Távközlő hálózatok. hallgatói előadásjegyzet v.4

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4

Távközlő hálózatok hallgatói előadásjegyzet – v.4

A jegyzet célja: támogatni a felkészülést a vizsgára. A támogatás mértéke azonban korlátozott, mert a jegyzet • nem tartalmaz mindent, ami előadáson elhangzott és a tananyag részét képezi, és helyenként hiányos, • gyakran nem tartalmazza a megértéshez szükséges magyarázatokat, • a fogalmazása helyenként pontatlan, • helyenként nem követi az előadók szakmai hangsúly arányait, • szakmai nyelvezet helyett gyakran hallgatói szlenget használ. A jegyzet különböző részei, összesen a jegyzet kb. 50%-a lektorált. A lektorált részek értelemzavaró hibákat nem tartalmaznak.

Lejegyezték önkéntes felajánlás alapján: Kovács Róbert és Lendér Sándor hallgatók

A tárgyat előadták és e jegyzetet lektorálták: dr. Henk Tamás: 1.; 2.; 3. fejezetek, dr. Cinkler Tibor: 4. fejezetek, dr. Csopaki Gyula: 5. fejezet. BME TMIT BME, Műszaki Informatika szak, 2005 -1-


Tartalom 1

Bevezetés .......................................................................................................................4 1.1 Információközlő hálózatok fejlődése .........................................................................4 1.2 Életgörbe modell .......................................................................................................7 1.3 Az elektronikus távközlő hálózatok története.............................................................9 2 TH alapismeretek .........................................................................................................12 2.1 Bevezetés ................................................................................................................12 2.2 A hálózatok osztályozása sebességük szerint ...........................................................12 2.3 Keskenysávú távközlő hálózatok .............................................................................12 2.3.1 Távíró hálózat ......................................................................................................12 2.3.2 Távgépíró hálózat.................................................................................................13 2.3.3 Távbeszélő hálózat (Telephone Network).............................................................13 2.3.4 Értékelés ..............................................................................................................15 2.3.5 PDH hálózat .........................................................................................................15 2.3.6 Hálózatok típusai..................................................................................................30 2.3.7 Keskenysávú adathálózatok..................................................................................31 2.3.8 ISDN....................................................................................................................31 2.4 Szélessávú távközlő hálózatok.................................................................................33 2.4.1 SONET és SDH ...................................................................................................33 2.4.2 Optikai hálózat: ....................................................................................................38 2.4.3 ATM hálózatok: ...................................................................................................39 2.4.4 ADSL...................................................................................................................42 2.5 IP alapú hálózatok ...................................................................................................43 2.5.1 Hozzáférői hálózatok............................................................................................43 2.5.2 Az IP alkalmazás lehetőségei................................................................................43 2.5.3 Összefoglalás: ......................................................................................................49 2.6 Mozgó információs kommunikációs hálók...............................................................49 2.6.1 Föld felszini mozgó távközlő hálózatok:...............................................................49 2.6.2 Földfelszíni mozgó távközlő hálózatok.................................................................50 2.6.3 Földfelszíni mozgó Számítógép hálózatok............................................................53 2.6.4 Műholdas rendszerek mozgó hálók(TH+SZGH)...................................................55 2.7 Álló helyzetű műholdas információközlő hálózatok.................................................57 2.7.1 Beszédátviteli megoldások ...................................................................................57 2.7.2 Zárt célú adatátvitel..............................................................................................58 3 TH felépítési elvei ........................................................................................................59 3.1 Topológiai modellezés.............................................................................................59 3.2 TH-k összekapcsolása..............................................................................................60 3.2.1 Forgalmi hálózat felépítése...................................................................................60 3.2.2 Egyenrangú összekapcsolás..................................................................................61 3.2.3 Hierachikus összekapcsolás:.................................................................................61 3.3 Főbb hálózati funkciók ............................................................................................63 3.4 Forgalom:................................................................................................................64 3.5 Forgalom sűrítése: ...................................................................................................65 3.6 Torlódás védelem: ...................................................................................................66 4 Gerinchálózatok ...........................................................................................................67 4.1 Miből áll egy optikai hálózat ...................................................................................67 4.1.1 Fényszál ...............................................................................................................67 4.1.2 Optikai (erősítők) jelfrissítés ................................................................................68 -2-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 4.1.3 Iránycsatoló..........................................................................................................69 4.1.4 Kapcsoló elemek ..................................................................................................69 4.1.5 Szűrő....................................................................................................................70 4.2 Optikai alapú szállitó hálózatok...............................................................................70 4.2.1 Technológiai fejlődése..........................................................................................70 4.2.2 szletesebben a 2 G-ről ..........................................................................................71 4.2.3 Jel leágaztatás ......................................................................................................71 Hullámhosszkonverzió..................................................................................................73 4.3 Hálózati technikák ...................................................................................................76 4.3.1 SDH.....................................................................................................................76 4.3.2 ATM .................................................................................................................... 78 4.3.3 MPLS (IEEF) .......................................................................................................79 4.3.4 SDH/SONET ....................................................................................................... 80 4.3.5 Next Generation SDH ..........................................................................................80 4.3.6 OTN (Optical Transport Network) .......................................................................81 5 Th szoftverek................................................................................................................82 5.1 Bevezetés ................................................................................................................82 5.2 Az Initiator process folyamatábrája: ........................................................................86 5.3 A responder process folyamatábrája: .......................................................................89

-3-


1 Bevezetés 1.1 Információközlő hálózatok fejlődése Világ trendek

Millió darab

Telefon fővonal ISDN vonal (B csat.) Internet felhasználó Kábel-TV-s Internet előfiz. 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1997

1998

1999

2000

2001

Nyugat-Európai trendek

-4-

Mozgótelefon KábelTV előfizető ADSL előfizető

2002

2003

2004

2005

2006


Telefon fővonal ISDN vonal (B csat.) Internet felhasználó KábelTV-s Internet előfiz.

Mozgótelefon KábelTV előfizető ADSL előfizetés

450 400

Millió darab

350 300 250 200 150 100 50 0 1997

1998

1999

2000

2001

Távbeszélő hálózatok száma világszerte (2003)

-5-

2002

2003

2004

2005

2006

Felhasználó,előfizető/1000 fő (2003)


Mozgó távb.

Távb. fővonal

Internet

Magyar mozgó

Magyar távb.

Magyar Internet

Internet trend

Mozgó trend

Távb. trend

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0

10000

20000

30000

40000

50000

GDP/fő (USD, 2002)

A fejlődést eddig meghatározó hajtóerők: 1. mikroelektronika korlátai: • teljesítményfelvétel • hőtermelés • fizikai korlátok: atomi szint alá nem lehet menni Már folynak kutatások a nano elektronikáról, de ipari termék még nem készült. 2. optikai szál (~1971-től) Az optikai szál alkalmazásával megnőtt az átvitel sávszélessége, mivel szinte korlátlan mennyiségű sávszélességet nyújt, ezért a sávszélesség ma olcsó. Recesszió 2000-2003, okai: 1. Tőzsdei hatások (USA) - .com („dot com”) társaságok: Az informatikában fellépő „dot com” társaságok úgy gondolták, hogy az Internetes szolgáltatásokból gyorsan meg tudnak majd gazdagodni. A túlfűtött várakozás miatt a tőzsdén keresztül több pénzt fektettek az ilyen cégekbe, mint ami a valóságban megtérülhetett. Amikor ez kiderült, e cégek árfolyama gyorsan zuhanni kezdett, és sok cég tönkrement. „Kipukkadt a tőzsdelufi”. 2. 2001 szeptember 11 (USA) → általános recesszió. 3. 3G mobil (harmadik generációs mobil) – UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), (EU) Ez egy újonnan fellépő IP/ATM-re épülő mobil technológia. Az egyes államoktól árverésen lehetett megvásárolni a koncessziós jogokat. Európa néhány országában (UK, Németo., Olaszo.) az elért ár összevethető Magyarország egy éves -6-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 összjövedelmével. A cégek természetesen akik a koncessziós jogért versenyeztek szerettek volna hitelhez jutni, de a bankok túl nagy kockázatot láttak a befektetésben, így nem adtak hitelt. A tanulság az, hogy egyes államok túl korán akartak az UMTS-ből túl sok pénzhez jutni. A recesszió hatása: Mindkét földrészen kb. 50%-os leépítés (ez Magyarországot nem érintette, mert az itthoni termelőegységek világviszonylatban költséghatékonyak voltak)

Magyarországi helyzet: Itthon a GSM fejlődés 2000 óta töretlen Távlatok: VoIP, UMTS, stb.

1.2 Életgörbe modell A technológiai, társadalmi és természeti képződmények fejlődését egy tipikus görbével (életgörbe) jellemezhetjük.

-7-


terjedelem (volume) Jellemző szakaszai: - Exponenciálisan növekvő szakasz - Lineárisan növekvő szakasz - Telítődés - Hanyatlás

k

m

idő

Az életgörbe növekvő szakaszát (amíg eléri K-t) az úgynevezett logisztikai görbével modellezhetjük. A logisztikai görbe az alábbi differenciálegyenlettel írható le: dL(t ) α = * L(t ) * [k − L(t )] dt k A kezdeti exponenciális szakaszt jellemzi

Az exponenciálisan telítődő szakaszt jellemzi

α – növekedési faktor m – kezdeti érték k – telítődési érték

Az egyenlet megoldása: L(t ) =

k 1+ m ⋅ e

−αt

,

L(0) =

k 1+ m

Példa: A Nyugat-Európai GSM mozgó távközlésre illesztve a görbét, a következő paraméterértékek adódnak: 1991: m=600

t=0, L(0)=0.7 millió

k=415 millió α=0.75/év

-8-


Ny-Eu. mozgótelefon ellátottsága

Logisztikai görbe

450 400

Millió darab

350 300 250 200 150 100 50 0 1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

1.3 Az elektronikus távközlő hálózatok története Szabadalmak: kezdetben minden meghatározó szabadalom az USA-ban született: 1837 Samuel Morse – kézi távíró, Morse ABC 1854 David Hughes – távírógép 1876Graham Bell – távbeszélő 1878 Edison, Puskás Tivadar – kézikapcsolású távbeszélő központ 1889 Almon Strowger – automata kapcsolású távbeszélő központ Kezdetekben az USA dominancia volt a jellemző. Bell megalapítja az AT&T-t, amely akkor még monopólium volt. Az életbelépő monopólium-ellenes törvények arra kötelezik, hogy az Amerikán kívül használt készülékek gyártását helyezze Amerikán kívülre. Ekkor születik meg a nemzetközi ITT, amely idővel egyensúlyt hoz Európa és Amerika között. A második világháború lerombolja Európa már addig felépített értékeit, így ismét az USA dominancia válik jellemzővé (PDH, SDH). Ez egészen kb. 1980-ig tart. Azóta a távközlés egyes területein Európa előrébb jár, mint Amerika. Ilyen területek az ISDN, az ATM és a mobil távközlés. Más távközlő technológiákban viszont az USA a meghatározó. Magyarország: Egy-egy időszak vizsgálata során a szolgáltatási, az ipari és a kutatás-fejlesztési területeket nézhetjük meg. Lásd Henk T. – Németh K. jegyzet. Ebből néhány részletet az alábbiakban foglalunk össze. 1938-ig: -9-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Szolgáltatás: Feltaláló Morse Bell Edison/Puskás

Szabadalom 1837 1876 1877

-10-

Első megvalósulás (USA) 1844 1877 1878

Első magyar megvalósítás 1846 – reformkor vége 1881 – kiegyezés után

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Ipar:

• Tungsram • ITT gyár Budapesten • Siemens és Philips gyárak Kutatás és fejlesztés: • Tungsram, BME 1945-1990 Szolgáltatás: • szinte nem fejlődik • embargó • az elsődleges szempont a nehézipar fejlesztése Ipar: • államosítások Kutatás és fejlesztés: • az MTA kutatóintézeteket hoz létre: KFKI, SZTAKI, • TKI (Távközlési Kutatóintézet) mint új ipari kutatóintézet 1990-től Szolgáltatás: • privatizáció • dereguláció: a Magyar Posta több lépcsőben való feldarabolása: MATÁV, Antenna Hungária, Magyar Posta Rt, stb. • a MATÁV 1992-től 2002-ig monopol koncessziót kapott, és ez idő alatt sikerült behoznia a lemaradást • a PanTel próbálkozik a VoIP-vel, de mivel ez sérti a MATÁV monopol helyzetét, ezért mesterséges minőségrontást alkalmaznak rajta. Ennek eredménye az lett, hogy szinte csak a nemzetközi mozgó távhívások terén lett létjogosultsága. • a MATÁV csak korlátozottan szállhat be a kábel TV szolgáltatásba. Ipar:

• megszűnik az embargó • az Ericsson, a Motorola, a Nokia és a Siemens gyárakat telepít

Kutatás és fejlesztés: új intézmények • regionális támogató központok • SW házak • fejlesztő egységek, • kompetencia központok, pl. T-Systems RIC • kutató egységek, Ericcson (Lágymányos), Nokia

-11-


2 TH alapismeretek 2.1 Bevezetés Miért építünk hálózatokat? Információtípusok átvitelére, amely információtípusok lehetnek üzenetek (távirat, email, SMS, MMS, fax,…), párbeszéd, zene (tömörítve), videójelek (tömörítve), adatjelek. Hogyan visszük át? 1844-1970: Egy fajta információtípust tekintünk, amelyekre létrehozunk egy méretezett hálózatot, majd ezen megvalósítunk egy szolgáltatást. Gazdaságossági szempontból megvalósítható rajta másfajta információ továbbítása is, például távbeszélő hálózaton a modemezés. Ezt másodlagos felhasználásnak nevezzük. 1970 után: Olyan hálózatok jönnek létre, amelyeken már többféle információtípus is átvihető. Ezek az integrált hálózatok. A méretezés a különböző jelek figyelembevételével történik. Ilyen integrált szolgáltatást nyújt az ISDN, ATM, GSM, VoIP, UMTS.

2.2 A hálózatok osztályozása sebességük szerint

Keskenysávú Szélessávú

Rögzített hozzáférői hálózat 2 Mb/s-ig 2 Mb/s-tól

Mozgó hozzáférés

Gerinc hálózat

64 Kb/s-ig 64 Mb/s-tól

140 Mb/s-ig 140 Mb/s-tól

2.3 Keskenysávú távközlő hálózatok 2.3.1 Távíró hálózat A készülék két fő részből áll, egy kézi adóból, és egy elektromágneses, papírtekercses vevőből. Az átvitt információ típusa alapján üzenetalapú technológiáról van szó. Probléma a csomópontokon lép fel amikor két üzenet ütközik.

Üzenet-szintű ütközés

Megoldás: Tárol és továbbít elv, azaz ütközés esetén az egyik üzenet papírtekercsét eltesszük a fiókba és később újratáviratozással továbbítjuk. Ezzel létrejött az első üzenetkapcsolt hálózat (message switching). -12-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Mivel az útvonal-irányítás kézzel történik ezért ez egy úgynevezett kézi kapcsolású rendszer. 2.3.2 Távgépíró hálózat Az adó oldalon egy lyukszalag-olvasó van, a vevő oldalon pedig egy írógép, ami szintén lyukszalagra rögzít (ez a távírógép). Kezdetben ez a rendszer is kézi irányítású volt, később már valós áramkörkapcsolást (circuit switching) használtak. Az áramkörkapcsoláshoz fel kell építeni egy áramkört, ezzel jelenik meg a távközlésben a hívás fogalma. A kapcsolás kezdetben kézi kapcsolással valósult meg, később automatikus lett amihez azonban csatlakozik egy tárcsázás is. Előnye a gyors átvitel, a kétirányú kapcsolat (azaz „párbeszédre” is jó), továbbá javul az adatátvitel minősége is. Hátránya viszont az, hogy mivel áramkörkapcsoláson alapul, ezért romlik a hálózat kihasználtsága. Hátránya még az, hogy a hívások szintjén ütközés léphet fel, ez a hívástorlódás. A TÁVKÖZLÉS ALAPPROBLÉMÁJA: a hálózaton nyújtott szolgáltatás minőség (quality of service - QoS) és a hálózat kihasználtsága egymásnak ellentmondó követelményeket támaszt a hálózattal szemben. FAIRNESS (egyenlő esélyek): egyenlő hozzáférési esély mellett kell jó kihasználtságot elérni. 2.3.3 Távbeszélő hálózat (Telephone Network) A távbeszélő hálózat megvalósításakor az elsődleges cél a beszéd érthetőségének megtartása volt. Az emberi fül a 15 Hz–től 20kHz-ig terjedő frekvencia tartományban hall, míg beszédünk 7 kHz körül mozog. A megfelelő beszédérthetőség eléréséhez elég csak a 0.3 kHz és 3.4 kHz közé eső frekvenciákat átvinni. Fontos kritériuma a távbeszélő hálózatoknak, hogy a beszédérthetőségnek minimum 97%-nak kell lennie. Kétirányú beszédátvitelt tesz lehetővé, ami történhet analóg, vagy digitális formában. Elemei: • távbeszélő készülékek ♦ mikrofon ♦ hallgató ♦ jelzés berendezés (jelzés: signaling, olyan adatjel, amellyel kezdeményezni lehet az áramkör felépítését) • kapcsoló központok (circuit switch) • nyaláboló berendezések (multiplexer) • átviteli utak: az első kapcsoló és a helyi központ (local exchange) között csavart érpárral, míg két kapcsolóközpont között régebben koaxiális kábellel, ma fényvezetővel alakítják ki az átvitelt. Két kapcsolóközpont között, de néha az előfizetői hurokban is szokás használni rádiós összeköttetést vezetékes összeköttetés helyett. Analóg hálózat A kapcsoló elektromechanikus, és áramkörkapcsolást valósít meg. Az átviendő sáv 0-4 kHz, ami a beszédsáv védősávokkal kiegészítve. Régen 1000 km-re tudták a szénmikrofon jelét erősítés nélkül átvinni, ami légvezetékek segítségével történt.

-13-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Az analóg nyalábolási technikák azokat az eljárásokat foglalják össze, amelyek segítségével átviteli utakat tudunk összefogni. Space Division Multiplexing (SDM), térosztású multiplexelés, lényege, hogy egy kábelen belül több vezetékpárt futtatunk. Frequency Division Multiplexing (FDM), frekvenciaosztásos multiplexelés. Ezen multiplexelés során azt használjuk ki, hogy a vezeték sávszélessége jóval nagyobb, mint a beszéd sávszélesség igénye, így a vezetéket több beszédcsatornára tudjuk bontani. 10000 beszédcsatorna * 4 kHz = 40MHz + többszörösen és hierarchikusan elhelyezett védősávok → ~60 MHz

64 kHz

Ez akár 100 km-re is elvihető koaxiális kábel segítségével, utána már erősítést kell alkalmazni. 1.

2.

3.

4.

…

10000.

Ezzel a módszerrel már a Föld is megkerülhető. Az összeköttetés nem csak koaxiális kábel segítségével valósulhat meg, hanem földfelszíni rádiós átvitellel is. Kb. 30 km átjátszását teszi lehetővé, ezért csak szárazföldön lehet alkalmazni. Másik összeköttetési módja lehet a műholdas-rádiós átvitel. Ez óceánok felett is lehetséges. Az FDM a felhasználó szempontjából áramkörkapcsolásnak minősül. Fejlettebb országokban ma már nem használják. Digitális hálózat Egy hálózat digitálisnak mondható, ha az átviteli utak digitálisak (1962-Bell lab.) és a kapcsolás is digitális úton módonvalósul meg (1976-Bell lab.) Ma tipikus az, hogy az előfizetői hurok analóg, a helyi központokat pedig digitális hálózat kapcsolja össze. Analóg előfizetői hurok Digitális hálózat

Helyi központ, ennek bemenetén történik az analóg-digitális átalakítás A mai tendencia az, hogy minél inkább digitális hálózatokat alakítsunk ki. A digitalizálás eszköze a PCM kodek. A 4kHz-re korlátozott beszédsávot 8kHz-es frekvenciával mintavételezzük, majd a mintavételezett jelet 256 szinten (8 bit) nem-lineáris módon kvantáljuk. Így egy másodperc alatt 64 kb adat keletkezik (64 kb/s). Kapcsolás: • 1962-1976 analóg és elektromechanikus • ez után következett a digitális kapcsoló, ami eleinte szintén elektromechanikus volt, de ma már mikroprocesszor alapú • áramkör kapcsolást bizosít -14-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Time Division Multiplexing (TDM), időosztásos multiplexelés, lényege, hogy a multiplexer bemenetei n darab input pufferből kapják az adatokat, az n-edik adat az n-edik időszeletben kerül átvitelre. A demultiplexer ennek megfelelően a kimeneten n darab output pufferbe teszi az adatokat. 2.3.4 Értékelés Hálózat Távíró hálózat Távgépíró hálózat Analóg távbeszélő hálózat Digitális távbeszélő hálózat (PCM alapú)

Adat sebessége ~1 bit/sec (a távíró személyétől függ) 50 bit/s

Sávszélesség

4 kHz 64 kbit/s

64 kHz

Hogyan tudunk összehasonlítani?

1 bit/sec átvitelnél mekkora sávszélesség kell? Az elvi minimum Nyquist miatt 0.5 Hz, ami a gyakorlatban 0.65 Hz és 2 Hz között mozog a megvalósítástól függően.

A digitális technika előnyei: • nem halmozódik a zaj (de BER halmozódás fellép) • olcsóbb a gyártás (ha mikroelektronikát használnak, nincs szükség tekercsekre, csak integrált áramköröket kell gyártani) • nem igényel beállítást • kisebb méret • kisebb tápigény (alacsony fogyasztás) • magasabb fokú hálózati intelligenciát szolgál ki (pl.: hívásátirányítás) • a kapcsolás és a nyalábolás kombinálható (ez a kombináció az első nyalábolási szinten végezhető el) Összességében a mai technológiai szinten olcsóbb Problémája: • amikor bevezették még nem állt rendelkezésre bőven sávszélesség (ekkor még koaxiális kábelt használtak), körülbelül 2000 csatornát tudtak kialakítani • a fényvezetők bevezetése után ez ma már nem jelent problémát 2.3.5 PDH hálózat Alapvetően többcélú gerinchálózat. A Plesiochronous Digital Hierarchy (pleziokron digitális hierarchia – majdnem egyidejű digitális rangsor) Digitális: a rendszer azért digitális, mert a jelet nullákból és egyesekből álló sorozatként kezeljük. Az egyes csatornákat multiplexerek nyalábolják össze. 1 … n

Mux

óra×(n+2) kimeneti sebesség

jelzések

óra

-15-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 A nyalábolás TDM-mel történik. Ekkor időréseket helyezünk egymás mellé. t

…

0. időrés: keretezés Az első nyalábolási fokozat felépítése: • 30 beszédcsatorna + 1 jelzőcsatorna + 1 keret = 32 csatorna • 8 bitből képezünk egy bájtot, amit ezután egy időrésben helyezünk el. Távközlésben ezt hagyományosan nem bájtnak, hanem oktetnek szokás nevezni. Hierarchia: Ha nem lenne hierarchikus a rendszer: 1

…

Mux

103 Csatlakozó felhasználók száma

Hierarchikus megoldás: Másodrendű bontó

1 … n

1. Primer mux fokozat

1 1. Primer demux fokozat

jelzések Secunder demux fokozat

1

n

n jelzések

Secunder mux fokozat

…

…

1 n. Primer mux fokozat

n. Primer demux fokozat

jelzések

… n jelzések

-16-


A hierarchia előnyei: • kevesebb bemenet kell • lehetőség van a szabványosításra • területre optimalizált együttes gyűjtés és nyalábolás Megjegyzés: az SDM és az FDM is hierarchikus. Pleziokron: Szekunder és szekundernél magasabb fokozatokban igaz. A primer fokozat szinkron. fk+f1 1 Szekunder fokozatban nincs külön jelzés csatorna, mert a Secunder fk+f2 2 mux jelzés már benne van egy fokozat csatornában. … n

fk+fn

fk: a bemeneti órajel frekvenciájának középértéke fi: a bemeneti órajel frekvenciájának eltérése

kimeneti óra

Miért volt eltérés? A különböző helyeken a mintavételezési frekvenciák különbözőek voltak. Miért volt eltérő a mintavételezési frekvencia? Szabadon futó oszcillátorok voltak, amiket akkor még nem szinkronizáltak, mert ez akkor még nem volt gazdaságos. Ezen kívül ezek az oszcillátorok nem voltak pontosak (kvarc oszcillátor, a tűrése ~10-8). Közre játszott még a koaxiális kábel változó késleltetése is. Itt kettő változás léphet fel. Az első egy statikus, lassan bekövetkező és maradandó váltózás (például az öregedés). Ennek hatása ekvivalens azzal, mintha az oszcillátor kezdőfázisa változna meg. A második egy dinamikus változás (például a hőmérsékletváltozás). Ha ez lineárisan változik, akkor a hatása ekvivalens azzal, mintha az oszcillátor frekvenciája változna meg. Egy TDM multiplexálás esetén fontos, hogy a jelek mind fázisban, mind frekvenciában szinkronban legyenek. A jelek szinkronizálására a megoldás a sebesség kiegyenlítés. Ez egy úgynevezett rugalmas tár segítségével valósul meg. Működési elve, hogy a lassabb jeleket bit beékeléssel, vagy bit beszúrással kiegészítjük, így elérjük a megfelelő sebességet (bit stuffing - UK, justification - USA). A sebességkiegyenlítést minden bemenetre külön meg kell csinálni úgy, hogy mindegyik bemeneti sebességet a tűrésmező felső értékére egyenlítünk ki. Ha megtörtént a sebességkiegyenlítés, akkor lehet multiplexálni.

-17-


Töltő bitek

1-ε,…,1+ε (tűrés) mux bemenet

Jelző bitek: jelzi a töltő bitek beékelését

Sebesség kiegyenlítő: • rugalmas tár • bitbeékeléssel

Órajel kinyerő

mux

1+ε+η,…, 1+ε+η+Δ

Betöltő órajel

töltő bitek kiszedése a jelző bitek alapján

Kiolvasó órajel (egy kvarc oszcillátor)

jelző bitek kiszedése

Sebesség visszaállító (demux)

demux kimenet 1-ε,…,1+ε

Órajel kinyerő Betöltő órajel

Kiolvasó órajel (a töltőbitek sűrűsége határozza meg)

Az eljárás előnyei: • a sebesség kiegyenlítés (frekvencia, fázis) pontosan megvalósul, vég-vég transzparens módon • elég egy rövid tár is (néhány bitnyi), tehát kevés hardverrel is megvalósítható, ez egyben kis késleltetést is jelent. Az eljárás hátrányai: • az átvitel közben nem transzparens. Minden fokozatnál hozzá kell adni jelző- és töltőbiteket. Ettől nagyon komplikált lesz, és a lebontást is lépésről lépésre kell megtenni. PDH rendszerek • USA • EU • Japán • Transz-Atlanti Az USA PDH rendszere: -18-


Hierarchia szint Kerekített sebesség (Mb/sec) Beszédcsatornák száma

0

T1

T2

T3

T4

0.064

1.5

6

45

274

1

24

4*24=96

7*96=672

6*672 = 4032

A táblázatban kiemelt T3-as 45 Mb/sec-es sebesség a koaxiális alapú gerinc hálózat sebessége (tud 45 Mb/s -nél többet, de a következő szinten lévő 274 Mb/s már nem fér bele). Az európai és amerikai rendszer nem ugyanolyan: • Az EU rendszer, később keletkezett • A különbségnek politikai okai is vannak (EU legyen az európaiaké) • Az EU jobbat akart csinálni (olyat amely jobban kihasználja a koaxot

-19-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Az európai gerinchálózati technológia: Hierarchia szint 0 E1 Kerekített sebesség 0.064 2 (Mb/sec) Beszédcsatornák 1 30 száma Átviteli közeg (50- Szimmetrikus kábel 100 km)

E2

E3

E4

E5

8

34

140

565

4*30 =120

4*120 =480

4*480 =1920

4*1920 =7680

Koaxiális kábel Fénykábel Rádiós (földfelszíni, vagy műholdas)

Szimmetrikus kábel: csavart ér négyes, amin megvalósul a duplex átvitel. A táblázatban megjelenő fénykábel még nincs teljesen kihasználva, a rendszert pedig a koaxiális kábelre tervezték. Blokkséma: 1

~2 Mb/s

E1

…

primer v. elsőrendű I.

30 jelzések

1. órajel 8 kHz ezt kivezetik a helyiközpontból a mintavételezési helyekre

~8 Mb/s

E2

~34 Mb/s

E3

szekunder v. másodrendű II.

tercier v. harmadrendű III.

kvarter v. negyedrendű IV.

2. órajel 3. órajel 4. órajel

Szinkron, de csak a kis távolság miatt

Plezikron

PDH leágazás: Bp

Győr

E4

E4

140 Mb/s-os gerinchálózati szakasz

140 Mb/s-os gerinchálózati szakasz Biatorbágy felé E1 -20-

E4 ~140 Mb/s


Bp mux

Győr demux

E4 IV.

E4 A/D mux

IV.

E1

A kérdés az, hogy mi kell a dobozba? (Az A/D itt nem analóg-digitál átalakítót jelől, hanem egy úgynevezett Add/Drop multiplexert, leágazó nyalábolót.) Ahhoz, hogy létre tudjuk hozni a leágazást, a teléjes jelet le kell bontani az alábbi ábra szerint.

E4

E4 E3

E3 E2

E2

E1 Amikor kialakult, még nem használták a sok átkötés miatt, helyette PDH pont-pont összeköttetést létesítettek a kapcsolóközpontok között. Mivel a hálózat így alakult ki, így is maradt, de mérési célokra ma már létre hoznak PDH leágazásokat.

Az időosztású kapcsolás PDH rendszerekben Csak rendszertechnikai szempontból vizsgáljuk.

-21-


B

C

előfizetők

előfizetők

Primer kapcsolóközpont

nb Na

A

nc Primer körzet

előfizetők

Egy helyközi telefonszám a következőképpen épül fel: 06 – 23 – 454-665

max 106 előfieztő egy primerkörzeten belül Körzetszám Előkód nb azt jelöli, hogy hogy hány áramkör van A és B között. 1.bemeneti pár

1.bemeneti pár

na

na

1.

1.

nb

nb

1.

1.

nc

nc

Az „A” kapcsolóközpont

-22-

A kapcsolókat úgy gyártják, hogy a kapuk (portok) száma kettő hatványa legyen. A hívás lehet helyi, vagy helyközi. A helyközi hívások iránya mindig a körzetszámból derül ki.


Modellek B

Primer központ

C nB

nB, nC – gerinc (trönk) áramkörök száma NA – előfizetői (hozzáférői) áramkörök száma

nC A

NA

B

C

nB

nC

A na~103 Vonalsűrítő (forgalomkoncentrátor)

Na~105

-23-


A hozzáférés és a primerközpont

kódoló

4/2

2/4 dekód.

PCM

xx

Digitális kapcsolás PDH-ban együtt használják az idő-, és a térosztásos kapcsolást: a 0. szinten időosztásos, az 1. szinten térosztásos kapcsolás van. Ennek megvalósításához szinkronhálózat szükséges. Szinkronszigeteket hozunk létre, amelyeken belül elég csak a fázist szinkronizált órákkal kiegyenlíteni. Két szinkronsziget között, már a frekvenciát is ki kell egyenlíteni. Mindkét feladatot egy nagykésleltetésű rugalmas tárral lehet megvalósítani. A hívás elején középig töltjük fel a tárat fázis/frekvencia kiegyenlítés

2 Mb/s

Órajel kinyerő

Kiolvasó órajel 1-ε,…,1+ε

1-δ,…,1+δ

A nagy késleltetésű rugalmas tár hátrányai: • Nagy késleletetés • Elfogyhatnak a bitek • Nagy tár szükséges A nagy késleltetésű rugalmas tár előnye: • Végig transzparens -24-


Hasonlat: „nyávogó” magnó Országos távbeszélő hálózat

szekunder sík

haránt összeköttetés

primer sík

Gerinc hál. helyi központok Központ-közi hál. előfizetők helyi hálózat Az alapmodell hierarchikus fastruktúra, de ez sérülékeny, mert felfelé koncentrálja a forgalmat. Ennek kivédésére haránt összeköttetéseket is alkalmaznak. 8 Mb/s

140 Mb/s

A szekunder hálózat teljes gráf

34 Mb/s

A primerszekunder összeköttetés nem teljes gráf, csak haránt összeköttetések kel kiegészítet fa

-25-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Magyarország szekunder központjai: Miskolc

Kelenföld

Józsefváros

Debrecen

Győr Székesfehérvár

Szolnok

Zalaegerszeg Pécs Szeged

Magyarországon 10 db szekunder központ van: (10*9)/2=45, azaz 45 db 4 huzalos vezeték, 45*1920=86.400 beszédáramkör. A magyarországi primerkörzetek szám kb. 50 db. Az amerikai PDH szabvány szerint Magyarországon kb. 16 szekunder központot kellene telepíteni: (16*15)/2=120, 120*671=80.520. Az USA-ban 135 szekunder központ van (ma kétszintű, régen 10 volt), (135*134)/2=9045, 9045*671~6.000.000 beszédcsatorna. Nagyvárosi távbeszélő hálózat Budapesten 30 db helyi központ van. Az ábrán a helyi központok összekapcsolódása nem alkot PDH gyűrűt, csak PDH pont-pont összeköttetéseket alkalmazunk központok között.

Tandem központ Az egyik Angyalföldön, a másik Városmajorban van.

-26-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 ∑ 10 db szekunder központ, ezekhez csatlakozik kb. 50 db primer központ

Józsefváros

Nemzetközi kicserélő központok

Kelenföld

BÁH – Budapesti Átkérő Hálózat Helyi központok

Tandem központok Angyalföld, Városmajor

Józsefváros, Kelenföld

-27-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 TST kapcsoló Primer multiplexer 1. szint, TST – Time Space Time 3.

17.

3.

17.

1

1 TST kapcsoló

…

…

n

n

3.

17.

Kétirányú, duplex, négyhuzalos kapcsoló

3.

17.

Rugalmas tár nagy késleltetéssel

Saját primer körzetből - I. multiplexer

TST

Más primer körzetből II. demux RT

Órajel kinyerő

CLK

-28-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Visszhang 4/2

2/4

Itt nem visszhang, hanem őrhang van, ami arra szolgál, hogy a készülékben halljuk a saját hangunkat.

Erősítő

… 4/2

2/4

…

A méretezés során a többszörös hurkokat nem kell figyelembe venni, mert ezekre hat a csillapítás is. Az egyszeres hurkok természetesen rontják az átvitel minőségét, a csilapításnak 10-30 dB között kell lennie. Ha Tvissza<12.5 ms, akkor nem szükséges kezelni a visszhangot. Ha ezt az értéket meghaladja akkor vagy visszhangzárral, vagy visszhangtörlővel kezeljük (echo conceller). Thozzáférő =

150km

= 0.6ms km 250 * 10 s 3 20 * 10 km + műhold Tgerinc = = 80ms km 250 * 10 3 s Az előírás a maximális késleltetésre 250 ms. 3

-29-

+ PCM kodek + Mpx + kapcsolók + késleltetés


Visszhang-zár A VAD feladata megkülönböztetni a beszéd jelet és a zaj jelet, majd ezek aránya alapján teszi meg a túloldali erősítést.

VAD 4/2

Használata: • Műhold • Mozgó távközlés • VoIP • Régen tenger alatti kábel Visszhang törlő

4/2

2/4

VT

VT

Hibajelképző áramkör, ami megvalósítja az adaptív szűrést. Az áramkör által mért visszhangot negatív előjellel hozzáadjuk a vonalhoz. 2.3.6 Hálózatok típusai Alapvetően egy hálózat négy tulajdonság közül kettővel rendelkezik, melyek kapcsolata a következő: Közcélú vagy nyilvános (public)

Zártcélú vagy magán (private)

Kapcsolt hálózat (switched)

Bérelt hálózat (leased)

-30-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Az eddigiekben nyilvános, kapcsolt távbeszélő hálózatokról volt szó amelyeket angolul PSTN-eknek rövidítünk (Public „circuit” switched telephone network) 2.3.7 Keskenysávú adathálózatok Adatátvitelre tervezett hálózatok: PCSDN (Public Circuit Switched Data Network) • PDH alapú gerinchálózat • Nincs PCM (a felhasználó által megrendelhető sebesség 64 kbit/sec) • A falon kettő csatlakozó van: PSTN, PCSDN • Adatcsomagot visz át, de nem kezeli a fejlécet (transzparens hálózatnak nevezzük) PPSDN (Public Packet Switched Data Network) • X.25 alapon működik • Európai technológia (1972-től) • Fémvezetőkre tervezték (nagy problémája az áthallás BER~10-5) • Minden csomópontban szükséges a hibadetekció, és az újraküldés • Hátránya így az, hogy lassú (hozzáférői: 16 kbit/sec, gerinc: 64 kbit/sec) • A 2. rétegben módosított HDLC van, LAP-B (Link Access Procedure Balance) Látszólagos áramkapcsolás (Virtual Circuit Switched) • Nincs garantált sávszélesség • Valójában csomagkapcsolt • Két jel statikus multiplexerrel tudja használni az útvonalat • Statikus multiplexer: burstos, az útvonal rögzített, erőforrás foglalás is történik (tehát nincs hívás) Hívás felépítés 1. jelzés 2. a) útvonalválasztás b) hívásblokkolás 3. erőforrás foglalás statikusan 4. adatátvitel (közben QoS mérés statikusan) 5. erőforrás felszabadítása 6. számlázás Valós áramkör kapcsolás esetén is igaz, de ott az erőforrás foglalás nem statikusan történik. A szál árért cserébe megfelelő QoS-t garantál a szolgáltató. A számlázás miatt nagyon oda kell figyelni az erőforrás felszabadítására, mert ha nem teszzük meg, akkor a felhasználó olyan szolgáltatásért fizet, amit nem vett igénybe. Így az erőforrás felszabadításnak nagyobb a prioritása, mint az erőforrás lefoglalásnak. Másik elv az, hogy nincs áramkörkapcsolás, helyette csomagkapcsolás, ez a datagram. 2.3.8 ISDN Rövidítés: Integrated Services Digital Network (integrált szolgáltatású digitális hálózat)

-31-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Az integráltság ez esetben azt jelenti, hogy a rendszer egyaránt képes beszéd, adat, videó és fax átvitelre, egyszerre több végberendezése van, és kényelmi szolgáltatásokat is nyújt, mint például a hívásátirányítás. Lényege: • A végberendezés egy PCM kodeket tartalmaz • Az adatátvitel nem korlátozott (digitális hurok) • Többféle sebesség (n*64 Kb/s) • Több végberendezés lehet Következmények: • Bonyolultabb jelzésrendszer • Bonyolultabb kapcsolás • A falon csak egy csatlakozó van Általános innovációs modell

Piacképes termék Termék Fejlesztés Alkalmazott kutatás Alapkutatás

Szabványosított csatornák B csatorna (Basic, alap csatorna): valós áramkör alapú, 64 kb/s (az órasebesség 2*64kb/s, kiépítése: 2B+D, ahol a D csatornán jelzés mindig van, adat esetleg, a 2B csatorna pedig lehet kettő beszéd csatorna, vagy 1 beszéd, 1 adat (ekkor ez 64 kb/s), vagy 2 adat csatorna (128 kb/s)). D csatorna (Data, adat csatorna) X.25 szerű, 16 Kb/s vagy 64 Kb/s (16 Kb/s = jelzés+9.6 Kb/s adat). LAP-D: LAP for D channel. Az ISDN problémája Többsebességű kapcsolás (multirate switching). Fix B+D, ahol a problémát az jelenti, hogy hogyan tudunk a minőségbiztosítás mellett többsebességű kapcsolatot gazdaságosan megvalósítani. A probléma megoldása a csomagkapcsolás. Jelzésrendszer Az első egy DSS, amire hozzáférői, pont-pont alapú hálózatban van szükség (Digital Subscreiber Signaling). X.25-ből örökölte az LAP-D-t, nincs virtuális áramkör. A második az SS7 (Signally System 7) központközi jelzésrendszer. Feladata a B csatorna útválasztásának megvalósítása. Az így kialakult rendszer csomagkapcsolt és adatcsomagalapú. Az SS7 és a TCP/IP között sok hasonlóság van, de az SS7 ugyan egy időben fejlődött a TCP/IP-vel, de függetlenül és más célokra hozták létre. Sűrű topológiával rendelkezik.

-32-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Hozzáférői szakasz 2/4 + visszhangtörlő, duplex átvitelt tesz lehetővé. Szélesebb frekvencia sáv: 2 – 27 kHz (22 kHz-es sávszélesség digitális használata). Az átvitel 4 szintű, ami 160 Kb/s keretsebességet jelent. A végberendezésben PCM kodek található. Távolsága korlátozott: 4 – 13 km a kábel átmérőjétől függően.

2.4 Szélessávú távközlő hálózatok 2.4.1 SONET és SDH Rövidítések: • SONET: Sincronous Optical Network (Szinkron optikai hálózat) • SDH: Sincronous Digital Hierarchi (Szinkron digitális hierarchia) SONET: 1984-ben először az ANSI szabványosította. 1988-ban a CCITT elfogadta az ajánlást, majd az ANSI végrehajtotta a megfelelő módosításokat, hogy a kialakult rendszer kompatibilis legyen a CCITT-vel. Feladatai: • Nyalábolás • Bontás Bemenete PDH mintára készült (az áramkörök nem), magát a rendszert pedig optikai hálózatra tervezték (de a mikroelektronikában is sokat fejlődött). Az optikai kábel 1970 végén a fizikusok rájöttek, hogy a tiszta üvegnek kicsi a csillapítása. Jellemzői: • Nagy sávszélesség (elméletileg 200 THz) • Kicsi hibaarány (BER ~ 10-9) (koaxiális ~ 10-5, rádió ~ 10-3) • Optikai vezetékben nincs a koaxra jellemző áthallás, és a rádiós átvitelre jellemző több utas terjedés (fading) • Stabil késleltetés (ez fontos a szinkron rendszereknél) A szinkron rendszerek A rendszerben szinkron órák találhatóak (a frekvenciában és fázisban szinkronizált órák az optikai kábel stabil késleltetésével párosulnak) Úgynevezett szinkron szigeteket alakítanak ki, ugyanis a kábelek késleltetését ki kell egyenlíteni. Ezt a kiegyenlítést az egyes szigetek határán is meg kell tenni. Az SDH I. nyaláboló feladatai

-33-


STM I. felé STM: Synkron Transport Modul (Szinkron szállító egység)

SDH I.

Igény szerint lehet: • Különböző szintű PDH összetevő • IP csomagok is ráengedhetőek • ATM-et is, de nem kezeli a csomagot és a valós áramkörkapcsolást nem rontja le

Feladatai: • Alacsonyabb PDH összetevők nyalábolása • Sebességkiegyenlítés a bemeneten (ez rugalmas tárral történik bitkiékeléssel, vagy nagy késleltetésű rugalmas tárral) • Sebességkiegyenlítés a kimeneten (a kimeneten mindig bitbeékelés van) STM II. SDH II. Itt pontosan négyszeres a sebesség a szinkronitás miatt.

STM I.

Feladatai: • Kimeneti keretezés • Az STM I. kimeneti keretezését lebontja, majd újrakeretezi a kimeneten, és sebességkiegyenlítést is végez • Előny, hogy mélyen egymásba ágyazható, és egy lépésben kiemelhető SDH funkciók részletesebben • Nyalábolás/bontás • Leágazás (ADM) • Digitális rendezés • Védelmi kapcsolás (automatikus védelmi kapcsolás multiplexer szakaszon vagy regenerátor szakaszon), protection switching (az SDH-nak nem feladata nincs időosztású kapcsoló, nem kezel áramkört)

-34-


SONET SDH

STS-1

Kerekített sebesség Beszédcsatornák EU száma Beszédcsatornák USA száma Átviteli közeg

52 Mb/s

672

STS-3 STM-1

STS-48 STS-192 STS-768 STM-16 STM-64 STM156 155 Mb/s 622 Mb/s 2.5 Gb/s 10 Gb/s 40 Gb/s 1920 7680 30720 122880 491520 2016

STS-12 STM-4

A nagyságrend ugyanaz, mint az EU-nál

Földfelszíni és műholdas rádió Fénykábel

Rendezés, mint hálózati funkció (Cross Connect CC vagy XC) Kábel rendező: 1

1

n

n

Mechanikusan például: • csatlakozó(üveg, fém) • hegesztés (üveg) • forrasztás (fém) Műanyag: nagy csillapítású és nagy átmérőjű → olcsóbb a szál és a csatlakozó is. Felhasználás: • kapcsoló központ bemenetén és kimenetén • számítógép hálózat • tanszéki laborok Áramkör rendező: 1

ni

1

1

n1

n2

Vezérlő Törzshálózati oldalon nyalábolval! -35-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Pl.: kapcsoló mátrix: digitális analóg(rotary) TPV TPV (tárolt program vezérlésű) Vezérlés: Jelzés: • áramkörkapcsoló (előfizető kezdeményezi) Jelzés hálózat (logikai) /jelzés sík/ Controll network Kapcsolt TH • Managelés áramkörrendező (hálózat manager kezdeményezi) Menedzselő hálózat (sík) Managment network Digitális rendező - Digital XC (DXC vagy DCC) 1

ni

1

1

n1

n3 1

n2

Hálózat menedzser vezérli Egyszerre sok áramkört Szoftveres úton Igény szerint gyártják PDH-ban nincs Mindegyik nyalábolt hiszen

Fejlesztés: • ASTN – Automatic Switched Transport Network • DXC + jelzőhálózat + SDH szintek

-36-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 SDH alaptopológiák: • ADH pont-pont (P2P). A kapcsoló központok között. • Leágazás

•

SDH gyűrű E3 ADM

E2 ADM

ADM

ADM

PDH-ban lehet,mert • nincs ADM • nincs sávszélesség (a kábelek túlhasználtak) PDH-nál gyűrű helyett teljes hálót építenek. SDH gyűrű előnyei: • egyszerű hálózati hibavédelem • automatikus áthurkolás, fele kapacitás • önjavító gyűrű (self healing ring)

-37-

E4

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 SDH gyűrűk rendszere: ADM

STM – 16/2.5 Gb/sec

Szekunder kapcsolóközpont STM-1 SDH gyűrű

E3

2.4.2 Optikai hálózat: • PDH + optikai kábel} (első generációs optikai hálózat) • SDH + optikai kábel} Optikai hálózat: csomópontok is optikai eszközök

TDM elv

TDM elv korlátai (gyakorlatban 40 Gb/sec, elméletileg 160 Gb/s) • modulátor: memória • elektronikus áramkör • optikai szál torzítja a jelet: diszperzió • kvantum elektrodinamikai dolgok a Maxwell egyenletek helyett TDM helyett: TDM + FDM 40 Gbit/sec = λ1 ...

Közös üvegszálon: FDM

40 Gbit/sec = λ2 FDM=>WDM (Wavelngth DM, ugyanaz mint az FDM) Technológia fejlődése SDM => FDM => TDM => TDM+FDM pl.: 160 *STM-64 =>1.6 Tb/s ez kb. 20 millió beszédcsatornát jelent Optikai csomópontok OADM (optikai ADM) λ váltással -38-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 OXC (optical cross connect) Megmaradt az áramkörkapcsolás. 2.4.3 ATM hálózatok: Asynchronous Transfer Mode 1988- EU optikai kábelre Alapvetően csomagkapcsolt, virtuális áramkör. Funkciói: • nyalábolás • kapcsolás • rendezés Kis méretű, egyforma hosszú csomagok (cellák, cells): 48 byte hasznos 5 byte fejléc 53 byte Alapértelmezett sebesség: 155 Mbit/s=>STM-1 =>II. SDH mpx A lényeg az, hogy illeszkedjenek az SDH sebességhez, hogy a nyers cellákat át lehessen vinni SDM-en keresztül. 155 Mb/s V1 ATM statikus mpx

155 Mb/s

155 Mb/s V2 Szünet nélkül küldünk

A tároló megnöveli a késleltetést és késleltetés ingadozást ami a nagyobbik baj. Megoldás lehetne, hogy a vevő oldalra is egy tárolót helyezünk, de ez még jobban növeli a késleltetést és plusz áramköröket eredményez. A vevő szinkronizmusát fenn kell tartani ezért küldünk üres cellákat de az ATM mpx kimenetén kevesebb lesz az üres cellák száma. 155 Mb/s→STM-1→II. SDH mpx ATM kapcsolás és rendezés A rendezést a hálózatmenedzser vezérli. ATM switching: Többsebességű kapcsolást tudunk vele megvalósítani, a hasznos és az üres cellák aránya szabja meg a tényleges sebességet. -39-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Látszólagos / virtuális áramkör VC Látszólagos / virtuális útvonal VP

Mindekettő kétszintű hierarchia

Egy VP maximum 4096 VC-t tartalmazhat. VC1 VP

VC2

Minden csomópontban van egy útvonalválasztó (router tábla). A VP és VC azonosítók cserélhetők→ útvonalválasztó táblák a csomópontokban helyezkednek el. ATM kapcsoló feladatai: • Hívás, hívásengedélyezés (CAC – Call Admission Controll) Hívás + hívásengedélyezés / blokkolás A szerződéskötésnél szabják meg a sebességre és minőségre(QoS – T ill.BER) vonatkozóan. • Útvonalválasztás (routing) • Erőforrás foglalás (resource capacity provision) Átviteli kapacitás processzor kapacitás (a csomópontokban) tárolókapacitás • Rendszabás (policing) A CAC szerződés túllépése esetén lép életbe. A hálózat figyeli, hogy melyek azok a cellák, amelyek a többletként érkeznek, ezeknek a celláknak a prioritását kezeli (alacsonyabbra állítja a prioritásukat). A prioritás kezelésnél a csomópontokban vagy eldobja a cellákat vagy pedig átengedi ha a díjszabás megváltozik a felhasználó fizet azért, hogy a sebességnövekedést igénybe vehesse. • Bontás Rendezés és kapcsolás VCX – virtuális áramkör rendező VPX – virtuális útvonal rendező VCΧ – virtuális áramkör kapcsoló VPΧ – virtuális útvonal kapcsoló

Ezt használják a hálózatban

Ezt gyártják

Az elvi lehetőségek szerint tetszőleges párosítás lehetséges.

-40-

Ez a szabvány világa

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Sebesség: Maximum 2,5Gb/s (SGH szint). Optikai vezeték az alapértelmezett, mert nincs hibajavítás a csomópontokban, nincs hibaellenőrzés, csak fejléc hibaellenőrzés van(CRC). Rádiós átvitel esetén hibajavító kódolás van (FEC). Eszköz interfacek: Nyers ATM cella 25Mb/s (token szint) vagy SGH szinten155Mb/s vagy 622Mb/s. Nyers ATM cellán nincs semmiféle pulsz keret az ATM kereten kívűl. PDH, SONET, SDH: N*64Kb/s pl.: 64Kb/s ez a legkisebb a legnagyobb 2,5Mb/s LAN, ADSL, Rádiós: csomóponttal megvalósítható, igény szerint gyártják. ATM Alkalmazások: Gerinchálózat: rögzített hálózat, UMTS gernichálózat, IP over ATM – IP ATM felett: régen ez sebességnövekedést jelentett de ez mára már megszünt. A managelhetőség (útvonal menedzsment elsősorban a VC és a VP rendezők segítségével) és a QoS miatt lesz jó. Alternatíva: MPLS (IP/MPLS) VPN (Virtual Private Network – Virtuális magánhálózat): csak csomagkapcsolt hálózatoknál használják.

+

=

VPX látszólagos útvonalrendező

Ez a szolgáltató által kiéptett hálózat

A két hálózat nem látja egymást. Hozzáférői hálózat: ADSL, videó kommunikáció: a statisztikus multiplexert használják ki. B-ISDN (Broadband ISDN – szélessávú ISDN) Akkor mondjuk szélessávúnak, ha a hozzáférő sebessége nagyobb, mint 2Mb/s. 1990ben született az elnevezés. Akkor még ATM alapúra tervezték, de az IP előretört, ezért ez a koncepció megerekedt, ezért nincs ATM kapcsoló.

-41-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 2.4.4 ADSL Visszhangtörlő

26

ISDN

140

1100

feltöltés

kHz

letöltés

Digitális visszhangtörlőt a BER javítására használják. Sebessége: Felfelé pl.: 64Kb/s, Lefelé pedig 384, 512, 1024Kb/s. A sebesség három dologtól függ: mennyit fizetünk a szolgáltatásért, milyen messze vagyunk a helyi központtól, illetve annak a kihelyezett fokozatától, illetve a huzal átmérőjétől. Rendszervázlat: Távbeszélő háló ~ ADSL modem

~

Aluláteresztő szűrő ~

~

sávszűrő

DSLM

ADSL végberendezés

-42-

IP háló


2.5 IP alapú hálózatok Általában számítógép hálózatoknál. Szélessávú integrált szolgáltatású hálózati szemléletet tükröz távközlő hálózati célra, de konvergencia van. 2.5.1 Hozzáférői hálózatok PPP (Point To Point Protokoll) Alkalmazása: • PC – útvonal választó • Útvonal választó - útvonal választó (bérelt távközlő hálózaton). Ethernet hálózat (IEEE .3x US) Multipoint – to multipoint (többpont - többpont) Név

Sebesség

Ethernet

10Mb/s

Gyors Ethernet

100 Mb/s

Gigabites Ethernet

1Gb/s

10 Gigabites Ethernet

~10Gb/s SDH-hoz

Domináns közeg Koax, sodrott érpár Sodrott érpár, optikai Sodrott érpár, optikai Optikai

Távolság 100m 185m 100 2km

Topológia Sin, fa + elosztó + Ethernet kapcsoló

Szabvány Alkalmazás éve 1983 Már nincs Már alig 1. 1995

1. 2.

100m 5km

1998

1. 2.

40km (SDH-val nincs korlát)

2002

MAN (TH)

1. Épületek folyosóin 2. Épületszárnyak, épületek között Pl.: BME ATM: 155 és 622Mb/s tartalék Ethernet 100Mb/s, 1Gb/s, 10Gb/s Egyéb túlhaladott technológiák A technológiák burjánzása kb. 1985-1990-től indult el nagymértékben. A kiváltó ok az optikai kábel megjelenése. A technológiák letisztulása ~2000-ben történt meg. Tanulság a technológiák terén, hogy skálázható méretü hálózatok kellenek, mert azok maradandóak. A skálázhatóságnál megjelenik a kötött topológia, ami a hátárnyát jelenti. 2.5.2 • • • •

Az IP alkalmazás lehetőségei klasszikus TCP/IP protokollcsalád Gyors TCP QoS IP hálózatok MPLS -43-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 • VoIP Az utolsó négy lehetőség területén még a mai napig is folynak kutatások és fejlesztések. Klasszikus TCP/IP protokolcsalád • TCP/IP adatkapcsolat PPP/TH, Ethernet • IP – Internet Protokol: feladata a cimzés és az útválasztás az 1. csoportban, illetve a forgalom irányités az egész hálózaton • Skálázhatóság : hierachikus cimzés IP (Hálózati funkció): Datagram = adatcsomag alapú. Az IP maximális átviteli sebessége 10Gb/s. A feladata a csomagok cimzése. Nem jól menedzselhető. A QoS cask TOS (Type Of Service). IP v 4 , IP v 6 szigetek, kisérleti szinten a cimbővités, mobilitás, biztonság területén. TCP/IP (Transmission Control Protocol – Átvitel vezérlő protokol) A szállitási rétegben van jelen, összeköttetés alapú. Funkciói: • portok kezelése (multiplex) • megbizható átvitel (újraküldés, sorrendezés, stb.) • a forgalom szabályozása a vevő elársztása ellen • torlódási védelem (Connection control): Az IP rétegben jön létre és a TCP-ben védekezünk ellene. Problémák: • Rádiós közeg FEC • Adaptív forgalom Milyen legyen a hálózat méretezése? → Túlméretezés! • Fraktális forgalom Milyen legyen a hálózat méretezése? • Nagy adatsebesség: pl.:1Gb/s. • Gyors TCP pl.: RTT (Round Trip Time) mérik, finomabb és bonyolultabb • “Játék”: Csaló TCP→ díjszabás TH

rétegek TCP/IP

intelligencia UDP User Datagram Protocol Funkciói: • Adatátvitel: Nem megbizható, mert nincs benne torlódásvédelem→ összeköttetés mentes • Portkezelés Alkalmazása: • valós idejü átvieteleknél pl.: VoIP beszéd, videójel • kérdés-válasz kezelés pl.: DNS lekérdezése. Hátrány, hogy torlódáskor elveszik az adat egy része.

-44-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 TCP + UDP: Torlódáskor UDP esetén csomagvesztés TCP esetén sebesség késleltetés, sebességvisszaszabályozás. Az UDP jobb lesz, ha a TCP forgalom >> UDP forgalom. Klasszikus TCP/IP család (conqestion)

R

R Szük keresztmetszet

Max.

Általában igy müködik

Ennél van szélsőségesebb eset is, sztohasztikus, kaotikus eset

Mé g ma is kutatási téma. Összegzés: A TCP protokol A TCP/IP milyen QoS-t tud garantálni? Késleltetésre semmiféle, arra sincs garancia, hogy megérkezik. (Best Efort – legjobb szándék szerint közvetíti a csomagokat vagy másik fordításban, mindent megtesz.) A rendszer túlméretezett QoS IP hálozatok: Ha garanciát szeretnénk, akkor fel kell adni azt a lehetőséget, hogy a felsőbb réteg ki tudja javítani az alsó réteg hibáit. A felső réteg tud javítani? • Csomagvesztést igen=> növeli a késleltetést • Alapkésleltetést a sorbanállás = nem

-45-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Következmény: • A hálózati rétegben is kell kezelni a torlódást.(OSI) • Ott kell kezelni a torlódást ahol keletkezik. • Összeköttetést kell felépíteni a hálózati rétegben is. Az összeköttetések lehetőségei a (hálózati) rétegben: Hard State Connection- kemény állapotú összeköttetés Szigorúan felépítjük, erőforrást foglalunk és bontjuk az összeköttetést. Pl.: valós áramkör. Látszólagos áramkör • TCP (szállításban) • PPP (adatkapcs. rétegben) Soft State Connection- puha állapotú összeköttetés Elkezdjük felépíteni az összeköttetést, de nem várjuk meg míg felépül, nem várunk visszajelzést, hanem máris küldjük sűrűn az adatokat. Pl.: átlag 30s-ként újra kezdeményezzük a felépítést (függetlenül attól, hogy az adó vagy a vevő kezdeményezi). Erőforrás foglalás, ha létrejön az áramkörkapcsolás. Ha nincs kezdeményezés egy ideig akkor bontás történhet. Opció: bontójelet is szabad küldeni. Ha a hálózati rétegben történik, akkor dinamikus útvonalkezelés van. Pl.: RSVP – Resoruce ReSevation Protokol - Erőforrás foglaló Protokol Ezt az IETF szabványosította 1994-ben Ha nem a hálórétegben, akkor a viszonyrétegben található IETF konferencia protokol Light Weight Sessions LWS- könnyed viszonyok

QoS IP: Int Serv hálózatok (Inegrated Services IP networks IS IP hálózatok (IETF 1994)): Folyamatokat definiál (flow): TCP vagy UDP portok között áramló csomagok. IS session: folyam állapotjelzők (sebesség, QoS milyen?) és útválasztó állapotjelzők (viszony) OSI viszony: más IS viszony nem más mint egy összeköttetés a hálózati rétegben. RSVP útválasztás Erőforrás IP router 2. 1. Ha az út megváltozik, akkor az erőforrás követi. Lebomlik a régi és kiépül az új erőforrásfoglalás, de az IS viszony nem bomlik le, ez az áramkörnél nem igy van. IS jól használható-e? Nem jól skálázható, mert az útválasztókban túl sok információt kell kezelni (a prioritások, erőforrások foglalása) csak hozzáférői hálózatban jöhet szóba => gerinc nem.

-46-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 DS - Differentioted Services IP networks ( IETF- 1997) A Diff. S. vagy DS megkülönböztetett szolgáltatású IP hálózat. Ds tartományokat definiál, domain:

Border router / Edge router – határcsomópont / útválasztó

Interior router - belső útválasztó (csak prioritást kezel)

Feladatai: • Folyamatos AC-Admission Controll - belépés engedélyezése • rendszabás.policing • prioritás (elsőbbség) beosztás és kezelés: Elosztott vagy koncentrált (Bondwith Border, BB-sávszélesség ügynök) módon is lehet egy-egy tartományban. Csak a szélén végzünk nagy munkát ez a DS IP-ben a lényeg, IS hozzáférés és DS gerinchálózat. MPLS: (1992- IETF) Multiprotocol Label Switching - több protokollos címke kapcsolás. Elviekben több protokolos, de a gyakorlatban csak az IP. PPP

MPLS

IP

TCP

Hasznos adat

CRC

Összeköttetés orientált Funkciói: MPLS címkéket tudnak kezelni az útválasztók, mely lényege, hogy dinamikus útvonalat kezel. (rövidebb útvonalcimke => gyorsabb feldolgozás, csak rövidebb MPLS címkét dolgoz fel). Pl.:VPN (virtuális magánháló) létrehozása is. Managelhetőség !!! Ez az amiért elsősorban elterjedt. QoS: a DS-t távolra lehet rakni (DS támogatása). Terhelésmegosztás-az adatot két útvonalon visszük (=új igény elvesztése, biztonság). Gerinchálózati technológia. Dinamikus Útvonal: Label Switched Poth - címkekapcsolt útvonal. Címke kiosztás: Pl.: RSVP. Összehasonlítás ATM-MPLS: IP/ATM => IP csomagokat cellákra bontja, kemény álapotú, az EU-ban kezdenek áttérni. -47-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 IP/MPLS => rátesz egy plussz címkét az IP csomagra, de nem bontja fel, dinamikus útvonal USA Fejlődési spirál:

Valós ák. kapcsolás Adatcsomag kapcsolás (IP) Látszólagos ák. kapcsolás

Üzenet kapcsolás

Dinamikus útvonal kezelés GMPLS: Generalized MPLS-általánosított MPLS A címke általánosítva van. Pl.: SDH időrés, WDM hullámhossz VoIP: Voice over IP- beszédátvitel IP felett ITU-T:H.323-mas ajánlás 1996-gyártják,telepítik,üzemeltetik IETF:SÍP:Sesion Initation Protokol-viszonylétesítő protokol Cisco: saját megoldások Professzionális megoldás ~2000-től. • • •

Föbb elemei: átjáró: tartományok szélén több CAC jelzés (CAC) Végberendezés 1. Analóg végberendezés esetben: • kodek, beszéd 6,4 vagy 5,3 kb/s =>kiszedjük a beszédből a redundanciát. A késleltetés 20 milisec. • 2/4huzalos átalakítás,visszhangtörlő • jitter csökkentés (a késleltetés ingadozik a routerekben sorbanálás van) dejitter buffer

2. VoIP végberendezés o digitálisak a funkciók benne o tartományvezérlő gate keeper: Az erőforrásokat és a hivásokat központilag kezelje. o MCU-Multimedia Control Unit: tartományonként, ha van videó is. -48-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 o Központi vezérlés: több tartomány,összhang o Központi átjáró, különböző hálózatokhoz csatlakozik PSTM, GSM 2.5.3 Összefoglalás: Jövőkép lehetőség: technológiai rétegződés Beszéd, videó Adat RTP UDP TCP IP(DS) MPLS PPP Optikai hálózat Alkalmazások: • Szolgáltatási osztályok vagy forgalmi osztály, mpx feladat, útvonalválasztás, QoS torlódáskezelő • Managelés miatt, QoS támogatás • Kapcsolatfelépítés • Nagysebességű átviteli lehetőség, bizonyos managelhetőség, mpx

2.6 Mozgó információs kommunikációs hálók 2.6.1 Föld felszini mozgó távközlő hálózatok: Cellás elv: a Föld felszine cellákra van osztva:

2 7

3 1

6

4

Besugárzási övezet

5 2 7

3 1

6

4 5

Nagy terület lefedésére szolgál, a frekvenciát újrahasznosítjuk. Kis cella elönye: • kis adó teljesítmény szükséges emberi egészség szempontjából fontos akku -49-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 •

nagy forgalomsűrűség: ugyanazon sávszélességen

Kis cella hátránya: • sok bázisállomás kell => költséges • nem szép látvány 1-G-elsőgenerációs mozgó távközlő háló: • analóg volt • Mo-on 1992-2003 • nem volt egységes az EU-ban 2-G •

digitális, EU-ban egységes

2.6.2 Földfelszíni mozgó távközlő hálózatok Cellás elv: 1. Generációs 2. Generációs: GSM (Group Special Mobile) 1992-től Global System for Mobile Telecommunication – Világméretű mozgó távközlő rendszer. 2005-ben kb. 200 országban működik ilyen hálózat kb. 600 szolgáltatóval és 1.8 milliárd előfizetővel. Elterjedésének okai: - Egységes az EU-ban - A hívó fél fizet - Előre fizetett feltölthető kártyák az ifjúság miatt A beszéd kodek helye a végberendezésben van ettől digitális és integrált. A A maximális sebesség 13Kb/s, a késleltetése 20msec. Sugárzási teljesítmény maximum 2W (adaptív). Valós áramkör kapcsolás és átadás → nem bont le. Valós időben figyeli, hogy honnan indul a hívás és meddig tart.

A GSM minőség gyengébb ennek oka a GSM kodek és a rádiós közeg ű, de ez elfogadható a mobilitás érdekében. A GSM önálló adatbázist kezel melyben az előfizetőket tartják nyílván vagy a letiltott felhasználókat stb. Az adatbázist évekig meg kell őrizni, majd adattárházakká alakítani. Gerinchálózati átvitel: Földfelszíni rádiós megoldás a domináns, amelyet földfelszíni mikrohullámú rádió ismétlő lánccal valósítanak meg.

-50-


Pv<<Pa fv≠fa Hozzáférői hálózat. FDMA + TDMA 900MHz mozgó készülék adó 890-915MHz Δ25MHz

bázis állomás adó 935-960MHz Δ25Hz

FDMA 200 KHz sávok, 124 db vivő TDMA 8 db időrés/vivő, 3szintű keretezést használ: vezérlőcsatorna, jelzés, helymeghatározás. 1 csatorna van időben szétszórva 100 ms. A hátránya, hogy nagy a késleltetése. 141 csatorna /cella (124*8)/7 Országos lefedés:

A völgyek gondot okoznak nehéz a domborzat lefedése.

2,5G 1. GPRS – General Packet Radio Service (Általános csomag alapú rádiós szolgáltatás) Az adatkapcsolás állandóan fennáll, csak akkor kell fizetni, ha megy csomag. GPRS/GSM hálózat

2. EDGE – Enchanced Datarate for GSM Evolution (Megnövelt adatsebességű GSM) A alapvetően GSM hálózat, csak a modulációs állapotok számát megnövelték. Hatása a megnövekedett adatsebesség, az így elérhető sebesség 384 Kb/s max. 100km/h illetve 144 Kb/s max. 250km/h.

-51-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 3G UMTS – Universal Mobile Telecommunication System (Egyetemes mozgó távközlő rendszer). Hozzáférés: W-CDMA – Wideband – Code Division Multiplexing Access (Szélessávú kódosztású többszörös hozzáférés) Kódosztás: A felhasználók időfüggvényei és spektrumai átfedőek Elkent szélessávú spektrum Keskeny sávú zavarra nem érzékeny Minden kapcsolathoz hozzárendelünk egy kódot (ezt egy ortogonális kódkészletből vesszük) A frekvenciasáv közepe 1950MHz Ott érdemes használni ahol a 2.5G nem működik Sebesség: 384 Kb/s 250 km/h illetve 2,5 Mb/s sétálva. A GSM 1800MHZ A frekvencia sávot bővítették, de ugyanazok a szolgáltatások. Nincs országos lefedés, mert 900MHz-cel fedik le az országot 1800MHz-cel pedig csak a forgalmas helyeket, ezt megtehetik, mert a készülékek kétsávosak és automatikusan átkapcsolnak. A mozgó készülék adója 1710-1785MHz (Δ: 75MHz). A bázis állomás adója pedig 1805-1880MHz. Szolgáltatások: • Beszéd: 13Kb/s, hibajavítással együtt 24,7Kb/s, a keretezés pedig 33,9Kb/s. • Adatátvitel: n*14,4Kb/s (n=1,2,3,4) az n maximális értéke 4→max. sebesség 56,7Kb/s<64Kb/s (PSTN). Ha n=2,3,4→HSCSD – High Speed Circuit Switched Data (Nagy sebességű áramkörkapcsolt adatátvitel) • SMS (Short Text Message): Maximum 160 karakter, külön SMS kapcsolók vannak, esetleg tömeges SMS-hívás szerver. • MMS (Multimedia Message) 2002-től, és videó, hang, kép, szöveg állományok átvitelét teszi lehetővé. • WAP – Wireless Aplication Protocol (Vezeték nélküli alkalmazás protokoll): 1997-től van jelen, leegyszerűsített WWW, és ez percdíjas. • Helymeghatározás Rögzített távbeszélő hálózatban is használnak GSM-et, ha rádiós hozzáférésre van szükség, általában kis forgalmi sűrűségű helyeken, ahol nem érdemes vezetéket húzni. Gerinchálózatban IP/ATM→IP/MPLS. A világon 25 országban működik és folyamatosan bevezetés alatt áll, így például Mo.-on is. Mozgó zárt-célú hálózatok: Készenléti szolgálatok vehetik igénybe, pl.: rendőrség, mentők, katasztrófa elhárítás stb. Professzionális polgári pl.: szállítmányozás Megnövelt igények a GSM-mel szemben: 1. Kisebb hívásblokkolás 2. Hívás prioritások (sürgős hívások) 3. Diszpécserszolgáltatás 4. Csoporthívás 5. Nagy megbízhatóság 6. Nagyobb adatbiztonság -52-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Megoldások: • GSM PRO: Ericsson megoldás a GSM csatornákat fogták össze pl.: a TMobile szállítmányozóknak kínálja • TETRA – Terrestrial Enchanced Trunhed Radio (Földfelszíni emeltszintű trönkölt rádió) a Motorola és a Nokia megoldása. Ez bizonyult a legjobbnak. • TETRAPOL (pol=police): Először a francia rendőrségen vezették be, Alcatel gyártmány. 2.6.3 Földfelszíni mozgó Számítógép hálózatok

Kiépített WLAN ISM sávban működnek.

A kapcsolat távolsága maximum 300m. A maximális gépszám 256db, de a gyakorlatban 10 db. Egy épületen belül ill. körül érhető el ISM sávok: ISM (Industry Scientify Medical – Ipari Tudományos Orvosi szabad sáv) Szabad sáv mert nem kell engedély a használatához, címek megtalálhatók az NHH honlapján. Engedélyezett ISM sávok max. teljesítmény közepes értékű USA 1W 0,9GHz 2,4GHz 5,8GHz EU 1mW 0,4GHz 2,4GHZ 5,8GHz Pl.: Az 5,8GHZ-e tartomány 5725-5850MHz de ez MO.-on katonai sáv ezért 5150-5350MHzes tartományban van. 2,4GHz: (mikrohullámú sütő) Pl.: zsinóros telefonok ill. a rádiós vezérlésű garázsajtók használják ezt a sávot Hogyan lehet biztonságos adatátvitelt elérni? Szórt spektrumú adás/vétel. Infravörös sáv – IV 0,85μm – 0,95μm-es tartomány, ami 353 – 316 THz-es tartománynak felel meg. Szabvány Frekvencia sáv Sebesség fizikai rendben Hasznos sebesség (GHz) MB/s Mb/s 802.11 IV vagy 2,4 2 1,2 802.11b 2,4 11 5,5 802.11a 5,8 54 32 802.11g 2,4 54 22 802.11i Fokozott biztonság -53-


Laptop: IV, μWLAN, Bluetooth Alkalmi hálózatok: 1. Két laptop közötti pont-pont összeköttetés 2. LAN csomópontokat is lehet képezni 3. Útválasztó funkciót is be tud tölteni 4. Valamely gép egyúttal átjáró is lehet a kiépített WLAN-hoz 4G: 2,5G vagy 3G +WLAN ezeket együtt optimálják. A közlekedés informatika terén zajlanak még kutatások a mai napig is. HIPERLAN (HIgh PErformance Radio LAN – Nagy teljesítőképességű rádiós LAN) EU technológia az ETSI dolgozta ki de be is fürdött vele. 5,13-5,3GHz-es tartományban működik de jelen van a 17,1-17,2GHz-es tartományban is, ezzel 2,5Mb/s-os hasznos sebességet lehet elérni. A 802.11b szabvány vonatkozott a HIPERLAN-ra, de ezt gyorsan felváltotta a 802.11a szabvány. Bluetooth – a „Kékfogú” PC + kiegészítők zsinór nélkül. A 2,4GHz-es ISM tartományban dolgozik néhány méteres távolság min. kell és a maximálisan elérhető sebesség 1Mb/s. A távolság 10-100m-ig tejed ki. Összesen 8 egységet lehet összekötni →piko hálózat. Több piko hálózatot is össze lehet kötni, de inkább a WLAN használják. Szenzorhálózatok vagy Érzékelő hálózatok Egyszerű mini OS fut rajtuk. Energiatakarékos akkumulátorokkal látják el őket amelyek képesek energia betakarításra. A szenzor hálózatok is a 2,4GHz-es ISM sávban dolgoznak a velük elérhető maximális sebesség 250Kb/s. Mobil IP IP két dolog miatt felelős az egyik a helymeghatározást azonosítja a másik, pedig a számítógépet azonosítja. Ez miatt nem lehetne mozgatni a gépeket, mert az IP cím fix ennek feloldására az egyik lehetőség a Mobil ügynök. A mobil ügynök helyileg oda van telepítve, ahova az IP cím mutat, csak a mobil ügynök tudja a számítógép pontos helyét →titkosság. A küldő a az eredeti helyre küldi az adatokat ahonnan a mobil ügynök továbbítja az elmozdult számítógéphez, ezt nevezzük makró mobilitásnak. A hátránya is ebben áll, mégpedig az, hogy hosszabb útvonalat eredményez. Mikro mobilitás: Nem kell végigjárni az egészet csak addig kell felmennünk amíg kell. Nem kell végigjárni az egészet, csak addig kell felmennünk, amíg kell. Cellás hálóban 2,5 vagy 3G. Mai jelszavak: Ambient (körülbelül) Ubiquitos (mindenütt jelenlévő)

}Networks -54-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 2.6.4 Műholdas rendszerek mozgó hálók(TH+SZGH) A bázisállomás a műholdon van . Előnye: Jelentős földfelszíni lefedettség Hátránya: - drága - nagyobb késleltetés - nagyobb a teljesítményigény Mindhárom hátrány függ a pálya magasságától Atmoszférikus ablakok: 1. Hosszúhullámú ablak: 300KHz alatt –ez túl keskeny sáv 2. URH + mikrohullámú ablak: 10MHz-20GHz-ig terjedő tartomány. Pl.: a 4GHz a letöltési frekvencia a 6GHz-es tartomány, pedig a feltöltési frekvencia. A két tartomány közötti frekvenciasávot nem lehet kihasználni, mert nem jut ki az űrbe. 3. Optikai ablak: a látható fény és az infravörös tartomány. Célok: -

Távközlés Helymeghatározás Meteorológiai Műsorszórás Katonai Rádió csillagászat

Pályák: 1. Eliptikus 2. Kör: - Egyenlítői: A műholdak pontosan az egyenlítő fölött mozognak - Sarki: A műholdak keringési pályái átszelik a sarkokat - Ferde Mindháromnál szükséges, hogy a súlyerő megegyezzen a centrifugális erővel. Fajtái: GEO – Georynehronous Earth Orbit Szinkron műholdegyenlítő pályán, magassága kb. 36000km. Előnye, hogy kevés műholdat használ (1-4), nem kell a földfelszínen megoldani az antennakövetést és állandó csillapítása, illetve késleltetése van. Hátrány pedig, hogy nagy értékű a csillapítás és a késleltetés és a Föld sarkai nem fedhetők le. Van Allen: Ezt a zónát el kell kerülni, mert itt tönkremennek a napelemek. Ennek a zónának a magassága kb. 15000km. MEO – Medium Earth Orbit Ennek magassága kb. 13000km. Van Allen: Ismét egy elkerülendő zóna ennek a magassága kb. 5000km. LEO – Low Earth Orbit A szint magassága kb. 500-1300km között van. Előnyei, hogy sok (50-100) műholdat használ, a műholdak közti váltás megoldott kb. 10 percenként váltjuk a műholdat. A csillapítása és a késleltetése kicsi változó értékek ugyan de kis értékek.

-55-


Rendszerek: 1. INMARSAT – International MAritime Satellite Telekommunication GEO pályán mozog, és 4 műholdat használ. Eleinte a tengeri hajózást segítették vele, de mára már kiterjedt a szárazföldre is. Országhívószáma 872 Szolgáltatásai: § Beszéd,- adatátvitel: 0,6-144Kb/s-ról indult de mára ez elérheti a 432Kb/s-ot is. Többféle sebesség, minőség érhető el vele a berendezéstől függően. § Helymeghatározás: együttműködik a GPS-el és így akár 20 cm-es pontosságot is el tud érni 2. Iridium Mozgó távközlésre készült rendszer, LEO pályán mozognak a műholdak ma 66 db + 6db tartalék. A pályamagasságuk 780km, az ország hívószám, pedig 8816. Lehetséges műholdak közötti összekapcsolás is.

3.

4.

5. 6.

Az ötlet 1990-ben született, de közben jött a GSM és ez veszteségessé tette az Iridiumot, mert asz adatátviteli sebessége csak 2.4 Kb/s. Ezt később feltornázták 10 Kb/s-ra. 2000-ben csődbe ment. Ezután a Pentagon felvásárolta és részben katonai, részben polgári igényeket szolgál ki. Thuraya (2001-től) Központja az Egyesült arab Emirátusban van. A Közel-Kelet és Ázsia térségére terjed ki. A rendszer GEO egy darab műholddal. A GSM rendszer helyett alakították ki, és 99 ország csatlakozott hozzá. Szolgáltatásait kis kézi berendezéssel lehet igénybe venni. Azért van csak kis méretű berendezésre szükség, mert a műhold a KözelKeletre fókuszál, amit a műholdon lévő nagyobb méretű antennával érnek el. Szolgáltatásai: 9.6 Kb/s adat + beszéd + GPS Teledesic Az ötlet 1990-ben születet. Többször változott a koncepció (az Iridium kudarcából tanulva még nem valósult meg). Az ötletgazdák: Bill Gates és McCaw. Esetleg 20052006-ra készülhet el. MEO-nak tervezik, 30 műholddal. Megvalósítja a kapcsolást az űrben. Feltöltés: 128 Kb/s – 100 Mb/s; letöltés: 720 Kb/s Önálló protokoll rendszert fejlesztettek ki hozzá. Még kb. tizenkettő féle műholdrendszer Interaktív műsorszóró műholdak DVB – Digital Video Broadcasting (digitális videó műsorszórás) Európai rendszerről van szó (EU, ETSI) – 1996-ban kezdtek bele a kialakításba. Magyarországon már kezd üzemelni. MPEG-2 kódolást használ, 4.5 Mb/s sávszélességet igényel. A DVB fajtái: • DVB-S: Satelit, műholdas rádiós -56-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 • •

DVB-T: Terestrial, földfelszínen sugárzott rádiós DVB-C: Cable, Kábelhálózatos megoldás

DVB-S: ASTRA-NET rendszerrel működik, GEO rendszer. Szolgáltatásai: • Digitális televízió • Fájl transzfer Letöltés: 6Mb/sec • Multimédiás folyam • Internet, www Az interaktív funkciók célja: • Beavatkozás a műholdba • Internet használata • e-vásárlás • e-szavazás Az interaktív funkció megvalósítása (a felfelé út): • Lehet szimplán PSTN vonalról modemezni • Vagy ISDN-nel • Vagy GSM-mel • Vagy GPRS-sel • Vagy UMTS-sel • Ha kiépítik a földfelszíni rádiós visszafelé csatornát. Műholdas rádiós visszafelé csatorna (DVB-RCS – Return Channel via Satelite)

2.7 Álló helyzetű műholdas információközlő hálózatok 2.7.1 Beszédátviteli megoldások Atlanti zóna Lemenő ág ~4 GHz USA

Felmenő ág ~6 μHz EU

Csendes zóna Indiai zóna

-57-

3db műholdra van szükség, amelyeket az óceánok fölé helyeznek el. ~1960 körül jött létre az első ilyen rendszer. Amerikai volt, ez az INTELSAT, központja Washington. Nem sokkal ez után jött létre az INTERSPUTNYIK, melynek központja Moszkva. Ezt később felvásárolták, és London lett a központja.

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Európai rendszer az EUTELSAT, központja Párizs. Hozzáférések TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access). Az optikai kábel kezdi kiszorítani. 2.7.2 Zárt célú adatátvitel VSAT (Very Small Aperture Terminal, nagyon kis antenna átmérőjű végberendezés). Itt a nagyon kis átmérő, kb. 1m-t jelent. A rendszer GEO. Szűk műholdas nyalábok jellemzik (jól fókuszált antenna), szokás terminál hálózatnak is nevezni. Vázlat a VSAT-ról: GEO Feltöltés: 19.2 Mb/sec Letöltés: 512 Mb/sec Felhasználás: Alkalmi felhasználásoknál, mert gyorsan telepíthető. NDK, Magyarország 1990-től a része

Kisebb állomás 1m-es antennával

5m-es átmérőjű főállomás. Itt található egy intelligencia

Kisebb állomás 1m-es antennával

-58-


3 TH felépítési elvei

3.1 Topológiai modellezés OSI modell: • Hálózati réteg • Adatkapcsolati réteg • Fizikai réteg A TH modell: • Kapcsolási réteg Ø Kapcsolók Ø Digitális rendezők • Átviteli réteg Ø Multiplexerek • Fizikai réteg Ø Kábel − Kábelalagút − Kábelakna − Kábelrendező Ø Csatlakozó Ø Antenna Ø Jel és adó vevő Ø Jelfrissítő Ø Rádiósnál átjátszóállomás (jelismétlő állomás) Topológia: minden rétegben értelmezhető, és minden rétegben eltérő. Kapcsolási rétegnél ezt forgalmi vagy logikai rétegnek nevezik. Átviteli rétegben átviteli hálózat, fizikai rétegben padig fizikai hálózat a neve. Példa: A fizikai réteg ábrázolása. A megvastagított vonal az összekötő kábel útját is megadja, ami láthatóan nincs bekötve a középső multiplexerbe. Az ábra lényege az összeköttetés, és a csomópontok megtervezésének könnyítése.

-59-


Az átviteli réteg modellje. Itt már csak az összeköttetést jelezzük, konkrét útvonalak nélkül. Itt lehet megtenni az átvitel megtervezését.

A forgalmi hálózat modellje. Itt lehet megtenni a forgalmi méretezést.

Kétféle módon tervezhetünk, külön-külön minden szintet, majd együttesen optimalizálunk, vagy külön-külön optimalizálunk.

3.2 TH-k összekapcsolása 3.2.1 Forgalmi hálózat felépítése

V

B

B

H

B

V E

-60-

H – határcsomópont B – belső csomópont E – együttműködtető egység (átjáró - gateway) V – végberendezés (TE – Terminal Equipment)

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Hálózat: Forgalmi hálózat: H, B, V, E = V + FTH (távszolgáltatásra alkalmas, teleservice) Forgalmi törzshálózat: H, B = FTH (hordozó szolgáltatásra alkalmas, bearer service) 3.2.2 Egyenrangú összekapcsolás V1

FTH 1

E

FTH 2

V2

Modellje: H1

H2

Két különböző hálózat csatlakozik, például Matáv és Invitel, vagy Pannon és T-Mobile. 3.2.3 Hierachikus összekapcsolás: V1

FTH1

FTH1

E

V1

E

FTH2

FTH1

FTH1

E

E

FTH2

Technológiai rétegzés: H1 PDH H2 SDH Az SDH hordozó hálózat a PDH-t szolgálja ki. Pl.: IP-ATM; IP-MPLS stb. Pl.: V1

V1

I

V1

I

FTH2

I

FTH2

E I

FTH2

-61-

V1


Jelölések: V1: Számítógép I: Modem (Illesztő egység) FTH2: PSTN hálózat (TH) H1 H2 H3

VoIP réteg PDH SDH

Pl.:

V1

V1

I12

I45

FTH2

FTH2

E32

E24

FTH2

E32

FTH2

Matáv

VoIP

IP

Invitel

PSTN

Távbeszélő készülék

VoIp alkalm.

VoIp alkalm.

Szállítási réteg

Szállítási réteg

Alkalm (beszéd átvitel)

Alkalm. réteg

Hálózati réteg

Hálózati réteg.

Hálózati réteg

Kapcsolási réteg

Kapcsolási réteg

Kapcsolási réteg

Adatkap. réteg

Adatkap. réteg.

Adatkap. réteg.

Átviteli réteg

Átviteli réteg

Átviteli réteg

Fizikai réteg

Fizikai réteg

Fizikai réteg .

Fizikai réteg .

Fizikai réteg

Fizikai réteg .

VoIp készülék

IP útválasztó

Együttműköd tető egység

-62-

Távbeszé lő készülék


IP

E

Alkal m.

Hálóz ati IP

Szállít ási

Illeszt ési

Hálóz ati

Hálóz ati

Adatk ap.

Adatk ap.

Fizika i réteg

Fizika i

Szgép

E

ATM

Hálóz ati réteg Adatk ap. réteg. Fizika i réteg .

Kapcs oló

Kapcs oló

Átvite li réteg Fizika i réteg .

Átvite li réteg Fizika i réteg

Router Együttműköd tető egység

ATM

IP

Együttműköd tető egység

ATM

IP

Alkalmazás Kapcsoló MPX

Hálózati

PDH

Rendező MPX

SDH

Rendező MPX

Optikai hálózat

Fizikai

3.3 Főbb hálózati funkciók TH főbb funkciói TH rétegek OSI megfeleltetés Hozzáférés Illesztési réteg Szállítási réteg Kapcsolás Kapcsolási réteg Hálózati rétegbeli funkciók Rendezés Átviteli réteg Nyalábolás Adatkapcsolati

-63-

Router

IP

Szgép


Főbb funkciók megvalósítási elvei: Hozzáférés Kapcsolás Rendezés Nyalábolás

SD FD TD SD

Bármelyikre jó bármelyik, sőt kombinálva is.

3.4 Forgalom: A forgalmat számos dolog megszabhatja pl.: bérleti szerződés, hívás, börszt, csomag. A hívás forgalma az előfizetőnél pl.: 1 óra hány %-a van kihasználva, kapcsolóközpontnál pl.: 1 óra alatt átlagosan hány áramkör foglalt.

Kőbánya

Erl modell 9

17

1

Aggregált forgalom A relatív ingadozás csökken, ha az aggregáció nő.

5

Rákoskeresztúr Hálózat fejlesztés

Az IP forgalomra az jellemző, hogy a relatív ingadozás nem csökken.

méretezés

17

22 1

5

-64-


3.5 Forgalom sűrítése: Bérelt hálózat

Alkalmazás: nagy előfizetői forgalom hosszú időre előre rögzített előfizető pár jó minőség (QoS) o nincs hívásblokkolás (új szerződés nem garantált) o nincs impulzus zaj o válogatott átvitel

4x0.8 Erl

Hálózat manager

Kapcsolt hálózat, nagy forgalom 4x0.8 Erl

Alkalmazás: kevés felhasználó az előfizetők választhatnak egymás között nagy az előfizetői forgalom

Pl.: Forgalmas órában telefonfülke, munkahelyen titkárnő

Kis forgalom, kapcsolt háló Alkalmazás: Kis előfizetői forgalom Az előfizetők választhatják egymást Sok felhasználó A QoS gyengébb, mert különböző minőségű átviteli utak és itt van hívásblokkolás is.

0.4 Erl 0.3 Erl 0.1 Erl Rövid idejű átlag

0.2 Erl a hosszú idejű átlag

-65-


3.6 Torlódás védelem: Kiszolgált forgalom Ideális

1

Statikus útválasztás

0.3

A legrosszabb eset, itt már csak útválasztás van

1 Ide tervezik a hálózatot

Felajánlott forgalom

-66-


4 Gerinchálózatok A beszéd mellett megjelenik az adat, videó és más alkalmazások. A film letöltések és egyéb népszerű alkalmazások miatt növekszik a hálózat terheltsége, az igény pedig az , hogy minden forgalom szállítását egy hálózattal meg tudjunk oldani.

4.1 Miből áll egy optikai hálózat 4.1.1 Fényszál - Előnyösebb a rézvezetéknél, mert nagyobb kapacitású, nagyobb távolság áthidalására képes, olcsóbb és zavarérzéketlenebb így kisebb bithiba arányt lehet vele elérni. - Szilíciumdioxidból (kvarchomok) gyártják, törésmutatója az átmérővel összefügg. - A jel terjedése sorána mag körül, elhajlik, tükröződik→ spirál pályát is leírhat. Cél minél kisebbre csökkenteni a mag méretét. Led→ többmódusú MMF mag: 50-100μm köpeny:125μm Lézer→ egymódusú SMF mag: ~10μm köpeny: 125μm (ITU-T G.652-es ajánlása) Speciális szálak: • G.653: eltolt disszperziójú • G.655 • Lyukas (Holey fiber): 1 fényszálban nem egy mag van, hanem több lyuk. • Műanyag szálak Műanyag ↔ Üveg Az üveg mechanikailag érzékeny, oda kel figyelni, hogy hogyan hajlítjuk. - Átviteli csillapítási karakterisztika: dB

Cél: 1 csillapítási ablakon belül minél több csatornát lehessen elhelyezni. Táv: legkisebb 12,5GHz 25; 50; 100; 200; 400; 800.

I

II

III törekvések

0,2 850

1000

λ[nm]

WDM - Wavelength Division Multiplexing CWDM – Coarse WDM (ritka 4-8 csatorna) DWDM – Dense WDM (sűrű) - áthidalható távolság Ellentmondanak - bit/s a csatornákban egymásnak - csatornák közötti távolság frekvencia a csatornákban minél nagyobb DWD: (Denser-Wider-Denser) „Sűrítik” a csatornákat, kiterjesztik a tartományt. -67-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Kb. 160 csatorna 2.5Gbit/s darabonként 100x → 40Tbit/s 10Gbit/s (fényszál) 1000x →1600Tbit/s Hatások: ♦ Csillapítás ♦ Diszperziók: § Módus § Kromatikus § Polarizációs ♦ Szóródások ♦ Nem lineráis: § SPM – Self-Phase Modulation § XPM – Cross-Phase Modulation § FWM – Foure Wave Mixing (f1 f1 ; 2f1, f2 ; 2f2 f1) § SRS Érdekesség § SBS Optikai hálózat: NIIF-re Matáv pályázat 2001. őszén 13 csomópont + 3 Bp.-i; 2000 km; 3 gyűrű; 24λ; 100GHz. 4.1.2 Optikai (erősítők) jelfrissítés

3R: ReAplification ReShaping ReTiming

Opt/E/Opt Nem mindig valósítható meg

EDFA 1550nm

Pumpáló jel

SOA: félvezető optikai erősítő • Kis erősítés • Lehet ki –be kapcsolagatni ReShaping: Erősítéssel ReTiming: újra

periódikus

Nem periódikus

-68-

Szigetelő

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 4.1.3 Iránycsatoló

3dB d SOA 3dB

A bejövő jel teljesítményét elosztották két egyenlő részre (a csatolási arány állítható)

l

4.1.4 • • • •

Kapcsoló elemek Iránycsatolóval kialakított Elektro-mechanikai Folyadékkristály alapúak Thermooptikai megoldások

Két érdekes megoldás: MEMS – Micro ElektroMechanical System 2D (2 Dimensions) mátrix

Pl.: légzsák, biztonsági öv meghúzása vagy a filmvetítés

3D (3 Dimensions) Kevesebb tükör is elég Két szabadságfokú rögzítés

folyadék

Bubble switch → tintasugaras nyomtató

-69-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 4.1.5 Szűrő

λ1, λ2, λ3

λ1 λ2 λ3

Különböző utakat tesznek meg. AWG – Arrayed Waveguide Grating kétirányú eszköz

4.2 Optikai alapú szállitó hálózatok Egy hierarchikusan kialakított hálózat azért jobb, mint egy „lapos”, mert nem olyan nagy a késleltetése, és a kapcsolók is joban vezérelhetők. 4.2.1 Technológiai fejlődése A technológiai fejlődést az optikai hálózatok generációin keresztül vizsgáljuk: 1 G: jellemzője az, hogy az átviteli közeg optikai hálózattal van megvalósítva. SDH SONET FDDI (PDH) ATM MPLS ngSDH (next generation SDH) GbEthernet 2 G: a csomópontokban is tisztán optikai alapon halad az információ. (a teljes adatút lehet optikai) 3 G: az egyes csomópontok tudják értelmezni a vezérlő információkat is. OBS (Optical Burst Switching) OPS (Optical Packet Switching)

-70-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 4.2.2 szletesebben a 2 G-ről

Több réteg λ kapcsolás Szövevényes hálózat

statikus gyűrű Pont-pont WDM szakasz

4.2.3 Jel leágaztatás

OADM

OADM: Az ADM optikai változata. R-OADM: a legújabb ADM, amelyben lehetőség van a hangolásra.

Ha két nyalábolót összeillesztünk, gyűrűt alakíthatunk ki.

Az egyes OADM-ek között különböző hullámhosszal visszük át a jelet. Mivel az OADM rendelkezik az Add and Continue tulajdonsággal, ezért lehetőség van a hullámok újrahasznosítására. (Ez a BaS – Broadcast and Select, ami egy optikai osztott közeget jelent, amelyben lehetőségünk van a jelek kettéosztására.).

Az adó (transmitter) hangolható, a vevő (receiver) kezdetben rögzített volt, később, már ez is hangolható.

-71-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 1. Megoldás: Az egyes vevők fix hullámhosszra vannak állítva, amelyek közül az adó, az adás iránya szerint választ egyet, így csak az kapja meg akinek küldi. (TTFR – Tunable Transmitter Fixed Receiver). Hátrány abban áll, hogy ha több adó választja ugyanazt a hullámhosszt, akkor ütközés léphet fel. 2. Megoldás: FTTR – Fixed Transmitter Tunable Receiver Ezzel megvalósítható több pont-pont összeköttetés 3. Megoldás: TTTR – Tunable Transmitter Tunable Receiver Ha a csomópontok száma, vagy eloszlása miatt nem lehet gyűrűbe foglalni az állomásokat, akkor lehetőség van több gyűrű elkészítése után azok összekapcsolására. Ezek összekötését Optical Cross Connect-el (OXC: Optikai rendező) valósíthatjuk meg.

Ha mindenhova létrehozunk összeköttetést, akkor bonyolulttá válik.

A nyalábolók között elhelyezett dobozok különböző hullámhosszokon működnek. Ez a kialakítás lényegében egy OXC. Összesen 12 kapcsolópont szükséges.

-72-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 O/E átalakítással O/E

E/O

O/E

E/O

Ide már 36 kapcsoló-pont (elem) kell, amit egy térosztású kapcsolóval valósítanak meg. Hátránya az, hogy drága az E/O átalakító. Az ilyen rendszerek neve EOXC – Electro Optical Cross Connect. 4.2.4 Hullámhosszkonverzió

O/E

O/E

O/E

Több gyűrű esetén az egymástól messze lévő pontok csak több gyűrűn keresztül érhetőek el, ami nem túl célszerű. Ezért hierarchikusan kell megvalósítani. A kisebb gyűrűket vagy egy nagyobbal kötjük össze, vagy szövevényes hálót alkalmazunk. A kialakult hálózat hierarchiája a következő:

-73-


Data Plain User Plain Forwarding Plain Transport Plain

Ez kell a statikusan konfigurált szövevényes hálózathoz

Management Plain Ez kell a hullámosztásos kapcsoláshoz

Control Plain

ASON (ITU-T) – Automatically Switched Optical Network MPλS (IETF) – Multiprotocoll wavelength (Lambda) Switching, e helyett GMPLS-t használnak.

Control, vezérlő sík

UNI

Felhasználó

Adatsík

Ilyen több rétegű rendszerek: • ITU-T – ASTN • IETF – GMPLS A GMPLS rétegei: • Fényszál-kapcsoló réteg • Hullámsáv-kapcsoló réteg • Hullámhossz (λ) -kapcsoló réteg • Időosztásos kapcsolás • L2-kapcsoló réteg • PSC (Packet Switching Cable) -csomagkapcsoló réteg A gyakorlatban csak két réteg együttes kezelése terjedt el.

-74-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 OBS/OPS (Optical Burst/Packet Switching) C Olyan csatornát kell használni, ami kibírja a maximális teljesítményt is, ha csak időközönként jön sok csomag. Optikai időrés kapcsoló Kapcsoló

O/E A csomagokat késleltetni kell, mert a kapcsoló sebessége kicsi a fényszál sebességéhez képest, erre az egyik megoldás, hogy feltekerik a fényszálat így elérve a kívánt késleltetést. A csomagok nem tapadhatnak egymáshoz, ezért közéjük védőidőt tesznek. A csomagok fej és adat részét is szét szokták választani, így elérhetővé válik, hogy egy adatcsomaghoz más fejrészt csatlakoztassunk.

Tg (Guard Time) Switched Delay Line - Kapcsolt késleltető vonalak

T/2 T/4 T/64 Az így elérhető min. késleltetés T/64 a max. pedig T. A másik megoldás:

T

T

Így megoldható a sorrend átrendezése, illetve a bufferelés is (csak így oldható meg a fényszálnál) OBS hálózat:

Buffer

-75-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Amikor a buffer megtelik, akkor vizsgáljuk a vonalat, ha nincs semmi akkor átküldjük a csomagot, ha van valami a csatornán akkor vagy más útvonalat vagy hullámhosszt választunk vagy pedig bufferelünk a csomópontban. Erőforrás foglalási technológiák: 1. JIT – Just In Time Amint megjelenik a megfelelő burst akkor egyből lefoglaljuk az útvonalat és a hullámhosszt is. A foglalást egy kontroll üzenettel végezzük ami végigmegy az útvonalon és lefoglalja az utat illetve a hullámhosszt. A foglalás után egy rövid késleltetés után elküldjük a burst-t, ami a foglalás miatt késletetés nélkül megy át, és amint átment, akkor felszabadítjuk a lefoglalt erőforrásokat. 2. JET – Just Enough Time Ez a megoldás még takarékosabban bánik az erőforrásokkal, mint az előző. Nem foglaljuk le előre az egész útvonalat, hanem a kontroll üzenetből becsüljük meg, hogy mikor érkezik meg a burst. Mindkettőnél esetleges ütközés esetén más hullámhossz, út vagy buffer ha van rá lehetőség.

4.3 Hálózati technikák Hogyan működnek? PDH SDH 30 + 2

4.3.1 SDH 9 9

261

STM-1

P D H

C-4-es konténer, ahova közvetlenül írjuk be a hasznos adatokat VC-4-es Virtual C-4

Mintha a kilógó részt az STM-1 és a C-4 POH között olvasnánk be. A keretek folytonosan követik egymást→ folyamatos sorozat. Van két rendszerünk: V1-re szinkronizál V2-re szinkronizál

V1

V2

-76-

Nagyon pontos órák vannak (v1 v2)

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 v1>v2 gyorsabban küldünk mint ahogy fogadni tudunk→ STM-1-es 9-ből 3-at erre fel lehet használni a keret fejlécének 4.sora. 9 oktet H1 H2 H3 H3 H3

S S I D I D I D I D I D 10 0 1 01 1 0

Pointer értékét hordozza 210 1024 féle értéket vehet föl

Nem engedélyezett, pointer értéke változzon

előrébb megy

A pointer értékét meg akarjuk változtatni: 1001… D invertálása.

3 osztott hely a fejrészben

Lassúbból a gyorsabb: I invertálása, 3 oktet üresen hagyása→ n+1-es pozíció fog indulni. Maximum minden 4. keretben lehet kicserélni a pointer értékét, ha sűrűbben lenne akkor nem biztos, hogy meg tudnánk mondani mi volt az előző érték. Pl.: 3000 keret/ ms Minden negyedik sor 2000keret/ms egyszerre 24 bitet változtatunk

20001/s*24 = 48Kb/s >>ppm rugalmasan tudja követni a sebességeltérést.

SONET: STS-1, OC1, (STM-0) Eredetileg a keret 9 sor * 90oktet (fejléc 3+87) 9

3

87 90

C-4: 260(oszlop) * 9(sor) * 8(bit minden mezőben) * 3000 = 149760 Kb/s. VC-4: 261… STM-1: 270…= 155520Kb/s Ha ezekre szeretnénk E4-es jelet továbbítani, akkor: 139264Kb/s→ inkább többször aprózva üresekkel együtt ~pufferelés →késleltetés 30*96 bit (12 oktet) utánuk kitöltő helyek. SDH biteket nem különböztet meg, byte szinkron alapú.

-77-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 C-4-nek soronként 1934 adat bitet tudunk átvinni + 5 bit beékelésre szolgáló bit + 1 bit beékelés. 1934 bit/sor * 9 sor *8000 Hz = 139248Kb/s + 16Kb/s→ névelegesen 1399264Kb/s ~1% vagy 1935bit/sor * 9 * 8000 = 139320Kb/s + 56Kb/s ~4%. Alacsonyabb szintű PDH jeleket csatlakoztatunk: (E1, E3)

PDH

VC-4 VC-3

E1: összefogunk 3db 2048 Mb/s-os sávot → 2048*3*7*3 = 63 * 2048 ezt PDH-val összefogjuk és E-4-esként beletesszük a VC-4be. Ez így kevésbé hatékony de rugalmasabb. E4 = E1*4*4.

Mire használjuk az SDH hálózatokat? • 1 G optikai hálózat nagyon elterjdet • Eredetileg beszédátvitelre tervezték, de adatot is képes átvinni Adatátvitelre megoldások: 1. PoS: Packer over SDH packet IP csomagokat PPP/HDLC/C-4 vagy C-4c vagy C-16c keretezéssel 2. ATM az IP csomagok AAL5/ATM/SDH (53 oktet) C-4 260*9, nem egész számú többszöröse az 53-nek→ így átlóg egy új sorba. 3. MAPOS: Multiple Ace Pos SDH SONET előnyei, illetve hátrányai: Nem kapcsolt: helyette kellene dinamikus csatorna/sávszélesség foglalás Rossz granularitás Nincs statikus multiplexelés→ SDH fölé egyéb megoldásra, törekedtek. 4.3.2 ATM Erőforrás kihaszn.

QoS

bonyolultság

Csomagkap. IP

ATM

Az erőforrást is jól kihasználja. Minőséget is tud biztosítani →az ára bonyolult lett →nem terjedt el.

Áramkörkapcsolás

Mire használják? • ADSL forgalom (elterjedt) • IP gerinc, mert rugalmasabb az SDH-nál (mással nem) • 3G mobil (fontos) -78-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Cellakapcsolt (korlátozott hosszúságú csomag 53 oktet mindegyik [5+48]) / Virtuális áramkörkapcsolt. Cella fejrésze: CFC VPI

VPI

VPI

VCI

8-12 VPI 28 bit 16VCI

VCI VCI

A csomópontokban ezek cserélődnek. Nem célcímek, hanem szakasz címke.

PTI HEC

A Kontroll információ nem fér bele, ennek külön összeköttetés kell. A HEC van a CRC kód, segít megtalálni a cellahatárokat (hibajavító kódolás). Hogyan működnek? PDH SDH 30 + 2

4.3.3 MPLS (IEEF) Raiting and Fanvarding Separarted LER 3

LSR 3 3

5

3

LER 5

LSR: tárolt címketáblázat alapján továbbítanak. LER: útvonalakat kell választanunk címke peremkapcsolás LSP: Lavel Switched Path

LSP

Itt az LSP-nek több szintje lehet. ATM: VCC

VPC

LSP1 LSP2

LSP3

XYZ ha azonos szinten kapcsolunk. Küldetés vezérlősíkok: LDP, RSVP(Resource Resenation Protokol) Tipológiavezérelt az ugyanabba az irányba menőket összefogni, ugyanaz a címke. TE: Traffic Engineering IP hálózat, csomópontokban IP útválasztók. -79-


A’ A

B

Jobb kihasználtságot érhetünk el új útválasztás definiálásával.

B’

4.3.4 SDH/SONET Az SDH-t az ETSI szabványosította még az SONET-et az ANSI, ennek a kettőnek az egyesítése révén jött létre az SDH az ITU-T ajánlásával. A két rendszer kompatibilis egymással. Sebességek: Az alap sebesség mindkét szabványnál a 64Kb/s, a további sebességek pedig: STM-64 9953,28 Mb/s STM-16 2488,32 Mb/s STM-4 622,08 Mb/s STM-1 155,520 Mb/s E4 139264 Kb/s T3 44736 Kb/s E3 34368 Kb/s T2 6312 Kb/s E1 2048 Kb/s T1 1544 Kb/s EU USA

OC-192 OC- 48 OC-12 OC-3 OC-1

STS-192 STS-48 STS-12 STS-3 STS-1

Az STS jelölés a keretszervezésre utal, időkeret a fényszálon át. Az E1 szint az a szint, amihez az EU-s PDH-t közvetlenül az SDH-hoz lehet csatlakoztatni. 4.3.5 Next Generation SDH Az SDH az egyik legelterjedtebb gerinchálózati technika, de közvetlenül nem alkalmas adatátvitelre, mert statikus és merev. Korábbi megoldások: IP/MPLS/SDH IP/ATM/SDH ne kelljen ezt csinálni IP/Eth/PPP/HDLS Törekvés a technikák egybeolvasztása. Az ngSDH-nál három fő szempont: - GFP (Generic Frameing Procedure – általános keretezési eljárás ITU-T ajánlása) - VirCat (Virtual Concatenation szintén ITU-T ajánlás) - LCAS GFP: A GFP támogatja az Ethernet, PPP, FiberChannel, FICON, ESCON keretezéseket, illetve a Gigabit Ethernetet és a MAPOS-t. Ezek miatt általános felépítésű. GFP-T: Transzparens keretezés -80-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 GFP-F: Frame mapped pl.: Ethernetre rátesszük a PH-t plusz a CRC32-t majd a CH-t és ezt az egészet rakjuk bele az SDH keretbe. (PH: Patload Header, CH: Core Header). VirCat: Hagyományos „concatenation”-nél pl: 4 darab VC-t összefűzünk, így egy négyszeres csatlakozást kapunk, majd ezt beletesszük az STM-H-ba és így a sebesség, mindig megnégyszereződik. Virtuális összefűzés: VC – 1,2 – nVn darabot összefogunk 1
További előny, hogy összefoghatjuk több útvonal kapacitását két pont között (inverz nyalábolás). A késleltetések különböznek az ágakon így a kimeneti késleltetés a „hosszabb” út késleltetése. A virtuális összefűzést dinamikusan meg lehet tenni, azaz útközben felszabadíthatunk utat. Az inverz multiplexert védelemre is fel lehet használni, mégpedig úgy, hogy ha hibás egy út akkor másikon küldünk. Küldhetünk még külön redundanciacsatornát is a visszaállítás érdekében. Több kisebb kapacitású csatornát össze tudunk fogni VirCat-al majd ezeket GFP segítségével időben osztjuk. LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme – Szakasz kapacitás illesztési módszer) Üzeneteket küldözgetve tudja felszabadítani az erőforrásokat. GbEth VC4-16c 42%(majdnem fele annyi kapacitással megoldható VirCat engedélyezéssel) VC4-7v 95% VC3-21v 98% Fejlődésben van még. 4.3.6 OTN (Optical Transport Network) Konkrét hálózati technika (szűkebb értelemben) együttesen kezeli az időosztásos és a hullámhosszosztásos nyalábolást. Tágabb értelemben OTNT (Optical Transport Network and Technologies). Hasonlít az SDH-hoz itt is definiálnak különböző szintű szakaszokat. OTS- Optical transport session OMS- Optical Mux. Session OCeh – Optical channel. OTS OMS OCh

-81-


5 Th szoftverek 5.1 Bevezetés Világméretű hálózat→ nagy szoftverek. Jellemzők: • Erősen párhuzamosak • Valósidejűek • Erősen interaktívak (mindig vannak stimulu-response-ok) • Timer (időzítők)

SDL

FDT (Formal Description Technique)→ SDL (Specification Description Language) az ITU-T ajánlása. Az FDT utódja még a LOTOS (ISO) és a ESTELLE CEFSM. SDL – CEFSM Nem áll messze az FSM-től FSM paraméterei: (Q;∑;δ;q0;F) - Q: állandó véges halmaz - ∑: bementek véges halmaza - δ: leképzési függvény - q0: kiindulási állapot - F: véges állapotok halmaza CFSM (Communicating FSM)paraméterei: (S; I; σ; V; P; A; S0; fsip) - S: Set of State - I: bementek véges halmaza - σ: kimenetek véges halmaza - V: globális változók - P: predikátorok - A: akciók - S0: kezdő állapot - fsip: mapping rule f(si,i,p)→sj i

si

a p

sj

SDL két változata: PR – Programozói változat GR – Grafikus változat

-82-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 SDL gép Bemenő Input jel port

Kimenő jel

FSM

Timer műveletek Timerek

időzítések

predikátumok

Globális változók

INRES Protokoll (ISO) Inres user

Inres System Inres user

Initator

Responser

Initator Responser

Inres user

IConres CR

IConind

T1

Medium

CC

IConres

IConcon

Hiba esetén, és ha nem jön válasz, akkor a timer lejártával újra próbálkozik (ismétlésszámláló). Inres user Inres user

Initator Responser

Initator Responser IConres

IConres CR

IConind

CR IConind

T1

T1

InDisresp IConres

InDis

-83-

DR

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 Data Transfer

IDAT req(d)

IDATind (d)

DT (num,d)

A fogadó fél bont. Disconnect

InDisreq

DR InDisind

Az SDL-nél a system a legmagasabb szint.

Input signal Output signal

System Id Ch1

Blokk b1

Strukúrális leírás

Blokk B2 B31

Ch2

Blokk B3

Chanel

B32

Blokk B4

Áramlási utak

Viselkedés (Behaviour) Process ch 1

[s2, s3]

Blokk b2 Process p1

[s2, s3] ch 2 [s1]

[s1]

Process p2

InRes System A process paraméterei: p1(i j) • i: kezdetben mennyi van, • j: maximum mennyi van.

-84-


[ICONconf, IDISind]

ISAP1

ISAP2

ISAP

RSAP

[ICONreq, IDATreq] Initiator

Responder

[CC, DR, AK] IPDU

IPDU

[CR, DT] Coder Initiator

Coder Responder

[MDATinf]

Block Initiater

MSAP

Block Responder

MSAP

[MDATreq] MSAP1

MSAP2

Block Medium

A blokkon belüli összeköttetéseket jelutaknak (signalrout) nevezzük, a blokkon kívülieket csatornáknak (channel). Az előző ábrában használt Initiator és Responder process működését folyamatábrával szemléltetjük. Az folyamatábrában felhasznált jelölések a következők lesznek: State - Állapot

Task - Program

Input - Bemenet

Output - Kimenet

Fork - Elágazás

Save - Mentés -85-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 A folyamatábrákban felhasznált változókat először deklarálni kell. Ezek a következők: counter Intiger, d ISDUType, num, number Sequencenumber; timer T1; synonym p Duration = 5;

5.2 Az Initiator process folyamatábrája: Két doboz közé csak akkor teszünk nyilat, ha State következik. Disconnect

ICONreq

counter:=1

CR

A set eljárással tudjuk beállítani a timer lejárásának értékét. T1 a timer neve, és az aktuális időpillanathoz képest p idő múlva fog lejárni (now+p).

set(now+p, T1)

Wait

-86-


A wait állapot: Wait

CC

Reset (T1)

DR

DR

Reset (T1)

counter<4

false

true number:=1

IDISind

ICONconf

disconnect

connected

counter:= counter+1

set(now+p, T1)

Wait

A connected állapot:

connected

IDATreq(d)

DT(number, d)

counter:=1

set(now+p, T1)

sending

-87-

IDISind

connected


Bármelyik végállapotból következhet:

* DR

IDISind

disconnect

A sending állapot: sending

T1

AK(num)

IDATreq(d)

Reset (T1)

num=number false true

DT(number, d)

number:= successor(number)

counter<4 false IDISind

iner(counter)

set(now+p, T1)

sending

true

-88-

connected


5.3 A responder process folyamatábrája:

Disconnect

CR

ICONind

Wait

ICONreq

counter:=0

CC

Connected

-89-

Távközlő hálózatok előadásjegyzet v.4 A connected állapot Connected

CR

ICONind

DT(number,d)

num=successor (number)

true

false Wait

AK(number)

IDATind(d)

Connected

AK(num)

counter:= successor(number)

Connected

-90-

Távközlő hálózatok. hallgatói előadásjegyzet v.4

Recommend Documents