Netwerk structuren. 1.2 OSI 7-layer. 1.2 OSI 7-layer

26/04/2015

1.1 Netwerk structuren • • • • • • •

Ring / Token ring Mesh / Hybrid Ster Bus Daisy-chain Tree/Hierarchisch Full connected

1.2 OSI 7-layer • OSI model geldt voor alle soorten communicatie 1. Fysieke laag - Spanning (volt) en stroomsterkte (ampère), timing. 2. Datalinklaag - Foutcorrectie, flow control 3. Netwerklaag - Adressering, routing 4. Transportlaag - (TCP-UDP) 5. Sessielaag - Dialog control, token management 6. Presentatielaag - Datastructuur abstraheren 7. Toepassingslaag - Het protocol van het gebruikersprogramma

1.2 OSI 7-layer • OSI model geldt voor alle soorten communicatie

1

26/04/2015

1.2 OSI 7-layer

1.2 OSI 7-layer

1.3 Netwerk adressen • • • • • •

Mac adres: hardware adres IP adres: netwerk adres Mask: bepaalt subnetten DHCP: automatisch toekennen van adressen Localhost/127.0.0.1 IPv4/IPv6

2

26/04/2015


Mac adres IP adres Mask DHCP Localhost/127.0.0.1 IPv4/IPv6

/8

/16

/24





3

26/04/2015

1.4 Netwekverbindingen • • • • • •

RJ 45 / BNC / Fiber: geeft de connector, maar ook de snelheidslimiet 10Mb - 100Mb - 1Gb – 10Gb NIC Crossed cable PoE Teaming vs bonding

Cable Type

Maximum Data Transmission Speed

Maximum Bandwidth

Category 3

UTP

10 Mbps

16 MHz

Category 5

UTP

10/100 Mbps

100 MHz

Category 5 e

UTP

1000 Mbps

100 MHz

UTP or STP

1000 Mbps

250 MHz

Category 6 a

STP

10,000 Mbps

500 MHz

Category 7

SSTP

10,000 Mbps

600 MHz

Category 6


RJ 45 / BNC / Fiber 10Mb - 100Mb - 1Gb – 10Gb NIC: Network interface card Crossed cable: netwerkkabel van computer naar computer PoE: Power over ethernet Teaming vs bonding


RJ 45 / BNC / Fiber 10Mb - 100Mb - 1Gb – 10Gb NIC Crossed cable PoE Teaming vs bonding

4

26/04/2015


RJ 45 / BNC / Fiber: geeft de connector, maar ook de snelheidslimiet NIC: Network interface card Crossed cable: netwerkkabel van computer naar computer PoE: Power over ethernet Teaming 10Mb - 100Mb - 1Gb – 10Gb

1.5 Netwerk tests • Ping • Tracert / Traceroute

1.5 Netwerk tests • Sniffen • Loggen

5

26/04/2015

1.6 Internet • • • •

DNS Domain Subdomain DHCP

1.7 Protocollen • Poort: 192.168.1.1:80 • Protocollen

1.7 Protocollen • • • • • • • • •

HTTP: Hypertext Transfer Protocol HTTPS: HyperText Transfer Protocol Secure FTP: File Transfer Protocol NTP: Het Network Time Protocol PTP: Precision Time Protocol POP3: Post Office Protocol IMAP: Internet Message Access Protocol SMTP: Simple Mail Transfer Protocol TELNET: TELetype NETwork

• Opm: RS232 terminal en iLO: Integrated Lights-Out / LOM: lights-out management voor out-of-band management

6

26/04/2015

1.8 Communication diagrams • TCP: Transmission Control Protocol • UDP: User Datagram Protocol • Opm: P2P

1.8 Communication diagrams • Unicast • Broadcast • Multicast (IGMP JOIN: Internet Group Management Protocol)

1.9 Network devices • • • • • • • •

HUB Switch Router Proxy NAT Cache L2/L3/L4 switches Opm: jumbo frames / modem / accespoint

7

26/04/2015

1.9 Network devices • • • • • • • •

HUB: op elektrisch niveau, alles op dezelfde snelheid Switch: op frame niveau, verschillende snelheden, zelfde subnet Router: op adresniveau en routering, verschillende subnets Proxy: communicatie via een server NAT: Network address translation: poortnummer omzetten in adres Cache: lokale (tijdelijke) opslag van gegevens Firewall / Port blocking / Content blocking L2/L3/L4 switches

• Opm: jumbo frames / modem / accesspoint

2 Streaming

2.1 Content delivery • VOD • Real-Time • Caching - Local - Head-end - CDN

8

26/04/2015

2.1 Content delivery • Mb <> MB

2.1 Content delivery • IPTV o Internet Protocol TV o Unicast/Multicast/IGMP o Omwille van niet-standaard HTTP-protocollen niet overal eenvoudig toe te passen (firewalls) o ISP/Netwerk beheerder is betrokken o QoS: Managed o Telenet/Belgacom

2.1 Content delivery • OTT o Over The Top Content o Maakt gebruik van klassieke HTTP communicatie o ISP/Netwerkbeheerder zorgt enkel voor transport o QoS: Best efford o Youtube/Netflix •

Opm: IPTV wordt geinitiëerd door de ISP, OTT wordt opgedrongen aan de ISP. Bij Youtube is de kijker het produkt, en is kwaliteit minder van belang Bij Netflix is de content het produkt, en zijn kwaliteit & experience belangrijk. Door het belang van Netflix moeten de ISP’s de vraag volgen.

9

26/04/2015

2.2 Streaming • • • •

Streaming, geen download Liefst tandaard protocollen (firewall) Variabele bitrates Alle platformen, alle players/browsers/resoluties/aspect ratio’s (Netflix encodeert 50+ verschillende versies van de content (120 volgens niet-bevestigde bronnen))

• • • •

Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) Microsoft HTTP Smooth Streaming (HSS): Silverlight Adobe HTTP Dynamic Streaming: Flash Apple HTTP Live Streaming, HLS: Quicktime

• Presentatie van Netflix over encoding (2014) http://www.streamingmedia.com/Articles/Editorial/Featured-Articles/StreamingMedia-East-Netflix-Making-the-Move-to-HEVC-but-Efficiency-Gains-Lag96981.aspx

2.3 vb. HLS • HTTP Live Streaming • Variabele bitrates • Streaming zonder streaming servers • Lijkt op adaptive streaming, maar intelligentie zit in de player • 2-10 sec chunks/segments van verschillende bitrates op de server Chunks starten met een I-frame • .M3U8 manifest file geeft ‘overzicht’ • https://www.youtube.com/watch?v=u6rzm7uXgJ4

2.3 vb. HLS

10

26/04/2015

2.4 Packaging • Packager: Plaatst de chunks in een juist dataformaat, voegt eventueel DRMinformatie toe, subtitles, ... • GOP : - Group of pictures, gescheiden door I-frames - Voor het decoderen van een GOP kan verwezen worden naar frames voor het Iframe • IDR: - Instantaneous Decoding Refresh - Voor het decoderen van de video kan niet verwezen worden naar frames voor het I-frame - De decoder weet dat alle frames in de buffer niet meer gebruikt zullen worden bij ontvangst van een IDR-frame - IDR-frames kunnen gebruikt worden voor 

2.4 Packaging • Video streaming / True streaming - Grote traffic loads. - Server detecteert zelf de connectionspeed en levert automatisch de juiste file. - Kan live events streamen. - Beheert (een beperkt aantal) grote files. - Aangesloten voor streaming bij de ISP • HTTP video streaming - Server heeft veel kleinere files. - De player bezit de intelligentie om de juiste files op te halen. - De server heeft geen notie van de connecties en de snelheid. - De HTTP server moet continue requests aankunnen.

3 Draadloze communicatie

11

26/04/2015

3.1 Korte afstand • • • • •

Microfonen In-ear monitoring Intercom Full-duplex vs Half-duplex Camera

3.1.1 Toepassing: Draadloze microfonen • Overdracht geluidssignalen • Microfonen • Instumenten • Bandbreedte • Dynamiek • Afstand

3.1.2 Bandbreedte • Bandbreedte: 25 Hz – 18 kHz door gebruik te maken van breedband FM • Digitale modulatie . Digitale modulatie = vorm van digitaal-analoog conversie . Smalband transmissietechnieken – traag . Breedband transmissietechnieken Multi-carrier techniek: DVB-T: 6048 draaggolven binnen 8MHz Spread spectrum techniek: bijvoorbeeld WiFi: 54MBit/s in 22MHz • Digitale modulatie: voor- en nadelen . Relatief ongevoelig voor externe storingsbronnen . Grote bandbreedte en hoge transfersnelheid mogelijk . Signaalcorrectie en datacompressie is mogelijk . Groot nadeel: vertraging tussen input en output

12

26/04/2015

3.1.3 Dynamiek • • • • •

CD (16 bit): 96 dB Rock & Roll: 40 dB Opera: 80 dB ENG (nieuws): +/- 60 dB Opname: moduleren tot max (in dynamiek) om een goede S/R verhouding te hebben.

• Dus opera: 80 dB + 20 dB headroom = 100 dB • Zenders moeten aan bepaalde normen voldoen, een zender mag maar in een bepaald spectrum blijven, daarbuiten mag hij niet komen! Door Pre-emphasis komen we er al buiten, dus zit er een limiter na de compander om het signaal niet te doen clippen! • Vanaf clipping hoor je rare dingen, harmonischen, … • Compressie, pre-emphasis en limiter zitten in de zender en zijn onafscheidelijk!

3.1.3 Dynamiek

3.1.4 SNR • Pre- en de-emphasis . Bij zender: pre-emphasis . Bij ontvanger: de-emphasis gevolg is een vlakke frequentieweergave! . Pre-emphasis is het versterken van uw signaal (in hoge frequenties), Deemphasis is verzwakken van het signaal Hoge frequenties: vanaf 1 kHz ongeveer, daaronder heb je een zone die vlak blijft.

13

26/04/2015

3.1.5 Ontvangst • Squelch . RF detection . Ruisdetectie in gedemoduleerd signaal . Tone-key / Tone-code in audiosignaal • Instellen juist boven ruisniveau bij uitgeschakelde zender

3.1.5 Ontvangst • Diversity . Spacial diversity . Frequency diversity (2 * body-pack) • . Enorme afname van de “dead spots” . Optimale audio kwaliteit . Gemakkelijk gebruik . Verhoogt de betrouwbaarheid van het draadloze systeem . VHF: grote dropout zones, ver van elkaar UHF: smalle dropout zones dicht bij elkaar . ¼ λ tussen de twee antennes (VHF: 40cm, UHF: 10cm)

3.1.5 Ontvangst

14

26/04/2015

3.1.5 Ontvangst

3.1.5 Ontvangst • •

Pseudo diversity: receiver schakelen naar sterkste ontvangst , of schakelen als actieve antenne te laag signaal ontvangt. True diversity: gedemoduleerd signaal switchen naar sterkste ontvangst.

3.1.6 Antenne •

• •

Antenne . 1/4 λ . 1/2 λ . 5/8 λ Fysieke lengte verschilt van elektrische lengte Antennes zijn de ogen van de ontvangers, als zij het niet zien, dan werkt niets!

15

26/04/2015

3.1.6 Antenne • Antenne . 1/2 λ . Log-periodic . Helical • Gain vs Directivity vs Bandwidth vs Noise

3.1.6 Antenne •

Polarisatie De polarisatie draait bij iedere reflectie. Je weet je nooit welke polarisatie je aan de ontvangstantenne krijgt: de twee antennes van de diversity ontvanger op 90° van elkaar zetten, de eerste op +45°, de andere op -45°.

3.1.6 Antenne • Polarisatie

16

26/04/2015

3.1.6 Antenne •

Actief vs Passief

3.1.6 Antenne •

Omnidirectioneel vs gericht

3.1.6 Antenne •

Breedbandig vs Smalbandig vs Getuned

17

26/04/2015

3.1.6 Antenne •

Lineair vs Circulair gepolariseerd

3.1.6 Antenne •

Ground plane

3.1.7 Kabelverbindingen / Signaalsterkte •

Coaxkabel – vuistregels . Hoe dikker de kabel, hoe lager de verzwakking . Hoe meer lucht het diëlectricum bevat, hoe lager de verzwakking . Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de verzwakking RG213 (10mm diameter) 14,25 dB/100m op 400 MHz - 41,99 dB/100m op 2400MHz RG58 (5mm diameter) 21,11 dB/100m op 400MHz - 58,53 dB/100m op 2400 MHz

18

26/04/2015

3.1.7 Kabelverbindingen / Signaalsterkte •

dB’s!

3.1.8 Spectrum

3.1.8 Spectrum

19

26/04/2015

3.1.8 Spectrum •

PAL vs DVBT

This image cannot currently be displayed.

This image cannot currently be displayed.

3.1.8 Spectrum •

Evolutie

3.1.8 Spectrum • Regionale / Nationale verschillen

20

26/04/2015

3.1.8 Spectrum •

Intermodulatievervorming . Principe: 2 of meer sterke signalen doen ongewenste bijproducten ontstaan (intermodulatieproducten) . Vooral de zogenaamde « 3e orde intermodulatieproducten » zijn oorzaken van problemen . Voorbeeld: 2 draadloze microfoons op 802 MHz en 803 MHz - intermodulatieproduct 1: (2*802)-803 = 801 MHz - intermodulatieproduct 2: (2*803)-802 = 804 MHz Gevolg: 2 bijkomende frequenties die niet meer bruikbaar zijn This image cannot currently be displayed.

3.1.8 Spectrum

3.1.8 Spectrum David Bremmer, 18-3-15 - 07:00 © Thinkstock / Algemeen Dagblad. Duizenden kerken, zangkoren, popbandjes, toneelverenigingen en sportscholen moeten voor honderden euro's een nieuwe draadloze microfoon aanschaffen. De frequenties waarop de apparatuur werkt, doen het komend jaar niet meer, waarschuwt Agentschap Telecom. Een beetje fatsoenlijke draadloze microfoon kost al snel 500 euro Martin van Bellen, verkoper De draadloze microfoons moeten worden vervangen nu het kabinet de 800 MHZ-band twee jaar geleden voor miljarden euro's heeft geveild aan mobiele providers. Door de explosieve groei van smartphones en mobiele data hebben zij meer bandbreedte nodig. KPN, Tele2, T-Mobile en Vodafone zijn momenteel druk bezig hun 4G-netwerken uit te rollen. Volgens Agentschap Telecom gaat het om vele tienduizenden microfoons, die uiterlijk op 1 januari 2016 niet meer gebruikt mogen worden. PMSE , de branchevereniging van omroepen, radiostations en andere gebruikers van draadloze verbindingen, stelt dat het aantal nóg véél hoger ligt. ,,Er zijn circa 250.000 oude draadloze microfoons in omloop," weet PMSE-voorzitter Willem Westermann. Nu al hebben steeds meer gebruikers van draadloze microfoons last van storingen. ,,KPN, Vodafone en T-Mobile zijn al grotendeels klaar met hun 4G-netten en zijn bezig hun dekking te vernauwen," legt Mariël van Dam van Agentschap Telecom uit.

21

26/04/2015

3.1.8 Spectrum Dure grap Een nieuwe draadloze microfoon kopen blijkt een dure grap. ,,Voor een beetje fatsoenlijk exemplaar van Sennheiser of Shure moet al snel vijfhonderd euro worden neergeteld," vertelt Martin van Bellen van het Zeeuwse Sealander Visions. Als leverancier van draadloze audiosystemen krijgt hij steeds meer klachten. ,,Zeker in de Randstad waar de 4G-netten al grotendeels uitgerold zijn, melden mensen extreme ruis of een wegvallende verbinding," zegt hij. ,,Zij zijn niet goed op de hoogte van alle veranderingen." Compensatie Volgens de PMSE geldt dat in tegenstelling tot wat Agentschap Telecom claimt ook nog voor veel professionele partijen. De belangenclub is ontevreden dat de overheid geen compensatie biedt. ,,De overheid heeft bijna 4 miljard euro verdiend met de telecomveiling, een tegemoetkoming was op zijn plaats geweest," aldus voorzitter Willem Westermann. ,,Economische Zaken verweert zich met de woorden dat de maatregelen jaren van te voren zijn aangekondigd." PMSE waarschuwt dat er steeds minder frequentieruimte beschikbaar is voor draadloze verbindingen anders dan mobiele telefonie. ,,Het is logisch dat providers meer bandbreedte krijgen, maar ook voor ons omroepen, radiostations en draadloze gebruikers moet het werkbaar blijven. Straks verdwijnt ook de 700 MHZ-band."

3.2 Wi-Fi •

Wireless ????? wikipedia.org: Wi-Fi werd oorspronkelijk uitgesproken als 'waifi'.[bron?] De naam Wi-Fi is een duidelijke knipoog naar de uit de audiowereld bekende term hifi, hetgeen staat voor High Fidelity. De naam Wi-Fi staat, in tegenstelling tot wat velen denken, niet voor Wireless Fidelity.[1] In het verleden gebruikte de Wi-Fi Alliance de term Wireless Fidelity zelf wel in de leuze "The Standard for Wireless Fidelity". Vanaf eind 2000 werd deze leuze niet meer gebruikt in marketingmateriaal. In online beschikbare documenten werd de term nog wel gebruikt, onder meer in een document uit februari 2004: "... wireless fidelity (Wi-Fi) network equipment."[2] De Wi-Fi Alliance raadt tegenwoordig af deze term te gebruiken en noemt het gebruik ervan een te betreuren fout. www.ieee.org: verwijst in haar documenten naar Wireless Fidelity.

• •

Wireless LAN: WLAN Path sharing: CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision avoidance)

3.2.1 Wifi normen • •

•

• •

•

802.11 , 802.11 X: 1~2 Mbps Obsolete 802.11a: 54 Mbps, 10-70m (open lucht, snelheid daalt bij toenemende afstanden) regulated 5 GHz frequency range, beperkte range door hoge frequenties Niet compatibel met de andere normen 802.11b: 11Mbps, 100-500m unregulated 2.4 GHz, dus interferentie met babyfoons, microgolfovens, remote controls, ... 802.11g: 54 Mbps, 75-400m Gebruikt dezelfde range als 802.11b 802.11n: 150 Mbps, tot 300 Mbps bij MIMO multiple wireless antennas in tandem voor RX en TX van data: MIMO (Multiple Input, Multiple Output) Grotere frequentierange per kanaal 802.11ac: 1 Gbps MIMO Grotere frequentierange per kanaal 5GHz frequency range Optioneel: Beamforming kan in crowded areas directiviteit geven aan de antennes, in tegenstelling tot de standaard 180° of 360°.

22

26/04/2015

3.2.1 Wifi normen • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

802.11a - 54 Mbps standard, 5 GHz signaling (ratified 1999) 802.11b - 11 Mbps standard, 2.4 GHz signaling (1999) 802.11c - operation of bridge connections (moved to 802.1D) 802.11d - worldwide compliance with regulations for use of wireless signal spectrum (2001) 802.11e - Quality of Service (QoS) support (not yet ratified) 802.11F - Inter-Access Point Protocol recommendation for communication between access points to support roaming clients (2003) 802.11g - 54 Mbps standard, 2.4 GHz signaling (2003) 802.11h - enhanced version of 802.11a to support European regulatory requirements (2003) 802.11i - security improvements for the 802.11 family (2004) 802.11j - enhancements to 5 GHz signaling to support Japan regulatory requirements (2004) 802.11k - WLAN system management 802.11l - skipped to avoid confusion with 802.11i 802.11m - maintenance of 802.11 family documentation 802.11n - 100+ Mbps standard improvements over 802.11g (2009) 802.11o - skipped 802.11p - Wireless Access for the Vehicular Environment 802.11q - skipped 802.11r - fast roaming support via Basic Service Set transitions 802.11s - ESS mesh networking for access points 802.11T - Wireless Performance Prediction - recommendation for testing standards and metrics 802.11u - internetworking with 3G / cellular and other forms of external networks 802.11v - wireless network management / device configuration 802.11w - Protected Management Frames security enhancement 802.11x - skipped (generic name for the 802.11 family) 802.11y - Contention Based Protocol for interference avoidance

•

http://grouper.ieee.org/groups/802/11/Reports/802.11_Timelines.htm

3.2.2 Wifi connectie modes • •

Infrastructure - clients connecteren via een centraal access point Ad-hoc - client connecteren direct met elkaar - peer to peer (P2P) / Computer to computer - SSID broadcast kan niet worden uitgeschakeld - Lagere snelheid, minder signal strenght/monitoring - enkel WEP security

3.2.2 Wifi connectie modes • •

•

AP: Access point in een infrastructure netwerk De meeste AP’s zenden op geregelde momenten (enkele seconden) de netwerknaam: SSID (Service Set Identifier). Hierdoor kunnen netwerken eenvoudig gevonden worden, en is automatische roaming tussen WLANs mogelijk. Door de SSID niet uit te zenden is het netwerk niet detecteerbaar door gewone gebruikers, enkel via sniffers.

23

26/04/2015

3.2.2 Wifi connectie modes •

Vb: GoPro - Ad Hoc mode met iOS app. - Infrastructure mode met Wifi remote

3.2.3 Security • •

•

• • •

WEP: Wired Equivalent Privacy - data link layer (OSI model Layer 2) WPA: Wi-Fi Protected Access Beter dan WEP: - Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) - Advanced Encryption Standard (AES) - built-in authentication support - security vergelijkbaar met VPN tunneling, met eenvoudige administration en gebruik. WPA2 - Betere encryptie dan WPA requires - Geen gebruik van TKIP omdat hier security problemen mee zijn. - WPA2 gebruikt een sterkere versleuteling. - WPA2-personal wordt gebruikt voor WPA in pre-sharedkeymode (PSK) - WPA2-enterprise wordt gebruikt bij WPA met authenticatieserver Opm: Als je connecteert via een AP, kan de eigenaar van dat AP alle communicatie sniffen! Opm: Als je lang genoeg snift/snoopt kan software de keys detecteren. Opm: Spoofing: identiteit van iemand anders aannemen

3.2.4 Afstand •

•

•

•

Snelheid daalt bij grotere afstanden vb: 802.11g geeft dickt bij het accesspoint 54 Mbps en daalt bij toenemende afstanden naar 27 Mbps, 18 Mbps, ... Dynamic Rate Scaling beheert de betrouwbaarheid door de snelheid te doen zakken, om zo een verzadiging van het netwerkt door retries te voorkomen als de connectie verslecht. Typische afstanden voor Wifi zijn 30~100m Deze kan vergroot worden door gebruik te maken van repeaters. Als SSID en paswoord gelijk zijn, moet niet manueel gereconnect worden. De gebruikte vermogens voor Wifi liggen vast in normen. Door speciale versterkers/zenders en antennes te gebruiken (illegaal) is het mogelijk enkele Km te overbruggen. Grotere afstanden geven moeilijkheden ivm. time-outs.

24

26/04/2015

3.2.5 Spectrum

3.3 COFDM •

•

• •

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing COFDM: Coded Orthogonal frequency Division Multiplexing: OFDM met error correction Modulatie waarbij hoge bitrates worden opgesplitst over meerdere smalbandkanalen van lage bitrates. Deze draaggolven liggen dicht bij elkaar. Het aantal smalbandkanalen kan meer dan 1000 bedragen voor één zender. COFDM wordt veel toegepast voor dataverbindingen: Wi-Fi, GSM, DAB, DVB, video COFDM zenders kunnen meer dan 30Mb/s versturen over een bandbreedte van 8MHz. Er bestaan hand-held, portable, dockable en vaste zenders, met reikwijdte tot enkele 10-tallen km. COFDM-zenders voor video hebben ingebouwde coders en kunnen rechtsreeks HDvideo versturen met embedded audio.

3.3 COFDM

25

26/04/2015

3.3 COFDM

3.3.1 Werking • •

o o o o

o

Hoewel COFDM een ingewikkelde modulatievorm is, biedt ze grote voordelen. Werking: Bij modulatie van signalen komen er steeds zijbanden aan de draaggolf. Voor het demoduleren van die signalen is het nodig voor de ontvanger dat die banden niet overlappen met zijbanden van andere draaggolven. Daarom moeten deze voldoende ver van elkaar liggen. Bij COFDM is dit niet nodig. Er wordt voor gezorgd dat de overlappende zijbanden orthogonaal zijn ten opzichte van elkaar: ze beïnvloeden elkaar niet. In de ontvanger worden alle draaggolven afzonderlijk gedownmoduleerd naar 0Hz. Om de bits te decoderen, wordt dit signaal geïntegreerd over een halve periode van het signaal. Zijbanden van andere draaggolven worden ook mee gedemoduleerd. Door een juiste keuze van afstand van de draaggolven kan er voor gezorgd worden dat over die integratieperiode een volledig aantal periodes van de zijbanden wordt geïntegreerd. Het gemiddelde (de integratie) van een volledige periode is steeds 0, waardoor deze de bedoelde draaggolf niet beïnvloeden.

3.3.1 Werking

26

26/04/2015

3.3.1 Werking • •

Dit principe werkt echter alleen goed als de (analoge) schakelingen in de zender en ontvanger perfect lineair zijn, en geen ongewenste harmonischen veroorzaken. De data die aan de COFDM zender wordt aangeboden wordt verdeeld over de verschillende modulatoren in de zender. Doordat de bitrates lager zijn, worden de periodes langer, en zijn de invloeden ten gevolge van verschillende reflectiepaden beperkter. Het invoeren van een guardband zorgt voor een grotere zekerheid.

3.3.1 Werking •

Het gebruik van verschillende draaggolven zorgt er ook voor dat eventuele slechte ontvangst op één of enkele draaggolven, niet moet betekenen dat de andere draggolven ook beïnvloed worden. Dat wil dus zeggen dat van alle signalen die één zender uitzendt, slechts een beperkt aantal kanalen kan uit liggen. Door de COFDM kan errorcorrectie worden ingebouwd. Men stuurt zo extra bits mee in het signaal die aan foutcorrectie kunnen doen als er problemen zijn in de transmissie. Door de correctiebits van elk kanaal te verdelen over de andere kanalen, kan het wegvallen van een kanaal dus gecompenseerd worden.

3.3.2 Voor- & nadelen • •

•

•

Immunity to selective fading: het wegvallen van kanalen kan gecompenseerd worden Resilience to interference: Interferentie met andere zenders kan leiden tot het wegvallen van enkele kanalen, niet tot het wegvallen van de ganse datastroom: er blijft dus (een beperkte) bandbreedte over. Spectrum efficiency: Door het gebruik van OFDM wordt het beschikbare spectrum optimaal gebruikt. Sensitive to carrier offset and drift: OFDM vereist wel dat de gebruikte draaggolven/frequenties stabiel zijn, en niet driften om de orthogonaliteit te behouden.

27

26/04/2015

3.4 GSM •

GSM: Global System for Mobile (communication), origineel: Groupe Spécial Mobile

3.4.1 Technologie • • •

900MHz: 125 kanalen 1800MHz: 375 kanalen Deze kanalen (200KHz) worden verdeeld tussen de operatoren Handset: MS, mobile station Zender: BTS, Base Transceiver Station

3.4.1 Technologie •

Omdat straling niet stopt aan de rand van een cel, moet de gebruikte frequentie van verschillen van die van de buurcellen. Omdat iedere cel in het voorbeeld hieronder 6 buurcellen heeft, is het maximaal aantal bruikbare kanalen 125/7 of 375/7.

28

26/04/2015

3.4.1 Technologie • •

TDMA: Time Devision Multiple Access: 8 telefoons gebruiken samen 1 kanaal. 1 frame is opgebouwd uit 8 data bursts van 577µs. Omwille van doppler effecten is de snelheid tussen BTS en MS beperkt, ongeveer 300Km/h (TGV).

3.4.1 Technologie • o o o o

Door te werken met kleinere cellen kan men grotere capaciteiten aan (vb. Evenementen), of kan men lokale dead-spots bedienen (vb. In een gebouw). Standaard cel: max 35 km Microcel: max 2 km Hotel, treinstation, ... Picocel: max 200m Femtocel: max 10m Deze getallen zijn richtwaardes.

3.4.1 Technologie • •

Bandbreedte: 300...3,4KHz: 3,1KHz 8KHz, 13bits (104 Kb/s)

Filter

ADC Gain

29

26/04/2015


Compressie tot 12Kb/s in segmenten van 20ms.


Modulatie: QPSK

3.4.2 Subscribtion • •

SIM: Subscriber Identity Module IMSI: 15-cijferige International Mobile Subscriber Identity Eerste 3 cijfers: Mobile Country Code (MCC) Volgende 2 of 3 cijfers: Mobile Network Code (MNC)

•

IMEI: International Mobile Equipment Identity

30

26/04/2015

3.4.3 Connection •

•

•

HLR (Home Location register) Zodra een mobiele telefoon wordt aangezet gaat deze op zoek naar de signalen van beschikbare basisstations (BTS). Uit deze signalen maakt de mobiele telefoon een keuze op basis van signaalsterkte en contractgegevens. Met welke operator is het toegestaan om te bellen? Of anders gezegd: in welke HLR staat men geregistreerd of kan men zich als gast aanmelden? De aanmelding bij het HLR vindt plaats op basis van gegevens die zich op de SIM-kaart van het mobiel toestel bevinden. VLR (het Visitor Location Register) Indien de aanmelding in het HLR positief is afgesloten zullen de gegevens van de mobiele telefoon met de gegevens van het basisstation dat wordt aangestraald worden opgeslagen in het VLR. Batterijverbruik en straling in de MS hangen af van de veldsterkte van de BTS, zoals gedetecteerd ter hoogte van de MS.

3.4.3 Connection

VLR

PSTN

BTS

D

B

BSC

C

HLR

MSC

BTS

AUC Gr

BSC

EIR

BTS

SGSN A-Bis Interface

A Interface

Gn Interface

BTS BTS BSC MSC VLR HLR AUC EIR

Um Interface B,C,D,E,F - MAP Interfaces

-

Base Station Base Station Contoller Mobile Switching Center Visitor Location Register Home Location Register Authentification Center Equipment Identity Register

GGSN

Outside Packet Network

SGSN - Service GPRS Support Node GGSN - Gateway GPRS Support Node

3.4.3 Connection

MSC Area

BSS BSS BTS

Gateway MSC

NSS BSC

TRAU

PSTN

MSC VLR

BTS

BTS

BSS MSC Area

HLR

MSC Area

PLMN - Public Land Mobile Network

31

26/04/2015

3.4.4 Evolutie •

1983: Analoog / 1G 1993: GSM 900MHz / 2G 1996: DCS (Digital Communication System) 1800MHz 2000: GPRS / 2.5G, 30-40Kb/s 2003: EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution) / 2.5G, 100-120Kb/s 2004: UMTS (Universal Mobile Telecommunications system) / 3G, 2Mb/s 2010: HSPA (High Speed Packet Access) / 3.5G 2011: LTE (Long Term Evolution) / 3.9G 2012: LTE Advanced / 4G, 100 Mbit/s al rijdend, 1000 Mbit/s stilstaand of wandelend, 800/1800/2600 MHz ????: 5G, 10.000 Mb/s

3.4.4 Evolutie • •

•

•

Opm: de gebruikte frequenties zijn afhankelijk van het continent. Opm: sommige standaarden evolueren en laten daardoor hogere snelheden toe. Deze noemt men dan bv. 3.9G, commerciëel worden ze dan 4G genoemd, maar voldoen niet aan de definities van de standaard. Zelfs 3.5G wordt soms als 4G aangeprezen. Opm: de jaartallen kunnen variëren. Er is een verschil tussen het opstellen van een norm, het vastleggen van een norm, het beschikbaar zijn van toestellen, en de roll-out. Opm: Up- en download snelheden kunnen verschillen bij datacommunicatie

3.4.4 AV-Toepassing: bonding •

•

Voor sommige toepassingen wil men meerdere GSM-modems koppelen tot één datastream. -> redundantie -> bandbreedte Op die manier kan men voldoende bitrate bekomen om streaming video te versturen.

32

26/04/2015

3.4.4 AV-Toepassing: bonding • • •

Op dat moment verdeelt men dynamisch de databits over verschillende GSMmodems, meestal ook over verschillende providers. De compressierate kan continu aangepast worden in functie van de bitrate. Intercom en tally kunnen ook worden meegestuurd.

3.4.4 AV-Toepassing: bonding •

•

De bitrates zullen variëren in functie van - provider/type netwerk/abonnement - bezetting van het netwerk - lokale omstandigheden (ontvangst) - Uplink capaciteit vanaf de BTS Gezien het GSM IPnetwerk packet switched is, zal de server waar de data aankomt deze paketten moeten bufferen en in de juiste volgorde plaatsen.

3.4.5 DECT •

•

•

•

Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) is een ETSI standaard voor digitale draadloze telefoons, bedoeld voor thuis- of kantoorgebruik. DECT kan tevens gebruikt worden voor dataoverdracht. De doelstelling van de standaard is digitale radio technologie te gebruiken voor het verbeteren van de prestaties van draadloze telefoons op drie belangrijke gebieden: o Kwaliteit van de spraak o Beveiliging van het spraakkanaal tegen afluisteren o Immuniteit tegenover andere draadloze telefoons in de buurt (interferentie vermijden). Naast deze hoofddoelstellingen waren er nog enkele eigenschappen waaraan voldaan moest worden: o Cellulair netwerk (zoals het GSM netwerk) met hoge capaciteit o Goed gebruik van het radiospectrum o Kostenefficiëntie van de systeemcomponenten o Goede mobiliteit (roaming tussen basisstations) o Flexibele protocols die eenvoudig uit te breiden zijn. DECT wordt geregeld gebruikt in AV- en technische omgevingen (datacenters) omdat ze minder straling uitsturen: DECT is opgebouwd uit meerdere kleine lokale cellen

33

26/04/2015

3.5 Satellietcommunicatie •

Satellitecommunicatie wordt gebruikt waar aardse netwerken niet voldoen. o Capaciteit o Broadcast o Tijdelijk o Geen fiber / terrestrial netwerk beschikbaar

3.5.1 Werking •

4 stappen bij satellietcommunicatie: o Uplink naar gespecifiëerde satelliet o Transponder - Satelliet ontvangt signaal, moduleert het signaal van de uplink frequentie naar de downlink frequentie - Satelliet stuurt het signaal terug naar de aarde o Grondstation ontvangt het signaal.

3.5.1 Werking •

Satellite Design o Satellieten zijn gemaakt om 15 jaar of meer te werken, zonder maintenance. o Space craft bus: power, temperature control, directional thrusters o Communications payload: receives, amplifies and retransmits the signal. De antenne's zijn gericht op bepaalde gebieden op de aarde.

34

26/04/2015

3.5.1 Werking •

Footprint: Plaats op de aarde waar de satelliet kan gebruikt worden.

3.5.2 Types •

Geostationaire baan / GEO, Geostationary Orbit (GSO): o ze staan schijnbaar stil boven de aarde, 36000 Km boven de evenaar. o Ongeveer 23h 56m 4s: siderische dag (sterredag) o Deze 'zien' ongeveer 1/3e van het aardoppervlak. o De signaallooptijd is 240ms aan de evenaar, en 280ms aan de horizon. o In België kunnen we signalen ontvangen van zowel Amerikaanse als Aziatische geostationaire satellieten door erg naar de hozizon te richten (als de footprint het toelaat). Pacific Ocean Region lukt niet.

3.5.2 Types •

Low orbit baan / LEO (low earth orbit): o ze draaien in een 'lage baan' om de aarde, en bewegen ten opzichte van de aarde, enkele honderden Km boven de aarde. Hierdoor kan een lager zend/ontvangstvermogen gebruikt worden (vb mobiele setellietcommunicatie) en is de propagation delay minder (vb 2-weg communicatie). o Hierbij moet wel de hand-over kunnen gebeuren tussen gondstations, satellieten en mobile devices. o Deze satellieten worden ook ingezet voor observaties. o Ze draaien om de aarde in bv. anderhalf uur.

35

26/04/2015

3.5.3 Diensten • • •

Fixed Satellite Services (FSS): domestic en internationale diensten: internet, telefonie Mobile satellite services (MSS): communicatie met transporteerbare devices, 'ter water, ter zee en ter lucht‘ Broadcast satellite services (BSS): high power transmissie voor ontvangst in kleine ontvangstinstallaties

3.5.4 Frequentiebanden (commerciëel gebruik) •

• • • • •

L-band, 1-2 GHz: mobile applications, GPS, Iridium (60+ satellieten, 1,5 GHz naar handhelds, Kaband voor gateways en crosslinks) S-band, 2-4 GHz: NASA communicatie met ISS en ex-Space Shuttle, Inmarsat, Solaris mobile. C-band, 4-8 GHz: lower transmission power, grote footprint, grote ontvangstinstallaties X-band, 8-12 GHz: Voornamelijk militaire toepassingen Ku-band, 12-18 GHz: higher transmission power, kleine footprint, kleine ontvanstinstallaties Ka-band, 18.3–30 GHz: high transmissions speed met kleine zend/ontvangstsystemen

3.5.4 Frequentiebanden (commerciëel gebruik) •

Opm:de exacte verdeling van de frequentiebanden is afhankelijk van het continent waar men werkt.

36

26/04/2015

3.5.5 Netwerk via satelliet: Ka-band •

•

Satelliet: o Troughput 25-75Gb/s o Link: 10-500 Mb/s o Door gebruik te maken van spot-beam technologie op verschillende frequenties kan het gebruik van de KA-band verder worden geoptimaliseerd. Ontvangstantenne: 60-120cm

3.5.5 Netwerk via satelliet: Ka-band • • • •

Vaste opstelling Fly away Drive away Manpack

3.5.6 Satelliet-ontvangst •

Outdoor unit (ODU) o Vrije line-of-sight naar de satelliet o Positionering (azimuth, elevatie, skew) in functie van plaats op aarde o Signalen worden verstuurd op verschillende banden (Hi-Lo), verschillende frequenties, verschillende polarisaties (H-V) o Polarisatie in functie van transmitter.

37

26/04/2015


Outdoor unit (ODU) o Block upconverter (BUC): Zet het signaal van de zender (IF) om in het transmissiesignaal (HF), en versterkt het voor uplink. o Low-noise block downconverter (LNB): Zet het signaal van de satelliet (HF) om in het signaal naar de ontvanger (IF), en filtert de juiste band.


Multi-feed ontvanger: meerdere satellieten via één schotel ontvangen

3.5.6 Satelliet-ontvangst • •

Prime focus: eenvoudig Offset: geen blokkage door LNB, .. Minder last van sneeuw, ...

38

26/04/2015

3.5.6 Satelliet-ontvangst • •

Cassegrain: kortere feed line Gregorian: compact, kan afgesloten worden


Opm: o Als de horn een te kleine openingshoek heeft, worden niet alle signalen van de reflector opgevangen o Als de horn een te grote openingshoek heeft, worden signalen van buiten de reflector opgevangen: grondruis o Als de reflector een te kleine openingshoek heeft (beam width), moet de positionering perfect gebeuren, en mag wind, ... geen invloed hebben o Als de horn een te grote openingshoek heeft, vanht de reflector ook atmosferische ruis, of signalen van naburige satellieten opgevangen.


Indoor unit (IDU)

39

26/04/2015


Indoor unit (IDU)


• •

Er bestaan systemen die met spanningen/pulsen uit de IDO via de coaxkabel aan de ODU doorgeeft welke signalen door te sturen: o L-Band vs H- Band o V-pol vs H-pol Hierdoor is het mogelijk over één coax-kabel / fiber toch te kunnen kiezen uit meerdere LNB’s Het nadeel is wel dat er maar één polarisatie/band/satelliet ontvangen kan worden.

3.5.7 GPS •

• •

GPS (Global positioning system) is de commerciële naam van Navstar, een militair systeem voor positiebepaling dat in 1983 beschikbaar werd gemaakt voor burgers. Door toepassing van Selective Availability (SA) werd de naukeurigheid beperkt tot +/-100m. In 2000 is deze beperking opgeheven. Het GPSsysteem is gebaseerd op zeer nauwkeurige tijdsreferenties (atoomklokken), die zich in 24 satellieten bevinden plus enkele reserves op ongeveer 20.000km, ongeveer 2 orbits per dag.

40

26/04/2015

3.5.7 GPS • • •

Iedere GPS satelliet stuurt continu z'n positie en tijd uit met een vermogen van 50W. De GPSontvanger ontvangt deze signalen met een zekere vertraging. Deze vertraging is afhankelijk van de afstand tot de satelliet (lichtsnelheid). Met trilateratie kan uit de timing van 4 signalen de positie berekend worden.

3.5.7 GPS •

•

Timing: Alle GPSsatellieten sturen in een random sequentie volgende info door. o Pseudo random code: ID van de zender o Almanac data: Orbit data van alle GPSsatellieten. Met deze info weet de ontvanger welke satellieten zichtbaar zijn, en welke niet. Deze info is niet absoluut naukeurig, en kan enkele maanden gebruikt worden. o Ephemeris data: De huidige positie en tijd van de zender wordt iedere 30 seconden verstuurd. Deze info is valid voor 4 uur. De GPSontvanger ontvangt deze codes en vergelijkt die met de eigen interne tijd. Deze moet dus ook de absolute tijd kennen. o Factory Start : All data is considered invalid. o Cold Start : Almanac data is current but Ephemeris is not or has expired. o Warm Start : Both Almanac and Ephemeris data is current.

3.5.7 GPS •

•

Om PVT (position velocity time) info te berekenen zoekt de ontvanger satellieten op basis van de plaats waar de ontvanger denkt dat hij is, en de almanac (als deze nog valid is). Zodra info van 3-4 satellieten correct is ontvangen kan de positie berekend worden. Indien de ontvanger lange tijd niet meer gebruikt is, is de almanac data niet meer geldig. Indien de ontvanger enige tijd niet meer gebruikt is, of de ontvanger is verplaatst over een grote afsand is de ephemeris data niet meer geldig. Hierdoor kan de tijd om te locken oplopen.

41

26/04/2015

3.5.7 GPS • •

•

Door atmosferische omstandigheden kan de snelheid van de radiosignalen licht variëren. Hierdoor is de positiebepaling minder naukeurig. Door het gebruik van vaste ontvangers waarvan de positie gekend is, kan de gemeten positie vergeleken worden met de echte positie. Door de info over deze afwijking-data door te geven aan de mobiele GPSontvangers, kunnen deze een correctie uitvoeren op de eigen berekende positie: Differential Global Positioning System (DGPS). Fouten door reflecties (vb gebouwen, bergen) worden hierdoor niet gecompenseerd.

3.5.7 GPS •

De tijdsreferentie moet heel naukeurig zijn. o Uit de speciale relativiteitstheorie (Einstein) is geweten dat de tijd trager verloopt als je sneller beweegt. Omwille van de snelheid van de satellieten moet een correctie van 7µs/dag worden ingevoerd. o Uit de relativiteitstheorie (Einstein) is geweten dat de tijd sneller loopt als de zwaartekracht afneemt. Hiervoor moet een correctie van -45µs/dag worden uitgevoerd.

3.5.8 Info •

http://www.lyngsat.com/

42

26/04/2015

4 DVB

4.1 Analog switch Off DVB-T Countries

Service Launch

Analog Switch Off

Mobile Reception

Australia

2001

2011 proposed — pay TV providers agree to 2007

Jul 2005 trial started in Sydney with Nokia, Telstra, and The Bridge Networks T-DMB:none

Belgium

2003 Flanders (Antwerp) 2005 Wallonia (Brussels)

2010 (at the latest)

DVB-H: none T-DMB: none

Finland (home of Nokia)

Oct 2002

Aug 2007

France

Mar 2005 free-to-air, 2005/06 pay TV

2010

DVB-H: Early 2005 trial conducted in Cannes with TDF and Nokia Sep 2005 launches three trials in Paris with Nokia, SFR, France Telecom, Orange, TDF, TPS, and Canal all taking part in the action T-DMB: Oct 2005 trial started in Paris with TF1, VDL, Samsung and Perstel

Germany (home of 2006 FIFA World Cup)

Mar 2003

2010 (already started for some regions)

DVB-H: Sep 2005 trial started in Berlin with Microsoft, DFL, Bundesliga T-DMB: Q1 2006 T-DMB trial starting in Regensburg

Italy

Jan 2006

2006 (start)

DVB-H: Starting in 2006 via Telecom Italia Mobile and Mediaset T-DMB: testing or trials underway

Netherlands

Nov 2003

2004 (start) 2006 (complete)

DVB-H: Jul 2005 trial started in the Hague with Nokia, KPN, Digitenne, and Nozema Services T-DMB: testing or trials underway

Spain

Nov 2005

2010

DVB-H: Oct 2005 trial started in Madrid and Barcelona by Nokia, Abertis Telecom, and Telefonica Moviles T-DMB: testing or trials underway

Sweden (home of Ericsson)

Sep 1999

2008 (already started in some regions)

DVB-H: none, er, maybe because Ericsson backs DMB. T-DMB: none, which is strange since Nokia arch-rival, Ericsson backs DMB

Switzerland

2005

2015

DVB-H: Nov 2005 trial started in Bern with Nokia and Swisscom T-DMB: none

Taiwan

2005

2006

DVB-H: Trials to start by Jan 2006 in Taipei with Nokia, CTS, CHT, and CMC Magnetics T-DMB: none

United Kingdom

Nov 1998

2007 (start) 2012 (complete)

DVB-H: Sep 2005 trial started in Oxford with Nokia, O2, Arqiva, and Sony Semiconductors and Electronic Solutions T-DMB: Jun 2005 trial started in London with BT, Virgin Mobile, and HTC

DVB-H: Mar-Jun 2005 trial conducted in Helsinki with Nokia, Sonera, Elisa, and Digita T-DMB: none

128

4.1 Analog switch off • Flanders switched off its analogue terrestrial television signals at the end of 2008. The Dutch speaking part of the country is highly cabled with around 97% of all homes connected and it is thought about 60,000 homes will be affected who only receive television over the air. A further 80,000 to 180,000 homes with dual reception mode will also lose their analogue signals. • Currently only the Flemish public broadcaster VRT is digitally available over the air. Private broadcasters, such as VTM and VT4, are distributed via cable and or satellite. • After the switch-off licences were issued to commercial broadcasters as well.

43

26/04/2015

4.1 Analog switch off

4.2 DVB ontvangst in Vlaanderen Men kan in Vlaanderen digitale televisie ontvangen via • de kabel (DVB-C technologie): Telenet Digital TV en Interkabel (INDI TV). • de ether (DVB-T technologie): VRT Digitaal Platform. • de satellietschotel (DVB-S technologie): TV Vlaanderen Digitaal. • de telefoonlijn (ADSL): Belgacom TV

4.3 Wat is DVB DVB staat voor Digital Video Broadcast. Het is de Europese norm voor digitale televisie en is gebaseerd op de beeldvorming bij PAL. Van DVB bestaan verschillende varianten: • DVB-S, DVB-S2 en DVB-SH voor uitzendingen via satelliet • DVB-C voor uitzendingen via de kabel • DVB-T, DVB-T2 voor uitzendingen via aardse zenders • DVB-H voor uitzendingen naar handhelds •

DVB-TXT, DVB-VBI en DVB-SUB beschrijven het gebruik van Teletext, vertical blanking interval en ondertiteling binnen DVB

44

26/04/2015

4.3 Wat is DVB • • • • •

DTV: Digital Television DTT: Digital Terrestrial Television Simulcast: Gelijktijdige uitzending in Analoog en Digitaal DMB (Digital Multimedia Broadcasting): digitale transmissie voor multimedia (radio, TV, en datacasting) naar mobile devices. OTT

Opm: Analog Switch Off is in Nederland op 11 Dec 2006 gebeurd, in Vlaanderen in 2008, Wallonië in 2011

4.3 Wat is DVB •

Het conditional access system (DVB-CA) beschrijft het scrambling algorithm (DVB-CSA) en de Common Interface (DVB-CI) voor gecodeerde video. DVB-CA providers develop their wholly proprietary conditional access systems with reference to these specifications. Multiple simultaneous CA systems can be assigned to a scrambled DVB program stream providing operational and commercial flexibility for the service provider.

•

DVB ontwikkelt ook een Content Protection and Copy Management system (DVB-CPCM)

•

Het DVB Multimedia Home Platform (DVB-MHP) definiëert een Java-platform en laat interfaces toe voor features zoals network card control, application download, en layered graphics.

•

DVB heeft een aantal return channels gedefiniëerd voor DVB (-S/T/C) om tweeweg communicatie toe te laten. Vb: RCS (Return Channel Satellite) specifies return channels in C, Ku and Ka frequency bands with return bandwidth of up to 2 Mbit/s.

4.3 Wat is DVB •

Een digitaal signaal kan niet direct verstuurd worden, en moet eerst gemoduleerd worden: (QAM). Het aantal combinaties dat met een sinus en cosinus gemaakt kunnen worden bepaalt hoeveel waardes per golf (symbool) verstuurd kunnen worden. Bij QAM64 kunnen 64 waardes (6 bits) per symbol verstuurd worden. Bij een symbolrate van 6875 kBaud met 6 bits per symbol levert dat 41.250.000 bits/seconde op. Om storing in de data te kunnen corrigeren wordt er een foutcorrectie toegepast: Reed-Solomon (204/188) gebruikt. Heel kort gezegd komt het er op neer dat om 188 'echte' databytes te versturen 204 bytes verstuurd moeten worden. Dan kunnen maximaal 8 foute bytes van de 204 hersteld worden. De effectieve bitrate van een transport stream is dus iets kleiner, 41.250.000 * 188 /204 = 38.014.705 bits/sec.

45

26/04/2015

4.4 DVB & De wereld

4.5 Wie kan DVB-T ontvangen in Vlaanderen. •

Met een buitenantenne is DVB-T in heel Vlaanderen te ontvangen. Wie vroeger met een buitenantenne de analoge zenders van Canvas/Ketnet kon ontvangen, kan met dezelfde antenne ook DVB-T ontvangen. Intussen zijn er ook DVB-T2 zenders bijgekomen.

•

Met een binnenhuisantenne is de ontvangst veel moeilijker te voorspellen.

•

In tegenstelling tot analoge tv zal je bij DVB bijna nooit slechte ontvangst hebben: ofwel heb je ontvangst, ofwel niet.

4.5 Wie kan DVB-T ontvangen in Vlaanderen.

138

46

26/04/2015



4.6 Wat heb je nodig ? •

Om DVB-T te ontvangen moet je beschikken over een digitale ontvanger (settopbox) en een antenne.

•

De settopbox is een toestel dat de digitale uitzendingen omzet naar een analoog signaal dat door de televisie weergegeven kan worden.

•

Als je al over een antenne beschikt kan die in principe eveneens gebruikt worden voor DVB-T. Als binnenhuisantenne kies je best voor een actieve antenne, specifiek ontworpen voor DVB-T. Opm: deze antennes maken dikwijls gebruik van een 5Volt-voeding die door de settopbox via de antennekabel geleverd wordt. Niet alle settopboxen bieden die mogelijkheid.

• •

47

26/04/2015

4.6 Wat heb je nodig ?

142

4.7 Vlaanderen krijgt 8 DVB-T multiplexen •

In Genève werden tijdens een ITU-conferentie de frequentiepakketten voor digitale omroep definitief vastgelegd voor de landen in Europa, Afrika en het Midden-Oosten.

•

Vijf multiplexen bedekken heel Vlaanderen, twee andere zijn opgesplitst per provincie, en één zal gebruikt worden voor andere digitale ethercommunicatie. Minister Bourgois is tevreden met de toekenning: “Via een televisiemultiplex kunnen vier tot zes televisieomroepen worden doorgegeven. Concreet zal de Vlaamse digitale ether dus ruimte bieden voor een dertigtal digitale televisieomroepen".

•

Voor regionale zenders wordt het moeilijker kanalen te krijgen.

•

De volgende tabel geeft een overzicht van de kanalen die in Vlaanderen beschikbaar komen voor DVB-T.

4.7 Vlaanderen krijgt 8 DVB-T multiplexen

48

26/04/2015

4.7 Vlaanderen krijgt 8 DVB-T multiplexen Telenet lanceert DVB-T-aanbod: Teletenne Geplaatst door dtvfan op 21 juni 2012 Telenet heeft vandaag zijn DVB-T-aanbod voorgesteld. Via Teletenne kunnen tv-kijkers via DVB-T tegen € 11,50 per maand kijken naar 13 tv-zenders. Deze tv-zenders zijn Eén, Canvas, Ketnet/OP 12, VT4, VijfTV, Acht, National Geographic, Kanaal Z, Njam, MTV, Nickelodeon, Studio 100 TV en Ment TV. Dit tv-aanbod zal in de toekomst nog worden aangevuld met nieuwe tv-zenders. De tv-gids kan alleen maar programma’s tonen van twee dagen vooruit. Om via Teletenne televisie te kijken, moet u een Teletenne-smartcard, een speciale kit met een kleine binnenhuisantenne en een Teletenne-decoder hebben. Dit alles is vanaf 2 juli beschikbaar bij een Telenet Center, Telenet Shop, Belcompany of SmartSpot. De prijs voor deze toolkit is € 129 en de installatie kost € 50. De decoder is niet interactief en bevat geen harde schijf, waardoor tv-programma’s opnemen onmogelijk is. De decoder is aansluitbaar op elk televisietoestel met scart-of HDMI-uitgang. Er kan enkel gekeken worden met Teletenne in Vlaanderen en Brussel. Via deze link kan u controleren of u bereik heeft op de plaats waar u Teletenne wil gebruiken. Op termijn zal er ook in DVB-T2 uitgezonden worden, waardoor HD-tv mogelijk wordt. De tv- en radiozenders van de VRT blijven gratis te ontvangen met een gewone DVB-T-ontvanger. Meer info over Teletenne kan u vinden op deze link.

4.8 DVB-C •

Op dit moment erkent de Federal Communications Commission (FCC) 68 analoge tv-kanalen (2-69) met een bandbreedte van 8 MHz per kanaal.

•

De bandbreedte van de Europese kabeltelevisienetwerken loopt van 80 MHz tot 860 MHz. Deze bandbreedte kan gebruikt worden voor het transport van FMradiosignalen, analoge (PAL) en digitale (DVB-C) televisiesignalen en Eurodocsissignalen (voor internet over de kabel).

•

In een 8 MHz-kanaal past een analoog tv-signaal of een DVB-C/Eurodoscissignaal met een capaciteit van 42 Mbit/s. Daarmee kunnen afhankelijk van de gewenste kwaliteit ongeveer 6 digitale tv-kanalen worden getransporteerd.

4.9 DVB-S

49

26/04/2015

4.9 DVB-S 1.

2.

3.

4.

Satellietontvanger Voor het omzetten van het satellietsignaal naar beeld en geluid heeft u een digitale ontvanger nodig. Er zijn veel verschillende satellietontvangers op de markt met uiteenlopende mogelijkheden. Om optimaal van onze diensten te profiteren, raden wij u nadrukkelijk aan een ontvanger aan te schaffen die door TV VLAANDEREN is goedgekeurd. Satellietschotel Via een schotel ontvangt u het signaal van de satelliet. Satellietschotels zijn er in diverse uitvoeringen, van gaasmateriaal tot transparante kunststof, van wit tot stijlvol gekleurd. Ook de afmetingen verschillen. Een standaard satellietschotel (al vanaf Ø 45 cm) is alles wat u nodig hebt voor om digitale radio- en televisiezendsers van TV VLAANDEREN te ontvangen. LNB De LNB is de ontvangstkop die de signalen van de satelliet doorgeeft aan de ontvanger. Deze wordt voor de satellietschotel gemonteerd. Coaxkabel Voor de verbinding tussen de satellietschotel, LNB en de ontvanger heeft u een coaxkabel nodig. Deze kabel moet bestand zijn tegen alle weersomstandigheden.

4.9 DVB-S 5.

6.

Smartcard De smartcard regelt de rechten voor het zenderpakket van TV VLAANDEREN. De smartcard zorgt ervoor dat u de zenders zonder codering kunt bekijken. In de complete schotelsets van TV VLAANDEREN wordt de smartcard meegeleverd bij de ontvanger. Deze smartcards zijn ook los verkrijgbaar bij de dealer. TV VLAANDEREN abonnement Met een TV VLAANDEREN smartcard ontvangt u het betaalpakket in huis. U dient de smartcard na registratie ook online te activeren. Zie hiervoor het onderdeel activeren smartcard.

4.10 DVB T-S-C •

•

On a satellite, we have a number of so-called transponders. Those are circuits that receive the signal from the earth, modulate, amplify and re-transmit it back to the earth. There are about 20 - 30 transponders on a single satellite, and each has a bandwidth between 27 and 72 MHz (most transponders use 36 MHz, which offers about 38 Mbit/s). A TV channel occupies only a fraction of this bandwidth and bitrate (many DVB channels use a lower bitrate than DVD, so the average is below 5 MBit/s), which allows for a number of channels on a single transponder. Most satellites also carry digital radio, which of course uses a lot less bandwidth. The signal sent back to earth using QPSK modulation. This means, a single transmitted symbol contains two bits, and every symbol has the same amplitued and is 90° apart from the next. On a cable network, the available channel bandwidth is smaller (8 MHz), and the modulation scheme used is 64QAM. As one symbol can have 64 values rather than only 4 as in DVB-S, more information can be transported per symbol, which leads to the same available bitrate per channel (38MBit/s). 64QAM is more complex to decode and more error-prone, but since the signal quality is better than when receiving from a satellite (keep in mind that the distance from the satellite to your dish is huge), you're still likely to get a less distorted signal.

50

26/04/2015

4.10 DVB T-S-C •

•

• •

The youngest deployed DVB standard, DVB-T uses regular house antennas. Channel bandwidth is 8 MHz just as in DVB-C and the modulation scheme used is COFMD (Coded Orthogonal Frequency division multiplex) - the same as for terrestrial digital audio broadcast (DAB). Besides the modulation coding, DVB also uses convolutional coding, and forward error correction (adding additional information to the transmitted signal, which permits its reconstruction if a part of the signal gets lost / is corrupted), but a full understanding of this requires a college degree, and not everybody likes signal processing (I've had it and didn't particularly enjoy it). So, now we know why a DVB-S receiver can't handle DVB-C/-T broadcasts and the other way round. DVB uses MPEG-2 compression for video, and either MP2 (MPEG-1 audio layer 2) or AC3 (Dolby Digital 2.0 or 5.1) for audio. Audio bitrates used are usually in the 192 - 256kbit/s range for MP2, and 192 - 448 kbit/s for AC3.

4.10 DVB T-S-C •

•

If you've ever used an MPEG-2 encoder, you may have noted that you have two output options: elementary streams and program (system) streams. The former will give you one audio (.mp2) and one video (.m2v or .mpv) file, whereas the latter will give you one single file containing both audio and video (usually an .mpg file). When you create the latter format, your encoder, divides audio and video into packets of a common size (the size can vary). Each packet of such a stream (known as PES: Packetized Elementary Stream) has a 8 byte header which besides a 3 byte startcode, contains 1 byte for the stream ID, a 2 byte to indicate the length of the packet and two timestamps: the DTS (decoding timestamp) and the PTS (presentation timestamp). The former indicates when a packet has to be decoded, and the latter when the decoded packet has to be send to the decoder output. Why do we have two timestamps? Because MPEG-2 allows for bidirectional encoding (b-frames), which requires certain frames to be decoded out of order (as an example b frames reference previous and future frames, and in order to decode, both referenced frames have to be available. So if frame N references frames N-1 and N+1, and N is a bframe, the decoder has to decode the frames in the following order: N-1, N+1, N, and sends them to the output in the following order: N-1, N, N+1).

4.11 Belgacom / Telenet • •

Belgacom-TV en telenet maken gebruik van Video-Over-IP Hier wordt een MPEG-stream over een ADSL-netwerk verstuurd. Deze hoort dus niet thuis onder de besproken DVBnormen.

51

26/04/2015

4.12 MHP •

MHP, ofwel Multimedia Home Platform, is een open standaard voor middleware ontwikkeld voor interactieve digitale televisie bovenop DVB.

•

Met behulp van MHP kunnen interactieve, Java-gebaseerde toepassingen op een televisie ontvangen en uitgevoerd worden. Die toepassingen kunnen via het broadcast kanaal geleverd worden samen met de video en audio stream. Mogelijke toepassingen zijn informatie diensten, spelletjes, stemmen, e-mail, sms of aankopen. Voor niet-lokale interactiviteit is een return kanaal nodig.

•

MHP is in Europa gekozen als standaard middleware voor digitale televisie, in België gebruikt Telenet het.

4.13 Free-to-Air / Free-to-View •

Met het begrip free-to-air (FTA) wordt bedoeld dat een radio- of televisieuitzending zonder encryptie wordt uitgezonden en daardoor gratis is te bekijken. Voor de ontvangst zijn geen andere middelen nodig dan een gewone ontvanger. Bij analoge FTA-uitzendingen zit de ontvanger in het televisietoestel en is dus geen extra apparatuur nodig, bij digitale FTA-uitzendingen dient men veelal een losse digitale ontvanger te gebruiken. Voorbeelden van digitale televisiezenders die free-to-air uitzenden zijn TV1 & Ketnet/Canvas. zitten..

4.13 Free-to-Air / Free-to-View •

Free-to-air wordt vaak verward met free-to-view. Doordat ontvangers voor FTA-signalen door iedereen gemaakt kunnen worden heeft de consument bij FTA-uitzendingen keuze uit een groot aanbod ontvangers. Bij free-to-view is het gebruikelijk dat men de ontvanger van de zendpartij betrekt, omdat alleen die ontvanger het signaal kan ontcijferen, gecombineerd met een chipkaart. De praktijk is dat een free-to-view-oplossing duurder is voor de consument dan een FTA-oplossing. Digitale FTA-uitzendingen zijn in Nederland en België relatief zeldzaam, alleen de publieke omroepen doen er aan voor hun etheruitzendingen. De uitzendingen via satelliet en de meeste kabelnetwerken worden alsnog gescrambled, waardoor de meeste digitale televisiekijkers in een free-to-view-oplossing zitten..

52

26/04/2015

4.14 MPEG-Stream •

•

•

•

Bij analoge TV krijgt elke zender zijn eigen frequentie, en neemt altijd evenveel ruimte in. Voor digitale TV werkt het anders. De signalen (bits) van diverse zenders worden gecombineerd tot een transport stream. In principe zou een heel grote transportstream daarvoor gebruikt kunnen worden, maar dat werkt niet handig. MPEG is een standaard om één programma (één of meer kanalen video en één of meer kanalen geluid die bij elkaar horen) door te sturen. Voor digitale TV willen we meer kanalen tegelijk doorgeven, en daar ook nog extra informatie als EPG (electronische programma gids) aan toe voegen. Bovenop de MPEG2 standaard zijn daarom DVB standaarden gedefinieerd door de ETSI.Er zijn een aantal smaken de belangrijkste zijn , DVB-C (cable), DVB-S (satellite) en DVB-T (terrestrial). Daar zitten weer allerlei standaarden onder, die vaak wel hetzelfde zijn voor zowel kabel als satelliet en ether. Daarom lijken soms decoders voor kabel, satelliet en ether zoveel op elkaar, hoewel ze niet uitwisselbaar zijn. Bij DVB-C zijn er transportstreams van 38.1 Mbit/sec. Op één zo'n stream is ruimte voor ongeveer 6 tot 8 TV zenders.

4.14 MPEG-Stream

4.14 MPEG-Stream • • • • •

Een MPEG-2 Encoder maakt van een uncompressed signaal een MPEG-2 digitaal signaal. Een multiplexer combineert al die TV-signalen met scramble informatie (CA= Conditional Access). Omdat de bitrate van de signalen kan varieren is er soms niet genoeg ruimte in de stream. De multiplexer moet dan bepalen wie er voor gaat. De andere zenders krijgen dan wat minder data, en daardoor een iets lagere kwaliteit. Bij kabel is het vaak zo dat signalen al digitaal in MPEG aangeleverd worden (via glasvezel of satelliet). Die hoeven dan niet opnieuw gecodeerd te worden. Soms worden ze wel gehercodeerd, om aan bandbreedtebeperking te kunnen doen.

53

26/04/2015

4.14 MPEG-Stream • •

• •

Behalve een compressie techniek bevat MPEG2 ook een standaard om audio, video en andere streams te combineren in een grote stream. Elke Elementary Stream verzorgt een type date, bijv het geluid van een zender, of het beeld, of de teletext. Ook zijn er een aantal ES voor besturing, serviceinforatie (SI) en de versleuteling (Conditional Access, CA). Om deze streams te kunnen combineren in een grote transport stream worden ze eerst in stukjes gehakt (packetized), en het resultaat zijn packetized elementary stream's (PES). Elke elementary stream binnen een transport-stream heeft een unieke identiefier (nummer), en deze heet PID (packet identifier) Sommige streams hebben een vast PID (de CAT heeft altijd id 0x0001), andere moeten opgezocht worden via een of meer uitgezonden tabellen. Voor deze PID's worden vaak hexadecimale nummers gebruikt (deze beginnen met 0x).

4.14 MPEG-Stream

4.14 MPEG-Stream

54

26/04/2015

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) The PSI data provides information to enable automatic configuration of the receiver to demultiplex and decode the various streams of programs within the multiplex. •

•

•

•

Program Association Table (PAT): for each service in the multiplex, the PAT indicates the location (the Packet Identifier (PID) values of the Transport Stream (TS) packets) of the corresponding Program Map Table (PMT). It also gives the location of the Network Information Table (NIT). Conditional Access Table (CAT): the CAT provides information on the CA systems used in the multiplex; the information is private (not defined within the present document) and dependent on the CA system, but includes the location of the EMM stream, when applicable. Program Map Table (PMT): the PMT identifies and indicates the locations of the streams that make up each service, and the location of the Program Clock Reference fields for a service. Network Information Table (NIT): It is intended to provide information about the physical network.

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) In addition to the PSI, data is needed to provide identification of services and events for the user. In contrast with the PAT, CAT, and PMT of the PSI, which give information only for the multiplex in which they are contained (the actual multiplex), the additional information defined within the present document can also provide information on services and events carried by different multiplexes, and even on other networks. This data is structured as nine tables: •

•

•

•

Bouquet Association Table (BAT): the BAT provides information regarding bouquets. As well as giving the name of the bouquet, it provides a list of services for each bouquet. Service Description Table (SDT): the SDT contains data describing the services in the system e.g. names of services, the service provider, etc. Event Information Table (EIT): the EIT contains data concerning events or programmes such as event name, start time, duration, etc. Running Status Table (RST): the RST gives the status of an event (running/not running). The RST updates this information and allows timely automatic switching to events.

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) •

Time and Date Table (TDT): the TDT gives information relating to the present time and date. This information is given in a separate table due to the frequent updating of this information. • Time Offset Table (TOT): the TOT gives information relating to the present time and date and local time offset. This information is given in a separate table due to the frequent updating of the time information. • Stuffing Table (ST): the ST is used to invalidate existing sections, for example at delivery system boundaries. • Selection Information Table (SIT): the SIT is used only in "partial" (i.e. recorded) bitstreams. It carries a summary of the SI information required to describe the streams in the partial bitstream. • Discontinuity Information Table (DIT): the DIT is used only in "partial" (i.e. recorded) bitstreams. It is inserted where the SI information in the partial bitstream may be discontinuous. Where applicable the use of descriptors allows a flexible approach to the organization of the tables and allows for future compatible extensions.

55

26/04/2015

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) De CAT (Conditional access Table) zit altijd op PID 0x0001. Voor elke gebruikte coderingstechniek is er een entry in de CAT. TV Home gebruikt op dit moment alleen Irdeto, dus er is maar een entry. De CA_ID (1540, 0x0604) verwijst naar Irdeto.

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) De PAT (Program Association Table) is altijd te vinden op PID 0x0000. Deze bevat een TRANSPORT-STREAM-ID (hier 27) en een lijstje met nummers van de 'services' die in deze transport-stream zitten, en koppelt daaraan het PID van de bijbehorende PMT (Program Map Table). Een service is bijv. een radio of TV kanaal. Deze nummers worden gebruikt in de PMT's (Program Map Table), en in de SDT (Service Description Table).

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) Een PMT (Program Map Table) bevat beschrijvende informatie over een televisie of radio-kanaal. Er zijn dus evenveel PMT's in een transport-stream als dat er zenders in zitten. Het PID van een PMT wordt gevonden via de PAT.

De ZDF is meteen een 'moeilijk' voorbeeld, er zit veel extra data in de stream voor Dolby Digital en voor de PDC data. Het PCRPID (Program Clock Reference) heeft te maken met synchroniseren van de 'sub-streams' zodat geluid en beeld gelijk afgespeeld worden. De waarde hier is 110, en hexadecimaal is dat 0x006E, en dat is de volgende stream; De stream 0x006E bevat de video volgens ISO 13818-2 (MPEG2). De Stream Identifier en STD Descriptor komen bij andere zenders niet voor, en zijn waarschijnlijk onderdeel van de MPEG standaard. De volgende stream is 0x0082, en het type daarvan is private data volgens ISO 13818-1. Daarbinnen zitten een aantal descriptors, zoals descriptor 0x56 die aangeeft dat het teletext data is. Descriptor 0x45 geeft VBI (vertical Blanking Interval) data, en dat is de plek waar data zoals teletext, PDC-data e.d. vertuurd worden. De ZDF service heeft vrij veel van dit soort descriptors, dus ik laat de meeste maar weg.

56

26/04/2015

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) De SDT (Service Description Table) beschrijft de services in deze transport-stream. Er lijkt wat overlap te zijn met de informatie in de PMT's. Voor elke service heeft deze tabel de runningstatus (not running, starts in a few seconds (e.g. for video recording), pausing, running), EITScheduleFlag (als deze '1' is is er EPG informatie voor deze service beschikbaar), EITPresentFollowingFlag (als deze '1' is is er nu/straks informatie voor deze service beschikbaar), FreeCAMMode (als deze '1' is zijn onderdelen van de service gecodeerd), en een descriptor met de naam van de service en de provider). Verder wordt hier het service-type aangegeven, 1 is digital television service (Standaard Definition), 2 is radio, 17 is HD MPEG2, 25 is 'reserved for future use', en wordt gebruikt voor HD MPEG4. In de meeste streams heeft de SDT alleen een omschrijving van de services in die stream, maar in de stream die gebruikt wordt om de decoder te installeren zitten alle beschikbare services in de SDT.

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) De Bouquet Association Table (BAT) 'provides information regarding bouquets.'. Dat zou normaal een verzameling bij elkaar horende zenders zijn (een pluspakket ofzo), maar daarvoor lijkt het hier niet gebruikt te worden. De service-list bevat services 8014, 8013, etc. Dat zijn de services die de software voor de decoders bevatten.

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) De Event Information Table (EIT) bevat de EPG informatie. Elk programma heet hier een 'event'. Dit plaatje laat het niet duidelijk zien, maar voor alle zenders wordt de EPG info doorgestuurd in elke transport-stream. Voor elke event is er een Short event descriptor (0x4D), waarin in totaal ruimte is voor maximaal 255 tekens. Daarin moeten een languagecode, de naam en de omschrijving gezet worden. Als er een langere omschrijving nodig is worden er ook een of meer extended event descriptors gebruikt. De content descriptor (0x54) geeft informatie over het type programma. De parental rating (0x55) geeft aan voor welke leeftijd dit programma geschikt is. Omdat er vrij veel informatie nodig is om alle EPG data door te geven voor alle zenders, neemt de EPG stream (PID=0x0012) vrij veel ruimte in in een transport-stream; in dit voorbeeld 295 kbits/sec, ongeveer evenveel als een geluidskanaal. Dit zal alleen maar toenemen als de EPG uitgebreidt wordt naar een week (is nu 2 dagen) en de laadtijd gelijk moet blijven.

57

26/04/2015

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) De Network Information Table (NIT) geeft een volledig overzicht van welke transportstreams op welke frequentie te vinden zijn. Als de decoder het stream-ID weet, en het network-ID dat bij installatie opgegeven is, kan in deze tabel gevonden worden op welke frequentie de transport-stream te vinden is, en welke services er in zitten.

4.14 MPEG-Stream: SI (Service Information) De Time and Date Table (TDT) bevat alleen de UTC tijd. De Time Offset Table (TOT) bevat de UTC tijd, informatie over het verschil tussen lokale tijd en UTC, en het moment waarop de volgende zomer/wintertijd wisseling is, zodat deze overgang vanzelf goed moet gaan. Hier staat dus al dat de zomertijd eindigt op 29 okt. De TDT lijkt hiermee compleet overbodig, maar volgens de spec is de TDT verplicht, en de TOT is optioneel.

4.14 MPEG-Stream: Datarates

58

26/04/2015



4.15 ASI

59

26/04/2015

4.15 ASI

4.15 ASI

4.15 ASI

60

26/04/2015

4.15 ASI

4.15 ASI

4.15 Poster

61

Netwerk structuren. 1.2 OSI 7-layer. 1.2 OSI 7-layer

Recommend Documents