Németh Krisztián BME TMIT 2006. dec. 13.

1. Távközlő Hálózatok27. előadás10. Szemelvények a fizikai rétegből11. Az információközlő hálózatok felépítésének elvei Németh Krisztián BME TMIT 2006. dec. 13.

2. 0.2 A tárgy felépítése • 0. Bevezetés • 1. Távközlő hálózati architektúrák • 2. Kapcsolástechnika • 3. Jelzésrendszerek Előfizető és központ közötti, központok közötti, VoIP • 4. Távközlési protokollok • 5. Gerinchálózati technikák PDH, ATM, MPLS, SDH, stb. • 6. IP szélessávú hozzáférési technikák Analóg vonali modem, ADSL, xDSL, kábel-TV, stb. • 7. Beszédátvitel IP felett • 8. Mobil távközlő rendszerek GSM, UMTS, műholdas rendszerek, mobil számítógép hálózatok • 9. Jelátviteli és forgalmi követelmények • 10. Szemelvények a fizikai rétegből (bonus track :-) ) • 11. Az információközlő hálózatok felépítésének elvei Németh K.(5 ea.) Csopaki Gy.(6 ea.) Cinkler T.(4 ea.) Németh K.(12 ea.)

3. 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

4. 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)

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

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

10. 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

11. 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

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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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!)

19. 0.2 A tárgy felépítése • 0. Bevezetés • 1. Távközlő hálózati architektúrák • 2. Kapcsolástechnika • 3. Jelzésrendszerek Előfizető és központ közötti, központok közötti, VoIP • 4. Távközlési protokollok • 5. Gerinchálózati technikák PDH, ATM, MPLS, SDH, stb. • 6. IP szélessávú hozzáférési technikák Analóg vonali modem, ADSL, xDSL, kábel-TV, stb. • 7. Beszédátvitel IP felett • 8. Mobil távközlő rendszerek GSM, UMTS, műholdas rendszerek, mobil számítógép hálózatok • 9. Jelátviteli és forgalmi követelmények • 10. Szemelvények a fizikai rétegből • 11. Az információközlő hálózatok felépítésének elvei Németh K.(5 ea.) Csopaki Gy.(6 ea.) Cinkler T.(4 ea.) Németh K.(12 ea.)

20. Modellek, modellezés...

21. Az információközlő hálózatok topológiai modellezése • Topológiai modellezés • Különböző szinteken • 3 alsó OSI szinten: • fizikai: fizikai hálózat • adatkapcsolati: adatkapcsolati hálózat • hálózati: forgalmi hálózat • Mindig az ott megjelenő eszközöket • Mindig azt használjuk, amelyik a legcélszerűbb • Megj.: TH-ban nincs OSI, de lehet hasonlót definiálni • Csak homogén (azonos technológiájú) hálózatra!

22. Fizikai hálózat • Vezetékes hálózat(rész): • merre mennek a vezetékek, • mik kapcsolódnak hozzájuk • Vezetéknélküli hálózat(rész): • adó/vevő térbeli helye • minden más, ami az átvitelt befolyásolja

23. Fizikai hálózat • Útszakasz • irányított közeg • egy adótól egy vevőig • osztott közeg: • egy adótól sok vevőig • Csomópont • minden ami a vezetékhez/adó-vevőhöz csatlakozik • pl. csatlakozó, kábelrendező, jelerősítő, ill. magasabb rendű eszközök: híd, útválasztó, nyaláboló, kapcsoló, végberendezés • Fontos a térbeli elhelyezkedés • célszerű feltüntetni pl. kábelalagutakat, -aknákat • bár ezek nem részei a fizikai hálózatnak

24. Adatkapcsolati hálózat • TH esetén: szállító/transzport hálózat név is használatos • Csomópontok: 2. rétegbeli feldolgozást végző elemek • pl. SzgH: hidak, útválasztók, végberendezések • pl. TH: nyalábolók, rendezők, kapcsolók, végberendezések • Csomópontok helye nem számít, csak az, hogy mi mivel áll közvetlen kapcsolatban

25. Forgalmi hálózat • OSI hálózati szint: forgalmi v. logikai hálózat • Csomópontok: • csak 3. rétegbeli feldolgozást végző eszközök • pl. útválasztó, kapcsoló • Útszakaszok: • ezek közötti összeköttetések

26. Forgalmi hálózat • Alsóbb rétegbeli „útszakasz” leképezése forgalmi hálózati „útszakaszra”:

27. Példák a különböző hálózatmodellekre • 1. példa: kis cég számítógép-hálózata • A fizikai hálózat:

28. Példák a különböző hálózatmodellekre • Az adatkapcsolati hálózat:

29. Példák a különböző hálózatmodellekre • A forgalmi hálózat:

30. Példák a különböző hálózatmodellekre • 2. példa: (fiktív) távbeszélő-hálózat részlet • A forgalmi hálózat:

31. Példák a különböző hálózatmodellekre • Az adatkapcsolati hálózat:

32. Példák a különböző hálózatmodellekre • A fizikai hálózat:

33. 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

34. 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

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

36. 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:

37. 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

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

39. 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.:

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

41. 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.:

42. Köszönöm az egész félévi figyelmet! A vizsgákhoz pedig: