1 / 36

Németh Krisztián BME TMIT 2007. máj. 17.

Távközlő Hálózatok 25. el őadás 10. Szemelvények a fizikai rétegből 11. Az információközlő hálózatok felépítésének elvei. Németh Krisztián BME TMIT 2007. máj. 17. Hol tartunk?. 0. Bevezetés 1. Távközlő hálózati architektúrák

carsyn
Download Presentation

Németh Krisztián BME TMIT 2007. máj. 17.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Távközlő Hálózatok25. előadás10. Szemelvények a fizikai rétegből11. Az információközlő hálózatok felépítésének elvei Németh Krisztián BME TMIT 2007. máj. 17.

  2. Hol tartunk? • 0. Bevezetés • 1. Távközlő hálózati architektúrák Hívószámkiosztás, analóg és digitális telefonhálózati architektúra • 2. Jelzésrendszerek Előfizető és központ közötti, központok közötti • 3. Távközlési protokollok • 4. Gerinchálózati technikák PDH, SDH, ATM, MPLS, OTN, NGSDH, stb. • 5. IP szélessávú hozzáférési technikák Analóg vonali modem, ADSL, xDSL, kábel-TV, stb. • 6. Kapcsolástechnika • 7. Mobil távközlő rendszerek Műholdas rendszerek, mobil számítógép hálózatok, GSM, UMTS • 8. VoIP, kodekek • 9. Jelátviteli és forgalmi követelmények • 10. Szemelvények a fizikai rétegből (bonus track :-) ) • 11. Az információközlő hálózatok felépítésének elvei Németh K. Csopaki Gy. Cinkler T. Németh K.

  3. Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban • Jelátviteli és forgalmi követelmények • Információtípusok, jelek és hálózatok • Beszédátviteli követelmények • Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Beszédkódolók • Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban

  4. Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban • Sokféle alkalmazás, sokféle követelmény • Alkalmazások, pl.: • e-mail • telefonálás • videotelefonálás • film megnézése valós időben • Minőségi paraméterek: • csomagkésleltetés • csomagkésleltetés ingadozása (angolul packet delay variation, vagy packet jitter) • csomagvesztési arány • téves csomagkézbesítési arány • (adatsebesség mennyiségi és nem minőségi paraméter)

  5. Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban • Sokféle alkalmazás, sokféle követelmény • nagyon sok kombináció • legtöbbször nincs is megadva (pl. szabványban) • Pár példa: • VoIP csomagkésleltetés: mint PSTN-nél: 250 ms, visszhangtörlés szükséges 12,5 ms felett • VoIP csomagvesztés: kodektől függ, kb. 5-30% a határ • igény szerinti videózás (Video-on-Demand, VoD): • késleltetés: akár 5-10 sec. • késleltetésingadozás legyen alacsony (puffertől függ)

  6. Csomagkapcsolt hálózatok forgalmi modellezése (továbbiakban TCP/IP-ről beszélünk) • Cél: hálózatméretezés tudományos megalapozása • Távbeszélő hálózatokénál lényegesen nehezebb, mert: • alkalmazások: • sokféle, különféle hálózati igényekkel • időben, térben változó összetételű alkalmazás-mix • évről évre jelentős változások lehetnek a tipikusan használt alkalmazásokban (nehéz középtávra tervezni) • alkalmazások erőforrásigénye is nehezen meghatározható (pl. e-mail hossza bájtban) • elasztikus folyamok • pl. FTP, HTTP, e-mail továbbítás • a rendelkezésre álló teljes sávszélességet elfoglalják • nehezen definiálható az erőforrásigény

  7. Csomagkapcsolt hálózatok forgalmi modellezése • Távbeszélő hálózatokénál lényegesen nehezebb, mert: • nem független források: • elasztikus folyamok és a TCP garantálja a teljes sávszélesség kihasználást • emiatt blokkolás, különböző források csomagjai versengenek a továbbításért • követk.: nem független források • Következmények: • Hosszú távú összefüggés (időben távoli értékek is korreláltak) • Önhasonlóság: különböző időskálákon nézve is hasonló forgalmi jelleg (forgalom: bit/s, csomag/s) • Nagy börsztösség, csomósodás • PSTN: n-szeres felhasználó, forgalom átlaga is n-szeres, de szórása -szeres: a forgalom „kisimul” • TCP/IP: a forgalom sokkal lassabban „simul ki”

  8. Csomagkapcsolt hálózatok forgalmi modellezése • Ezek miatt a TCP/IP forgalommodellezés még gyerekcipőben jár • bár vannak bíztató eredmények • Akkor hogyan lehet TCP/IP hálózatot méretezni? • tapasztalatok alapján • mérések alapján • túlméretezés (overprovisioning) • másik ok a túlméretezés mellett: olcsó a kapacitás, de jelentős a bevétel: nem szabad egy vevőt sem elszalasztani kapacitáshiány miatt

  9. Hol tartunk? • 0. Bevezetés • 1. Távközlő hálózati architektúrák Hívószámkiosztás, analóg és digitális telefonhálózati architektúra • 2. Jelzésrendszerek Előfizető és központ közötti, központok közötti • 3. Távközlési protokollok • 4. Gerinchálózati technikák PDH, SDH, ATM, MPLS, OTN, NGSDH, stb. • 5. IP szélessávú hozzáférési technikák Analóg vonali modem, ADSL, xDSL, kábel-TV, stb. • 6. Kapcsolástechnika • 7. Mobil távközlő rendszerek Műholdas rendszerek, mobil számítógép hálózatok, GSM, UMTS • 8. VoIP, kodekek • 9. Jelátviteli és forgalmi követelmények • 10. Szemelvények a fizikai rétegből (bonus track :-) ) • 11. Az információközlő hálózatok felépítésének elvei Németh K. Csopaki Gy. Cinkler T. Németh K.

  10. Szemelvények a fizikai rétegből • 6 témakör: • visszhang • elhalkulás (fading) • mikrohullámú rádiós átvitel • digitális jelek átvitele analóg csatornán • illesztett lezárás • Javasolt irodalom: weblapon található Kovács-Ludányi jegyzet • a weblap alján: korábbi félévek, majd ott a 2005. tavasz kiválasztása

  11. visszhang visszhang önhang önhang hurok! Visszhang • Több helyen keletkezhet, de a 2/4 huzalos átalakításnál jellemző • Példa átviteli út: (egy vonal egy vezeték) (műholdas átvitelnél akár ennél is több)

  12. Visszhang • Önhang: • hasznos! • kb. 25 dB csillapítás • A hurkot ki kell küszöbölni, hogy: • ne gerjedjen • ne torzítsa az átvitelt • ne legyen többszörös visszhang • Visszhang: • 12,5 ms alatt nem különböztethető meg az önhangtól (nincs vele gond) • kritikus táv, ha csak a terjedési késleltetést nézzük:0,0125 s * 250 000 km/s = 3125 km  3000 km(közegbeli fénysebesség alacsonyabb c-nél)de ez oda-vissza értendő, tehát kb. 1500 km földrajzi táv a kritikus • felette valamit kezdeni kell vele • 31 dB, vagy nagyobb csillapítás már jó

  13. Visszhang kezelése • Visszhangzár: • ugyanez a túloldalon is • VAD: Voice Activity Detector, beszéddetektor: • észleli, hogy éppen beszél-e a távoli fél • beszéd esetén e kapcsolás lezárja a visszamenő erősítőt • emiatt félduplex • elavult

  14. Visszhang kezelése • Visszhangtörlő (VT, echo canceller) • ugyanez a túloldalon is • feladata a visszhang modellezése • megfelelő késleltetés • megfelelő csillapítás • megfelelő torzítás • ezek időben változhatnak, mert: • környezeti hatások (pl. hő) változnak • kihangosítást bekapcsolhatják menet közben • ezért adaptív eszköz a hibajel mérésével: • visszhang felismerése és törlése

  15. Elhalkulás (fading) • Oka: többutas terjedés (multipath propagation) • jel visszaverődik a földfelszínről, tereptárgyakról • több jel szuperpozíciója jelenik meg, ezek gyengítik vagy erősítik egymást • megj.: visszaverődés: 180 fokos fázistolás

  16. Elhalkulás (fading) • Kioltási helyek: • k=1,2,... • GSM:

  17. Elhalkulás (fading) • Hatásai: • mozgó adó: nagyobb adási teljesítmény szükséges • akkumulátor merítése • élettani hatás • mozgó vevő: • rosszabb jel/zaj viszony • Mit tehetünk ellene? • jel fókuszálása (pl. forgási paraboloid antenna) • hibajavító kódolás (FEC) • többféle átvitel (diversity) • időben: jel ismétlése (közben mozogni kell) • térben: két vevőantenna (térben távolabb egymástól) • frekvenciában: két frekvencia használata: más kioltási helyek

  18. Mikrohullámú rádiós átvitel • Gerinchálózat: rádiós ismétlő lánc • néhány GHz-es tartomány • hurok kiiktatása: más frekvencián adás és vétel • eső, köd, hó zavarja • Hozzáférői hálózat • gyors telepítés • ritkán lakott helyeken előnyös

  19. Digitális jelek átvitele analóg csatornán • Ennek van egyenáram (DC, Direct Current) komponense: • A nulla frekvencia közelében nem lehet információt átvinni

  20. Digitális jelek átvitele analóg csatornán • A nulla frekvencia közelében nem lehet információt átvinni, mert: • fémvezető: • távtáplálás • nagyfesz. védelem: transzformátoros leválasztás • 50 Hz és felharmonikusai: 100, 150 Hz bezavarna • koax 60 kHz alatt nem visz át • optikai kábel: • csak az optikai tartományban visz át • rádiós átvitel: • minimum kHz-es nagyságrend kell itt is

  21. Digitális jelek átvitele analóg csatornán • A nulla frekvencia közelében nem lehet információt átvinni. Megoldások: • vonali kódolás (pl. ugyanannyi +1V mint -1V) • pl. LAN, ISDN, PDH, SDH • egyszerű • de sávszélesség-pazarló: B>>1/T • B: sávszélesség • T: bitidő

  22. Digitális jelek átvitele analóg csatornán • A nulla frekvencia közelében nem lehet információt átvinni. Megoldások: • moduláció/demoduláció • pl. frekvenciamoduláció, amplitúdómoduláció, fázismoduláció • egy adott vivőfrekvencia (fv) környékére korlátozza a spektrumot • bonyolultabb • nem pazarolja a sávszélességet: B  1/T (adott jel/zaj viszony, ld. Shannon-tételes megjegyzés korábban) • használata: • erősen sávkorlátozott környezetben, illetve adott átviteli frekvenciatartomány esetén • pl. rádiós átv., optikai átvitel, telefonmodemek

  23. Digitális jelek átvitele analóg csatornán • Másik probléma: szinkronitás fenntartása • elegendő nullátmenet kell. Ez biztosítható: • megfelelő vonal kódolással • modem: bitkeverővel (scrambler) • bináris álvéletlen sorozat • ebben 0,5 valószínűsége a 0-nak és az 1-nek • mod 2 hozzáadás az adó és vevő oldalon is

  24. Illesztett lezárás • Fémvezetékpár egy differenciálisan kicsi, δ hosszú darabjának modellje: • R: ohmikus ellenállás [ohm/km] • L: induktivitás [H/km] • G: ohmos átvezetés [siemens/km] • C: kapacitás [fahrad/km]. • Egyik irányban végtelen szakasz: elemi szakaszon mért impedanciák összege • véges lesz • hullámimpedancia, Z0

  25. Illesztett lezárás • Véges esetben a végén visszaverődés lesz • egyik felén végtelen esetben természetesen nem • a véges szakaszt olyan impedanciával kell lezárni, hogy „úgy tűnjön”, mintha végtelen vezeték lenne (valós!)

  26. Hol tartunk? • 0. Bevezetés • 1. Távközlő hálózati architektúrák Hívószámkiosztás, analóg és digitális telefonhálózati architektúra • 2. Jelzésrendszerek Előfizető és központ közötti, központok közötti • 3. Távközlési protokollok • 4. Gerinchálózati technikák PDH, SDH, ATM, MPLS, OTN, NGSDH, stb. • 5. IP szélessávú hozzáférési technikák Analóg vonali modem, ADSL, xDSL, kábel-TV, stb. • 6. Kapcsolástechnika • 7. Mobil távközlő rendszerek Műholdas rendszerek, mobil számítógép hálózatok, GSM, UMTS • 8. VoIP, kodekek • 9. Jelátviteli és forgalmi követelmények • 10. Szemelvények a fizikai rétegből (bonus track :-) ) • 11. Az információközlő hálózatok felépítésének elvei Németh K. Csopaki Gy. Cinkler T. Németh K.

  27. Modellek, modellezés... (Ez a rész már nem vizsgaanyag!)

  28. Az információközlő hálózatok összekapcsolása • Összekapcsolás előnyei: • sok kis hálózatból nagyot • Internet eleve ilyen • különböző szolgáltatók ügyfelei kommunikálhatnak • inkrementális fejlesztés lehetséges • pl. IPv4  IPv6, analóg  digitális telefon • gazdasági előny, pl. VoIP • stb., stb. • Ennek nézzük az elvi műszaki hátterét

  29. Hordozó és távszolgáltató hálózatok (ism.) • Hordozó hálózat (bearer network) : • Def: két vagy több pont közötti átlátszó – a hálózat által nem értelmezett, nem feldolgozott – adatátvitelt biztosít • nincs végberendezés • nincs alkalmazás • önmagában nem fordul elő • a szolgáltatás neve: hordozó szolgáltatás • pl. 64 kb/s átlátszó adatátvitel • Távszolgáltató hálózat (teleservice network) : • létezik végberendezés • létezik alkalmazás • az átvitt információ ennek megfelelő, a hálózat a jelet módosíthatja, amíg az alkalmazásnak ez megfelelő • a szolgáltatás neve: távszolgáltatás • pl. távbeszélő szolgáltatás

  30. Hálózatok és összekapcsolásuk • SzgH és TH is lehet hordozó, távszolgáltató is • Két féle összekapcsolás lehetséges: • egyenrangú • hierarchikus

  31. Hálózatok egyenrangú összekapcsolása • Egyenrangú együttműködés • 2 távszolgáltató vagy 2 hordozó hálózat között • E: SzgH: átjárónak (gateway) is nevezik • FTH: kb. hálózat - (végberendezés + együttműködtető egység) • Egyszerűbb jelölés:

  32. Hálózatok egyenrangú összekapcsolása • Legfőbb okok: technológiai vagy igazgatási eltérés • Technológiai eltérés, pl.: • (egy tulajdonban lévő) vezetékes és mozgó távbeszélő hálózat • Igazgatási eltérés, pl.: • két telefontársaság • céges Intranet és Internet. Ekkor átjáró pl. a tűzfal • Persze lehet a két eltéréstípus együtt is, pl: • külön tulajdonban lévő vezetékes és mozgó távbeszélő hálózat

  33. Hálózatok hierarchikus összekapcsolása • Hierarchikus együttműködés • Egy távszolgáltató és egy hordozó vagy 2 hordozó hálózat között • Mindkét oldalon FTH1! • Felső ráépített, alsó alaphálózat • Egyszerűbb jelölés:

  34. Hálózatok hierarchikus összekapcsolása • Ok: technológiai eltérés • (Igazgatási eltérés is lehetséges, ezen felül) • példák: • PDH SDH felett • SDH: nagy adatsebesség, jól menedzselhető • PDH: 64 kb/s közvetlenül felhasználható • IPv6 IPv4 felett • IPv6 szigetek összekötése IPv4-gyel • „alagutazás/tunneling” • sok variáció lehetséges, pl.:

  35. Összekapcsolások kombinálása • A különböző típusú összekapcsolások kombinálhatóak. • Pl.: IP hálózat adatainak átvitele egy SDH rendszer felett, amely két szolgáltatóhoz tartozik: azaz:

  36. Technológiai modellezés • A hierarchikus összekapcsolás tulajdonképpen felfogható rétegmodellnek: • minden réteg csak a szomszédaival kommunikál • persze egy technológiai réteg több OSI réteget tartalmazhat, ezekről majd később • Pl.:

More Related