Távközléstechnika (302) A tantárgy tömbösített oktatása: a félév első felében heti 2x3 óra előadás (kedd 15.20-17.55, csütörtök 14.25- 17.00, Moziterem) Utolsó előadás: október 21., ZH: október 31-ig ZH alapján megajánlott vizsgajegy (4 vagy 5 eredménnyel), félév végén vizsga! Aláírás feltétele: az összes mérés elvégzése, jegyzőkönyvek leadása Mérések: 6 mérés, 3 műszeres (a félév első felében), 3 programozás (a félév második felében), helye: TA fsz 15/A

Távközléstechnika A tantárgy felelős oktatója: Maros Dóra Elmélet: 39 óra Oktatók: Maros Dóra, docens: bevezetés, alapfogalmak (6 óra) Gudra Tibor, óraadó: hálózati ismeretek (12 óra) Antók Péter, óraadó: optikai hálózatok (3 óra) Lukács György, óraadó: rádiós átvitel (6 óra) Gyányi Sándor, adjunktus: IP (9 óra) Kármán József, óraadó: hálózatmenedzsment (3 óra) ZH: 2 óra

Specifikációk, szabványok és testületek

Szabályozási szervezetek Szabványosítási szervezetek Világszervezetek: International Electrotechnical Commission International Telecommunication Union  International Organization for Standardization Európai szervezetek: Comité Européen de Normalisation Électrotechnique; European Telecommunications Standards Institute

Szakmai szervezetek International Federation for Information Processing Institute of Electrical and Electronics Engineers  Internet Engineering Task Force

Nemzetközi Távközlési Únió (www.itu.int) Az ENSZ keretein belül működő szervezet, amely nemzetközi szinten szabályozza a távközlési és informatikai rendszerek egységes működését, összekapcsolhatósági feltételeit. 193 ország tagja az ITU-nak A szabályozások létrehozásában több mint 700 akadémiai (egyetemek) és ipari szereplő is részt vesz. A világ legnagyobb ICT (Information and Communication Technologies) szabályozási szervezete

International Telecommunication Union Nemzetközi Távközlési Únió International Telecommunication Union  Szektorok: ITU-R: Rádiókommunikációs szektor ITU-T: Távközlés szabályozási szektor ITU-D: Távközlés fejlesztési szektor https://www.youtube.com/watch?v=S_BCkvTM4wk

Nemzetközi Távközlési Únió ITU-R Fő feladatai: Rádiós spektrum menedzselése, harmonizálása, globális szabályozása és felügyelete (földi, tengeri, űr) Műholdas kommunikáció, műholdak működésének szabályozása és felügyelete Területek: fix és mobil telekommunikáció, műsorszórás, GPS, amatőr rádiózás, űrkutatás, meteorológia, veszélyhelyzeti kommunikáció, környezetvédelmi megfigyelések

Nemzetközi Távközlési Únió ITU-T Fő feladatai: Nemzetközi szabályozások (ITU-T Recommendations) megalkotása a telekommunikáció minden érintett területére. Hálózatok interoperabilitásának (átjárhatóság, együttműködés) biztosítása közös szabályozási környezetre alapulva Területek: hang- (beszéd), audio-, video-, adatátvitel (kódolási eljárások, átviteli megoldások és protokollok)

Nemzetközi Távközlési Únió ITU-D Fő feladatai: A z ICT szempontjából elmaradott térségek (fejlődő országok) felzárkóztatása, technológiák, hálózatok fejlesztése, szakemberek képzése Veszélyhelyzeti kommunikáció (előrejelzés, riasztás, tájékoztatás, mentés) Környezetvédelem, klímaváltozás, fenntartható fejlődés (energiafogyasztás, káros anyagok, újrahasznosítás)

Nemzetközi Távközlési Únió Study Groups (SG) ITU-R ITU-T (2013-2016)

Nemzetközi Távközlési Únió ITU-T ITU-T Recommendations: normatív ajánlások vagy dokumentumok (több mint 4000) Nem kötelező, csak akkor ha az a nemzeti szabályozásokban megjelenik Nem normatív dokumentumok: Technical papers (SG-ok által összeállított anyagok, tanulmányok stb.) Kézikönyvek: Handbooks (hálózattervezés, szolgáltatás minőség, elektromágneses zavarok, tesztek, stb.) Most nézzünk bele: www.itu.int

European Telecommunications Standards Institute Európai Távközlési Szabványosítási Intézet (www.etsi.org) European Telecommunications Standards Institute Európai Unió alá tartozó szabványosítási szervezet ICT-hez kapcsolódó szabványokat hoz létre, amelyek nem csak európai országokban érvényesek (pl.GSM) Non-profit szervezet, 5 kontinens, 63 ország, 750 különböző szervezete vesz részt a szabványosításban

ETSI tagok (www.etsi.org) Nemzeti Média és Hírközlési Hatóság

European Telecommunications Standards Institute ETSI tevékenységek (www.etsi.org) European Telecommunications Standards Institute Műszaki specifikációk és szabványok Ipari és európai szabályozások Tesztelési eljárások (berendezés és hálózat) Interoperábilitás teszt eljárások

European Telecommunications Standards Institute ETSI dokumentumok fajtái European Telecommunications Standards Institute European Standard (EN) – Európában használatos szabványok, amelyek az Európai Bizottsággal (European Commission EC) való együttműködéssel jön létre, és amelyeket a nemzeti szabványosítási szervezetek is elfogadnak. ETSI Standard (ES) – Szabványok részletes technikai leírásokkal ETSI Guide (EG) – Általános ETSI segédanyagok a műszaki szabványok létrehozása, nyilvántartása és kiadása kapcsán. Minden ETSI tag részére azonos alapelvek.

European Telecommunications Standards Institute ETSI dokumentumok fajtái European Telecommunications Standards Institute ETSI Technical Specification (TS) – Rövid technikai leírások gyors használatra ETSI Technical Report (TR): Műszaki dokumentumokhoz kapcsolódó kisegítő anyagok (magyarázatok, alkalmazás stb.) ETSI Special Report (SR) – Különböző célú és tartalmú jelentések, leírások, állásfoglalások ETSI Group Specification (GS) – Egy adott munkacsoport által ajánlott specifikáció

European Telecommunications Standards Institute ETSI szabványok keresése, letöltése European Telecommunications Standards Institute Fontos! Ha technikai specifikációkra vagyunk kíváncsiak MINDIG HITELES FORRÁSOKBÓL DOLGOZZUNK! Azaz vegyük elő az eredeti szabványokat, amelyek ingyenesen letölthetők a szabványosítási szervezetek honlapjairól! Nézzünk néhány példát: www.etsi.org

European Telecommunications Standards Institute ETSI Clusterek European Telecommunications Standards Institute Így is kereshetünk! Válasszunk egy Clustert és ott megtalálunk minden szükséges dokumentációt!

Third Generaton Partnership Project Technikai bizottságok 3GPP speciálisan mobil szabványokkal foglalkozik

3GPP a mobil szabványosítás fellegvára Tagjai (6 szabványosítási szervezet): A 3GPP által létrehozott specifikációkat az ETSI szabványként fogadja el! www.3gpp.org A mobil szabványokat inkább itt keressük!

3GPP specifikációk struktúrája, számozása A specifikációk időben un. RELEASE-ekben kerülnek kiadásra. Az első a R99 volt, amely kb. 2000-ben került kibocsátásra ! Utána: R4…..R12 (nézzünk egy példát!)

Internet Engineering Task Force www.ietf.org Szlogen: „The goal of the IETF is to make the Internet work better”     Internet szabványok létrehozására alakult nemzetközi szervezet, mérnökökből áll. Technikai megoldások kidolgozása a különböző hálózatok interneten keresztüli kommunikációjának összehangolására Tagjai önkéntesek, bárki csatlakozhat. Szoros együttműködésben az Internet Society-vel Szabványok un. Request for Comments (RFC) dokumentumokban

IETF WG-k www.ietf.org Working Group-ok (WG) egyes speciális területeken dolgoznak

IETF RFC-k www.ietf.org

Institute of Electrical and Electronics Engineers Eye-triple-E www.ieee.org Institute of Electrical and Electronics Engineers  A világ legnagyobb műszaki-tudományos egyesülete A területen a legújabb tudományos eredmények publikációs helye (konferenciák, cikkek, tanulmányok stb.) Oktatás, tehetséggondozás Technológiai szabványok kidolgozása, ajánlása Bárki beléphet Előnyök: a legújabb trendek, technológiák megismerése, szakmai kapcsolatépítés, publikálás, konferenciák, szakmai segítség

Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE tagság www.ieee.org Institute of Electrical and Electronics Engineers  Több mint 430.000 tag 160 országból 120.000 hallgató 80 országból 333 szekció a világ minden részén (HS) 432 egyéb, nem műszaki kérdésekkel foglalkozó csoport, pl. Women in Engineering, vagy Life Members (hátrányos helyzetűek kommunikációja)

IEEE Xplore http://ieeexplore.ieee.org/ Institute of Electrical and Electronics Engineers  Újságok 1872-től!

IEEE Xplore Standards http://ieeexplore.ieee.org/ xpl/standards.jsp Institute of Electrical and Electronics Engineers 

Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE szabványok www.ieee.org Institute of Electrical and Electronics Engineers  A legismertebb IEEE szabvány az IEEE 802.11 WLAN szabvány

NMHH www.nmhh.hu A hazai elektronikus média és infokommunikációs rendszerek/hálózatok zavartalan (együtt)működésének felügyelete, szabályozása. Az NMHH jogalkotói státuszba került az Elektronikus Hírközlési törvényben (Eht.) foglalt módon. Részt vesz a nemzetközi szervezetek szabályozási munkájában (ITU, ETSI)

NMHH főbb tevékenységek Nemzetközi előírások harmonizálása (ITU, ETSI, EU) a magyar környezetre, illeszkedve a magyar jogszabályokhoz (elektronikus kommunikáció, postai szolgáltatások, IT és média piac) Hivatalos állásfoglalások kiadása ha a jogszabályok ezt előírják. Az állásfoglalás leírja egy adott eljárás azon jellemzőit, amelyek a jogszabályi megfelelőséget támasztják alá és tájékoztatják az előfizetőket és a szolgáltatókat bizonyos fontos kérdésekről

NMHH főbb tevékenységek Frekvenciagazdálkodás feladatai, annak érdekében, hogy a különböző rádiós átviteli rendszerek egymást és más rendszereket ne zavarjanak. Szolgáltatók, szolgáltatások nyilvántartása, engedélyek kiadása annak érdekében, hogy a műszaki és működtetési feltételek megfeleljenek a magyar és nemzetközi előírásoknak Rádióberendezések forgalmazásának engedélyezése, figyelembe véve az európai szintű követelményeket

NMHH főbb tevékenységek Hívószámok kiosztása (belföldön), karbantartása, számhordozás kezelése Szolgáltatás azonosítók meghatározása, nyilvántartása (szolgáltatás fajtája, típusazonosítója) E-aláírás felügyelete, engedélyek kiadása, ellenőrzés

NMHH főbb tevékenységek Piaci tevékenységek: Riportok Piaci analízisek Piacfelügyelet Statisztikák Piackutatás

Távközlési hálózatok alapfogalmak

(amiből a végfelhasználó nem sokat lát) Hálózati oldal (amiből a végfelhasználó nem sokat lát)

(amiből a szolgáltató nem sokat lát) Felhasználói oldal (amiből a szolgáltató nem sokat lát)

(amiből senki nem lát semmit) …és ami közte van (amiből senki nem lát semmit)

Távközlési hálózat Definíció Az információ elektronikus távolsági továbbítására alkalmas hálózat, melyben a forgalmat (ma már) számítógépek vezérlik. (Régebben nem így volt). Az információ lehet hang, szöveg, kép, video és adat. A mai hálózatok számítástechnikai/informatikai és távközlési hálózati elemekből (hardver és szoftver) állnak, egyesítik a távközlési és informatikai hálózatokat ezért infokommunikációs hálózatoknak hívjuk őket. A technológia: Information and Communications Technology (ICT).

Távközlési hálózat Komponensek 1. Terminálok: hálózati végpontok 2. Számítógépek amelyek irányítják, feldolgozzák és tárolják az információt  3. Összeköttetések amelyeken keresztül az információ eljut az egyik pontból a másikba 4. Berendezések amelyek biztosítják az információ küldését, fogadását a különböző összeköttetéseken. 5. Szoftverek, amelyek mindent elronthatnak

Metropolitan Area Network Távközlési hálózat Földrajzi kiterjedés Wide Area Network Metropolitan Area Network Local Area Network Personal Area Network

Földrajzi kiterjedéstől függő technológiák mobil alkalmazásoknál

Földrajzi kiterjedéstől függő technológiák számítógép hálózatoknál

Alap topológiák

Wide Area Network WAN kapcsolás Típusok: 1. Bérelt vonal (leased line): csak a bérlő használja (pl. ATM automaták) és fix havidíjat fizet. „Kapcsolni” nem kell, hiszen a végpontok közvetlenül össze vannak kötve hátrány: drága, előny:biztonságos 2. Áramkörkapcsolt (circuit switched, SC): pont-pont összeköttetés egy dedikált úton, a kapcsolat idejére az adott csatorna kizárólagos rendelkezésre áll (az idő után fizetünk), pl. hagyományos telefonkapcsolat (PSTN: Public Switched Telephone Network) hátrány: hívásfelépítése lassú, előny: olcsó

Wide Area Network WAN kapcsolás Típusok: 3. Csomagkapcsolt (packet swiched): Az információ változó hosszúságú csomagokra bontva kerül küldésre, de az átviteli közeget több kapcsolat használja egy időben Kapcsolatorientált (connection oriented): a csomagok csak azután kerülnek elküldésre, ha a szabad útvonal már biztosított, azaz egy virtuális áramkör (virtual circuit) épült ki (X.25, Frame Relay) Kapcsolat nélküli (connectionless): a csomagok nem előre meghatározott úton mennek, hanem amerre van szabad út (IPV4, IPV6), datagram

Wide Area Network WAN kapcsolás Típusok: 4. Cell relay : hasonló a csomagkapcsoláshoz, de kicsi, fix hosszúságú csomagok (cellák) átvitele virtuális áramkörökön keresztül (ATM: Asynchronous Transfer Mode), 2000 előtt használt megoldás, a beszéd és adatcsatornák egyidejű továbbítására)

Áramkörkapcsolás (CS) Telefonhívás (vezetékes és mobil) Adathívás (modem) Problémák: a kapcsolópont túlterhelt, nincs szabad vonal, a kapcsolat nem építhető ki egyáltalán Ha igen, a kapcsolat minősége jó!

Csomagkapcsolás (PS) Internet (vezetékes és mobil) Adat, beszéd (VoIP), video, audio Problémák: csomagok késnek, mert más utakat járnak be, a kapcsolat elindul, de torlódásnál csomagvesztés lehet (romlik a minőség)

Cell relay (ma már elavultnak számít) telefon adat 1 adat 2

Többszörös hozzáférés (Multiple Access, MA) FDMA (Frequency Division Multiple Access) TDMA (Time Division Multiple Access) 1 csatorna = 1 időrés CDMA (Code Division Multiple Access) 1 csatorna = 1 kód 1 csatorna = 1 frekvencia Idő Idő Idő Frekvencia Frekvencia Frekvencia NMT 450 GSM UMTS MA: Több felhasználó megosztva használja a rendelkezésre álló frekvenciasávot

Többszörös hozzáférés (Multiple Acces, MA) OFDMA Space Division Multiple Access, SDMA 4G hálózatok és Wlan 4G-5G hálózatok jövő

FDMA és TDMA FDMA: a felhasználók különböző frekvenciasávokat használnak a rendelkezésre álló spektrum megosztására TDMA: a felhasználók különböző időréseket (timeslot) használnak a rendelkezésre álló spektrum megosztására

CDMA adó DS CDMA esetén C1-Cn: csatornakódok A felhasználók ugyanazt a frekvenciasávot használják egy időben, az eredeti infót meg kell szorozni egy kóddal Kódjaik alapján vannak megkülönböztetve C1-Cn: csatornakódok Kiterjesztés Teljesítmény Teljesítmény f(Hz) Háttérzaj s1(t) Pseudo-zaj 1 STX f(Hz) c1(t) Teljesítmény Modulátor Power Teljesítmény f(Hz) f(Hz) s2(t) ∑ f(Hz) Pseudo-zaj 2 c2(t) Teljesítmény Teljesítmény Acos(ωct) f(Hz) sn(t) DS: Direct sequence f(Hz) Pseudo-zaj 3 cn(t)

CDMA vevő DS CDMA esetén A jel szűkítése (despreading) az átviteli csatornán vett jel és a csatorna kódjának XOR logikai leképezésével történik. Átviteli csatornán vett jel Kívánt jel f(Hz) Csatorna nyereség fc = c/2 fc = c/2 A vett jel az összes vivőre ültetett kommunikációs csatorna jelét tartalmazza Sáváteresztő szűrő Demodulátor SRX c1(t) nemkívánt jelek (interferenciák) kívánt jel

Auto-korreláció és keresztkorreláció definíciója digitális kódokra Csatornakódok (I.) Auto-korreláció és keresztkorreláció definíciója digitális kódokra ACF értelmezése bitsorozatra: → L hosszúságú bitsorozat bitjeit összehasonlítjuk ugyanazon bitsorozat eltolt változatának bitjeivel (az eltolás mértéke: 1-L) CC: Egybevágó bitek a két bitsorozatban NCC: Nem egybevágó bitek a két bitsorozatban CCF értelmezése két bitsorozatra → két különböző bitsorozat bitenként összehasonlítása Ortogonális kódok: CCF = 0

Csatornakódok (II.) A Walsh kód Walsh, vagy Walsh-Hadamard kódok: A kódok ortogonálisak egymással ugyanabban a mátrixban (CCF = 0) Walsh mátrix: Négyzetes mátrix m: mátrix mérete i: mátrix sora (0…n)

CDMA FH-Frequency hopping FH: Több keskenysávú vivőfrekvencia váltogatása az átvitel közben Minden csatornához más frekvencia szekvencia van rendelve, egy időben nem esik egybe uaz. a vivő B csatorna: 7-9-1-14-10-5-13-2-11 C csatorna: 9-2-4-11-8-14-10-6-3

OFDMA jellemzői Vivőfrekvenciák ortogonalitása: az alvivők nem zavarják egymás LTE (4G) spectrum: egy csatorna egyszerre több alvivőt használ az átvitelkor (HTI mobil labor

Keskeny és szélessávú átvitel Narrow band: keskenysávú Wide band: szélessávú GSM csatorna spektrumképe Csatorna sávszélesség: 200 KHz 3G UMTS spektrumképe Csatorna sávszélesség: 5 MHz

OFDMA vs. FH CDMA OFDMA: más frekvenciák egy időben Pilot frekvenciák Csatorna 1 Csatorna 2 FH CDMA: más frekvenciák különböző időben Csatorna 1: A-F Csatorna 2: C-H Csatorna 3: C-H

Egyvivős (Single Carrier) és többvivős (Multi Carrier) rendszerek t1 (c1) t3 (c3) t2 (c2) FDMA: egy időben más frekvenciasávok f3 f2 f4 TDMA: más időkben vagy CDMA: egy időben, más kódolással f1 f1 f1 f2 f3 f4 f5 f1 f2 f3 f4 f5 t2 t1 t2 t3 t1 t3 OFDMA: egy időben több frekvenciasáv FH: más időben más frekvenciasáv

frekvenciasáv a két irányban (2G és 3G) Duplexelés (mobil) B(dl):sávszélesség Downlink FDD: Két különböző frekvenciasáv a két irányban (2G és 3G) fk(dl) B(ul) Uplink fk(ul): középfrekvencia B(dl)=B(ul) fk(dl)-fk(ul)= duplex távolság TDD: Egy frekvenciasáv a két irányra, UL és DL időben változik (4G) Uplink Downlink idő

Duplexelés (ADSL kábel)

FDD vs. TDD f t f t Védőidő: guard time Védősáv: guard band keretidő Csatorna t f Csatorna Duplex távolság Csatorna t Védősáv: guard band

Forgalmi problémák a hálózatokban A kapcsolat nem épül fel mert nincs szabad csatorna, (1) tipikus mobil hálózatokban) A kapcsolat nem épül fel mert a kapcsolópontok (2) túlterheltek A kapcsolat nem épül fel, mert az átviteli utak (3) túlterheltek 3 1 2

Forgalmi problémák a hálózatokban A torlódás okozói: baleset (szoftverfrissítés)

Forgalmi problémák a hálózatokban A torlódás okozói: egy felhasználó sok erőforrást igényel (youtube, on-line játékok) A közös erőforrást kevesebben oszthatják meg!

Forgalmi problémák a hálózatokban A torlódás okozói: szolgáltató szűkíti az átviteli erőforrásokat (karbantart éppen)

Köszönöm a figyelmet!