HÍRKÖZLÉSTECHNIKA. 3.ea. Dr.Varga Péter János

Átírás

1 HÍRKÖZLÉSTECHNIKA 3.ea Dr.Varga Péter János

2 2 Légvezetékes hálózat

3 Alkalmazási területei 3 Kertváros, falu Kis sűrűségű terület Az előfizetői pontok távol vannak egymástól Nem kell árkot ásni, járdát bontani, alépítményt betonozni

4 Légvezetékes hálózat összetevői 4 Légkábelek (réz/ optikai) Oszlopok Kötődobozok Elosztók Rögzítők, feszítők Csigák, csigasorok

5 Légkábelek fajtái 5 Önhordó Külön tartóelemre nincs szükség, mert a kábelbe a nagy teherbírást biztosító elem be van építve. Nem önhordó Már meglévő acélsodronyra építik rá, megadott távolságonként rögzítik.

6 Légkábel elosztó 6 Réz Optika

7 Oszlopok 7 Fa oszlop Beton oszlop

8 Optikai önhordó légkábel 8 Acélsodrony Polietilén köpeny Központi elem Optikai szálak Pászma Kevlar Vakpászma

9 9 Optikai önhordó légkábel

10 10 Tengeri kábelezés

11 11

12 12

13 13 DVB

14 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

15 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

16 Digital Video Broadcasting 16 Páneurópai szervezet 1993-ban jött létre a digitális műsorszórás rendszerének kiépítésére Feladata: a szabványos digitális televíziós sugárzás összehangolt bevezetésének koordinálása a különböző országokban

17 Digitális műsorszórás fajtái 17 DVB-S (műholdon keresztül): nagy terület fedhető le vele egyirányú kommunikáció

18 18 Digitális műsorszórás fajtái

19 Digitális műsorszórás fajtái 19 DVB-C (kábelen keresztül): az interaktivitáshoz szükséges válaszcsatornát magában foglalja, nagy kapacitást biztosít, nem befolyásolja az időjárás kétirányú kommunikáció

20 Digitális műsorszórás fajtái 20 DVB-T (földfelszíni): olcsó általában ingyenes mobil lehetőségek biztosít egyirányú kommunikáció

21 Digitális műsorszórás fajtái 21 DVB-H(mobil-tévé) A telefon bármikor kéznél van Kicsi és hordozható Zenehallgatással, videó-rögzítéssel összekapcsolható

22 DVB-T 22 Előnyei: Kiváló képminőség Zajmentesebb: nincs szellemkép, nincs szemcsésedés, nincs villódzás, nincs színtorzulás CD minőségű hang: sztereo, Dolby Surroundvagy többnyelvű kísérőhang Mobilitás: mozgás közben, akár autóban ülve is ugyanolyan tökéletes vétel

23 23 DVB-T

24 DVB-T 24 Előnyei: Egy mai analóg csatorna helyén több (akár 6) kiváló minőségű műsor átvitele is lehetséges Lehetőség van HDTV adásokra Ráépíthető az analóg infrastruktúrára A kép-és hangjeleken kívül egyéb információk továbbítása (pl: a műsor adatai)

25 25 DVB-T

26 26

27 DVB-T 27 Hátrányai: A vétel minőségét szélsőséges időjárási viszonyok befolyásolhatják Alacsony vételi jelszintnél drop-out-oslehet a kép, a hang pedig kimaradozhat Nagyobb mértékű jelszint csökkenés a vétel hirtelen megszűnésével jár

28 28 DVB-T mérés

29 DVB szolgáltatások 29 Programkalauz (EPG) Video-on-demand Sport és pay-per-view

30 30

31 31 Hálózatok

32 Hálózatok osztályozása 32 Hírközlési hálózatok Műsorszóró hálózatok Információközlő és kapcsoló hálózatok Műsor szétosztó Közvetlen műsorszórás Műsor elosztó Távközlő hálózatok Számítógépes hálózatok

33 33 Számítógépes hálózatok

34 Definíció 34 számítógépek és a hozzájuk kötődő eszközök meghatározott szabályok (protokoll) szerint együttműködő, összekapcsolt rendszere. (Magyar Nagylexikon 16.)

35 Hálózat erőforrás-megosztás 35 Erőforrás-megosztás -Az egész rendszer kiváltképp rugalmas, hiszen a feldolgozási kapacitás újabb számítógépek csatlakoztatásával növelhető, az hálózati erőforrások azonnal megoszthatók (nyomtató, tárterület -adatok, program stb.)

36 Hálózat költségtakarékosság 36 Költségkímélő - gazdaságilag előnyös, ugyanis a rendszer kiépítésekor és üzemeltetésekor (erőforrásmegosztás, kommunikáció költsége...) is takarékosabb megoldást jelent az önálló számítógépek helyett.

37 37

38 Hálózat osztott munkavégzés 38 A számítógépek közötti kommunikáció segítségével a velük dolgozó emberek is képesek közvetlen vagy közvetett (levél) kommunikációra és lehetőség van az osztott munkavégzésre.

39 Hálózat adatbiztonság 39 Az adatbiztonságjobb lehet hálózaton keresztül, hiszen így egyetlen szakember felügyelheti a rendszert, aki naprakészen alkalmazhatja az adatok biztonságos tárolását biztosító lehetőségeket.

40 Számítógépes hálózatok csoportosítása 40 Gépek feladata szerint Kiterjedés (méret) szerint Nyilvánosság szerint Az adatátvitel sebessége szerint Átviteli közeg szerint Topológia szerint Adattovábbítás módja szerint

41 Gépek feladata szerint 41 Kliens-szerver hálózatok Peer topeer

42 Kiterjedés (méret) szerint 42 LAN(Local Area Network) - helyi (lokális) hálózat lehet egy irodában, egy épületben, egy intézmény különböző épületeiben (peer to peer hálózat is) MAN(Metropolitan AreaNetwork) -nagyvárosi hálózat egy városra vagy egy régióra (kistérség) kiterjedő hálózat WAN(Wide AreaNetwork) -nagy kiterjedésű hálózat a távolsági hálózat országot, földrészt fedhet le GAN(Global Area Network) világhálózat az egész világra kiterjedő, a teljes Földet behálózó, világméretű hálózat pl.: internet

43 Nyilvánosság szerint 43 Nyitott rendszerek Zárt rendszerek

44 Adatátvitel sebessége szerint 44 A másodpercenkénti adatmennyiség továbbítása (sávszélesség kifejezés) alapján: bit/másodperc kilobit/másodperc megabit/másodperc gigabit/másodperc bps Kbps Mbps Gbps

45 Adatátviteli közeg szerint 45 Vezetékes Koaxiális kábel Sodrott érpár STP, árnyékolt UTP, árnyékolatlan Optikai kábel Vezeték nélküli rádiós infravörös fény lézer fény

46 Topológia szerint 46 Pont-pont: egy kommunikációs csatorna csak két gépet köt össze. Biztonságos, de kiépítése költséges. Üzenetszórásos: a hostokközös kommunikációs csatornát használnak. Az adó üzenetét mindenki megkapja, de csak a címzett olvassa el. Ha a csatorna meghibásodik, akkor az egész hálózat működésképtelen lehet.

47 Pont-pont topológiák 47 Csillag Teljes (részleges) Gyűrű Fa

48 Üzenetszórásos topológiák 48 Sín Gyűrű Rádiós

49 Adattovábbítás szerint 49 Vonalkapcsolt Üzenetkapcsolt Csomagkapcsolt

50 50 Távközlő hálózatok

51 Távközlés története Magyarországon ig Telefonhírmondó, %-os telefonellátottság ig Szolgáltatások lassú fejlődése % telefonellátottság ig Rohamos fejlődés (mobil, szoftver, hardver, ) 2000-től

52 Távközlési hálózat elemei 52 Használói végpont Hozzáférési pontok Hálózati csomópont Használói végpont Hálózati végződés Hálózati végződés Jelzésátvitel Üzenetátvitel Alkalmazások Használói és hálózat hozzáférési pont között hozzáférési hálózat (access network) Hálózati csomópontok és közöttük létesített hálózat maghálózat (core network)

53 Hálózati Topológiák (1) 53 Szövevényes (mesh) Trönk áramkörök Részlegesen szövevényes Gyűrű topológia Hátránya: - költséges - összeköttetések száma Előnye: - redundáns - hibatűrő - takarékosabb - redundáns - hibatűrő - nagy sebességű - takarékos - redundáns

54 Hálózati topológiák (2) 54 Hierarchikus - takarékos - redundancia mentes Tandem összeköttetésű - takarékos - redundáns - nagyforgalmi pontok között Haránt összeköttetés

55 Távbeszélő hálózat felépítése Nemzetközi irányok Szekunder sík Topológia: - szövevényes Primer sík Tandem Tandem Topológia: - hierarchikus - haránt - tandem Hozzáférési hálózat 55

56 56 Nemzetközi központok (2 darab) Szekunder központok (9 darab) Szövevényes hálózat Primer központok (45 darab) Gyűrűs hálózat Helyi központok Gyűrűs, vagy fa topológia Kihelyezett fokozat Előfizetők Fa hálózati topológia

57 57 Magyarországi hálózat

58 58 A budapesti hálózat

59 59 Szolgáltatási területek Magyarországon

60 PSTN - Public Switched Telephone Network 60 PSTN - kapcsolt közcélú hálózat A telefonhálózatokat korábban tervezték, kizárólag beszédátvitelre 1876 Graham Bell feltalálja a telefont Pár órával ElishaGray előtt Készüléket lehetett vásárolni, a vezetéket a felhasználónak kellett kihúznia Minden felhasználó-pár között egy külön vezeték Egy év alatt a városokat behálózták a vezetékek

61 61 PSTN - Public Switched Telephone Network

62 PSTN 62 Gerinchálózat A A A A Központ Központ

63 Áramkörkapcsolás elve 63 E1 áramkör nyaláb (trönk) A 1. E4 E2 A 2. Ak. E5 E3 Jellemzők: Telefonközpont Fizikai összeköttetés Telefonközpont áramkör lefoglalás (pl. E1-A1-E6) hívás felépítés bontás alapsávi hang és kép/adatátvitel (0,3 3,4 khz) E6

64 Híváskezelés 64 E1 k1 k2 E2 E1 k1 k2 E2 Hurokzárás T-hang Digitek Csengetés Hurokzárás jelzése (számlázás) Hurokzárás Beszélgetés Bontási jelzések

65 Tárcsázás 65 Impulzus, tone(dtmf)

66 66

67 Digitális hangátvitel 67 A/D D/A P C M Gerinchálózat Gerinchálózat A D D A P C M Központ Központ

68 Dial-up hozzáférés 68 Betárcsázós internet A computerek digitális információi analóg jellé alakíthatóak, és átvihetőek a hagyományos telefonhálózaton Modem modulator-demodulator Amplitúdó moduláció Frekvencia moduláció Fázis moduláció

69 69

70 Dial-up hozzáférés 70 A/D D/A A P C Gerinchálózat M A D D M A P C A A Központ Központ A D Modem D/A D PC PC

71 Modem szabványok 71 ITU-T V bps ITU-T V.22bis 2400 bps ITU-T V bps (1984) ITU-T V.32bis 14.4 Kbps (1991) ITU-T V Kbps ITU-T V.34bis 33.6 Kbps (1994) ITU-T V Kbps downstream, 33.6 Kbps upstream(1996) ITU-T V Kbps downstream, 48 Kbps upstream

72 ISDN 72 Integrated Services Digital Network Digitális hang- és adatátvitelre alkalmas technológia Digitális Helyi Központ PCM Digitális összeköttetés Digitális Helyi Központ Alaphozzáférés(Basic Rate Access BRA) BRA 2B+D ( B = 64 kbit/s beszéd/adat, D = 16 kbit/s jelzés/adat) Primer hozzáférés(pra)

73 ISDN 73 Integrated Services többféle szolgáltatás Hang, video, adatátvitel Végponttól végpontig digitális átvitel A beszédkódoló a telefonkészülékbe van beépítve Jobb minőségű átvitel, nincs konverzió Ugyanazon a sodrott érpáron megy a jel keresztül Ez fontos a gazdaságosság miatt Csak a készüléket kell lecserélni, a vezetéket nem Az első kereskedelmi ISDN hálózat 1987-ben Lassan terjedt el, és mire betört volna, a kapacitása sokak számára már kevés volt Az otthoni Internet elterjedésével fellendült Az ezredfordulón az ISDN volt a legjobb technológia netezésre Ma a szélessávú technológiák (xdsl, kábel) miatt teret vesztett

74 ISDN -Interfész jellemzők 74 BRA 2B+D ( B = 64 kbit/s beszéd/adat, D = 16 kbit/s jelzés/adat) PRA 30B+D (B = 64 kbit/s, D = 64 kbit/s) jellemzők BRA PRA konfigurációk Vonali kód Pont - pont Pont- több pont S interfészen módosított AMI Pont-pont U interfészen HDB3 / AMI Jel sebesség 192 kbit/s 2048 kbit/sec impedancia Szimmetrikus 100 Ω Koax 75 Ω / szimm. 120 Ω Impulzus amplitudó 750 mv 2,37 V/ 3 V

75 ISDN hozzáférés referencia modell 75 Alaphozzáférés (Basic Rate Access BRA) TE#1 S NT2 NT1 TE#2 TA NT = Network Termination R TA = Terminal Adapter Primer hozzáférés (PRA) S NT2 NT1 U TA R ISPBX TE = Terminal Equipment U LT ET V Helyi központ LT ET V ET = Exchange Termination LT = Line Termination

76 76

77 Hozzáférési hálózatok xdsl 77 Telefonos ipar 56 Kbps (2000-ben) Kábeltévé ipar 10Mbps osztott kábeleken Műholdas cégek 50 Mbps ajánlatok Lépni kellett az internetezők megtartása érdekében Megjelenik a szélessávú (broadband) hozzáférés Inkább reklám mint valóság Nem egyértelmű mit értünk szélessávon xdsl különféle DSL változatok

78 Hozzáférési hálózatok ADSL 78 ADSL AsymmetricalDigital SubscriberLine Aszimmetrikus digitális előfizetői vonal Használói vonalon: beszéd adatátvitel Használói végződés PSTN/ ISDN ADSL DSLAM ATM Access Network

79 79 Hozzáférési hálózatok ADSL

80 Hozzáférési hálózatok ADSL 80 Repeater Regenerátor Business Visszaállítja a jelet Erősítő Felerősíti a jelet ADSL szolgáltatás akár 16 km-ig Deployment w/ Repeaters Deployment w/o Repeaters Service Provider Regenerator Regenerator Regenerator Consumer Government & Education

81 Hozzáférési hálózatok ADSL 81 Paraméterek (példa) Maximális leltöltési sebesség 18 Mbit/s Maximális feltöltési sebesség 1,5 Mbit/s Garantált leltöltési sebesség 6 Mbit/s Garantált feltöltési sebesség 0,5 Mbit/s

82 Hozzáférési hálózatok SDSL 82 SDSL Symmetric Digital Subscriber Line Szimmetrikus digitális előfizetői vonal n x 64 kbit/s átvitelére vonali sebesség k x 384 kbaudegy érpáron áthidalható távolság: 2 4 km (regenerálás nélkül) n x 64 kbit/s SDSL SDSL n x 64 kbit/s

83 Hozzáférési hálózatok SDSL 83 Paraméterek (példa) Maximális leltöltési sebesség 2 Mbit/s Maximális feltöltési sebesség 2 Mbit/s Garantált leltöltési sebesség 1 Mbit/s Garantált feltöltési sebesség 1 Mbit/s

84 Hozzáférési hálózatok HDSL 84 HDSL High bit ratedigital SubscriberLine 2 Mbit/s- os adatátvitelre regenerálás nélkül 2-4 km között, egy érpáron (regenerálás nélkül) 2 Mbit/s HDSL vonali sebesség 1160kBaud HDSL 2 Mbit/s

85 Hozzáférési hálózatok VDSL 85 HDSL (High bit-rate DSL) ITU-T G (1998) VDSL (Very-high-data-rate DSL) - ITU-T G (2004) Lényegesen nagyobb sebességű adatátvitel kis távolságokon 52 Mbit/s downstream,16 Mbit/s upstream Lehet szimmetrikus is (26-26 Mbit/s) 12 MHz sávszélesség Max. 1 km hatótávolság Inkább 300 méter

86 Hozzáférési hálózatok VDSL 86 szolgáltató Optikai illesztő egység VDSL sodrott érpár Upstream Downstream DownStream Távolság UpStream VDSL elosztó Interaktív TV sodrott érpár koax kábel 12,96 13,8 Mbps 1500m 1,6 2,3 Mbps 25,92 27,6 Mbps 1000m 19,2 Mbps 51,84 55,2 Mbps 800m (egyenlő a Downstreammel)

87 87 Hozzáférési hálózatok VDSL

88 Sávszélesség -Távolság Sávszélesség [Mbit/s] Kifejezetten rövid hurkos alkalmazásokra Túl kicsi sávszél több (3) HDTV csatornához Túl kicsi sávszél Triple Play alkalmazásokhoz 2 ADSL 1 km 2 km 3 km 4 km 5 km Távolság

89 89 Kábeltelevíziós hálózatok

90 A frekvenciasáv felosztása ,5 862 MHz RETURN PATH VISSZA IRÁNYÚ SÁV FORWARD PATH ELŐFIZETŐI IRÁNYÚ SÁV 5 16,1 17,5 48,5 56, MHz HKR rádiósáv átm adatátvitelre felhasználható sáv RI TV csatorna adatátv átm 87, / / MHz FM rádiósáv analóg KTV sáv hipersáv UHF sáv UHF sáv A FREKVENCIASÁV FELOSZTÁSA

91 91 Tipikus házhálózati struktúrák

92 92 Erősítő és elosztó

93 93 Előfizetői csatlakozók

94 94 Hálózat felépítése

95 95 IPTV szolgáltatás az interneten keresztül

96 96 FTTX hálózatok

97 97 FTTX = Fiber To The X X=Something FTTx FiberTo The x Fényvezető szállal a/az FTTB FiberToThe Building -épületig FTTC FiberToThe Curb-járdáig FTTD FiberToThe Desk asztalig FTTE FiberToThe Enclosure-kerítésig FTTH FiberToThe Home -lakásig FTTN FiberToThe Neighborhood-környékig FTTO FiberToThe Office -irodáig FTTP Fiber To The Premises helyiség/épületig FTTU FiberToThe User-felhasználóig

98 FTTxpéldák

99 FTTxelőnyei Nagy adatátvitel akár nagy távolságra is Könnyen feljavítható / bővíthető Alacsony üzemeltetési költség Nem zavarja az elektromos interferencia

100 Az FTTX-hálózatnagysága 100 Felhasználó és a csomópont közti távolság lehet 10m és 10km között. Az FTTX-hálózat100m és 2000m között változik az esetek többségében.

101 101 FTTH hálózat építő elemei

102 102

103 103 Jelátalakítók

104 Jelátalakítók 104 Az információt továbbító jeleket Pl.: hanghullámok vizuálisan értékelhető események stb. ahhoz, hogy tárolni, továbbítani tudjuk, elektromos jelekké kell konvertálnunk. Azokat az eszközöket, melyek különböző fizikai jeleket elektromos jelekké alakítanak, ill. visszaalakítanak jelátalakítóknak nevezzük.

105 Híradástechnikában alkalmazott 105 legfontosabb jelátalakítók Akusztikai jelátalakítók: Mikrofonok Hangszórók Vizuális jelátalakítók: Kamerák, képfelvevő csövek, CCD-k Képcsövek, LCD-k, Plazma megjelenítők

106 Mikrofonok 106 Hangfrekvenciás tartományban a levegő nyomásváltozását érzékelő eszköz Hanghullámokat elektromos jellé alakítja Típusai (legfontosabb): Szénmikrofon Dinamikus mikrofon Kondenzátor mikrofon Elektrét mikrofon Piezoelektromos

107 Szénmikrofon 107 A gerjesztő hangnyomás mozgásra készteti a fém membránt. A fém kosár felé elmozduló membrán zömíti a kitöltő szén töltőanyagot, míg a távolodó csökkenti annak zömítettségét -> ellenállás változás

108 Dinamikus mikrofon 108 A membrán elmozdulása hatására a lengő tekercs elmozdul az állandó mágnes által gerjesztett mágneses térben. A lengőtekercsben (mint erőkarokat metsző vezetőben) áram indukálódik. Az indukált áram arányos a gerjesztő hangnyomással.

109 Kondenzátor mikrofon 109 A hangnyomás hatására az egyik fegyverzet elmozdul, így közelebb, illetve távolabb kerül a másiktól (vagyis változik a d ). A változás kapacitásváltozást jelent. Q=U C A kapacitás változás nem más, mint a töltés tároló képesség változás, vagyis az R ellenálláson töltő vagy kisütő áram indul meg. Ez az áram arányos a gerjesztő hangnyomással.

110 Kondenzátor mikrofon 110 Kapacitás : C = ε A d

111 Piezoelektromos mikrofon 111 Egy megfelelő kristálysík mentén elvágott kvarc kristály korongból alakítják ki. A működés alapelve a piezoelektromos hatásbon alapul. A kristály a deformáció esetén polarizációs töltöttséget jelenít meg. A töltések elvezetéséhez a kristályra fémgőzöléssel (vákuumgőzölés) két érintkezőt gőzölnek (pl. aranyréteg)

112 Hangszórók 112 Elektromos jeleket hangnyomássá konvertáló eszközök. Legfontosabb típusai: Dinamikus hangszóró Piezo v. kristályhangszóró Kondenzátor hangszóró

113 Dinamikus hangszóró 113 Dinamikus mikrofon inverz működése

114 Piezoelektromos hangszóró 114 Elektrosztrikciójelenségét használja ki, miszerint: bizonyos kristályok alakja megváltozik, ha bizonyos pontjaira elektromos feszültséget vezetünk.

115 Kondenzátor hangszóró 115 A mozgó fegyverzet fémréteggel bevont vékony dielektrikum (általában műanyag), míg az álló fegyverzet egy perforált lemez.

116 Hangfalak, hangdobozok 116 Zárt hangdoboz: Reflex dobozok:

117 117

118 Vizuális jelátalakítók 118 Kamerák CCD CMOS

119 CCD 119 Charge coupled device Magyarul: töltéscsatlakozású képalkotó eszköz Félvezető lapkán képpontoknak megfelelő szigeteket alakítanak ki, melyeken a pillanatnyilag tárolt töltés arányos a képpontra jutó fény intenzitással. A színes kép érzékelését színszűrőkkel oldják meg.

120 CCD 120 Elkülönített fotószenzorok szabályos elrendezésben Töltés csatolt eszköz (CCDs) Terület CCD-k és lineáris CCD-k 2 terület típus: interline transfer és frame transfer fotóérzékeny tárolás

121 121 CCD

122 122

123 CMOS 123 Ugyanolyan szenzorelemek, mint CCD-nél Minden fotószenzornak saját erősítője van Több zaj esetén (redukálás fekete kép kivonásával) Alacsonyabb érzékenység Standard CMOS technológiát használ Más komponensek is lehetnek a chipen Smart pixels

124 124 CMOS

125 CCD és CMOS 125 Régebbi technológia Különleges technológia Magas gyártási költség Magasabb teljesítményfelvétel Magasabb kitöltési tényező Soros kiolvasás Aktuális technológia Standard IC technológia Olcsó Alacsonyabb fogyasztás Kevésbé érzékeny Pixelenkénti erősítés Véletlen pixel hozzáférés Chip-en integrált más komponensekkel

126 126

127 Forrás 127 Lukács-Mágel-Wührl: Híradástechnika I. (prezentáció) Lukács-Wührl: Híradástechnika I. (könyv) Németh Krisztián: Távközlő rendszerek áttekintése