Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

2. előadás Az OSI hét rétegű modell A fizikai réteg kérdései.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "2. előadás Az OSI hét rétegű modell A fizikai réteg kérdései."— Előadás másolata:

1 2. előadás Az OSI hét rétegű modell A fizikai réteg kérdései

2 Az előadás kivonata 4 bevezetés, fogalmak 4 a rétegelt kommunikációt megvilágító példák 4 az OSI hét rétegű modellje 4 az egyes rétegek rövid ismertetője

3 Fontos fogalmak 4 rétegelt kommunikáció 4 protokoll 4 hálózati elemek 4 entitás 4 protokoll adategység

4 Alapprobléma 4 különböző hálózatok között 4 hálózati elemek között 4 különböző gyártók 4 kölönböző bonyolultságú eszközök

5 Az OSI referenciamodell, fogalmak 4 OSI: Open System Interconnection - Nyílt Rendszerek Összekapcsolása 4 Protokoll: az egyes hálózati elemek közti kommunikáció szabályai 4 Rétegelt kommuniációs modell (OSI referenciamodell): –a konkrét megvalósítástól független keretrendszer, információ feldolgozó/továbbító rendszerek összekapcsolására –a kommunikáció során az adat meghatározott funkciójú rétegeken keresztül halad –az egyik végpont adott rétegbeli entitás -a kommunikál a másik végpont ugyanazon rétegbeli entitásával –adott rétegbeli entitás többletszolgáltatást nyújt a fölötte lévő rétegbeli entitásnak az alatta levő réteg szolgáltatásait felhasználva

6 Az OSI referenciamodell, fogalmak 4 Entitás: tulajdonságaival jellemzett absztrakt objektum 4 Protokoll Adategység (PDU, Protocol Data Unit): –az egyes rétegekben ilyen egységekben kerül az adat feldolgozásra –az egyes rétegek feldarabolják/összefűzik a felsőbb rétegből érkező PDU -kat és további információt illesztenek hozzá

7 Rétegelt kommunikáció analógiája 4 entitások: igazgató, tolmács, telefon 4 szolgáltatások: fordítás, hangátvitel 4 kommunikáció az egyes rétegbeli entitások között

8 Rétegelt kommunikáció analógiája 4 entitások 4 entitások közti kommunikáció 4 rétegek közti szolgáltatások 4 PDU -k: levél, címzett boríték, UPS boríték, doboz

9 Az OSI rétegei

10 4 Síkok: szokás megkülönböztetni adat síkot és vezérlési síkot –adat sík: a felhasználói („hasznos”) adatok átvitele az OSI rétegeknek megfelelően –vezérlési sík: a kommunikációhoz szükséges vezérlési üzenetek (pl. hibajelzés, kapcsolatfelépítés-kérés, nyugta, stb.) átvitele az OSI rétegeknek megfelelően 4 Rétegek: a gyakorlati megvalósításokban egyes rétegek kimaradhatnak, vagy több réteg funkcióit egy rétegben valósítják meg 4 Alrétegek: egyes fontos funkciók megvalósítására egyes rétegek további alrétegekre oszthatók

11 Átviteli közeg 4 az első OSI réteg (fizikai réteg) „alatt” található 4 a tényleges adatátvitel hordozója, a fizikai összeköttetés 4 típusai: –rádiós összeköttetés (átviteli közeg a levegő) –optikai összeköttetés (átviteli közeg az üvegszál) –kábeles összeköttetés (átviteli közeg pl. koaxiális kábel, sodrott érpár, stb.)

12 Fizikai réteg 4 fő feladata az adatok továbbítása a fizikai csatornán –fizikai összeköttetések aktiválása, fenntartása, deaktiválása –az adatfolyam átalakítása a közegen való átvitelhez (csatornakódolás, moduláció stb.) –az adatfolyam átalakítása a fizikai közegen haladó jelekké ( rádióhullámokká, fényimpulzusokká, feszültségszintekké) 4 sorrendhelyes adattovábbítás 4 hibák jelzése az adatkapcsolati réteg felé 4 hibajavító kódolás

13 Adatkapcsolati réteg 4 adatkeretek létrehozása, a keretek határainak megjelölése és felismerése 4 az adatkeretek átviteli hibától mentes, sorrendhelyes továbbítása 4 nyugták küldése és fogadása 4 hiba esetén újraadás, újraadás fogadása 4 hibamentes átvitel a hálózati réteg felé 4 közeghozzáférési alréteg (MAC, Medium Access Control): –a csatornahozzáférést vezérli 4 logikai összeköttetés-vezérlési alréteg (LLC, Logical Link Control)

14 Hálózati réteg 4 hálózati szintű összeköttetések biztosítása 4 heterogén hálózatok összekapcsolása 4 hálózaton belüli útvonalválasztás (routing), forgalomirányítás 4 forgalomvezérlés

15 Szállítási réteg 4 végponttól végpontig kommunikáció biztosítása függetlenül az alsó rétegektől 4 végpont-végpont összeköttetések nyalábolása 4 vég-vég hibamentes és sorrendhelyes átvitel 4 hibaellenőrzés 4 nyugtázás és újraküldés 4 forgalomvezérlés

16 Viszony réteg 4 megjelenítési rétegbeli entitások közti párbeszéd biztosítása 4 viszony összeköttetések leképzése szállítási összeköttetésekre 4 viszony összeköttetések fenntartása a szállítási összeköttetés hibája után is 4 egy viszony összeköttetés több egymás utáni szállítási összeköttetést is használhat 4 egy szállítási összeköttetés több egymás utáni viszony kapcsolatot is szállíthat

17 Megjelenítési réteg 4 az alkalmazási réteg számára „érthetővé” alakítja az átvitt adatot 4 a két végpont közötti szintaktika egyeztetése 4 adattömörítés, hitelesítés, titkosítás

18 Alkalmazási réteg 4 nyílt rendszerek összekapcsolását érintő, a többi réteg által nem tartalmazott funkciók 4 a kommunikációs partnerek azonosítása 4 megegyezés a titkosítási eljárásban 4 az elfogadó szolgálatminőség meghatározása 4 megállapodás az adatok sértetlenségét ellenőrző eljárásban 4 rendszermenedzselési, alkalmazásmenedzselési és felhasználói folyamatok

19 Az átviteli csatorna és a fizikai réteg

20 Az előadás kivonata 4 bevezetés, fogalmak 4 az információ hordozói: jelek 4 a frekvencia fogalma, sávszélesség 4 moduláció fogalma, fajtái 4 digitális adatok átvitele, digitális modulációk  tipikus átviteli közegek  rádiós átvitel, műholdas és mobil kommunikáció  hagyományos telefónia, analóg jel digitális átvitele  ISDN

21 Legfontosabb fogalmak 4 jel, teljesítmény 4 frekvencia, sávszélesség 4 moduláció, moduláció fajtái 4 digitális átvitel 4 átviteli sebesség  moduláció, digitális moduláció  átviteli közeg  rádiós átvitel  cellás elv, frekvencia-újrafelhasználás  telefónia, beszédátvitel, beszéd átalakítása digitális jellé  ISDN

22 Jel, teljesítmény 4 a kommunikáció során az információt mindig jelek hordozzák 4 a jel valamilyen fizikai mennyiség időbeli változása –vezetékes kommunikáció: elektromos feszültség –rádiós kommunikáció: elektromos és mágneses térerősség –optikai kommunikáció: fényintenzitás –akusztikus kommunikáció: a levegő nyomása

23 Jel, teljesítmény 4 a teljesítmény a jel energiáját jellemző mennyiség 4 a jel teljesítménye meghatározza a kommunikáció során –maximálisan áthidalható távolságot –a kommunikáció érzékenységét a zajokkal szemben –a kommunikációhoz szükséges energiát (akkumulátorok)

24 Frekvencia 4 periódikus jelek frekvenciája a periódusidő reciproka 4 periodikus jel u(t) ha u(t)=u(t+kT) 4 a frekvencia: mértékegysége 1/sec=1 Hz 4 szinuszos jelek:

25 Frekvencia, sávszélesség 4 szinuszos jelek összege: pl. négy szinuszos jel, különböző amplitúdókkal, különböző frekvenciákkal jel spektrum

26 Frekvencia, sávszélesség 4 minden jel előállítható végtelen sok szinuszos jel összegeként jelspektrum

27 Frekvencia, sávszélesség 4 a jel sávszélessége: a spektrum „jelentős” része 4 a sávszélesség annál nagyobb, minél hirtelenebb ugrások, változások vannak a jelben spektrum

28 Frekvencia, sávszélesség 4 az átviteli csatornák a jeleket csillapítják 4 ez a csillapítás frekvenciafüggő 4 az átviteli csatorna sávszélessége: az a frekvenciatartomány, ahol a csatorna csillapítása nem jelentős 4 ha egy jel spektruma a csatorna sávszélességébe esik, akkor át lehet vinni azon a csatornán 4 példa: az emberi fül mint „csatorna” sávszélessége: kb. 20 Hz Hz (20 kHz), ezért az infra- és ultrahangokat nem halljuk

29 Frekvencia, sávszélesség 4 azok a jelek, amelyek frekvenciában nem lapolódnak át, egy időben átvihetők ugyanazon csatornán 4 a frekvenciában nem átlapolódó jelek szűréssel szétválaszthatók átvihetőknem vihetők át

30 Moduláció 4 cél: minél több jel átvitele egy időben ugyanazon a csatornán 4 megoldás: moduláció 4 moduláció: az eredeti jel spektrumát eltolja moduláció vivőfrekvencia

31 Moduláció Juventus Est FM Danubius szűréssel bármelyik fogható vivőfrekvenciák

32 Moduláció 4 jel: u(t), vivőfrekvencia: f 0 4 a moduláció fajtái: –amplitúdó moduláció (AM): –frekvencia moduláció (FM): –fázis moduláció (PM): 4 a frekvencia- és fázismoduláció zavarvédettebb: a jel amplitúdója nem számít

33 Digitális átvitel 4 az átvinni kívánt adat bináris sorozat pl a bináris sorozatnak valamilyen fizikai jelet kell megfeleltetni 4 vezetékes kommunikáció: –1 : 1V, 0 : 0V (más értékek is elképzelhetők) alapsávú –baj: sok 1 vagy 0 egymás után –megoldás: kódolások (pl. Manchester) 4 optikai kommunikáció: –1 : fényimpulzus, 0 : fényimpulzus hiánya 4 rádiós átvitel: digitális modulációk –lehet amplitúdó, frekvencia vagy fázis moduláció

34 Digitális átvitel 4 sok egyes vagy sok nulla egymás után nem detektálható 4 Manchester kódolás, különbségi Manchester kódolás: egy bitet nem egyszerűen a feszültség magas vagy alacsony szintje jelöl 4 baj: sávszélességet kb. kétszeresére növeli Manchester: bitidő közepén 1: , 0:  különbségi Manchester: bitidő közepén mindig, elején 0: van, 1: nincs

35 Digitális átvitel 4 a csatorna jellemzője az átviteli sebesség 4 egy másodperc alatt hány bitet (1 -est vagy 0 -t) lehet a csatornán átvinni 4 1 bit/sec, 1024 bit/sec=1 kbps, 1024 kbps=1 Mbps 4 az átviteli sebesség szorosan összefügg a csatorna sávszélességével 4 minél negyobb az átviteli sebesség, annál nagyobb az igényelt sávszélesség 4 modulációval az adott átviteli sebesség kisebb sávszélességen is megvalósítható 4 a digitális csatorna átviteli sebességét is szokás sávszélességnek nevezni

36 Digitális átvitel 4 minden csatornán van zaj 4 a zaj teljesítménye befolyásolja az átvitel minőségét 4 a zaj korlátot jelent a maximális átviteli sebességre is 4 ha a jel teljesítménye S, a zaj teljesítménye N, a csatorna sávszélessége B, akkor elméleti korlát van a legnagyobb átviteli sebességre 4 Shannon (1948): átviteli sebesség < B·log 2 (1+S/N) bit/s

37 Digitális átvitel Digitális modulációk 4 ASK (Amplitude Shift Keying), amplitúdó billentyűzés: a vivő amplitúdója 0, ha az átvitt bit 0 4 többszintű ASK: egy időrésben n bit átvihető, ha 2 n féle amplitúdót használunk, pl. A 1 :00, A 2 :01, A 3 :10, A 4 :11 4 zajra nagyon érzékeny

38 Digitális átvitel Digitális modulációk 4 FSK (Frequency Shift Keying), frekvencia billentyűzés: a vivő frekvenciája különbözik ha 1 -est vagy 0 -t küld az adó 4 többszintű FSK: egy időrésben n bit átvihető, ha 2 n féle frekvenciát használunk, pl. f 1 :00, f 2 :01, f 3 :10, f 4 :11

39 Digitális átvitel Digitális modulációk 4 PSK (Phase Shift Keying), fázis billentyűzés: a vivő fázisa hordozza az információt 4 többszintű PSK: n bit átvihető 2 n fázisértékkel kétszintű PSK: BPSK négyszintű PSK: QPSK

40 Átviteli közegek Sodrott érpár 4 olcsó 4 közepesen védett a zavaroktól 4 néhány Mbps sebesség 4 közepes távolságig (2-4 km) 4 a sodrás csökkenti a zavarokat 4 alkalmazás: telefónia vezeték szigetelő, védő rétegek

41 Átviteli közegek Árnyékolt sodrott érpár (STP) 4 fémes köpeny védi az érpárokat 4 nagyobb zavarvédettség 4 nagyobb csillapítás 4 drágább 4 alkalmazás: számítógépes hálózatok Árnyékolatlan sodrott érpár (UTP) 4 több fajta 4 legolcsóbb : 4 Mbps, legdrágább : 100 Mbps 4 hangátvitel, számítógépes hálózatok

42 Átviteli közegek Koaxiális kábel 4 zavarvédett 4 közepesen drága 4 alapsávú átvitel: 10 Mbps 4 moduláltan: 150 mbps 4 alkalmazás: TV műsorszórás, számítógépes hálózatok réz vezető árnyékolás szigetelés

43 Átviteli közegek Optikai kábel 4 kiváló zavarvédettség 4 nagy átviteli sebesség : több Gbps 4 az átviteli sebességet nem az optikai kábel korlátozza, hanem a csatolások, jelfeldolgozás, stb. 4 magas költségek (csatlakozások, adók, vevők) 4 optikai jelfeldolgozás nagyon drága, ezért 4 kapcsoláshoz, erősítéshez, elágazásoz az optikai jelet elektromos jellé kell konvertálni, majd vissza

44 Átviteli közegek Optikai kábel 4 felépítés: belső mag, köpeny, védőburkolat 4 monomódusú szál: –belső mag átmérője egyenlő az átvitt fény hullámhosszával –áthidalható távolság nagyobb (100 km) –átviteli sebesség 10 Gbps 4 többmódusú szál: –a magátmérő nagyobb, mint a fény hullámhossza, a fénysugarak a köpenyről visszaverődve haladnak, több hullámhosszú fénysugarak párhuzamosan –áthidalható távolság kisebb

45 Átviteli közegek Rádiós átvitel 4 közeg: levegő (világűr) 4 zajos, árnyékolások, fading, Doppler csúszás 4 a frekvencia drága, a kiépítés olcsó 4 átviteli sebesség: a felhasznált sávszélességtől, modulációtól függő (<150 Mbps)

46 Az elektromágneses spektrum

47 Átviteli közegek Földi mikrohullámú átvitel 4 a Föld görbülete korlátozza az áthidalható távolságot 4 kb. 50 km 4 digitális modulációval nagy sebesség elérhető (több száz Mbps)

48 Átviteli közegek Földi mikrohullámú átvitel 4 ionoszferikus visszaverődés: egyes frekvenciákon a rádióhullámok a légkör felső részéről (ionoszféra) visszaverődnek, az ádhidalható távolság megnő

49 Átviteli közegek Műholdas átvitel 4 nagy távolságok áthidalásához, illetve nagy területeken üzenetszórás (pl. műholdas televízió) 4 nagy sebesség (500 Mbps) 4 drága 4 az adat- és hangátvitelen, valamint műsorszóráson kívül számos távközlési jellegű szolgáltatás –navigáció –helymeghatározás (GPS) –globális vizsgálatok –térképezés

50 Átviteli közegek Műholdas átvitel 4 geostacionárius, vagy geoszinkron (GEO, Geostationary Earth Orbit) műholdak 4 az egyenlítő fölött 4 keringési idejük 24 óra, a Föld egy pontja felett tartózkodnak km magasságban 4 három GEO műhold lefedi a Föld nagy részét 4 a nagy távolság miatt a késleltetés nagy: beszédkapcsolatnál már érezhető

51 Átviteli közegek Műholdas átvitel 4 LEO (Low Earth Orbit), alacsonypályás műholdak 4 néhány száz km magasságban 4 globális lefedettségü mobil telefon/adathálózatok 4 pl. Motorola Iridium 66 db műhold 300 km magasan - csődbe ment 4 MEO (Medium Earth Orbit), közepes pályás műholdak

52 Mobil telefónia 4 a távközlés egyik leggyorsabban fejlődő ága 4 alapfelépítés: bázisállomások, mobil készülékek, mobil kapcsolóközpontok 4 a mobil készülék mindig a bázisállomáson keresztül kommunikál 4 az egy bázisállomás hatósugarába eső terület a cella

53 Mobil telefónia 4 a mobil egy kapcsolat közben átmehet egy másik cellába: hívásátadás (handoff, handover) 4 nehéz feladat: a másik bázisállomás lehet telített 4 gyorsan kell lezajlania: a felhasználó ne vegye észre 4 a handoverek gyakoriságát a cellák mérete és a felhasználók mozgékonysága határozza meg 4 a cellaméretet befolyásolja: adóteljesítmények, az adott mobil szabvány speciális követelményei, a felhasználók száma 4 pl. GSM cellaméret maximum 30 km sugár 4 egy adott terület minél több, kis cellával van lefedve, annál több felhasználót lehet egyszerre kiszolgálni

54 Mobil telefónia 4 frekvencia újrafelhasználás: a teljes rendelkezésre álló frekvenciasávokból csak néhányat használnak egy cellában 4 ugyanazokat a frekvenciákat ismét használják egy lehető legtávolabbi cellában 4 sokkal több felhasználó kiszolgálható max. n felhasználó kb. ugyanakkora terület max több mint 4*n felhasználó rendelkezésre álló frekvenciák

55 Telefónia 4 az emberi beszédhangok túlnyomó része a Hz - es tartományba esik 4 másképpen: az emberi beszéd sávszélessége kb Hz 4 cél: beszédátvitel egy általában analóg telefonkészüléktől egy másik analóg telefonkészülékig 4 tipikusan: a telefonból kijövő jel alapsávú, analóg – emlékeztető: alapsávi: nem modulát, vagyis az elektromos jel is kb. a Hz frekvenciatartományba esik –analóg: nem egyesek és nullák sorozatát kell átvinni, hanem a beszédnek megfelelő elektromos jelet 4 manapság csak az előfizetői hurkon analóg a beszédjel, tehát a készüléktől a telefonközpontig

56 Telefónia 4 PSTN: Public Switched Telephone Network, közcélú kapcsolt telefonhálózat 4 központok közi vonalak: trönkök 4 a trönkökön a beszéd digitálisan kerül átvitelre 4 ehhez a beszédjelet digitális adattá kell konvertálni

57 Telefónia analóg jel digitalizálása: 4 az analóg jelből bizonyos időközönkét mintákat veszünk, azaz megmérjük a jellemző fizikai mennyiség értékét (pl. hány Volt feszültség) telefonátvitelnél: 4 a beszédből 125  s -onként veszünk mintát 4 ez azt jelenti, hogy másodpercenként nyolcezer mintát veszünk 4 mintavételi frekvencia: 8 kHz

58 Telefónia analóg jel digitalizálása: 4 minden egyes mért értéket digitális számmá konvertálunk telefonátvitelnél az A-szabály szerint történik ez a konvertálás mintavételi tétel: 4 ha a mintavételi frekvencia a jel legnagyobb frekvenciájának kétszerese, a mintákból az eredeti jel visszaállitható   visszaállított jel

59 Telefónia telefonátvitelnél 4 mivel a mintavételi frekvencia 8 kHz, a beszéd sávszélessége pedig kb. 4 kHz, ezért visszaállítható 4 minten mintát egy nyolc bites számra konvertálunk: A szabály 4 másodpercenként 8·8000 bit, azaz 64kbps 4 más beszédkódolókkal: –pl. 56kbps (az A szabály 7 bites változata) –GSM: 13.6 kbps –lemehet 4 kbps -re: rossz minőségű pl. zene (mp3): 4 44kHz mintavételi frekvencia -> 22 kHz -ig, az emberi fül érzékelőkepességének felső határáig visszaállítható a jel, de! tömörítve pl. 128 kbps -re vagy 192 kbps -re

60 ISDN 4 Integrated Services Digital Network (Intergrált szolgáltatású digitális hálózat) 4 N-ISDN (narrowband - keskenysávú) 4 a hagyományos telefónia felváltására 4 integrált adat és hangátvitel 4 digitális telefonkészülék + számítógép, digitális átvitel a felhasználóig

61 ISDN 4 NT-1: Network Termination, hálózati végződés 4 TE-1: Terminal Equipment, ISDN -képes végberendezés 4 TA: Terminal Adapter: végberendezés-csatoló: nem ISDN készülékek (pl. hagyományos telefon) csatolása az ISDN vezetékhez 4 végkészülékekből maximum hét darab

62 ISDN 4 B csatorna: 64 kbps felhasználói adatokat szállít 4 D csatorna: 16 kbps vagy 64 kbps: jelzésátvitelre 4 BRI (Basic Rate Interface) alapsebességű hozzáférés: –2B + D csatorna –2*64 kbps hasznos adat + 16 kbps jelzési információ 4 PRI (Primary Rate Interface): –30 B + 2D csatorna –30*64 kbps hasznos adat +2*64 kbps jelzési információ


Letölteni ppt "2. előadás Az OSI hét rétegű modell A fizikai réteg kérdései."

Hasonló előadás


Google Hirdetések