>je</strong> pomoću funkci<strong>je</strong> sinkronizaci<strong>je</strong>. Pri tome se pod pojmom pogreškamisli na pogreške viših slo<strong>je</strong>va, <strong>je</strong>r transportni sloj sasvim zadovoljavajućeotklanja pogreške ko<strong>je</strong> su nastale u transferu informacija s kraja na kraj mreže.Usko povezano sa sinkronizacijom <strong>je</strong> i upravljan<strong>je</strong> aktivnostima ko<strong>je</strong> korisnikuomogućava da rasc<strong>je</strong>pka sli<strong>je</strong>d poruka u logičke <strong>je</strong>dinice nazvane aktivnosti(activity). Konačno, sloj sesi<strong>je</strong> može obavi<strong>je</strong>stiti ravnopravni entitet u drugomkrajn<strong>je</strong>m sustavu o nastupu neočekivanih pogrešaka u komunikaciji.88


Na gorn<strong>je</strong>m su slajdu navedene četiri osnovne funkci<strong>je</strong> sloja sesi<strong>je</strong>. Prva <strong>je</strong> jasna ine zahti<strong>je</strong>va dodatno objašn<strong>je</strong>n<strong>je</strong>. Preostale tri se odnose na opis informacijskihstruktura nami<strong>je</strong>n<strong>je</strong>nih transferu informacija, na njihovu uporabu i na načinkodiranja informacija pri<strong>je</strong> transfera mrežom. Prikaz informacija (datarepresentation) se odnosi na način na koji se informaci<strong>je</strong> zapisuju u po<strong>je</strong>dinimkrajnjim sustavima. Na prim<strong>je</strong>r, sva velika računala (mainframe) tvrtke IBMkoriste za kodiran<strong>je</strong> podataka kod EBCDIC, dok gotovo sva ostala računalakoriste kod ASCII. Na nekim se računalima prim<strong>je</strong>nju<strong>je</strong> tehnika dvojnogkomplementa na c<strong>je</strong>lobrojne bro<strong>je</strong>ve duljine 16 ili 32 bita (dvojnim sekomplementom pozitivni binarni bro<strong>je</strong>vi pretvaraju u negativne, i to tako da seinvertiraju sve znamenke pozitivnog broja i dobiveni se broj zbroji s binarnimbro<strong>je</strong>m <strong>je</strong>dan), dok druga koriste <strong>je</strong>dnostruki komplement (samo se invertirajusve binarne znamenke). Prema tome, mogući problem može nastati kad <strong>je</strong>dankrajnji sustav koji koristi kod ASCII želi uspostaviti sesiju s drugim krajnjimsustavom koji koristi kod EBCDIC. U r<strong>je</strong>šavanju tog problema glavnu ulogu imaprezentacijski sloj. Često puta <strong>je</strong> poželjno sažeti informaci<strong>je</strong> kako bi pri<strong>je</strong>nostrajao kraće, a samim time i troškovi korištenja mreže postaju manji. Jedan odzadataka prezentacijskog sloja <strong>je</strong> i kompresija (compression), tj. sažiman<strong>je</strong>informacija, što <strong>je</strong> usko vezano uz prikaz informacija. Nadal<strong>je</strong>, kako bi sepovećala sigurnost sustava (security), potrebno <strong>je</strong> informaci<strong>je</strong> u transferu učinitirazumljivim samo krajnjim sustavima koji ih razm<strong>je</strong>njuju. Posebno su kritičnefaze kad krajnji korisnici unose svo<strong>je</strong> lozinke na lokalnom sustavu, nakon čega selozinke prenose do udal<strong>je</strong>nog sustava. Shodno tome, prezentacijski sloj provodi ienkripciju, tj. sigurnosno kodiran<strong>je</strong> informacija, usli<strong>je</strong>d čega informaci<strong>je</strong> utransferu postaju razumljive isključivo izvoru i krajn<strong>je</strong>m odredištu ko<strong>je</strong>m sunami<strong>je</strong>n<strong>je</strong>ne.89


Na aplikacijskom sloju OSI RM-a definirane su neke općenite aplikaci<strong>je</strong> ko<strong>je</strong>krajnji korisnici često koriste pri kreiranju složenijih korisničkih aplikacija.Krajnji korisnik se integrira u OSI RM okolini pomoću korisničkog agenta(UA). Razne aplikaci<strong>je</strong> koriste razne agente, na prim<strong>je</strong>r, MUA (Mail User Agent)se koristi za uslugu elektroničke pošte (electronic mail, e-mail). U nekim <strong>je</strong>prim<strong>je</strong>nama UA poznatiji kao sučel<strong>je</strong> za programiran<strong>je</strong> aplikacija (API). UAkorisniku pruža sučel<strong>je</strong> pomoću ko<strong>je</strong>g može pristupiti svim di<strong>je</strong>lovima žel<strong>je</strong>neaplikacijske okoline. Usluge ko<strong>je</strong> aplikacijski sloj nudi korisnicima moguće <strong>je</strong>podi<strong>je</strong>liti u dvi<strong>je</strong> skupine: specifične usluge (SASE) i za<strong>je</strong>dničke usluge (CASE).Neke od najpoznatijih specifičnih usluga su: transfer datoteka (FTAM – FileTransfer, Access and Management), sustav za rukovan<strong>je</strong> porukama (MHS –Message Handling System), opisan serijom preporuka X.400, virtualni terminalkoji korisniku pruža standardno terminalsko sučel<strong>je</strong>, pri<strong>je</strong>nos i rukovan<strong>je</strong>poslovima (JTM - Job Transfer and Manipulation), koji upravlja raspod<strong>je</strong>lomobrade informacija između nekoliko poslužitelja, MMS (Manufacturers MessageService), usluga adresnog imenika (DS – Directory Service), upravljačkaaplikacija (CMIS/CMIP – Common Management Information Service/ CommonManagement Information Protocol) i obrada transakcija (TP – TransactionProcessing). Od općih usluga najrašireni<strong>je</strong> su ACSE (Association Control ServiceElement), usluga nami<strong>je</strong>n<strong>je</strong>na uspostavi i raskidu asocijacija (association), tj.veza na aplikacijskom sloju, te CCRSE (Concurency, Commitment and RecoveryService Element), koji omogućava paralelan rad većeg broja krajnjih korisnika sodređenom razinom otpornosti takvog sustava na kvarove.90


Iako Internet i protokoli koji se u n<strong>je</strong>mu koriste neće biti detaljni<strong>je</strong> razmatrani uovoj skripti, pregled arhitektura komunikacijskih mreža bio bi nepotpun bezspomena Interneta. Internet, kao velika sv<strong>je</strong>tska računarska mreža, koja se <strong>je</strong>razvila iz mreže Ministarstva obrane S<strong>je</strong>din<strong>je</strong>nih Američkih Država (DOD – U.S.Department of Defense), danas predstavlja <strong>je</strong>dnu od najvećih komunikacijskihmreža u svi<strong>je</strong>tu. Internet se temelji na protokolnoj TCP/IP arhitekturi (TCP/IP –Transmission Control Protocol/Internet Protocol), kojom su definirana četirisloja. Aplikacijski sloj, odnosno procesni sloj (application layer, process layer)sadrži logiku za podršku aplikacijama krajn<strong>je</strong>g korisnika. Svaki korisnički procesu krajn<strong>je</strong>m uređaju ima <strong>je</strong>dinstvenu adresu nazvanu pristupna točka (port). Natom su sloju definirani protokoli kao FTP (File Transfer Protocol), SMTP (SimpleMail Transfer Protocol) i dr. Transportni sloj (host-to-host layer) omogućavapouzdan transfer informacija s kraja na kraj mreže (u internetskoj terminologijipojam host se odnosi na krajnji uređaj). Na tom su sloju definirani protokoli TCPi UDP (User Datagram Protocol). Ako dva krajnja uređaja žele komunicirati, asvaki <strong>je</strong> povezan s različitom mrežom, tada njihovu međusobnu komunikacijuomogućava međumrežni sloj (internet layer). Na tom <strong>je</strong> sloju definiran protokolIP. Svaki krajnji uređaj ima mrežnu adresu (IP adresa) koja <strong>je</strong> <strong>je</strong>dinstvena narazini ci<strong>je</strong>le mreže. Kombinacija mrežne adrese i pristupne točke čini tzv.utičnica (socket). Najniži sloj u protokolnom TCP/IP složaju <strong>je</strong> sloj mrežnogpristupa (network access layer). On omogućava razm<strong>je</strong>nu informacija izmeđukrajn<strong>je</strong>g uređaja i mreže s kojom <strong>je</strong> taj uređaj povezan. U općenitom smislu,internet <strong>je</strong> <strong>je</strong>dna mreža koja predstavlja skup međusobno povezanih podmreža(subnetwork). Podmreže se međusobno povezuju pomoću komunikacijskihuređaja nazvanih prolaz (gateway). Danas se za takav uređaj koristi raširenijinaziv usm<strong>je</strong>rivač.91


SkraćeniceANSI – American National Standard Institute – Američki nacionalnistandardizacijski institut;ATM – Asynchronous Transfer Mode – asinkroni način transfera;BCH – Bose-Chaudhuri-Hocquenghem;EIA – Electronics Industry Association – Udruga elektroničke industri<strong>je</strong>;IBM – International Business Machines;ITU-T – International Telecommunication Union TelecommunicationStandardization Sector – Sektor za standardizaciju u području telekomunikacijaMeđunarodne telekomunikacijske udruge;PCM – Pulse Code Modulation – pulsno-kodna modulacija;PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy – pleziokrona digitalna hi<strong>je</strong>rarhija;SDH – Synchronous Digital Hierarchy – sinkrona digitalna hi<strong>je</strong>rarhija;92

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!