Németh Krisztián BME TMIT 2006. dec. 13. Távközlő Hálózatok 27. előadás 10. Szemelvények a fizikai rétegből 11. Az információközlő hálózatok felépítésének elvei Németh Krisztián BME TMIT 2006. dec. 13.

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.)

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

Visszhang Több helyen keletkezhet, de a 2/4 huzalos átalakításnál jellemző Példa átviteli út: (egy vonal egy vezeték) (műholdas átvitelnél akár ennél is több) önhang visszhang hurok!

Visszhang Önhang: A hurkot ki kell küszöbölni, hogy: Visszhang: 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

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

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

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

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

Elhalkulás (fading) Hatásai: Mit tehetünk ellene? 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

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

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

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

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

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

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

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

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!)

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.)

Modellek, modellezés...

Az információközlő hálózatok topológiai modellezése 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!

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

Fizikai hálózat Útszakasz Csomópont Fontos a térbeli elhelyezkedés 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

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

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

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

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

Példák a különböző hálózatmodellekre Az adatkapcsolati hálózat:

Példák a különböző hálózatmodellekre A forgalmi hálózat:

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

Példák a különböző hálózatmodellekre Az adatkapcsolati hálózat:

Példák a különböző hálózatmodellekre A fizikai hálózat:

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

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

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

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:

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

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

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.:

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

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.:

Köszönöm az egész félévi figyelmet! A vizsgákhoz pedig: