BME Gazdaság- és Társadalomtudományi Kar Műszaki menedzser alapszak (BSc)
INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK MENEDZSMENTJE Infokommunikációs alapfogalmak Vezetékes beszédkommunikáció Dr. Babarczi Péter - Dr. Abos Imre BME Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapest, 2014
ELEKTRONIKUS HÍRKÖZLŐ HÁLÓZAT Elektronikus hírközlő hálózat: • átviteli rendszerek és - ahol ez értelmezhető - a hálózatban jelek irányítására szolgáló berendezések, továbbá más erőforrások, beleértve a nem aktív hálózati elemeket is -, amelyek • jelek továbbítását teszik lehetővé meghatározott végpontok között • vezetéken, rádiós, optikai vagy egyéb elektromágneses úton, • beleértve a műholdas hálózatokat, a helyhez kötött és a mobil földfelszíni hálózatokat, • az energiaellátó kábelrendszereket, olyan mértékben, amennyiben azt a jelek továbbítására használják, • a műsorszórásra használt hálózatokat és a kábeltelevíziós hálózatokat, • tekintet nélkül a továbbított információ fajtájára. (2003. évi C. törvény az elektronikus hírközlésről) IKRA
2
Babarczi - Abos
JELEK OSZTÁLYOZÁSA Folytonos amplitudó
Időben folytonos
Időben diszkrét
Mintavételezett jel
Diszkrét amplitudó
Analóg jel
Diszkretizált analóg jel IKRA
Digitális jel 3
Babarczi - Abos
AZ ANALÓG HÍRKÖZLÉS BLOKKVÁZLATA
DEMODULÁLÁS, DEKÓDOLÁS
KÓDOLÁS, MODULÁLÁS
A zajos csatornán átvitt modulált információ:
Eredeti információ IKRA
Továbbított jel 4
Vett információ (jel + zaj) Babarczi - Abos
JEL-ZAJ VISZONY A jel-zaj viszony (SNR – signal-to-noise ratio): a jel (információ) és a háttérzaj teljesítményének hányadosa.
A jel-zaj viszony (dB): meghatározásánal a logaritmikus decibel-skálát használják.
Arány dB telj.
0,001 0,01 0,1 0,5 1 2 10 100 1000 -30 dB -20 dB -10 dB -3 dB 0 dB 3 dB 10 dB 20 dB 30 dB
dB ampl. -60 dB -40 dB -20 dB -6 dB 0 dB 6 dB 20 dB 40 dB 60 dB (P – teljesítmény, A – amplitudó) IKRA
5
Babarczi - Abos
ANALÓG ÁTVITEL ZAJOS CSATORNÁN Shannon (1948) meghatározta a maximális adatátviteli sebességet zajos csatornára (Shannon-Hartley tétel):
C = H·log2(1 + S/N) bit/s ahol
C - a maximális adatátviteli sebesség (bit/s), H - az átviteli csatorna sávszélessége (Hz), S - az átlagos jelteljesítmény (mW), N - az átlagos zajteljesítmény (mW).
Pl.
H = 4000 Hz (beszédsáv) S/N = 16000 (tipikus)
C = 4000·log2(1 + 16000) = 4000·14 = 56 kbit/s Maximum 56 kbit/s adatátviteli sebesség érhető el, függetlenül a jelszintek számától.
IKRA
6
Babarczi - Abos
AMPLITÚDÓMODULÁCIÓ Idő tartomány
Frekvencia tartomány
Moduláló jel spektruma IKRA
Vivőfrekvencia 7
Babarczi - Abos
FREKVENCIAMODULÁCIÓ Idő tartomány
ω vivő mod = ω v + k·Um ·cos(ωm ·t)
Frekvencia tartomány
IKRA
8
Babarczi - Abos
JELEK OSZTÁLYOZÁSA Folytonos amplitudó
Időben folytonos
Időben diszkrét
Mintavételezett jel
Diszkrét amplitudó
Analóg jel
Diszkretizált analóg jel IKRA
Digitális jel 9
Babarczi - Abos
A DIGITÁLIS HÍRKÖZLÉS BLOKKVÁZLATA
Tömörítés, kódolás, modulálás
Demodulálás, dekódolás, kibontás
A zajos csatornán átvitt digitalizált információ: 10010111, 01001010, 11001010, 00110101, 01100100, 11011011, 10101100, 01001101 Eredeti információ IKRA
Továbbított információ 10
Visszaállított információ Babarczi - Abos
SHANNON MINTAVÉTELI TÉTELE A mintákból az eredeti jel akkor állítható vissza, ha az fs mintavételezési frekvencia nagyobb az eredeti jel fmax maximális frekvenciájának kétszeresénél: fs > 2fmax A beszéd digitális átvitele:
• • •
fmax = 4000 Hz fs = 8000 Hz Kvantálási szintek száma = 256 (8 bit)
• Átviteli sebesség = 8000×8 = 64000 bit/s Az ISDN csatornák sebessége 64 kbit/s
IKRA
11
Babarczi - Abos
DIGITÁLIS MODULÁCIÓS ELJÁRÁSOK Frekvenciamoduláció, pl. 10010111 bitsorozat 1 0 0 1 0 1 1 1
Fázismoduláció, pl. 10010111 bitsorozat 1 0 0 1 0 1 1 1
IKRA
12
Babarczi - Abos
DIGITÁLIS MODULÁCIÓS ELJÁRÁSOK Gaussian Minimum Shift Keying
8 Phase Shift Keying
Minden 0-s vagy 1-es szimbólum átvitelekor a vivőfrekvencia fázisa megváltozik, és a változás iránya határozza meg, hogy 0 vagy 1 átvitele történt-e. IKRA
A 8 fázisú modulációnál minden szimbólumhoz 3 bit tartozik, ezáltal a tényleges sebesség (azaz a bit rate) háromszorosára nő. 13
Babarczi - Abos
DIGITÁLIS MODULÁCIÓS ELJÁRÁSOK Quadratic Phase Shift Keying QPSK jelkészlete
QPSK bittérképe
QPSK vektorképe
IKRA
14
Babarczi - Abos
DIGITÁLIS MODULÁCIÓS ELJÁRÁSOK 16 Quadratic Amplitude Modulation 16QAM jelkészlete
16QAM bittérképe
16QAM vektorképe
IKRA
15
Babarczi - Abos
DIGITÁLIS MODULÁCIÓS ELJÁRÁSOK 64 Quadratic Amplitude Modulation (6 bit információ szimbólumonként) 64QAM bittérképe
Konstellációs diagramok
Kiszajú vétel
Bármely két szomszédos kód csak egyetlen bitben különbözik. MSB – Most Significant Bit IKRA
16
Fázisingadozás hatása Babarczi - Abos
TELEFONHÁLÓZAT A PSTN hálózat felépítése
X
Trönkhálózat
X
Telefonközpont
X Előfizetői hálózat
Előfizetők
Előfizetők
IKRA
17
Babarczi - Abos
TELEFONHÁLÓZAT A PSTN hálózat •
• • • •
Public Switched Telephone Network nyilvános kapcsolt telefonhálózat – analóg előfizetői hurok – digitális trönkök (PCM) – tárolt programvezérlésű kapcsolás – hierarchikus forgalomirányítás – előfizetők és központok közötti jelzések vonalkapcsolt (áramkörkapcsolt) működés alapvetően beszédátvitelre fejlesztették ki további szolgáltatások erre a hálózatra adaptálva PCM kódolás (0,3 – 3,4 kHz-es sáv 3,1 kHz + vedősávok = 4 kHz széles lesz egy beszédcsatorna), 256 kvantálási szint, cél: érthető beszéd átvitele analóg, folytonos idejű jel
analóg, folytonos idejű, sávhatárolt jel
sávszűrő 0,3 ... 3,4 kHz IKRA
mintavevő
diszkrét idejű, diszkrét értékkészletű jel (digitális jel)
analóg, diszkrét idejű jel
órajel 8 kHz
kvantáló 18
Babarczi - Abos
Pulse-Code Modulation (PCM) valós példa
Beszédhang Vonatkozó bitsorozat (kb. 180 mV-hoz): 10100110 (első bit az előjel) Kvantálás: logaritmikus karakterisztika (az emberi fül is ilyen) IKRA Minden jog fenntartva. Az itt található anyagokat a THSZ tárgy jelenlegi és korábbi hallgatói letölthetik és tanulásra Babarczi - Abos 19 felhasználhatják. Minden más felhasználáshoz a szerzők engedélye szükséges. Nemeth.Krisztian(kukac)tmit.bme.hu
Átviteli utak evolúciója •
PSTN modemes átvitel analóg törzshálózat esetén
•
PSTN modemes adatátvitel
IKRA
Minden jog fenntartva. Az itt található anyagokat a THSZ tárgy jelenlegi és korábbi hallgatói letölthetik és tanulásra 20 Babarczi - Abos felhasználhatják. Minden más felhasználáshoz a szerzők engedélye szükséges. Nemeth.Krisztian(kukac)tmit.bme.hu
Osztott közeg áramkörkapcsolás esetén FDM és TDM Példa: FDM – Frekvenciaosztásos multiplexálás
4 felhasználó
frekvencia idő TDM - Időosztásos multiplexálás
frekvencia idő IKRA
21
Babarczi - Abos
Osztott közeg csomagkapcsolás esetén Statisztikus multiplexálás 10 Mb/s Ethernet
A B
Statisztikus multiplexálás
C
1.5 Mb/s Csomagok várakoznak a sorban a kimenő linkre
D
E
Az A és B gépek által küldött csomagoknak nincs meghatározott sorrendje, igény szerint osztoznak az erőforráson = statisztikus multiplexálás. IKRA
22
Babarczi - Abos
TELEFONHÁLÓZAT PSTN trönkhálózati funkciók • a hálózat strukturálása (területi, logikai) • irányonkénti forgalomkoncentrálás • jelzések (hívásfelépítés, bontás, forgalomvezérlés)
PSTN hívásfelépítés • hívási szándék (hurok zárása) • szabad regiszter (tárcsahang) • tárcsázás • szám érvényességének ellenőrzése • kapcsolatfelépítés • csengetés/foglaltsági jelzés IKRA
23
Babarczi - Abos
TELEFONHÁLÓZAT A PSTN hálózat jellemzői • összeköttetés idejére fizikailag fennálló kapcsolat • az előfizetői hálózatban dedikált csatorna minden előfizetőnek • forgalomkoncentráció a kapcsolóközpontokban • a trönkhálózatban osztott erőforrásokért versenyeznek az előfizetői hívások • forgalmi jellemzők: – hívások beérkezésének jellemzői (forgalmas óra) – összeköttetések fennállásának jellemzői (pl. tartásidő) IKRA
24
Babarczi - Abos
Telefonhálózat hierarchikus felépításe
IKRA
Minden jog fenntartva. Az itt található anyagokat a THSZ tárgy jelenlegi és korábbi hallgatói letölthetik és tanulásra 25 Babarczi - Abos felhasználhatják. Minden más felhasználáshoz a szerzők engedélye szükséges. Nemeth.Krisztian(kukac)tmit.bme.hu
A TELEFONHÁLÓZAT STRUKTÚRÁJA A hálózati síkok hierarchiája Nemzetközi központ
Szekunder központok
Primer és helyi központok IKRA
26
Babarczi - Abos
A TELEFONHÁLÓZAT STRUKTÚRÁJA A budapesti hálózat felépítése A Budapesti központok ún. tandem központokon keresztül kapcsolódnak össze Nemzetközi központ
Primer/szekunder központok
Tandem központok Helyi központok IKRA
27
Babarczi - Abos
TELEFONKÖRZETEK Primer és szekunder körzetek a magyar telefon hálózatban 48 46 Ózd
Salgótarján
47 Kisvárda
Szerencs
45
Miskolc Nyíregyháza
Balassagyarmat
35 32
Eger Gyöngyös
96 99
27
Pápa
1
28
22 88
94
Jászberény
57
Budapest
23
89
Debrecen
Gödöllõ
Biatorbágy
95
52
Szentendre
Tatabánya
Szombathely Sárvár
Mezõkövesd
36
37
26
34
Gyõr
Vác
Esztergom
33
Sopron
Monor
59
29
Karcag
Szigetszentmiklós
Székesfehérvár
Veszprém
Berettyóújfalu
53
Szolnok
24
54
56
Cegléd
25 83 Zalaegerszeg
87
66
Dunaújváros
Tapolca Kecskemét
Siófok
Keszthely
76
84
92
Békéscsaba
75
85 93
Kiskõrös
Szentes
Paks
63
Marcali
Nagykanizsa
78
74 Szekszárd
82
Orosháza
77 Kiskunhalas
Kaposvár
Baja
Szigetvár
73
72
62 Szeged
79 Pécs
IKRA
44 Mátészalka
42
49
69 Mohács
28
68
Egy-egy szekunder központhoz több primer terület is tartozik
Babarczi - Abos
Távbeszélő központok • 2 nemzetközi központ • Kelenföld, Józsefváros • 2 tandem központ • Városmajor, Angyalföld • 10 szekunder központ • Kelenföld, Józsefváros, Győr, Zalaegerszeg, Pécs, Székesfehérvár, Szeged, Szolnok, Debrecen, Miskolc • 54 primer központ (primer körzetenként) • Kb. 60 helyi központ IKRA
29
Babarczi - Abos
ISDN modemes adatátvitel ISDN – Integrated Services Digital Network - Integrált szolgáltatású digitális hálózat Euro-ISDN: Európai szabványok (ETSI) interfészekre, szolgáltatásokra
2x64 kbps 16 kbps jelzés …
ISDN2 (alapcsatlakozás)
ISDN30 (primercsatlakozás) IKRA
30
30x64 kbps 64 kbps jelzés Babarczi - Abos
ISDN Az ISDN szolgáltatásai • Vonalkapcsolt 3,1 kHz beszéd (audio) • Vonalkapcsolt 64 kbit/s digitális átvitel
Az ISDN felhasználási területei • Telefonszolgáltatás • Közvetlen alközponti beválasztás • Videokonferencia • Internet kapcsolat • Hitelkártya ellenőrzés (POS) IKRA
31
Babarczi - Abos
ISDN ALKÖZPONT Közvetlen alközponti beválasztás 463-2664
463-2664 Külső hívás PSTN ISDN ISDN PBX 463-1000 -9999
2664 • ISDN-alközpont (PBX, Private Branch Exchange)
Belső hívás
• Beválasztás az alközponti mellékekre IKRA
32
Babarczi - Abos
