1 / 33

Hálózati technológiák és alkalmazások

Hálózati technológiák és alkalmazások. Vida Rolland 2008.03.11. Foliák. http://w3.tmit.bme.hu/~vida/hta. Bevezető. Két számítógép kommunikációjához legegyszerűbb megoldás a közvetlen összeköttetés Mint a lokális hálózatokban Ha nagy távolságok és sok gép, akkor nagyon drága

opal
Download Presentation

Hálózati technológiák és alkalmazások

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. Hálózati technológiákés alkalmazások Vida Rolland 2008.03.11

  2. Foliák • http://w3.tmit.bme.hu/~vida/hta 2008.03.11

  3. Bevezető • Két számítógép kommunikációjához legegyszerűbb megoldás a közvetlen összeköttetés • Mint a lokális hálózatokban • Ha nagy távolságok és sok gép, akkor nagyon drága • Nem a vezeték a drága, hanem a munkálatok • Ásás, épületeken belüli munkák • Sok országban tilos magánvezetékeket köztulajdonban levő kábelekkel együtt vezetni • Megoldás: igénybe kell venni a már meglévő hálózatokat • Nyilvános kapcsolt telefonhálózat • Public Switched Telephone Network (PSTN) 2008.03.11

  4. PSTN • A telefonhálózatokat korábban tervezték, kizárólag beszédátvitelre • 1876 – Graham Bell feltalálja a telefont • Pár órával Elisha Gray előtt • Készüléket lehetett vásárolni, a vezetéket a felhasználónak kellett kihúznia • Minden felhasználópár között egy külön vezeték • Egy év alatt a városokat behálózták a vezetékek • 1878 – Bell Telefontársaság • Az első telefonközpont – New Haven, Connecticut • Telefonkezelő kézi kapcsolással kötötte össze a hívót és a hívottat • Városok közötti hívások • Telefonközpontok összekötése • Másodszintű központok, hierarchikus architektúra • Csak az USA-ban ma több mint 22.000 központ, 5 szintű hierarchia 2008.03.11

  5. PSTN • A telefonhálózat elemei: • Előfizetői hurok • A háztól vagy az irodától a helyi kapcsolóközpontig („local exchange”) • „Local loop”, „last mile” • Optical local loop, wireless local loop • Csavart réz érpár • Kapcsolóközpontok • Trönkök • a kapcsolóközpontokat összekötő szálak • gerinchálózat (törzshálózat) • A kezdeti hálózat teljesen analóg • Fokozatos áttérés a digitális átvitelre, főleg a kapcsolóközpontok között (gerinchálózat) 2008.03.11

  6. PSTN Local Loop Local Loop Gerinchálózat A A A A Local Exchange Local Exchange 2008.03.11

  7. Beszédcsatorna • 4kHz sávszélességű beszédcsatorna • A beszédjel átviteli tartománya 0.3 – 3.4 kHz között • Védősávokkal kiegészítve • Az emberi fül által érzékelhető frekvenciatartomány: 20Hz – 15-20 kHz • A beszédhangok átvitele volt a cél • Nem kell minden hallható hangot átvinni • Gazdasági megfontolások 2008.03.11

  8. Nyalábolás • Több beszédcsatorna átvitele egyetlen közegen - Multiplexing • Analóg telefonhálózatokban – FDM • Frequency Division Multiplexing, Frekvenciaosztásos nyalábolás • A bejövő csatornát egy adott sávszélességűre csökkentik • Egy adott frekvencia többszöröseit hozzáadják (keverik) • A kapott sávokat összegzik • Elavult, már kevés országban használják • Inkább TDM • 10.800 beszédcsatorna egy kimeneten • 60 MHz-es koaxiális kábel (1976) • 4kHz * 10.800 + védősávok • Az interferenciák elkerülésére • Össze lehet kötni két 200.000-es várost • Úgysem beszél mindenki egyszerre • A felhasználó szempontjából ugyanaz, mintha egy külön 4kHz-es érpárral lenne összekötve a beszélgetőpartnerével 2008.03.11

  9. PCM • Pulse Code Modulation • Az analóg jelek digitalizálására • Nyquist tétel alapján 4kHz-es jelhez 8kHz-es mintavételezés • 256 jelszintre kvantálva • 8 biten kódolva • Átviteli sebesség: 8bit x 8kHz = 64 kbit/s 2008.03.11

  10. Digitális hangátvitel A/D D/A Local Loop Local Loop P C M P C M Gerinchálózat D D A A Local Exchange Local Exchange 2008.03.11

  11. Dial-up Access • „Betárcsázós internet” • A computerek digitális információi analóg jellé alakithatóak, és átvihetőek a hagyományos telefonhálózaton • „Modem” – modulator-demodulator 2008.03.11

  12. Dial-up modem A/D D/A Local Loop Local Loop P C M P C M Gerinchálózat D D A A A A Local Exchange Local Exchange A A Modem D/A Modem A/D D D PC 2008.03.11 PC

  13. Modem történelem • Az elsö modem az 50-es években • Az Amerikai Légvédelem használta katonai adatok küldésére a telefonhálózaton keresztül • Dedikált telefonvonalak • Fél-duplex rendszer • Ameddig az egyik fél ad, a másik fél hallgat • Akusztikus modemek • Az első keresekedelmi forgalomban kapható modem – Bell 103 (1962) • 300 bps full duplex átvitel • ITU-T V.21 • A kapcsolat felépítése, bontása kézzel történik (tárcsázás, kézibeszélő letevése) • Érdekes: a mai telefonmodemek egy részével együtt tudnak működni 2008.03.11

  14. előfizetői hurok előfizetői hurok D D telefonhálózat (A vagy D) A A (A: analóg, D: digitális) Akusztikus modemek 2008.03.11

  15. Modem szabványok • További szabványok • ITU-T V.22 – 1200 bps • ITU-T V.22bis – 2400 bps • ITU-T V.32 – 9600 bps (1984) • ITU-T V.32bis – 14.4 Kbps (1991) • ITU-T V.34 – 28.8 • ITU-T V.34bis – 33.6 Kbps (1994) • ITU-T V.90 – 56.6 Kbps downstream, 33.6 Kbps upstream (1996) • ITU-T V.92 – 56.6 Kbps downstream, 48 Kbps upstream 2008.03.11

  16. Meddig fejlődhet? • A gerinchálózat már digitális • A PCM kódolás után egy 64 Kbps csatornán megy a jel, ez a felső határ • A legtöbb rendszerben 1 bit/byte jelzésre • Max. 56Kbps • Az A/D és D/A átalakítások okozta pontatlanság (kvantálási zaj) miatt gyakorlatilag 33.6 Kbps a határ • Az 56 Kbps-os csatlakozásnál (V.90) csak a downstream sebesség ekkora • A tartalomszolgáltató digitálisan éri el a hálózatot • Csak a digitális gerinchálózat határán kell D/A átalakítón átmenni • Lényegesen kisebb zajtényező 2008.03.11

  17. Belső modemek • Software modem (Winmodem) • Általában PCI csatlakozón keresztül • A Windows-on keresztül történik az adatok feldolgozása • Tömörítés, kicsomagolás, hibajavítás, • Lassítja a letöltést, növeli a késleltetést • Más operációs rendszerrel (pl. Linux) nem működik • Hardware modem • Gyorsabb kommunikációt tesz lehetővé • Drágább 2008.03.11

  18. Külső modemek • Soros csatlakozással (serial port) • USB csatlakozással • PCMCIA csatlakozással • laptopok csatlakoztatására 2008.03.11

  19. Kihalófélben a dial-up 2008.03.11

  20. ISDN • Integrated Services Digital Network • Digitális hang- és adatátvitelre alkalmas technológia • Az első ISDN szabvány - CCITT Recommendation I.120 (1984) • International Telephone and Telegraph Consultative Committee • Mai nevén International Telecommunications Union (ITU) • Az akkori két nagy gyártó (Northern Telecom – ma Nortel Networks, és az AT&T) másképp implementálták a szabványt • Nem működött az interoperabilitás • National ISDN 1 (NI-1) és ISDN 2 (NI-2) szabványok • Narrowband ISDN (N-ISDN) • Broadband ISDN (B-ISDN) • ATM alapúra tervezték, soha nem valósult meg • Az Internet IP alapú 2008.03.11

  21. ISDN • Integrated Services – többféle szolgáltatás • Hang, video, adatátvitel • Végponttól végpontig digitális átvitel • A beszédkódoló a telefonkészülékbe van beépítve • Jobb minőségű átvitel, nincs konverzió • Ugyanazon a sodrott érpáron megy a jel keresztül • Ez fontos a gazdaságosság miatt • Csak a készüléket kell lecserélni, a vezetéket nem • Az első kereskedelmi ISDN hálózat 1987-ben • Lassan terjedt el, és mire betört volna, a kapacitása sokak számára már kevés volt • Az ISDN szolgáltatásait bevezették az analóg rendszerekben is • Hívásvárakoztatás, hívószámkijelzés, hívásátirányítás • Az otthoni Internet elterjedésével fellendült • Az ezredfordulón az ISDN volt a legjobb technológia netezésre • Ma a szélessávú technológiák (xDSL, kábel) miatt teret vesztett 2008.03.11

  22. ISDN • Két csatornatípus: • B – Bearer (64 Kbps) • D – Delta/Data (16 vagy 64 Kbps) • Jelzésre (pl. tárcsázás, csengetés), de adat is lehet • Out-of-band jelzés, nem zavarja a meglévő kapcsolatokat • Gyors kapcsolatfelépítés • Egy V.90-V.92 modemnél kb 30 mp, egy ISDN kapcsolatnál 2 mp. • Több beszéd/adatcsatorna ugyanazon az érpáron • Lehetséges konfigurációk: • Otthoni felhasználóknak: 2B+D (128 Kbps) • 2*64 Kbps + 16 Kbps sign. • BRA/BRI – Basic Rate Acces/Interface (alapsebességű hozzáférés) • Céges előfizetőknek: 30B+D (2Mbps) • 30*64 Kbps + 64 Kbps sign. • USA-ban 23 B csatorna • PRA/PRI – Primary Rate Acces/Interface (primer sebességű hozzáférés) 2008.03.11

  23. Mi a DSL? • DSL – Digital Subscriber Line • Digitális előfizetői vonal 2008.03.11

  24. Miért DSL? • Telefonos ipar – 56 Kbps • Kábeltévé ipar – 10Mbps osztott kábeleken • Műholdas cégek – 50 Mbps ajánlatok • Lépni kellett az internetezők megtartása érdekében • Megjelenik a „szélessávú” (broadband) hozzáférés • Inkább reklám mint valóság • Nem egyértelmű mit értünk szélessávon • xDSL – különféle DSL változatok 2008.03.11

  25. Mitől gyors a DSL? • Miért lassú a dial-up? • A telefonhálózatot beszédátvitelre optimalizálták • A helyi központban egy sávszűrő • Csak a 4 KHz-es beszédsáv marad • Az adatok is ezt a sávot használhatják csak • Az xDSL előfizető vonalát egy olyan kapcsolóra kötik át, amelyen nincs szűrő • Kihasználhatóvá válik az előfizetői hurok teljes kapacitása • Függ a hurok hosszától, vastagságától, és a minőségétől • Optimális viszonyok: új vezetékek, vékony kötegek, rövid hurok • Ha nagy sebességet akarunk, sok helyi központot kell telepíteni • Ha valaki túl messze lakik, költözzön közelebb • Minél alacsonyabb a sebesség, annál nagyobb a hatótávolság – több lehetséges előfizető • Minél alacsonyabb a sebesség, annál kevesebb érdeklődő • Megoldás? • Mini központok a házakhoz közel (elég drága, de nincs jobb) 2008.03.11

  26. ADSL • Asszimetrikus digitális előfizetői vonal • Két versengő, és egymással inkompatibilis modulációs eljárás • DMT – Discrete Multitone Modulation (vagy OFDM) • Jelenleg a legelterjedtebb • CAP – Carrierless Amplitude Phase Modulation • 1996 óta nem használják • DMT • 1.1 MHz-es frekvenciatartomány • 256 csatorna, egyenként 4.3125kHz • 0 csatorna – POTS (hang) • 1-5 csatorna – biztonsági sáv (üres) • A hang és adatátvitel közötti interferenciák elkerülésére • a maradék 250 csatornából 1 az upstream, 1 a downstream jelzése • a többi a felhasználói forgalomé • Frekvenciák felosztása ADSL-nél • 0-4 kHz – hang • 4-25 kHz – biztonsági sáv • 25-160 kHz – upstream sáv • 200 kHz - 1.1 MHz – downstream sáv 2008.03.11

  27. ADSL architektúra • A szolgáltatónál • POTS Splitter • Frekvenciaosztó a beszédjel és az adatok szétválasztására • A beszéd a hagyományos kapcsológéphez irányítva • A 26 KHz feletti rész a DSLAM-hoz • DSLAM – DSL Access Multiplexer • Csomagokra bontja a bitfolyamot és továbbküldi az internetszolgáltató hálózatába • Az előfizetőnél • POTS Splitter • ADSL modem • Digitális jelfeldolgozó (DSP) • Nagysebességű összeköttetés a PC-vel • Ethernet kábel és kártya • Néha USB csatlakozó is • Belső ADSL-modemkártyák 2008.03.11

  28. ADSL architektúra 2008.03.11

  29. A szolgáltatás hatósugara • Repeater • Regenerátor • Visszaállítja a jelet • Erősítő • Felerősíti a jelet • ADSL szolgáltatás akár 16 km-ig 2008.03.11

  30. ADSL G.dmt • ITU-T G.992.1 szabvány (1999) • http://www.itu.int/rec/recommendation.asp?type=folders&lang=e&parent=T-REC-G.992.1 • Lényegesen nagyobb a letöltésre elkülönített sávszélesség, a feltöltéssel szemben • a webes böngészés igényeire szabott technológia • maximális letöltési sebesség 8 Mbit/s • általában 512 Kbit/s – 1 Mbit/s • maximális feltöltési sebesség 1 Mbit/s • általában 64 Kbit/s – 256 Kbit/s • A helyi központtól max. 3 km-es távolságig • Ideális technológia lakossági felhasználásra • a hagyományos hangátvitellel közösen osztozik a már meglévő csavart érpáras vezetéken • a felhasználók egy időben telefonálhatnak és internetezhetnek ugyanazon a vezetéken keresztül 2008.03.11

  31. ADSL G.dmt 2 • ITU-T G.992.3 szabvány (2002) • A hagyományos ADSL technológiát bővíti ki • Az adatátviteli sebesség 8-12 Mbit/s-ra nő • Az elérhetőségi távolság kb. 500 méterrel bővül • A javulás leginkább a hosszú vezetékeken tapasztalható interferenciák kiszűrésének tudható be • Az ADSL2 energiatakarékos • Az eredeti ADSL megoldással szemben különbséget tesz az adatátviteli és az ideiglenes átvitelmentes időszakok kezelése között • Az ADSL2 rendszerek átmenetileg átválthatnak „teljes digitális” módba • átadják a hangátvitelre elkülönített csatornákat az adatátvitel számára 2008.03.11

  32. ADSL G.dmt 2 • Automatikus átviteli sebesség adaptáció • Egy kötegben 20-25 sodrott érpár • „Áthallás” a szomszédos érpárról • Crosstalk • Akár az ADSL kapcsolat bontásához is vezethet • Az ADSL2 képes adaptálni a sebességet • Ha egy csatornán túl nagy a zaj, csak azt iktatja ki • Az adó és a vevő megbeszélik egymással melyik csatornákat használják 2008.03.11

  33. ADSL 2+ • ITU-T G.992.5 szabvány (2003) • Növeli a sávszélességet a használható frekvenciatartomány bővítése által • a hangátvitelre, illetve az adatfeltöltésre használt frekvenciák nem változnak • a letöltési csatorna maximális frekvenciája 1.1 MHz-ről 2.2 MHz-re bővül. • A maximális letöltési sávszélesség 8Mbit/s-ról 16 Mbit/s-ra nő • 1.5 km-es távolságon belül. 2008.03.11

More Related