Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Fizikai réteg Bujdosó Gyöngyi Debreceni Egyetem • Informatikai Kar Komputergrafikai és Könyvtárinformatikai Tanszék 1 0 Hálózati ismeretek III:

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Fizikai réteg Bujdosó Gyöngyi Debreceni Egyetem • Informatikai Kar Komputergrafikai és Könyvtárinformatikai Tanszék 1 0 Hálózati ismeretek III:"— Előadás másolata:

1 Fizikai réteg Bujdosó Gyöngyi Debreceni Egyetem • Informatikai Kar Komputergrafikai és Könyvtárinformatikai Tanszék 1 0 Hálózati ismeretek III:

2 Áttekintés I. Számítógépes hálózatok története, osztályozásai II. Hivatkozási modellek: TCP/IP, OSI, hibrid III. III. Hálózati rétegek, adatkapcsolati réteg, közegelérési alréteg, hálózati és alkalmazási réteg fizikai réteg, adatkapcsolati réteg, közegelérési alréteg, hálózati és alkalmazási réteg IV. Az internet adminisztrációja V. Az internet alapvető szolgáltatásai  kommunikáció  fájlcsere  világháló (World Wide Web) és szemantikus web VI. Hálózati biztonság VI. Hálózati biztonság VII. Etikai kérdések

3 Tartalom  Sávszélesség  Fogalma  Csatorna átviteli sebessége   Fizikai réteg helye, feladata   Adatátvitel   Vezetékes   Vezeték nélküli   Kommunikációs műholdak segítségével 3

4 Sávszélesség  Sávkorlátozott jelek  Nincs olyan átviteli eszköz, amely veszteség nélkül tudná továbbítani a jeleket. Csakhogy a veszteség a frekvenciától függ. Minél magasabb a harmonikus száma, annál jobban torzítja a csatorna. Ennek mértéke persze függ az átviteli eszköztől.  Sávszélesség  Az a frekvenciatartomány, amelyen belül a csillapítás mértéke nem túl nagy.  A gyakorlatban általában 0 Hz-től számítjuk addig a hullámhosszig, amelynél a jel teljesítménye az eredeti jel teljesítményének felére csökken.  Telefontársaságok kb Hz-re korlátozzák; ez elegendő a beszédhez. 4

5 Csatorna átviteli sebessége   Nyquist-tétel (zajmentes csatornára): a maximális adatsebesség = 2H  log 2 V [b/s] (H: sávszélesség, V: jelszintek száma)   Shannon tétele (zajos csatornára): a maximális adatsebesség = H  log 2 (1 + S/N) [b/s] (S/N: jel/zaj viszony)   decibel (dB): 10  log10 S/N 5

6 Tartalom   Sávszélesség   Fogalma   Csatorna átviteli sebessége   Fizikai réteg helye, feladata   Adatátvitel   Vezetékes   Vezeték nélküli   Kommunikációs műholdak segítségével 6

7 A fizikai réteg  Minden hálózat alapja  Definiálja a hálózatok mechanikai, elektromos és időzítési interfészeit  Az adatátvitel sávszélességét a természet korlátozza:  Zajmentes csatornákon a Nyquist-korlát  Zajos csatornákon a Shannon-korlát 7

8 Fizikai réteg feladata  Bitek továbbítása a kommunikációs csatornán  Annak biztosítása, hogy az 1-es 1-esként, a 0 pedig 0-ként érkezzen meg  Megoldandó, eldöntendő, kiderítendő problémái  Mekkora feszültgséget kell alkalmazni a logikai?  Mennyi ideig tart egy bit továbbítása?  Miként jön létre az összeköttetés?  Hogyan bomlik le az összeköttetés, ha már nincs rá szükség?  Megvalósítható-e az átvitel mindkét irányban?  A hálózati csatlakozónak hány érintkezője van? Mire lehet használni az egyes érintkezőket?  stb. Fizikai réteg hoszt 2. hoszt …101…

9 Tartalom   Sávszélesség   Fogalma   Csatorna átviteli sebessége   Fizikai réteg helye, feladata   Adatátvitel   Vezetékes   Vezeték nélküli   Kommunikációs műholdak segítségével 9

10 Adatátvitel I. Vezetékes II. Vezeték nélküli III. Kommunikációs műholdak segítségével 10

11 I. Vezetékes adatátviteli közeg 1. Sodrott érpár 2. Koaxiális kábel a) b) a)3-as kategóriájú UTP, b) 5-ös kategóriájú UTP (UTP: Unshielded Twisted Pair = árnyékolatlan sodrott érpár) 11

12 I. Vezetékes adatátviteli közeg Üveg Fényforrás Teljes belső visszaverődés Levegő Levegő/üveg határ a)b) a)Három lehetséges beesési szög b)A teljes belső visszaverődés miatt a fénysugár az üvegszálon belül marad 3. Fényvezető szál   A fény útja 12

13 I. Vezetékes adatátviteli közeg 3. Fényvezető szál • Fényvezető szál Fényvezető kábel Mag (üveg) Tükröző anyag (üveg) Köpeny (műanyag) Mag Tükröző anyag Burok Köpeny 13

14 Tartalom   Sávszélesség   Fogalma   Csatorna átviteli sebessége   Fizikai réteg helye, feladata   Adatátvitel   Vezetékes   Vezeték nélküli   Kommunikációs műholdak segítségével 14

15 II. Vezeték nélküli adatátvitel A) Rádiófrekvenciás átvitel  Nagy távolságra jutnak el  Könnyen áthatolnak az épületek falán  Minden irányben terjednek  Általában jó  Néha rossz (pl. autó fékének vezérlésénél)  Interferencia a felhasználók között, ezért engedélyhez kötött az alkalmazása 15

16 II. Vezeték nélküli adatátvitel B) Mikrohullámú átvitel  100 MHz fölött szinte egyenes vonalú terjedés  Jól irányítható  Föld görbülete problémát jelent  Meghatározott távolságonként ismétlők  Nem képes áthatolni épületek falán  Elhalkulás  függ az időjárástól és frekvenciától  4 GHz fölött már elnyeli a víz (pl. eső)  Kiosztás – egyes országok kormányai által  Szépségverseny vagy sorsolás?  TV-k, rádiók, mobiltelefonok stb.  rendőrség, katonaság, hajózás, navigáció, kormány stb. 16

17 II. Vezeték nélküli adatátvitel C) Infravörös és milliméteres hullámú  Távirányítókban  TV, HiFi-készülékek videomagnók  Egyéb rövid távolságon működő hálózatokban  számítógép – nyomtató – telefon – fényképezőgép  Jól irányítható  Olcsó  Könnyen előállítható  Nincs interferencia  Falon nem hatol át  Hátrány: csak kis távolságokban alkalmazható  Előny például:  a szomszéd nem kapcsolhatja át a tévénket  nehezebb lehallgatni 17

18 II. Vezeték nélküli adatátvitel D) A látható fény hullámhosszát alkalmazva  1775 Old Noth Church (Boston, USA) Bináris jelek látható fénnyel a támadás várható irányáról: Egy lámpa: a szárazföldről, kettő: a folyóról Ma: Lézer •Viszonylag kis távolság  szomszédos épületek között •Egyirányú kommunikáció  adó és vevő mindkét épületen •Nehéz célozni  szórás lencsével •Esőn, ködön nem hatol át •A felmelegedett felszálló levegő is megzavarhatja (lásd felső ábra) •Nincs szükség engedélyre 18

19 Tartalom   Sávszélesség   Fogalma   Csatorna átviteli sebessége   Fizikai réteg helye, feladata   Adatátvitel   Vezetékes   Vezeték nélküli   Kommunikációs műholdak segítségével 19

20 III. Kommunikációs műholdak  Az ’50-es, ’60-as években: fémborítású meteorológiai léggömbök  Az amerikai haditengerészet hamarosan felfedezte, hogy van egy állandó gömb, a Hold  Műholdak 20

21 Műholdak  Tulajdonképpen hatalmas mikrohullámú jelismétlők  Több transzponder  Nyaláb: széles vagy keskeny 21

22 Műholdak típusai 22

23 GEO műholdak Geostationary Earth Orbit: geoszinkron röppályás műholdak  km-es magasságban az egyenlítő körül keringő műhold a Földről nézve mozdulatlannak látszik (1945)  1962-ban fellőtték az első kommunikációs műholdat: a Telstart  2 foknál kisebb távolságot nem lehet tartani a GEO műholdak között: 180 ilyen műhold lehet az egyenlítő körül  Ezt rakétahajtóművekkel ellensúlyozzák: pozicionálás  Mikor az üzemanyag elfogy (kb. 10 év) instabillá válik a műhold: kikapcsolják 23

24 Egy GEO: VSAT rendszer Very Small Aperture Terminal: nagyon kis nyílásszögű terminál  A legtöbb rendszerben a mikroállomások nem képesek egymással közvetlenül kommunikálni a kis teljesítmény miatt  A Föld népességének nagyjából a fele több mint egy órányi távolságra lakik a legközelebbi telefontól.  Ilyen helyekre a telefonkábel költséges lenne  Hátrány: ~540 ms késleltetés 24

25 MEO műholdak 25

26 MEO műholdak Medium Earth Orbit: közepes röppályás műholdak  ~6 óránként megkerülik a Földet  Műholdkövetés  Kisebb lábnyom, kisebb késleltetés, kisebb adóteljesítmény  Nem használják telekommunikációs célokra  A GPS rendszer (General Positioning System) 24 db, kb km magasan keringő MEO műhold 26

27 LEO műholdak 27

28 LEO műholdak 28 Low Earth Orbit: alacsony röppályás műholdak   Gyors mozgás: ~90 perc alatt kerüli meg a Földet   Egy teljes rendszerhez sok kell   Az adó állomások teljesítménye még kisebb lehet, kisebb a késleltetés is   LEO rendszerek például   Iridium   Globalstar   Teledesic

29 Iridium  1990-ben a Motorola 77 LEO műhold fellövésére kért engedélyt az FCC-től (Federal Communication Comission)  Iridium – a project neve  a 77. elem (77 elektron kering a mag körül)  később a tervet felülvizsgálták → 66 műhold is elég (a 66. elem a Diszprózium)  Amint egy műhold eltűnik a felhasználó látóteréből, megjelenik egy másik 29

30 Iridium  1997-ben fellőtték a műholdakat  Nem volt nagy kereslet a műholdas telefonokra – a mobiltelefonok ebben az időben futottak fel  1999-ben tönkrement a cég  25 millió $-ért megvette egy befektető az 5 milliárdnyi eszközt  2001-ben újra indult a szolgáltatás 30

31 Az Iridium feladatai  Hanghívás, fax, személyi hívó, adatszolgáltatás, navigáció  A világon bárhol(!) képes legyen az előfizető kis késleltetéssel telefonbeszélgetés lebonyolítására  A beszélgetés díja a hívás távolságától teljesen független 31

32 Működés  A műholdak 750 km magasan keringenek, kör alakú, sarki röppályákon  32 szélességi fokonként 6 láncba rendeződve  Műholdanként 48 cella (pontnyaláb), és 3840 csatorna 32 cellák

33 Működés  Adatok továbbítása műholdakon  Adatok továbbítása a földön  Kisebb technika az űrben

34 Globalstar  Az Iridium alternatív megoldása  48 LEO műhold  Hajlított cső módszer – a bonyolult dolgokat a földön tartja  A nagy földi antennák miatt a telefonok teljesítménye csökkenthető 34

35 Teledesic  Internet-felhasználóknak szánták  1990-ben alapították a céget  Az akkori telefonos kapcsolatok nagyon lassúak voltak  Olyan VSAT rendszert akartak, ami megkerüli az összes telefontársaságot  100 Mb/s feltöltési, 720 Mb/s letöltési sebesség volt a cél 35

36 Teledesic  Eredetileg 840 db, 700 km-en keringő LEO műholdat akartak  Ez később 1400 km-en, 288 db-ra csökkent  Megint később 30 db, nagyobb lábnyomú műhold  Az űrben történő csomagkapcsolásra terveztek  A felhasználók dinamikusan igénylik a sávszélességet kb. 50 ms alatt  Az Iridium és a Globalstar kereskedelmi sikertelensége miatt október 1-jén leállították a projektet 36

37 Néhány műhold-rendszer  Thuraya (GEO)  kis készülékes, van adatátvitel is, GPS segítheti  Immarsat (GEO)  '79 óta, adatátvitel is  ICO (MEO)  a földön ICONET  Teledesic (MEO)  ez már számítógéphálózat, ICO-val egyesülhetett volna  Iridium (LEO)  távközlő, internet is  Globalstar (LEO)  távközlés, adat is (jobb); készülék – műhold – FÖLD – műhold – készülék 37

38 Kis műholdak (<1000kg)  A kis műholdak (mini, micro, nano, pico) igen széles körben alkalmazhatók a csillagászat, tudományos kutatás, űrgeodézia, katasztrófavédelem, távérzékelés, hírközlés, katonai kísérletek területén, ezért az érdeklődés irántuk világszerte nő.  A mikroelektronika, a miniatürizálás eredményeképpen komoly versenytársai lehetnek a nagyobb műholdaknak.  Gazdaságos megoldást kínálnak a legkülönfélébb feladatokra.  Nagy felbontású képek  600 km x 600 km méretű, 2,5m-es felbontású  tüzek, árvizek, mezőgazdaság stb.  „store and forward” kommunikáció  nagyon gazdaságos hírközlési lehetőséget biztosít igen távoli földi pontok között (TCP/IP is)  fix-fix, fix-mobil, mobil-mobil állomások közötti kommunikáció  Logisztikai feladatok, áruk követése, mentés stb.  Pl. Opal, Starshine-3, PICOSAT, Sapphire, PROBA, BIRD, DASH, Kolibri

39 Műhold vagy fényvezető kábel?  Az 1980-as évek elejéig műholdak: addig a telefonhálózat keveset változott  1984-ben Amerikában, majd Európában – piaci verseny  ADSL, távolsági hívások árának csökkentése A földi, fényvezető-szálas kapcsolatoké a jövő? 39

40 Néhány műholdas alkalmazás  Szélessávú adatátvitel (fényvezető szálakon idő-, frekvencia multiplexelés)  Mobil kommunikáció ott is, ahol nincs cella alapú összeköttetés  Adatszórási képesség  Indonézia: sziget  A vezetékekhez szükséges engedélyek beszerzése nehéz, vagy drága  Gyors üzembe állítás 40

41 Kommunikációs rendszerek  Amelyek részt vesznek nagy kiterjedésű számítógépes hálózatok gyakorlati megvalósításában  Vezetékes telefonrendszerek  Mobiltelefon-rendszerek  Kábeltévé-rendszerek 41

42 Fizikai réteg Következő téma: Adatkapcsolati réteg


Letölteni ppt "Fizikai réteg Bujdosó Gyöngyi Debreceni Egyetem • Informatikai Kar Komputergrafikai és Könyvtárinformatikai Tanszék 1 0 Hálózati ismeretek III:"

Hasonló előadás


Google Hirdetések