1 / 33

23. Távközlő Hálózatok előadás

23. Távközlő Hálózatok előadás. 2005. nov. 30. Erlang. Beszédátviteli követelmények. 1 Az információközlő hálózatok alapismeretei 2 Az információközlő hálózati technológiák áttekintése 3 Távközlő hálózati technológiák 4 Szemelvények a fizikai rétegből

carol
Download Presentation

23. Távközlő Hálózatok előadás

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. 23. Távközlő Hálózatok előadás 2005. nov. 30. Erlang

  2. Beszédátviteli követelmények • 1 Az információközlő hálózatok alapismeretei • 2 Az információközlő hálózati technológiák áttekintése • 3 Távközlő hálózati technológiák • 4 Szemelvények a fizikai rétegből • 5 Jelátviteli és forgalmi követelmények • 5.1 Információtípusok, jelek és hálózatok • 5.2 Beszédátviteli követelmények • 5.3 Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • 5.4 Beszédkódolók • 5.5 Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban

  3. Beszédátviteli követelmények • 8. Fázistolás • Kis „Jelek és rendszerek” ismétlés: • lineáris, invariáns, stabilis átviteli rendszerek • h(t): válasz a Dirac-impulzusra • H(jω): átviteli karakterisztika • ω: körfrekvencia, ν: frekvencia; ω=2πν • S gerjesztésre válasz: Y(jω)= H(jω) S(jω) • Amplitúdókarakterisztika: • Fáziskarakterisztika: • Megj.: Periodikus jelekre: a ki és bemeneti fázisok különbsége a frekv. fv-ében • -1-szeres: így egyszerűbb • Tehát: • Def. csoportfutási idő: • Megj.: 3. 4.: csillapítás, csill. ingadozás: amplitúdókarakterisztika (reciprokának) jellemzői

  4. Beszédátviteli követelmények • 8. Fázistolás • Nézzük most a fáziskarakterisztikát! • Alakhű átvitel: • ki és bemeneti jelalak azonos • T késleltetés, és A-szoros erősítés megengedett • és (időeltolási tétel): • ekkor:

  5. Beszédátviteli követelmények • 8. Fázistolás • Alakhű átvitel: • ekkor: • azaz a fáziskarakterisztika lineáris • a csoportfutási idő konstans, és =T • Hasonló karakterisztikamegvalósítása a cél • de: az emberi fül a fázistolásranem, csak annak körfrekvenciaszerinti a deriváltjára, azaz a csoportfutási időre érzékeny fázistolás alakhű átvitelnél

  6. Beszédátviteli követelmények • 8. Fázistolás • Az emberi fül a fázistolásra nem, csak annak körfrekvenciaszerinti a deriváltjára, azaz a csoportfutási időre érzékeny • Eltolhatjuk az ún. nullfrekvenciás fázistolással (φ0) a görbét • Csak az átvitt sávban kell lineáris karakterisztika Fázistolás távbeszélő-hálózatokban(a szemléletesség kedvéért a vízszintes tengelyen mosta frekvenciát, és nem a körfrekvenciát ábrázoltuk)

  7. Beszédátviteli követelmények • 8. Fázistolás • Bár nem alakhű átvitel, a görbe meredeksége (csoportfutási idő) megadja a beszédinformáció késleltetését (6. pont) • Ennek ingadozása a frekvenciafüggő késleltetésingadozás (7. pont) • Beszédátvitel: csoportfutási időt specifikálják • Adatátvitel: a fázistolás változását specifikálják

  8. Beszédátviteli követelmények • 9. Frekvenciaeltolási hiba • = additív frekvenciahiba • a jel spektrumának eltolódása • beszédátvitel: +-20 Hz • adatátvitel (külön specifikálva!): +-7 Hz • Főleg FDM rendszerekben

  9. Beszédátviteli követelmények • 10. Multiplikatív frekvenciahiba • megfelelő, ha:

  10. Beszédátviteli követelmények • 11. Nemlineáris torzítás • kimeneti és bemeneti jel erőssége nem konstansszoros (nem alakhű átvitel) • tipikusan: • Mérőszáma: teljes harmonikus torzítás (THD, Total Harmonic Distortion)

  11. Beszédátviteli követelmények • 11. Nemlineáris torzítás teljes harmonikus torzítás def: • bemenetre: max. amplitúdójú szinuszos jel • kimenet torzított, összetevőire bontjuk (Fourier sor) • Alapharmonikus: A0 • Felharmonikusok: A1, A2, ... • Ekkor: • Távbeszélő hálózatokban: THD max. 10% (régen: 30%) • Megj: Hi-Fi: ugyanez, ott 0,5-1% a jó • függ az erősítéstől is: pl. 100 W-os erősítő 10W-on kevésbé torzít, mint egy 10-15 W-os

  12. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • 1 Az információközlő hálózatok alapismeretei • 2 Az információközlő hálózati technológiák áttekintése • 3 Távközlő hálózati technológiák • 4 Szemelvények a fizikai rétegből • 5 Jelátviteli és forgalmi követelmények • 5.1 Információtípusok, jelek és hálózatok • 5.2 Beszédátviteli követelmények • 5.3 Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • 5.4 Beszédkódolók • 5.5 Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban

  13. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Cél: hálózat méretezése • Pl. 10 000 előfizető  10 000 ák. kapacitású központ • Cél pontosabban: legkevesebb hány ák. kell, hogy a blokkolás adott érték alatt maradjon? • Ehhez kell: forgalmi statisztikák • pl. az előfizetők mikor, milyen gyakran, milyen hosszan beszélnek • Ld. Tömegkiszolgálás c. tárgy • Itt most csak egy kis áttekintés, a paraméterek megadása, végeredmény megcsillantása

  14. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Ehhez két leíró: • X(t) -- [0,t] intervallumban beérkezett hívások száma • Y(t) -- hívások tartásideje • feltételek: • független az előző kimenetelektől (OK), • és a felhasználótól (!). • Az időtől függhet. • Ekkor elvileg végtelen kapacitású rendszer esetén kiszámíthatóak minden időben a forgalom (fennálló hívások száma) leírói. • (végtelen kapacitás: gyakorlatban a felhasználók száma felső korlát) • De ez túl nehéz, és nincs is rá szükség!

  15. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Ugyanis a tapasztalat a forgalomról: • X(t) növekménye napjában kétszer stacionárius • Bár egy „két púpú” görbe valószínű jobb modell lenne az ebédszünet figyelembe vételével • Ráadásul az egyik a max. forgalmú időszak -- amúgy is erre méretezünk • Erre az időszakra mondhatjuk, hogy a tartásidő eloszlása is független az időtől (azonos)

  16. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Ekkor jelentősen egyszerűsödik a modell: • X(t) -- Poisson folyamat. Várható érték=param.= λ • λ -- hívásgyakoriság [1/óra] • Y(t) = Y -- exp. eloszlás. Várható érték=1/param.= h • h -- átlagos tartásidő [perc] (!) • A -- forgalomintenzitás • A [1], de szokás Erl -lel (Erlang) jelölni • Pl: egyéni előfizető • λ = 3 [1/óra] • h = 3 [perc] • A = 3 [1/óra]* 0.05 [óra] =0,15[Erl] • Pl: 10 000 vonalas központ • λ = 20 000 [1/óra] • h = 3 [perc] • A = 20 000 [1/óra]* 0.05 [óra] =1000[Erl]

  17. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Innen: „legkevesebb hány ák. kell, hogy a blokkolás adott érték alatt maradjon?” • Erlang B képlete • P(n) -- mind az n vonal foglalt lesz: • ez veszteséges rendszerre jó.Sorbanállásosra Erlang C -- bonyolultabb. Agner Krarup Erlang1878 - 1929 dán matematikus, a forgalomelmélet megalapozója(A képlet egy 1917-es publikációjában jelent meg.)

  18. A válasz: • λ = 3*3 [1/óra] • h = 3 [perc] • A = 3*3 [1/óra]* 0.05 [óra] = 0,45 [Erl] • P(1)=31% • P(2)=6,5% (sok!) • ( P(3)=1%, ez modellezési hiba, hiszen: P(3)=0) • azaz három vonal kell (!!) • Pl. 1000 előfizető n vonalon: • λ = 1000*3 [1/óra] • h = 3 [perc] • A = 1000*3 [1/óra]* 0.05 [óra] = 150 [Erl] • Ekkor: • Nagy előfiz. számra az elfogadható nA-hoz konvergál Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Pl.: 3 alkalmazott egy irodában, mindegyik óránként átlagosan 3-szor 3 percet beszél. Kérdés: hány vonal kell a max. 5%-os blokkoláshoz? (1? 2? 3??)

  19. Beszédkódolók • 1 Az információközlő hálózatok alapismeretei • 2 Az információközlő hálózati technológiák áttekintése • 3 Távközlő hálózati technológiák • 4 Szemelvények a fizikai rétegből • 5 Jelátviteli és forgalmi követelmények • 5.1 Információtípusok, jelek és hálózatok • 5.2 Beszédátviteli követelmények • 5.3 Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • 5.4 Beszédkódolók • 5.5 Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban

  20. Beszédkódolók • Beszéd digitalizálása: kodek (KÓdoló, DEKódoló), codec (COder, DECoder) • Megj.: általában a kodek A/D -D/A átalakító, lehet pl. filmhez is • Mi most csak beszédkódolókkal foglalkozunk • Kodek: főleg fekete doboz (black box) szemlélet most • Bővebb pl. Beszédinformációs rendszerek c. tárgy

  21. 2/4 huzalos rendszerek (ismétlés) • Négyhuzalos rendszer: • két érpár • egy érpáron egyirányú jeláramlás • Kéthuzalos rendszer • ugyanazon az érpáron kétirányú jeláramlás • Kodek mindig négyhuzalos (előző ábra) • Kézibeszélő négyhuzalos (értelemszerű) • Előfizetői hurok kéthuzalos (így olcsóbb) • Központon belüli feldolgozás négyhuzalos (így egyszerűbb)

  22. Kodek jellemzők • bitsebesség • 2,4 -- 64 kb/s • beszédhangminőség • nehéz objektíven mérni • MOS (Mean Opinion Score, átlagolt véleménypontok): • 15-40 ember pontoz több mintát, az egészet átlagolják • 1: elfogadhatatlan, 2: gyenge, 3: közepes, 4: jó, 5: tökéletes • 4 felett: nagyon jónak számít • kódolási késleltetés • minél nagyobb időszeletet dolgozunk fel egyszerre, annál jobban tömöríthetünk -- nagyobb késleltetés árán • 0,125 – 80 ms • komplexitás • főleg mozgó eszközök esetében fontos • mértékegység: MIPS (Million Instructions Per Second, millió utasítás másodpercenként)

  23. Kodek jellemzők • robosztusság • hiba esetén nincs idő újraadásra • rádiós átvitel hibaaránya kb. 10-3 • hibajavító kódolás, FEC (Forward Error Correction, előremenő hibajavítás • tandemezhetőség és átkódolhatóság • önmagával vagy más kodekkel egymás után csatolása: • hogy tűri? • átlátszóság • DTMF (Dual Tone MultiFrequency, kéthangú többfrekvenciás jelzésátviteli rendszer), adatátvitel lehetséges? • adaptivitás • terhelés esetén kisebb jelsebesség • de: hálózat nehezebben tervezhető

  24. Kódoló típusok • Hullámforma kódoló • analóg jel alakjának a megőrzése • jó minőség • nagy sebesség • átlátszóság • Vokóder • adó oldalon: beszédből jellemző paraméterek kiszűrése • vevő oldalon: ezek alapján beszéd szintetizálás • kis sebesség • eredetire nem nagyon hasonlító hang • Hibrid kódoló • előbbiek keveréke

  25. Kódoló típusok log!

  26. Kódoló típusok • ADPCM: adaptív differenciális PCM (Adaptive Differential PCM) egymás utáni minták különbségének a kódolása • FR: Full Rate, teljes sebességű • HR: Half Rate, félsebességű • EFR: Enhanced Full Rate, javított teljes sebességű

  27. Beszéddetektor • (angolul: Voice Activity Detector, VAD) • (volt már erről is szó) • Ha az adott fél épp nem beszél, akkor nem küldünk jelet • csökkenthető a kodek teljesítményfelvétele (mozgó készüléknél jó) • sávszélesség spórolható (ha van statisztikus nyalábolás) • Vevő oldalon komfortzaj, hogy ne legyen zavaró a csend • Alkalmazás, pl.: • mozgó távbeszélő rendszerek • műholdas rendszerek • VoIP rendszerek • telefon kihangosítók

  28. Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban • 1 Az információközlő hálózatok alapismeretei • 2 Az információközlő hálózati technológiák áttekintése • 3 Távközlő hálózati technológiák • 4 Szemelvények a fizikai rétegből • 5 Jelátviteli és forgalmi követelmények • 5.1 Információtípusok, jelek és hálózatok • 5.2 Beszédátviteli követelmények • 5.3 Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • 5.4 Beszédkódolók • 5.5 Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban

  29. 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)

  30. 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)

  31. 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

  32. 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”

  33. 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

More Related