Dr.Varga Péter János
3.ea
HÍRKÖZLÉSTECHNIKA
2
Légvezetékes hálózat
Alkalmazási területei 3
Kertváros, falu Kis sűrűségű terület Az előfizetői pontok távol vannak egymástól Nem kell árkot ásni, járdát bontani, alépítményt betonozni
Légvezetékes hálózat összetevői 4
Légkábelek (réz / optikai) Oszlopok Kötődobozok Elosztók Rögzítők, feszítők Csigák, csigasorok
Légkábelek fajtái 5
Önhordó Külön tartóelemre nincs szükség, mert a kábelbe a nagy teherbírást biztosító elem be van építve. Nem önhordó Már meglévő acélsodronyra építik rá, megadott távolságonként rögzítik.
Légkábel elosztó 6
Réz
Optika
Oszlopok 7
Fa oszlop Beton oszlop
Optikai önhordó légkábel 8
Acélsodrony
Polietilén köpeny
Központi elem
Optikai szálak Pászma . .
.
. .
.
. .
.
. .
.
Kevlar
Vakpászma
Optikai önhordó légkábel 9
10
Tengeri kábelezés
11
12
13
DVB
Digitális Televíziózás az EU-ban 14
1961, Stockholm: nemzetközi, analóg frekvenciakiosztás 1998, UK: az első digitális, földfelszíni sugárzás az EU-ban 2006, Genf: nemzetközi, digitális frekvenciakiosztás Az átállás lépésekben történik Előírás: digitális átállás 2014-ig
Magyarországon 15
1999: földfelszíni digitális sugárzás tesztelésének kezdete 2004-től: földfelszíni digitális műsorszórás kísérleti jelleggel 2006, Genf: digitális televíziós sugárzáshoz hazánk 8 multiplexet kap 2008-ban kell beindulnia a DVB-T szolgáltatásnak 3 multiplexen 2013 novemberig leállítják az analóg műsorsugárzást
Digital Video Broadcasting 16
Páneurópai szervezet 1993-ban jött létre a digitális műsorszórás rendszerének kiépítésére Feladata: a szabványos digitális televíziós sugárzás összehangolt bevezetésének koordinálása a különböző országokban
Digitális műsorszórás fajtái 17
DVB-S (műholdon keresztül): nagy terület fedhető le vele egyirányú kommunikáció
Digitális műsorszórás fajtái 18
Digitális műsorszórás fajtái 19
DVB-C (kábelen keresztül): az interaktivitáshoz szükséges válaszcsatornát magában foglalja, nagy kapacitást biztosít, nem befolyásolja az időjárás kétirányú kommunikáció
Digitális műsorszórás fajtái 20
DVB-T (földfelszíni): olcsó általában ingyenes mobil lehetőségek biztosít egyirányú kommunikáció
Digitális műsorszórás fajtái 21
DVB-H(mobil-tévé) A telefon bármikor kéznél van Kicsi és hordozható Zenehallgatással, videó-rögzítéssel összekapcsolható
DVB-T 22
Előnyei: Kiváló képminőség Zajmentesebb: nincs szellemkép, nincs szemcsésedés, nincs villódzás, nincs színtorzulás CD minőségű hang: sztereo, Dolby Surround vagy többnyelvű kísérőhang Mobilitás: mozgás közben, akár autóban ülve is ugyanolyan tökéletes vétel
DVB-T 23
DVB-T 24
Előnyei: Egy mai analóg csatorna helyén több (akár 6) kiváló minőségű műsor átvitele is lehetséges Lehetőség van HDTV adásokra Ráépíthető az analóg infrastruktúrára A kép- és hangjeleken kívül egyéb információk továbbítása (pl: a műsor adatai)
DVB-T 25
26
DVB-T 27
Hátrányai: A vétel minőségét szélsőséges időjárási viszonyok befolyásolhatják Alacsony vételi jelszintnél drop-out-os lehet a kép, a hang pedig kimaradozhat Nagyobb mértékű jelszint csökkenés a vétel hirtelen megszűnésével jár
DVB-T mérés 28
DVB szolgáltatások 29
Programkalauz (EPG) Video-on-demand Sport és „pay-per-view”
30
31
Hálózatok
Hálózatok osztályozása 32
Hírközlési hálózatok Műsorszóró hálózatok Műsor Közvetlen Műsor elosztó szétosztó műsorszórás
Információközlő és kapcsoló hálózatok Távközlő hálózatok
Számítógépes hálózatok
33
Számítógépes hálózatok
Definíció 34
számítógépek és a hozzájuk kötődő eszközök meghatározott szabályok (protokoll) szerint együttműködő, összekapcsolt rendszere. (Magyar Nagylexikon 16.)
Hálózat – erőforrás-megosztás 35
Erőforrás-megosztás - Az egész rendszer kiváltképp rugalmas, hiszen a feldolgozási kapacitás újabb számítógépek csatlakoztatásával növelhető, az hálózati erőforrások azonnal megoszthatók (nyomtató, tárterület - adatok, program stb.)
Hálózat – költségtakarékosság 36
Költségkímélő - gazdaságilag előnyös, ugyanis a rendszer kiépítésekor és üzemeltetésekor (erőforrásmegosztás, kommunikáció költsége...) is takarékosabb megoldást jelent az önálló számítógépek helyett.
37
Hálózat – osztott munkavégzés 38
A számítógépek közötti kommunikáció segítségével a velük dolgozó emberek is képesek közvetlen vagy közvetett (levél) kommunikációra és lehetőség van az osztott munkavégzésre.
Hálózat – adatbiztonság 39
Az adatbiztonság jobb lehet hálózaton keresztül, hiszen így egyetlen szakember felügyelheti a rendszert, aki naprakészen alkalmazhatja az adatok biztonságos tárolását biztosító lehetőségeket.
Számítógépes hálózatok csoportosítása 40
Gépek feladata szerint Kiterjedés (méret) szerint Nyilvánosság szerint Az adatátvitel sebessége szerint Átviteli közeg szerint Topológia szerint Adattovábbítás módja szerint
Gépek feladata szerint 41
Kliens-szerver hálózatok
Peer to peer
Kiterjedés (méret) szerint 42
LAN (Local Area Network) - helyi (lokális) hálózat lehet egy irodában, egy épületben, egy intézmény különböző épületeiben (peer to peer hálózat is) MAN (Metropolitan Area Network) - nagyvárosi hálózat egy városra vagy egy régióra (kistérség) kiterjedő hálózat WAN (Wide Area Network) - nagy kiterjedésű hálózat a távolsági hálózat országot, földrészt fedhet le GAN (Global Area Network) – világhálózat az egész világra kiterjedő, a teljes Földet behálózó, világméretű hálózat pl.: internet
Nyilvánosság szerint 43
Nyitott rendszerek
Zárt rendszerek
Adatátvitel sebessége szerint 44
A másodpercenkénti adatmennyiség továbbítása (sávszélesség kifejezés) alapján: bit/másodperc kilobit/másodperc megabit/másodperc gigabit/másodperc
bps Kbps Mbps Gbps
Adatátviteli közeg szerint 45
Vezetékes Koaxiális kábel Sodrott érpár STP, árnyékolt UTP, árnyékolatlan
Optikai kábel Vezeték nélküli rádiós infravörös fény lézer fény
Topológia szerint 46
Pont-pont: egy kommunikációs csatorna csak két gépet köt össze. Biztonságos, de kiépítése költséges. Üzenetszórásos: a hostok közös kommunikációs csatornát használnak. Az adó üzenetét mindenki megkapja, de csak a címzett olvassa el. Ha a csatorna meghibásodik, akkor az egész hálózat működésképtelen lehet.
Pont-pont topológiák 47
Csillag
Teljes (részleges)
Gyűrű Fa
Üzenetszórásos topológiák 48
Sín
Rádiós Gyűrű
Adattovábbítás szerint 49
Vonalkapcsolt Üzenetkapcsolt Csomagkapcsolt
50
Távközlő hálózatok
Távközlés története Magyarországon 51
1939-ig Telefonhírmondó, … 1938 – 10%-os telefonellátottság
1945-1990-ig Szolgáltatások lassú fejlődése 1990 – 10% telefonellátottság
1990-2000-ig Rohamos fejlődés (mobil, szoftver, hardver,…)
2000-től
Távközlési hálózat elemei 52
Használói végpont
Hozzáférési pontok
Hálózati csomópont
Használói végpont
Hálózati végződés
Hálózati végződés
Jelzésátvitel Üzenetátvitel Alkalmazások Használói és hálózat hozzáférési pont között – hozzáférési hálózat (access network) Hálózati csomópontok és közöttük létesített hálózat – maghálózat (core network)
Hálózati Topológiák (1) 53
• Szövevényes (mesh) Trönk áramkörök • Részlegesen szövevényes
Hátránya: - költséges - összeköttetések száma Előnye: - redundáns - hibatűrő - takarékosabb - redundáns - hibatűrő
• Gyűrű topológia - nagy sebességű - takarékos - redundáns
Hálózati topológiák (2) 54
• Hierarchikus - takarékos - redundancia mentes • Tandem összeköttetésű - takarékos - redundáns - nagyforgalmi pontok között • Haránt összeköttetés
Távbeszélő hálózat felépítése Nemzetközi irányok Szekunder sík
Primer sík
Topológia: - szövevényes
Tandem
Tandem
Topológia: - hierarchikus - „haránt” - „tandem”
Hozzáférési hálózat
55
Nemzetközi központok (2 darab) Szövevényes hálózat
56
Szekunder központok (9 darab)
Primer központok (45 darab)
Helyi központok
Gyűrűs hálózat Gyűrűs, vagy fa topológia
Kihelyezett fokozat Előfizetők Fa hálózati topológia
Magyarországi hálózat 57
A budapesti hálózat 58
Szolgáltatási területek Magyarországon 59
PSTN - Public Switched Telephone Network 60
PSTN - kapcsolt közcélú hálózat A telefonhálózatokat korábban tervezték, kizárólag beszédátvitelre 1876 – Graham Bell feltalálja a telefont Pár órával Elisha Gray előtt
Készüléket lehetett vásárolni, a vezetéket a felhasználónak kellett kihúznia Minden felhasználó-pár között egy külön vezeték Egy év alatt a városokat behálózták a vezetékek
PSTN - Public Switched Telephone Network 61
PSTN 62
A
A
Központ
Gerinchálózat
A
Központ
A
Áramkörkapcsolás elve 63
áramkör nyaláb (trönk) E1
A
E4
1.
A
2.
E2
E5
A
k.
E3
E6
Fizikai összeköttetés
Telefonközpont
Telefonközpont
Jellemzők: áramkör lefoglalás (pl. E1-A1-E6) hívás felépítés bontás alapsávi hang és kép/adatátvitel (0,3÷3,4 kHz)
Híváskezelés 64
E1
k1
E1
k1
k2
E2
k2
E2
Hurokzárás T-hang Digitek Csengetés
Hurokzárás jelzése (számlázás) Beszélgetés
Bontási jelzések
Hurokzárás
Tárcsázás 65
Impulzus, tone (DTMF)
66
Digitális hangátvitel 67
D/A
A/D
A
P C M
D
Központ
GerincGerinchálózat hálózat
D
P C M
Központ
A
Dial-up hozzáférés 68
„Betárcsázós internet” A computerek digitális információi analóg jellé alakíthatóak, és átvihetőek a hagyományos telefonhálózaton „Modem” – modulator-demodulator Amplitúdó moduláció Frekvencia moduláció Fázis moduláció
69
Dial-up hozzáférés 70
A/D
A
A
P C M
Központ A
D/A
D
Gerinchálózat
D
P C M
Központ
A
A
A
Modem D/A
D
D
PC PC
Modem szabványok 71
ITU-T V.22 – 1200 bps ITU-T V.22bis – 2400 bps ITU-T V.32 – 9600 bps (1984) ITU-T V.32bis – 14.4 Kbps (1991) ITU-T V.34 – 28.8 Kbps ITU-T V.34bis – 33.6 Kbps (1994) ITU-T V.90 – 56.6 Kbps downstream, 33.6 Kbps upstream (1996) ITU-T V.92 – 56.6 Kbps downstream, 48 Kbps upstream
ISDN 72
Integrated Services Digital Network Digitális hang- és adatátvitelre alkalmas technológia Digitális Helyi Központ
PCM
Digitális Helyi Központ
Digitális összeköttetés
Alaphozzáférés (Basic Rate Access – BRA) BRA – 2B+D ( B = 64 kbit/s beszéd/adat, D = 16 kbit/s jelzés/adat)
Primer hozzáférés (PRA)
ISDN 73
Integrated Services – többféle szolgáltatás Hang, video, adatátvitel
Végponttól végpontig digitális átvitel A beszédkódoló a telefonkészülékbe van beépítve Jobb minőségű átvitel, nincs konverzió
Ugyanazon a sodrott érpáron megy a jel keresztül Ez fontos a gazdaságosság miatt Csak a készüléket kell lecserélni, a vezetéket nem
Az első kereskedelmi ISDN hálózat 1987-ben Lassan terjedt el, és mire betört volna, a kapacitása sokak számára már kevés volt Az otthoni Internet elterjedésével fellendült Az ezredfordulón az ISDN volt a legjobb technológia netezésre Ma a szélessávú technológiák (xDSL, kábel) miatt teret vesztett
ISDN - Interfész jellemzők 74
BRA – 2B+D ( B = 64 kbit/s beszéd/adat, D = 16 kbit/s jelzés/adat) PRA – 30B+D (B = 64 kbit/s, D = 64 kbit/s) jellemzők
BRA
PRA
konfigurációk
Pont - pont Pont- több pont
Pont-pont
Vonali kód
„S” interfészen módosított AMI
„U” interfészen HDB3 / AMI
Jel sebesség
192 kbit/s
2048 kbit/sec
impedancia
Szimmetrikus 100 Ω
Koax 75 Ω / szimm. 120 Ω
Impulzus amplitudó
750 mV
2,37 V/ 3 V
ISDN hozzáférés referencia modell 75
Alaphozzáférés (Basic Rate Access – BRA)
TE#1
S
NT2
U
ET
LT V
TE#2 R •
NT1
TA
NT = Network Termination TA = Terminal Adapter Helyi központ
Primer hozzáférés (PRA) S
NT2
NT1 U
R
TA
ISPBX
TE = Terminal Equipment
ET
LT V
ET = Exchange Termination LT = Line Termination
76
Hozzáférési hálózatok – xDSL 77
Telefonos ipar – 56 Kbps (2000-ben) Kábeltévé ipar – 10Mbps osztott kábeleken Műholdas cégek – 50 Mbps ajánlatok Lépni kellett az internetezők megtartása érdekében
Megjelenik a „szélessávú” (broadband) hozzáférés Inkább reklám mint valóság Nem egyértelmű mit értünk szélessávon
xDSL – különféle DSL változatok
Hozzáférési hálózatok – ADSL 78
ADSL – Asymmetrical Digital Subscriber Line Aszimmetrikus digitális előfizetői vonal Használói vonalon: beszéd adatátvitel PSTN/ ISDN Használói végződés
ADSL
DSLAM Access Network
ATM
Hozzáférési hálózatok – ADSL 79
Hozzáférési hálózatok – ADSL 80
Repeater Regenerátor
Business
Visszaállítja a jelet Regenerator
Erősítő Felerősíti a jelet
Deployment w/o Repeaters Deployment w/ Repeaters
ADSL szolgáltatás akár 16 km-ig
Regenerator Service Provider
Consumer
Regenerator
Government & Education
Hozzáférési hálózatok – ADSL 81
Paraméterek (példa) Maximális leltöltési sebesség Maximális feltöltési sebesség Garantált leltöltési sebesség Garantált feltöltési sebesség
18 Mbit/s 1,5 Mbit/s 6 Mbit/s 0,5 Mbit/s
Hozzáférési hálózatok – SDSL 82
SDSL – Symmetric Digital Subscriber Line Szimmetrikus digitális előfizetői vonal n x 64 kbit/s átvitelére vonali sebesség k x 384 kBaud egy érpáron áthidalható távolság: 2 ÷ 4 km (regenerálás nélkül) n x 64 kbit/s SDSL
SDSL
n x 64 kbit/s
Hozzáférési hálózatok – SDSL 83
Paraméterek (példa) Maximális leltöltési sebesség Maximális feltöltési sebesség Garantált leltöltési sebesség Garantált feltöltési sebesség
2 Mbit/s 2 Mbit/s 1 Mbit/s 1 Mbit/s
Hozzáférési hálózatok – HDSL 84
HDSL – High bit rate Digital Subscriber Line 2 Mbit/s- os adatátvitelre regenerálás nélkül 2-4 km között, egy érpáron (regenerálás nélkül) 2 Mbit/s
2 Mbit/s HDSL
vonali sebesség 1160kBaud
HDSL
Hozzáférési hálózatok – VDSL 85
HDSL (High bit-rate DSL) – ITU-T G.991.1 (1998) VDSL (Very-high-data-rate DSL) - ITU-T G.993.1 (2004) Lényegesen nagyobb sebességű adatátvitel kis távolságokon 52 Mbit/s downstream,16 Mbit/s upstream Lehet szimmetrikus is (26-26 Mbit/s)
12 MHz sávszélesség Max. 1 km hatótávolság Inkább 300 méter
Hozzáférési hálózatok – VDSL 86
szolgáltató
DownStream
Optikai illesztő egység
VDSL
Távolság
12,96…13,8 Mbps – 1500m 25,92…27,6 Mbps – 1000m 51,84…55,2 Mbps – 800m
sodrott érpár VDSL elosztó
Interaktív TV
Upstream Downstream
UpStream
sodrott érpár koax kábel
1,6…2,3 Mbps 19,2 Mbps (egyenlő a Downstreammel)
Hozzáférési hálózatok – VDSL 87
Sávszélesség - Távolság 88
100
Sávszélesség [Mbit/s]
Kifejezetten rövid hurkos alkalmazásokra
60
Túl kicsi sávszél több (3) HDTV csatornához 20
Túl kicsi sávszél Triple–Play alkalmazásokhoz
8 2
ADSL 1 km
2 km
3 km
4 km
5 km
Távolság
89
Kábeltelevíziós hálózatok
A frekvenciasáv felosztása 90
5
65
87,5
RETURN PATH VISSZA IRÁNYÚ SÁV
5
16,1
HKR rádiósáv 87,5
108
átm
862
MHz
65
MHz
FORWARD PATH ELŐFIZETŐI IRÁNYÚ SÁV
17,5
48,5
adatátvitelre felhasználható sáv 300/302
FM rádiósáv analóg KTV sáv
RI TV csatorna
450/470
hipersáv
56,5
62
adatátv
átm
750
UHF sáv
A FREKVENCIASÁV FELOSZTÁSA
862
UHF sáv
MHz
Tipikus házhálózati struktúrák 91
Erősítő és elosztó 92
Előfizetői csatlakozók 93
Hálózat felépítése 94
IPTV szolgáltatás az interneten keresztül 95
96
FTTX hálózatok
FTTX = Fiber To The X X=Something 97
FTTx – Fiber To The x – Fényvezető szállal a/az FTTB – Fiber To The Building - épületig FTTC – Fiber To The Curb - járdáig FTTD – Fiber To The Desk – asztalig FTTE – Fiber To The Enclosure - kerítésig FTTH – Fiber To The Home - lakásig FTTN – Fiber To The Neighborhood - környékig FTTO – Fiber To The Office - irodáig FTTP – Fiber To The Premises – helyiség/épületig FTTU – Fiber To The User - felhasználóig
FTTx példák
FTTx előnyei Nagy adatátvitel akár nagy távolságra is Könnyen feljavítható / bővíthető Alacsony üzemeltetési költség Nem zavarja az elektromos interferencia
Az FTTX-hálózat nagysága 100
Felhasználó és a csomópont közti távolság lehet 10m és 10km között. Az FTTX-hálózat 100m és 2000m között változik az esetek többségében.
FTTH hálózat építő elemei 101
102
103
Jelátalakítók
Jelátalakítók 104
Az információt továbbító jeleket Pl.: – hanghullámok – vizuálisan értékelhető események stb. ahhoz, hogy tárolni, továbbítani tudjuk, elektromos jelekké kell konvertálnunk. Azokat az eszközöket, melyek különböző fizikai jeleket elektromos jelekké alakítanak, ill. visszaalakítanak jelátalakítóknak nevezzük.
Híradástechnikában alkalmazott legfontosabb jelátalakítók 105
Akusztikai jelátalakítók: Mikrofonok Hangszórók Vizuális jelátalakítók: Kamerák, képfelvevő csövek, CCD-k Képcsövek, LCD-k, Plazma megjelenítők
Mikrofonok 106
Hangfrekvenciás tartományban a levegő nyomásváltozását érzékelő eszköz Hanghullámokat elektromos jellé alakítja Típusai (legfontosabb): Szénmikrofon Dinamikus mikrofon Kondenzátor mikrofon Elektrét mikrofon Piezoelektromos
Szénmikrofon 107
A gerjesztő hangnyomás mozgásra készteti a fém membránt. A fém kosár felé elmozduló membrán zömíti a kitöltő szén töltőanyagot, míg a távolodó csökkenti annak zömítettségét -> ellenállás változás
Dinamikus mikrofon 108
A membrán elmozdulása hatására a lengő tekercs elmozdul az állandó mágnes által gerjesztett mágneses térben. A lengőtekercsben (mint erőkarokat metsző vezetőben) áram indukálódik. Az indukált áram arányos a gerjesztő hangnyomással.
Kondenzátor mikrofon 109
A hangnyomás hatására az egyik fegyverzet elmozdul, így közelebb, illetve távolabb kerül a másiktól (vagyis változik a „d”). A változás kapacitásváltozást jelent. Q=U·C A kapacitás változás nem más, mint a töltés tároló képesség változás, vagyis az R ellenálláson töltő vagy kisütő áram indul meg. Ez az áram arányos a gerjesztő hangnyomással.
Kondenzátor mikrofon 110
Kapacitás : C = ε ⋅
A d
Piezoelektromos mikrofon 111
Egy megfelelő kristálysík mentén elvágott kvarc kristály korongból alakítják ki. A működés alapelve a piezoelektromos hatásbon alapul. A kristály a deformáció esetén polarizációs töltöttséget jelenít meg. A töltések elvezetéséhez a kristályra fémgőzöléssel (vákuumgőzölés) két érintkezőt gőzölnek (pl. aranyréteg)
Hangszórók 112
Elektromos jeleket hangnyomássá konvertáló eszközök. Legfontosabb típusai: Dinamikus hangszóró Piezo v. kristályhangszóró Kondenzátor hangszóró
Dinamikus hangszóró 113
Dinamikus mikrofon „inverz” működése
Piezoelektromos hangszóró 114
Elektrosztrikció jelenségét használja ki, miszerint: bizonyos kristályok alakja megváltozik, ha bizonyos pontjaira elektromos feszültséget vezetünk.
Kondenzátor hangszóró 115
A mozgó fegyverzet fémréteggel bevont vékony dielektrikum (általában műanyag), míg az álló fegyverzet egy perforált lemez.
Hangfalak, hangdobozok 116
Zárt hangdoboz:
Reflex dobozok:
117
Vizuális jelátalakítók 118
Kamerák CCD CMOS
CCD 119
Charge coupled device Magyarul: töltéscsatlakozású képalkotó eszköz Félvezető lapkán „képpontoknak” megfelelő „szigeteket” alakítanak ki, melyeken a pillanatnyilag tárolt töltés arányos a képpontra jutó fény intenzitással. A színes kép érzékelését színszűrőkkel oldják meg.
CCD 120
Elkülönített fotószenzorok szabályos elrendezésben Töltés csatolt eszköz (CCDs) Terület CCD-k és lineáris CCD-k 2 terület típus: interline transfer és frame transfer fotóérzékeny tárolás
CCD 121
122
CMOS 123
Ugyanolyan szenzorelemek, mint CCD-nél Minden fotószenzornak saját erősítője van Több zaj esetén (redukálás ‘fekete’ kép kivonásával) Alacsonyabb érzékenység
Standard CMOS technológiát használ Más komponensek is lehetnek a chipen ‘Smart’ pixels
CMOS 124
CCD és CMOS 125
Régebbi technológia Különleges technológia Magas gyártási költség Magasabb teljesítményfelvétel Magasabb kitöltési tényező Soros kiolvasás
Aktuális technológia Standard IC technológia Olcsó Alacsonyabb fogyasztás Kevésbé érzékeny Pixelenkénti erősítés Véletlen pixel hozzáférés Chip-en integrált más komponensekkel
126
Forrás 127
Lukács-Mágel-Wührl: Híradástechnika I. (prezentáció) Lukács-Wührl: Híradástechnika I. (könyv) Németh Krisztián: Távközlő rendszerek áttekintése
