Németh Krisztián BME TMIT dec. 13.

Az előadások a következő témára: "Németh Krisztián BME TMIT dec. 13."— Előadás másolata:

1 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.

2 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.)

3 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 tavasz kiválasztása

4 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!

5 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 * km/s = 3125 km  3000 km (közegbeli fénysebesség alacsonyabb c-nél) de ez oda-vissza értendő, tehát kb km földrajzi táv a kritikus felette valamit kezdeni kell vele 31 dB, vagy nagyobb csillapítás már jó

6 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

7 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

8 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

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

10 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

11 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

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

13 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

14 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

15 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

16 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

17 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

18 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!)

19 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.)

20 Modellek, modellezés...

21 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!

22 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

23 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

24 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

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

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

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

28 Példák a különböző hálózatmodellekre
Az adatkapcsolati hálózat:

29 Példák a különböző hálózatmodellekre
A forgalmi hálózat:

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

31 Példák a különböző hálózatmodellekre
Az adatkapcsolati hálózat:

32 Példák a különböző hálózatmodellekre
A fizikai hálózat:

33 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

34 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

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

36 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:

37 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

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

39 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.:

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

41 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.:

42 Köszönöm az egész félévi figyelmet!
A vizsgákhoz pedig: