Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 1 Kommunikációs rendszerek alapjai Infokommunikációs rendszerek 1. előadás Takács György – Tihanyi.

Az előadások a következő témára: "Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 1 Kommunikációs rendszerek alapjai Infokommunikációs rendszerek 1. előadás Takács György – Tihanyi."— Előadás másolata:

1 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 1 Kommunikációs rendszerek alapjai Infokommunikációs rendszerek 1. előadás Takács György – Tihanyi Attila

2 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 2 Mit tartalmaz a tárgy? INFOCOM = INFOrmation and COMmunication Elsőként (távközlés)technológiai alapokat, alapelemeket (dobozokat), A technológiai alapelemekből építhető rendszereket, hálózatokat, A rendszereken nyújtható szolgáltatásokat, A szolgáltatásokra épülő alkalmazásokat, Üzleti környezetet, Szabályozási kérdéseket, Laboratóriumi méréseket, bemutató méréseket,.

3 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 3 Milyen ez a tárgy? Nehéz, mert ez nagyon összetett tudomány! Nehéz, mert angolul kell tanulni és vizsgázni! Nehéz, mert vastag a könyv! Hasznos, mert ezen tudomány nélkül félkarú vagy sánta a műszaki informatikus! Hasznos, mert sokan ebből fognak megélni! Hasznos, mert vannak sok olyan alapelv, amely változatlanul érvényben lesz és használatukban lesz még 2050-ben is!

4 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 4 Miért különösek az infokom rendszerek? Ilyeneket nem lehet boltban vásárolni! Meg kell ezeket tervezni, meg kell építeni, működtetni kell, az igények ütemében bővíteni és fejleszteni kell, végül fel kell számolni, ha már nem kell. Álmodnak róla, eldöntik, hogy kell és milyen legyen, létrejön, fejlődik, problémák merülnek fel vele kapcsolatban, amiket orvosolni kell, együtt kell élnie és működnie más rendszerekkel, végül elavul, nem kell senkinek, fel kell számolni, átveszik helyét az új generációk. Nem az ICT mérnökök játékszere, nem is műszaki kritériumok alapján születik, fejlődik és hal ki. Az infokom világot a verseny és az ÜZLET mozgatja. A befektetők ide teszik a pénzt, ha van haszna, ha nincs, befektetik máshol. Valamikor szolgálatként kezelték, mint a mentőket, a tűzoltókat, rendőrséget, hadsereget…… Ma már nincs normális élet infokom rendszerek nélkül. Képzeljék el mindennapjaikat telefon, rádió, TV, Internet, mobil, bankkártya, CD, számítógép együttműködő rendszerei nélkül. Hogy működne egy patika, egy frankfurti repülőtér vagy egy bank enélkül? Ma Magyarországon többet költünk infokom termékekre és szolgáltatásokra, mint élelmiszerre (beleértve a kenyeret, húst, gyümölcsöt, sört…..) Már több, mint 2 milliárd embernek van mobilja…..

5 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 5 Az oktatás rendje --tantárgykövetelmények Előadások angolul Rövid magyar bevezető Rövid magyar összefoglaló a végén Előadás megszakítható angol kérdéssel Támogató könyv, ami szinte mindent tartalmaz magyarul, angolul, ingyen, on-line (kérem, hogy ne nyomtassák ki sok példányban, mert nyelvenként kb. 1100 oldal) www.hte.huwww.hte.hu Konzultáció magyarul azoknak, akik meghallgatták az angol előadást – igény szerint, egyeztetés alapján Ajánlott irodalom angolul és magyarul a könyvtárban 3-3 példányban Szóbeli vizsga angol nyelven kollokvium szerűen A vizsgaidőszakban minden héten legalább egy napon lehet vizsgázni Vizsgafeltétel 1 db zárthelyi eredményes megírása a 10. héten Minden előadás dia megjelenik a honlapomon az előadás után Előző évi diák is szerepelnek a honlapon a még elő nem adott anyagból Szószedet csak papíron, csak a jelenlévőknek Jegyzetelés diavázlatok másik oldalára? HÖK???

6 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 6 hét Előadás hétfő 13-16 1 Szep 7Bevezetés 2 Szep 14VEZTÉKES ÁTVITELI KÖZEGEK 3 Szep 21RÁDIÓS ÁTVITELI KÖZEGEK 4 Szep 28Kódolás, NYALÁBOLÁS, KAPCSOLÁS, 5 Okt 5PSTN HÁLÓZATOK, GERINCHÁLÓZATOK 6 Okt 12GSM HÁLÓZATOK, ÚJABB MOBIL HÁLÓZAT GENERÁCIÓK 7 Okt 19.Műsorelosztó hálózatok, IPTV 8 Okt 26Őszi szünet 9 Nov 2.Magánhálózatok, épületen belüli hálózatok 10 Nov 9.ZH és ADSL 11 Nov 16Szolgáltatások 12 Nov 23Végberendezések, AZ ELEKTRONIKUS HÍRKÖZLÉS SZABÁLYOZÁSA 13 NOV 30Rádiós adathálózatok 14 Dec 7VOIP, Wireless Home Gateway

7 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 7 What is the topic of this course? INFOCOM = INFOrmation and COMmunication Basics of telecommunications technology and basic components, boxes Systems and networks constructed from building blocks and boxes Services based on systems and networks Applications based on the services The business aspects of telecommunications Telecom regulations issues Laboratory exercises, demonstrations,

8 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 8 On this course Telecommunications are very sophisticated kind of technical sciences, The English (or Hungrish) language can cause problems during lessons and exam, The text book has about 1100 pages – and that is not a simple enjoy to understand it, Useful to understand telecommunications, because this field is an essential part of information technologies. Without this part of knowledge an engineer may be only partial expert of IT! Useful because some of you can live well on this knowledge. Useful because principles of telecommunications will be valid and usable even in 2050!

9 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 9 Rules of this course Lectures will be held in English Short (max 10 min.) Hungarian introduction Short (max 5 min.) Summary at the end My presentation can be interrupted by English questions only Textbooks are available both in English and Hungarian electronic form free of charge. Volume is cca. 1100 pages (each). Please protect forests, do not print it! www.hte.hu Further books can be find in the library (English and Hungarian). Verbal exam will be organised three times per week. I prefer classic low stress version. A group of students might be present. Each of them can agree with or correct the actual answer. Precondition for exam: successful written exam in week No8. Slides are shown on my homepage.

10 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 10 Why infocom for computer engineers? Internet is TELECOM based CONVERGENCE

11 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 11 http://www.internetworldstats.com/stats.htm INTERNET revolution

12 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 12 The number of potential subscribers will be saturated soon! What about on Internet traffic? Nowadays the total transit traffic measured by user access points180 petabit/day and doubling within one year How much 180 petabit (180*10 15 bit) ? The Library of Congress (No1 on the globe) has 10 terabyte (including books, papers, videos) Nowadays users download 2250 times equal content of the Library of Congress. The 60% of this traffic is generated by private users. The traffic growth is increasing!!!

13 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 13 Convergence Telecom Industry mobility main frames desk top computing PC PC-LAN Internet electronic publishing and entertainment Computer Industry Media Industry Infocom Industry

14 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 14 What is the source of convergence?

15 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 15 Development of technology???

16 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 16 Market demand???

17 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 17 Several reasons: Common technology platform – digital technology – common development rate, Unlimited telecom possibilities – no practical limit in bandwidth and no limit in geographic distance Store, copy and searching of information content

18 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 18 Convergence in networks Traditionally separate networks and different technologies for telephone, for cable TV, for broadcasting, for data communications Today: we make telephone calls on CaTV networks, on Internet, we access to Internet via telephone lines (ADSL) or Mobil telephone networks Today we download films on Internet and can receive TV news on mobile networks ……..

19 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 19 Convergence in terminals Traditionally it was telephone, TV set, computer, CD player…… Today: we play MP3 files on mobile telephone, watch TV programs on Computer, edit excel files on mobile phone, read e-mails on TV screen…. Today the refrigerator can order beer by internet, we can control the heating of our room by mobile phones, the copy machine sends the scanned documents as e-mail attachment, the surveillance system send messages if the dog went out from the garden........ Which intelligent equipment is not a real terminal?

20 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 20 Stupid terminals Intelligent systems intelligent network Stupid networks Cultural differences I.

21 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 21

22 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 22 Cultural differences II. Telecom Computer Sate monopoly/income Market oriented International standards Proprietary solutions Detailed legal regulation Self regulation (if any) Statistical figures available Estimations only

23 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 23 The big competition in the INFOCOM game (Carelli, EURESCOM) Processing power Transmission capacity Storage capacity Is it cheaper a stored bit, a processed bit or a travelling bit? How will its cost vary with time?

24 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 24 Three “decreasing costs” for a bit ProcessingTransmittingStoring

25 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 25 Who is running faster?

26 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 26 Moore law on processing powerThe processing power doubling within 18 months Gilder law on bandwidthThe total bandwidth tripling within 12 months Metcalf law on the values of networks The potential value of networks are proportional with the quadrate of users Shugart law on the price of memory capacity The price per bit in magnetic storage devices halving within 18 months Ruettgers law on the storing capacity The memory capacity doubling within 12 months Wacker law on meta-dataThe information related to a transaction can have more value than the transaction itself

27 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 27 Statements: 1.The winner is the bit transport 2.We are in the age of practically infinite bandwidth 3.We are in the age of the practically free bandwidth („too cheap to meter”) 4.No distance limits within the globe 5.These facts together can lead to revolution in the field of infocommunications

28 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 28 Verification No 1. (The bit transport is the winner) Highest exponent The physical limits are close in memories and processors

29 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 29 Verification No 2. (infinite bandwidth in fibre optic cables) 10Gbit/s per carrier 1000 carrier per fibre 1000 fibre per cable Totally 10 16 bit/s/cable Can be considered 10 16 bit/s as practically infinite bandwidth?

30 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 30 Verification No 2. (infinite bandwidth) 1 human life ~80 years 1 human life ~ 2,5*10 9 s Video downloads with normal quality ~ 1Mb/s 1 optical cable is suitable to download within 1 s videos for 4 persons full life!! (80 years, 365 days per year, 24 hours per day)

31 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 31 Verification No 3. (free bandwidth) A PPKE has connection to the NIIF network by 2 Gb/s link The leasing fee for the dark fibre takes about 200.000 Ft/month Can be considered this value free????

32 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 32 Verification No 5. (free bandwidth) downloading1Gb takes 0,079 Ft!!!

33 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 33 Verification No 4. (no distance limits) The smallest attenuation in fibre cables nowadays 0,001 dB/km Using such cable Práter u. - Berkeley can be connected without repeaters ! 4 life/s/cable

34 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 34

35 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 35 Consequence No1 (infinite and free bandwidth) Free(??) products are nod good basis of business ! Only way to have profit to force wasteful usage or to pay for other products

36 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 36 1970 1$/transistor 2002 0,000 000 040 $/transistor Example for wasteful usage

37 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 37 Consequence No 2 (infinite and free bandwidth) New network philosophy, structure, new functions in the nodes.

38 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 38 What network architecture? Circuit vs. packet switching A rule of thumb: –Band is cheap: circuit switching –Processing is cheap: packet switching Distributed vs. centralized intelligence Packet processing by 10 16 b/s ????

39 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 39 Stupid terminals Intelligent systems intelligent network Stupid networks Cultural differences I.

40 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 40 Now we can use fibre cables as Bell….. Or as in radio broadcasting…..  No switching! Broadcasting in the fibresphere! (fényhéj). As it was at the very beginning of telephony by Bell…. One line to the grocery, one line to the bank, other line to the hair dresser… peer world ( Egyenrangúak világa)

41 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 41 Consequence No 3 (infinite and free bandwidth) Completely different user behaviour New ratio of computing – downloading – storing!

42 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 42 Limits of processing?

43 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 43

44 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 44 Higher and higher limits in memories? Hitachi Plans 1TB Hard Disk Drive for Year End. 1TB Hard Drives to Emerge in 2006 In 1998 the average of shipped hard discs was 5,1GB in PC-s In 2006, a typical workstation hard disk might store between 80 GB and 500 GB ( source: http://en.wikipedia.org/wiki/Hard_disk)2006workstation

45 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 45

46 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 46 Consequences on university level education (Jacques Vaisey, Simon Frases University) The efficiency of telelearning will be comparable of contact courses. Canned free courses in several subjects (MIT OpenCourseWare Initiative) Peer-to-peer communities of students (no profs) Consultation of experts/profs „for a fee” The certifiers of knowledge are issued not only by universities!

47 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 47 Technology / Transmissioncopperopticalradio Technology / Switchingcircuitpocketcell signallin g NetworkstelephonemobilebroadcastCATVdataspecial Servicesdialoguecontentnetwork ApplicationsCommercelearningworkingmedicine Terminalstelephonemobilespecial RegulationEUHungary limited resources

48 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 48

49 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 49

50 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 50

51 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 51 Optically visibleloop The surface of the earth 30-50 km because the spherical earth Terrestrial microwave connections

52 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 52

53 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 53 Multipath radio wave propagation

54 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 54 RECEIVER SENDER Without FADING RADIO FOR MOBILES

55 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 55

56 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 56

57 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 57

58 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 58

59 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 59

60 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 60

61 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 61

62 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 62

63 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 63

64 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 64 Multiplexing in PDH

65 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 65 Telephone network structure of MATAV Secondary exchange Primary exchange Backbone network Local exchange Subscriber Access network Inter exchange network

66 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 66

67 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 67

68 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 68 Fényvezető szálak réz tartalékkal Réz érpárak GSM Rádiós kapcsolat

69 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 69 Switching and multiplexing City A City B Call low utilization Higher utilization

70 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 70 Changing in the technologies Changing on the TV market

71 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 71 Broadcasting networks

72 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 72 MPEG-2 structure Hierarchic –Picture sequence –Group of pictures –picture –slice –macroblock –block Y0Y1 Y3Y2 UV IBBPBBPBBBPIBBBPB

73 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 73 Transport Stream structure

74 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 74 What is ADSL? Asymmetric Digital Subscriber line, A modem technology, Convert existing twisted-pair telephone lines into access paths for multimedia and high speed data communication, Can transmit up to 6Mbps downstream, Can transmit up to 832 kbps upstream, Transform the existing PSTN network to a powerful system capable of bringing multimedia, full motion video to the subscriber’s home.

75 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 75

76 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 76

77 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 77 dividing the spectrum to 256 subfrequencies

78 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 78

79 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 79

80 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 80

81 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 81

82 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 82

83 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 83

84 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 84 1 foot = 30,48 cm

85 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 85 11 th September 2001. BIX traffic

86 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 86 11 th September 2001. BIX traffic

87 Infokom. rendsz. 1. előadás 2009. szep. 7. komea109 87 11 th September 2001. Origo Origo - news