Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10.1 Infocommunication systems Infokommunikációs rendszerek 1. előadás Takács György.

Az előadások a következő témára: "Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10.1 Infocommunication systems Infokommunikációs rendszerek 1. előadás Takács György."— Előadás másolata:

1 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10.1 Infocommunication systems Infokommunikációs rendszerek 1. előadás Takács György

2 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 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 (előírt labor keretében),

3 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 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 2012. szep. 10. 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 5 milliárd embernek van mobilja…..

5 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 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 2012. szep. 10. 6 week Lectures Monday 09-12H 1 Szep 10Introduction 2 Szep 17Wireline transmission 3 Szep 24Radio communication 4 Oct 1Coding, multiplexing and switching 5 Okt 8PSTN networks, core networks 6 Okt 15Mobile networks 7 Okt 20 ???. Broadcasting networks, IPTV 8 Okt 29Autumn holiday 9 Nov 5.Private networks, indoor networks 10 Nov 12.Written test, ADSL systems 11 Nov 19Infocommunication services 12 Nov 26Terminals, regulation of infocommunication service provision 13 Dec 3Radio based data communication systems 14 Dec 10VOIP, New generations of systems and services

7 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 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 2012. szep. 10. 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 2012. szep. 10. 9 Why the infocom systems are very particular? You could not buy such complete systems. You have to plan, to construct, to operate, to develop according to the actual demands and to eliminate at the end of their life cycle. Yo have to dream on a new infocom system and have to decide its operation parameters. You have to solve the operational problems and the the problems of cooperation with other systems. The INFOCOM systems are not developed based on pure technical aspects. The INFOCOM systems are rather promoted by the business world. The investors put their money in this industry only if it is competitive in general. In other cases the investors put their money rather in other busiess areas like casinos or real estates….. 40 years ago telecom sercices were considered as public services like the ambulance services or the fire brigades or the POLICE….. Recently the normal human life needs the basic infocom systems. Could you imagine your life without mobile phones, without internet, without bank cards? How can a bank or airport can serve the clients without infocom systems? Recently in Hungary one citysen spend more money on on ifocom products and services than foods (including bread meet, fructs, beer….) Globally more than 5 billion persons have mobile phones.

10 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 10 Rules of this course Lectures will be held in English Short (max 10 min.) Hungarian introduction Short (max 5 min.) Hungarian 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. http://digitus.itk.ppke.hu/~takacsgy/

11 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 11 Why infocom for computer engineers? Internet is TELECOM based CONVERGENCE Mobile communications have fastest penetration

12 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 12

13 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 13

14 Internet traffic statistical figures Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 14

15 http://www.gsacom.com/news/statistics.php4 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 15

16 2 billion people have no healthy tap water 1 billon of them has mobile phone Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 16

17 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 17 The number of potential subscribers will be saturated soon! What about on Internet traffic? Nowadays the total transit traffic measured by user access points 1450 petabytes/day and doubling within one year How much is the amount of 1450 petabytes? The Library of Congress (No1 on the globe) has about 5 petabytes (including books, papers, videos) Nowadays users download 290 times equal content of the Library of Congress per day! The 60% of this traffic is generated by private users. The traffic growth is increasing!!!

18 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 18 Convergence Telecom Industry mobility main frames desk top computing PC PC-LAN Internet electronic publishing and entertainment Computer Industry Media Industry Infocom Industry

19 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 19 What is the source of convergence?

20 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 20 Development of technology???

21 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 21 Market demand???

22 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 22 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 Mobile communications

23 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 23 Convergence in networks Traditionally separate networks and different technologies for telephone, for cable TV, for radio program broadcasting, for data communications Today: we make telephone calls on CaTV networks, on Internet, we access to Internet via telephone lines (ADSL) or using Mobil telephone networks Today we download films on Internet and can receive TV news on mobile networks ……..

24 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 24 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?

25 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 25 Stupid terminals Intelligent systems intelligent network Stupid networks Cultural differences I.

26 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 26

27 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 27 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

28 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 28 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?

29 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 29 Three “decreasing costs” for a bit ProcessingTransmittingStoring

30 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 30 Who is running faster?

31 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 31 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

32 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 32 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

33 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 33 Verification No 1. (The bit transport is the winner) Highest exponent The physical limits are close in memories and processors

34 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 34 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?

35 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 35 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)

36 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 36 Verification No 3. (free bandwidth) 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????

37 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 37 Verification No 5. (free bandwidth) downloading1Gb takes 0,079 Ft!!!

38 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 38 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

39 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 39

40 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 40 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

41 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 41 1970 1$/transistor 2002 0,000 000 040 $/transistor Example for wasteful usage

42 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 42 Consequence No 2 (infinite and free bandwidth) New network philosophy, structure, new functions in the nodes.

43 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 43 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 ????

44 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 44 Stupid terminals Intelligent systems intelligent network Stupid networks Cultural differences I.

45 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 45 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)

46 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 46 Consequence No 3 (infinite and free bandwidth) Completely different user behaviour New ratio of computing – downloading – storing!

47 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 47 Limits of processing?

48 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 48

49 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 49 Higher and higher limits in memories?

50 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 50 Hard dick storage prices Price decreasing from about US$15,000 per megabyte to less than $0.0001 per megabyte ($100/1 terabyte), a greater than 150-million-to-1 decrease.

51 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 51 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!

52 Interesting topics in this course Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 52

53 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 53 Technology / Transmissioncopperopticalradio Technology / Switchingcircuitpocketcell signallin g NetworkstelephonemobilebroadcastCATVdataspecial Servicesdialoguecontentnetwork ApplicationsCommercelearningworkingmedicine Terminalstelephonemobilespecial RegulationEUHungary limited resources

54 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 54

55 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 55

56 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 56

57 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 57 Optically visibleloop The surface of the earth 30-50 km because the spherical earth Terrestrial microwave connections

58 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 58

59 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 59 Multipath radio wave propagation

60 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 60 RECEIVER SENDER Without FADING RADIO FOR MOBILES

61 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 61

62 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 62

63 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 63

64 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 64

65 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 65

66 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 66

67 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 67

68 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 68

69 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 69

70 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 70 Multiplexing in PDH

71 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 71 Telephone network structure of MATAV Secondary exchange Primary exchange Backbone network Local exchange Subscriber Access network Inter exchange network

72 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 72

73 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 73

74 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 74 Fényvezető szálak réz tartalékkal Réz érpárak GSM Rádiós kapcsolat

75 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 75 Switching and multiplexing City A City B Call low utilization Higher utilization

76 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 76 Changing in the technologies Changing on the TV market

77 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 77 Broadcasting networks

78 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 78 MPEG-2 structure Hierarchic –Picture sequence –Group of pictures –picture –slice –macroblock –block Y0Y1 Y3Y2 UV IBBPBBPBBBPIBBBPB

79 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 79 Transport Stream structure

80 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 80 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.

81 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 81

82 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 82

83 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 83 dividing the spectrum to 256 subfrequencies

84 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 84

85 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 85

86 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 86

87 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 87

88 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 88

89 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 89

90 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 90 1 foot = 30,48 cm

91 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 91 11 th September 2001. BIX traffic

92 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 92 11 th September 2001. BIX traffic

93 Infokom. rendsz. 1. előadás 2012. szep. 10. 93 11 th September 2001. Origo Origo - news