Infokommunikációs rendszerek

Átírás

1 Infokommunikációs rendszerek 2.ea Dr.Varga Péter János

2 2 VSAT

3 Mi a VSAT? 3 A VSAT kisméretű, földi, telekommunikációs állomás, mely Internet hozzáférést, kétirányú adatkommunikációt és adattovábbítást, hang-, fax, video konferencia szolgáltatásokat tesz elérhetővé műholdas rendszeren.

4 A VSAT hálózat előnyei 4 Rugalmas, gyors telepíthetőség Régió teljes lefedése Azonnali kommunikáció lehetősége Földi infrastruktúrától független fejletlen területek kiszolgálása Magas rendelkezésre állás

5 VSAT felhasználási területek 5 Dedikált összeköttetések Földi ADSL jellegű szélessávú, kétirányú Internet elérés VPN hálózatok részleges vagy egységes kiszolgálása Nemzetközi hálózatok kialakítása Teljes értékű backup (földi hálózattól teljesen független összeköttetés biztosítása) Mobil szélessávú megoldások (Express, Mobil IP) Video és képi információk átvitele Trunking (pl. GSM, Tetra hálózatok) Támogatott protokol: TCP/IP Sávszélességek: 1M/256K - 18/4 Mbps (letöltés/feltöltés)

6 Mobil műholdas megoldások 6 1 gombnyomásra üzemképes Automatikus műholdra állás Gyors műholdra állás (kb. 5 perc) Könnyen szállítható Nem kell minden helyszínen összeszerelni szétszerelni Nem igényel szakértelmet Nem igényel fizikai munkát Tömege kompletten: <100kg

7 7

8 Műholdas telefonok 8 Inmarsat globális lefedettség egyidejű hang és szélessávú (max. 492 kbps) adatátvitel garantált sávszélességű adatátvitel (streaming), értéknövelt szolgáltatások. Kézi készülék Iridium globális lefedettség hang, korlátozott sávszélességű adatátvitel

9 Műholdas telefonok 9 Inmarsat Iridium Thuraya Hangátvitel van van van Adatátvitel max. 492 kbps alapszintű max. 444 kbps Garantált adat (Streaming) max. 256 kbps nincs max. 384 kbps GSM lehetőség nincs nincs van Lefedettség teljes Föld (kivéve a sarkok) teljes Föld Afrika, Európa, Ázsia WLAN van nincs nincs ISDN van nincs nincs Menet közbeni megoldás van van van

10 10 Eszközök és lefedettség

11 11

12 12 Lehetőségek

13 13

14 14

15 15 DVB

16 Digitális Televíziózás az EU-ban , Stockholm: nemzetközi, analóg frekvenciakiosztás 1998, UK: az első digitális, földfelszíni sugárzás az EU-ban 2006, Genf: nemzetközi, digitális frekvenciakiosztás Az átállás lépésekben történik Előírás: digitális átállás 2014-ig

17 Magyarországon : földfelszíni digitális sugárzás tesztelésének kezdete 2004-től: földfelszíni digitális műsorszórás kísérleti jelleggel 2006, Genf: digitális televíziós sugárzáshoz hazánk 8 multiplexet kap 2008-ban kell beindulnia a DVB-T szolgáltatásnak 3 multiplexen 2013 novemberig leállítják az analóg műsorsugárzást

18 Digital Video Broadcasting 18 Páneurópai szervezet 1993-ban jött létre a digitális műsorszórás rendszerének kiépítésére Feladata: a szabványos digitális televíziós sugárzás összehangolt bevezetésének koordinálása a különböző országokban

19 Digitális műsorszórás fajtái 19 DVB-S (műholdon keresztül): nagy terület fedhető le vele egyirányú kommunikáció

20 20 Digitális műsorszórás fajtái

21 Digitális műsorszórás fajtái 21 DVB-C (kábelen keresztül): az interaktivitáshoz szükséges válaszcsatornát magában foglalja, nagy kapacitást biztosít, nem befolyásolja az időjárás kétirányú kommunikáció

22 Digitális műsorszórás fajtái 22 DVB-T (földfelszíni): olcsó általában ingyenes mobil lehetőségek biztosít egyirányú kommunikáció

23 Digitális műsorszórás fajtái 23 DVB-H(mobil-tévé) A telefon bármikor kéznél van Kicsi és hordozható Zenehallgatással, videó-rögzítéssel összekapcsolható

24 DVB-T 24 Előnyei: Kiváló képminőség Zajmentesebb: nincs szellemkép, nincs szemcsésedés, nincs villódzás, nincs színtorzulás CD minőségű hang: sztereo, Dolby Surround vagy többnyelvű kísérőhang Mobilitás: mozgás közben, akár autóban ülve is ugyanolyan tökéletes vétel

25 25 DVB-T

26 DVB-T 26 Előnyei: Egy mai analóg csatorna helyén több (akár 6) kiváló minőségű műsor átvitele is lehetséges Lehetőség van HDTV adásokra Ráépíthető az analóg infrastruktúrára A kép- és hangjeleken kívül egyéb információk továbbítása (pl: a műsor adatai)

27 27 DVB-T

28 28

29 DVB-T 29 Hátrányai: A vétel minőségét szélsőséges időjárási viszonyok befolyásolhatják Alacsony vételi jelszintnél drop-out-os lehet a kép, a hang pedig kimaradozhat Nagyobb mértékű jelszint csökkenés a vétel hirtelen megszűnésével jár

30 30 DVB-T mérés

31 DVB szolgáltatások 31 Programkalauz (EPG) Video-on-demand Sport és pay-per-view

32 32

33 KTV frekvencia allokációs stratégia AnalógTV 3. DVB-C digittv (17CH) 2. Internet Docsis (5CH) 4. EuroDocsis 2.0, 3.0 (12CH) MHz >Upstream< > Downstream < 1. Analóg TV 2. DVB-C 3.EuroDocsis LTE interference MHz

34 34 TV jelátviteli technológiák összehasonlítása DVB-T Egyirányú, korlátos sávszélességű közeg Sat Leghatékonyabb broadcast TV jel szétosztás Egyirányú közeg KTV Aszimmetrikus, kétirányú nagy sávszélességű közeg EuroDocsis 3.0 Channel bonding lehetőségei Digital divident sáv használata ( MHz) Optika Extrém nagy sávszélességű kétirányú közeg Drága, lassan terjed el

35 A TV szolgáltatás evolúciója előtti idők Infrastruktúra alapú szolgáltatás Döntően tradicionális lineáris TV-zés Fogyasztási kényszer Műsorcsomagok között Nem infrastruktúra alapú szolgáltatás Igény szerinti TV-zés 2015 után Személyre szabott bitfolyam Érdeklődési kör alapú TV-zés Ajánló rendszerek, hálózati intelligencia

36 Előfizetői sávszélesség igény 36 TV Broadcast csökken HD műsorok száma növekszik Interaktivitás igénye nő Internet Átlag sávszélesség nő Telefon Hang- kis sávszélesség igény Videotelefon

37 Új előfizetői szokások 37 Lineáris TV-zés csökkenése hosszútávon Igény szerinti videózás Több képernyős fogyasztás Ipad 3 felbontása meghaladja a HDTV-t (2048 x 1536) Letöltés Streamelés

38 Előfizetői sávszélesség szükséglet 38 Ma elérhető sávszélesség 240Mbps Letöltéshez? 240Mbps- óránként 700GB naponta 16,5TB letöltés? Streameléshez? 24 HD film párhuzamosan?

39 Átviteli közegek versenye 39 Koax Árelőny- meglévő infrastruktúra esetén Optika Zöldmezős beruházásnál lehet olcsóbb Sávszélesség előny Hosszútávon az optika kiépítése nem megkerülhető

40 40 Mobil kommunikáció

41 41 A kommunikáció evolúciója

42 42

43 A kezdetek Detroiti rendőrség 2 MHz Egyirányú forgalom 1933 megvalósult a kétirányú kommunikáció

44 A kezdetek 44 Katonaság 1941-től Félduplex üzemmód Gyenge teljesítmény

45 A kezdetek 45 Bell Labs 1946 MTS (Mobil Telephone System) Max. 3 hívás 1 időben

46 A kezdetek MHz-en elindítják a szolgáltatást az átlagfelhasználó részére az USA-ban

47 A kezdetek Az Ericsson vezette be a világ legelső, automata mobiltelefonrendszerét Svédországban. A készülék kb. 40 kg-ot nyomott és értelemszerűen "Mobil Telephone A"-nak nevezték (MTA). A rendszer a 160 MHz-es sávban működött.

48 A kezdetek Április 3-án, a Motorola mérnöke, Martin Cooper a New York-i utcán sétálva (NEM autóban!) bonyolította le a világ első igazi utcai mobilhívását. A hívott fél a rivális cég, a Bell Labs egyik vezetője, Joel S. Engels volt. Az első mondatok pedig a következők: "Joel, Itt Marty Cooper, egy celluláris telefonról hívlak, igazi, kézi mobiltelefonról".

49 A kezdetek Magyarország Megalakul a Westel Rádiótelefon Kft., amely a legelső hazai mobiltelefon szolgáltatást nyújtotta a 0660-as előhívó segítségével még 450 MHz-en. Az alapító okiratot május 23-án írták alá, így a cég a Matáv 51%-os és a US West 49%-os tulajdona lett.

50 50

51 51 A mobilok generációi

52 Ahhoz képest, amivel kezdődött 52 Az a fránya akksi

53 Szabályozási szervezetek 53 Világszervezetek: International Electrotechnical Commission International Telecommunication Union International Organization for Standardization Európai szervezetek: Comité Européen de Normalisation Électrotechnique; European Telecommunications Standards Institute

54 54 A fejlődés lépései

55 1G rendszerek es évek vége, 1980-as évek eleje Analóg rendszerek Sok, egymással nem kompatibilis hálózat Skandináviában 1981-től Hazánkban 1990-től június 30-ig (Westel 0660) Jellemzően 450 Mhz körüli frekvenciasáv Viszonylag nagy, km átmérőjű cellák Gyenge beszédátviteli minőség, kevés szolgáltatásfajta

56 2G rendszerek es évek elejétől Digitális rendszerek Legelterjedtebb az európai tervezésű GSM GSM (eredetileg: Groupe Spéciale Mobile, később: GSM (eredetileg: Groupe Spéciale Mobile, később: Global System for Mobile Telecommunication, világméretű mobil távközlő rendszer)

57 57 GSM lefedettség a Földön (2009)

58 GSM - elterjedt, mert: 58 a kutatás-fejlesztés kellő időben, gyorsan (4 év) történt nyílt, továbbfejleszthető szabvány (ETSI) kezdettől egységes Európában (nem így volt USA-ban) egységes, átjárható rendszer (roaming) a SIM kártya koncepció vonzó (előfizető adatai készülékfüggetlenek) a hívó fél fizet csak (USA-ban ez nem így volt) az előre fizetés (pre-paid) lehetősége nagyon népszerűvé tette 900 MHz: országos lefedést is lehetővé tesz

59 59 GSM hálózatok felépítése

60 Bázisállomás-alrendszer 60 Bázisállomás (BTS) egy vagy több elemi adó/vevő átkódoló és sebességillesztő egység Bázisállomás-vezérlő (BSC) egy vagy több bázisállomást vezérel kapcsolás rádiócsatorna-hozzárendelés hívásátadás-vezérlés

61 Hálózati alrendszer 61 Mobil kapcsolóközpont (MSC) egy hagyományos kapcsolóközpont mobil-specifikus bővítésekkel autentikáció helyzetnyilvántartás hívásátadás BSC-k között barangolás stb.

62 62

63 GSM szolgáltatások 63 Beszédátvitel kodek sebessége 13 kb/s (később: 5,6 kb/s) kompromisszum: viszonylag gyenge hangminőség, jobb frekvenciakihasználtság SMS (Short Message Service, rövid szöveges üzenet szolgáltatás) 160 karakter max. Adatátvitel alapesetben 9,6 kb/s, később 14,4 kb/s

64 GSM szolgáltatások 64 HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, nagy sebességű áramkörkapcsolt adatátvitel) adatátvitel továbbfejlesztése: több 14,4 kb/s csatorna összefogása EMS (Enhanced Messaging Service, kibővített üzenetküldő szolgáltatás) egyszerűbb képüzenetek is MMS (Multimedia Messaging Service, multimédia üzenetküldő szolgáltatás) multimédia üzenet: kép, írott szöveg, hang együtt 2002-től elérhető szolgáltatás

65 GSM/GPRS szolgáltatások 65 WAP (Wireless Application Protocol, vezetéknélküli alkalmazás protokoll) leegyszerűsített Web-szerű alkalmazás GPRS (General Packet Radio Service, általános csomag alapú rádiós szolgáltatás) óta elérhető szolgáltatás csomagkapcsolt adatátvitel, a GSM kiegészítése előny: jobb kihasználtság fizetés kilobájt alapon, nem perc szerint sebesség kezdetben max. 56 kb/s

66 GSM/EDGE szolgáltatások 66 EDGE (Enhanced Data Rate for Global/GSM Evolution, kb. továbbfejlesztett adatsebesség a globális/gsm fejlődésért) 2003-tól használható: az áramkörkapcsolt adatátvitel gyorsítására: Enhanced Circuit Switched Data (ECSD) illetve a csomagkapcsolt adatátvitel gyorsítására: Enhanced GPRS (EGPRS)

67 67 Lefedettség: Telenor - 2G

68 68 Lefedettség: Vodafone - 2G

69 69 Lefedettség: T-mobile - 2G

70 70

71 3G rendszerek 71 UMTS : UMTS: Universal Mobile Telecommunications System, Egyetemes mobil távközlési rendszer Célok: jobb beszédhangminőség (PSTN-t elérő) jobb spektrumkihasználtság (földi és elvben műholdas is) nagyobb adatátviteli sebesség GSM kompatibilitás

72 UMTS szolgáltatások 72 Beszédátvitel: Adaptive MultiRate (AMR) kodek: ld. később 4,7 12,2 kb/s Adatátvitel, Internet elérés városban tipikus max. 384 kb/s vidéken tipikus max. 144 kb/s helyi rendszerben max. 2 Mb/s Multimédia szolgáltatások Értéknövelt szolgáltatások (nem csak 3G) chat, játékok, zene letöltése, stb. helyhez kötött szolgáltatások

73 HSPA szolgáltatások 73 HSPA (High-Speed Packet Access, nagy sebességű csomagkapcsolt hozzáférés) UMTS továbbfejlesztése nagyobb adatsebességek felé 2 protokoll közös neve: HSDPA (High Speed Downlink Packet Access, nagy sebességű csomagkapcsolt letöltési hozzáférés) akár 14 Mb/s HSUPA (High Speed Uplink Packet Access, nagy sebességű csomagkapcsolt feltöltési hozzáférés) akár 5,76 Mb/s Az UMTS része, annak részben továbbfejlesztése 3,5G néven is emlegetik nem minden 3G képes mobil végberendezés tudja

75 75 Lefedettség: Vodafone - 3G

76 76 Lefedettség: T-mobile - 3G

77 4G rendszerek 77 LTE (Long Term Evolution, hosszú távú fejlődés ) Letöltés akár 150 Mb/s, feltöltés akár 50 Mb/s szabvány szerinti max: 326/86 Mb/s, 20 MHz-es tartományt használva Teljesen átdolgozott rádiós hálózati rész OFDM moduláció, több antenna egy eszközben (MIMO) Teljesen IP alapú gerinchálózat

78 Többszörös hozzáférési technikák 78 FDMA (Frequency Division Multiple Access) TDMA (Time Division Multiple Access) CDMA (Code Division Multiple Access) OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) Idő Idő Idő Idő Frekvencia Frekvencia Frekvencia Frekvencia NMT 450 GSM UMTS LTE Több felhasználó megosztva használja a rendelkezésre álló frekvenciasávot

80 Lefedettség: T-mobile - 4G

81 81 Lefedettség: Vodafone- 4G

82 szeptember 29-e előtt

83 szeptember 29-e után

84 84 Mobil hálózatok fejlődése a 3G után

85 85 Mobil hálózatok fejlődése a 3G után

86 Cellák 86 A cella nagysága függ a földrajzi elhelyezkedéstől és a felhasználók számától, ill. az általuk használt QoS-től!

87 Cellás hálózat 87 Körsugárzó antennák R R R Zöld vonalon egyforma térerő a két antenna felől

88 88 Frekvencia újrafelhasználás elve a GSM-ben Azonos vivőfrekvenciát használó cellák, reuse factor:7 Két egymás melletti cellában nem lehet azonos frekvencia! Körsugárzó antennákat alkalmazunk

89 A frekvenciák kiosztása az LTE-ben 89 A cella közepén azonos frekvenciák, a cella szélén más frekvenciák!

90 90 Cella tervezés

91 91

92 Antennák - Szektor antennák 92 Dönthető antennák GSM szektorsugárzók

93 Antennák - Omni antennák 93 Toronyra szerelt omni antenna Kézi omni antenna

94 Mikrohullámú antennák 94 Mikrohullámú antennák: kapcsolat a hálózat felé (pár tíz GHz)

95 3G/4G antennák 95 Több antenna egy irányban (diversity, egyvivős megoldás) MIMO antennák (többvivős megoldás)

96 96

97 97 Beltéri antennák

98 98 Mobil eszközök

99 Mobil eszközök teljesítménye 99 CPU: Octa Core Cellular: GSM/WCDMA/LTE Display Resolution: 1920x1080 Touch Screen Type: Capacitive Screen Display Size: 6.0 RAM: 3G Camera: 13.0MP ROM: 32G

100 100

101 101

102 102 Mobilhang-gyorsjelentés június NMHH

103 103 Technológiai hálózatok

104 Technológiai hálózatok 104 Közlekedési technológiai hálózatok Csővezetéki szállítás A villamosenergia rendszer technológiai hálózata Vízügyi hálózat

105 Közlekedési technológiai hálózatok 105 Vasúti technológiai hálózatot áruszállítást személyszállítás "Szállításirányítási Rendszer" (SZIR)

106 Közlekedési technológiai hálózatok 106 Vasúti optikai technológiai hálózat

107 Közlekedési technológiai hálózatok 107 Vízi-közlekedési technológiai hálózat GPS (Global Positioning System) INMARSAT (International Maritime Satellite Organisation) 1979 óta

108 Közlekedési technológiai hálózatok 108 Közúti-közlekedési technológiai hálózat UTINFORM elsősorban rádiós Vezetékes és vezeték nélküli megoldások

109 Közlekedési technológiai hálózatok 109 Légi-közlekedési technológiai hálózat Földi és a fedélzeti rádiólokáció Vezetékes és vezeték nélküli megoldások

110 Csővezetéki szállítás 110 Kőolaj, gáz, kőolajtermék csővezetéki szállítás hálózata Különcélú távközlő hálózat Távközlő kábelek Távközlő kábelek nyomvonala megegyezik a csővezeték nyomvonalával

111 Csővezetéki szállítás 111 Vízvezetéki szállítás hálózata Optikai hálózat

112 Csővezetéki szállítás 112 Szennyvíz csatorna hálózata Optikai hálózat

113 A villamosenergia rendszer 113 technológiai hálózata Független kétutas elérhetőség Mikrohullámú gerinchálózat Optikai gerinchálózat

114 114 A villamosenergia rendszer technológiai hálózata A Magyar Villamos Művek hálózata

115 115 NGN Újgenerációs hálózatok

116 Újgenerációs hálózatok 116 Next Generation Networks A nyilvános távbeszélő hálózat (PSTN) és a nyilvános adathálózat (PSDN) összenövéséből kialakuló sokszolgáltatású hálózatot értik rajta

117 117 Konvergáló hálózatok

118 A hálózati konvergencia hajtóerői 118 A beruházási és műszaki támogatási-üzemeltetési költségek csökkentése Összetett, nagy integráltságú alkalmazások megjelenése és az ezekhez kapcsolódó új igények Nagyobb hálózati rugalmasság, funkciógazdagság

119 Műszaki hajtóerők 119 A beszéd- és az adatszolgáltatásokra épülő piacok konvergenciája Újabb szolgáltatások Video, beszéd és adat integrálására alapozott egységes üzenetkezelés IP Centrex, IP Soft-PBX, Call Center E-Business Egységes IP platform különböző transzportok felett

120 Piaci hajtóerők 120 A távközlési és informatikai piacok versenye Pl. cégegyesülések/felvásárlások Konvergencia Alacsonyabb üzemeltetési és adminisztrációs költségek Szolgáltatások egy integrált beszéd-adat, fix-mobil hálózati infrastruktúra felett

121 NGN architektúra 121 egységes gerinchálózat, Három gerinc réteg: transzport, vezérlés és szolgáltatás, csomag alapú transzport, nyílt, szabványos IF-ek a rétegek között, sokféle szolgáltatás és alkalmazás támogatása

122 122 NGN architektúra

123 NGN alapú szolgáltatások jellemzői 123 Bárhol elérhető, valós idejű, multimedia kommunikáció Egyszerűbb használhatóság Megóvja a felhasználókat az információ összegyűjtésének, feldolgozásának és továbbításának komplexitásával kapcsolatos nehézségektől. Személyessé tehető szolgáltatások kialakítása és menedzselése Menedzselhető személyes profájlok, számlázási információk monitorozása, testreszabott felhasználói interfészek, alkalmazások, új alkalmazások létrehozása. IP alapú, QoS-képes

124 124 Távbeszélő híváspercek számának növekedése 1 trillió = 1000 milliárd

125 Mi a Triple Play? 125 A Triple Play a telefon, adat/internet és videó szolgáltatások olyan együttese, amely egyetlen átviteli közegen érkezik a felhasználóhoz. Ez az átviteli közeg lehet a KTV szolgáltató, koaxiális illetve optikai kábelekből álló hálózata, vagy egy telefonszolgáltató rézérpárakból álló hálózata.

126 126 Triple Play gazdasági szempontok

127 A hálózat konvergenciája 127 Egyetlen szolgáltató mindenhol Egységes szolgáltatások Egységes profil TriplePlay + 1 Közös számlázás Előnyös Szolgáltatónak Felhasználónak (?)

128 Változó szokások, trendek 128 Fix vonal használata dramatikusan csökken a klasszikus szolgáltatások körében Mobil felhasználók száma tovább növekszik annak ellenére hogy a penetráció már elég magas Szélessávú Internet telepítések gyors növekvési tendenciát mutatnak

129 129 Vezetékes telefonvonalak elterjedése és kihasználtsága

130 130 Mobil telefonok elterjedtsége és kihasználtsága

131 131 Vezetékes hálózatból kiinduló hívások száma

132 132 Mobilhálózatból kiinduló hívások száma

133 Forrás 133 Dr. Maros Dóra: Mobil rendszerek NMHH: Új frekvenciákat kapcsol be a digitális gazdaság vérkeringésébe az NMHH TFERI.hu: Mobilok története Németh Krisztián: Mobiltelefon-hálózatok Németh Krisztián: Mobiltelefon-hálózatok: UMTS Danka Annamária: MOBILKOMMUNIKÁCIÓ Dr. Berke József: A mobilkommunikáció története HTE: TÁVKÖZLŐ HÁLÓZATOK ÉS INFORMATIKAI SZOLGÁLTATÁSOK Takács György: A távközlési hálózattervezés sajátosságai BME VIK: Infokommunikációs rendszerek és alkalmazásuk jegyzetek Engedi Antal: Tervező és szakértő mérnök Magyar Mérnöki Kamara Jakab Tivadar: NGN motivációk, hajtóerők, trendek Jakab Tivadar: NGN hálózati architektúra