Híradástechnika I. 8.ea

Átírás

1 } Híradástechnika I. 8.ea Dr.Varga Péter János

2 Hálózatok 2

3 Távközlő hálózatok 3

4 FTTX hálózatok 4

5 FTTH hálózat építő elemei 5

6 HFC hálózatok Hybrid Fiber Coax hálózat Meglévő, kiépített infrastruktúra Nagy sávszélesség DS irányban Végponti eszközök cseréjével upgradelhető Analóg lekapcsolással a kapacitás nő Internet- sávszélesség igény nő 6

7 HFC hálózatok felépítése Hybrid Fiber Coax (HFC) HOST Fejállomás Opt. Gyűrű (1550 nm) gerinc Kerületi optikai hálózat (1310 nm) ONU Családi házak HOST HOST ONU Lakótelep Passzív leágazó Kétirányú vonalerősítők 7

8 KábelTV hálózat, mint osztott média A szegmensben lévő összes előfizető ugyanazt a frekvenciasávot és ugyanazt a fizikai közeget látja A szegmens mérete a lefedett hálózatrész nagyságától, valamint az optikai adók-vevők arányától függ Egy szegment tipikusan lakás Downstream, és 500 lakás Upstream irányban 8

9 Hálózati struktúrák 9

10 Hálózati szintek 10

11 Optikai hálózatok kapcsolatai 11

12 Hálózati topológiák 12

13 Regionális hálózat, pl. megye 13

14 Körzethálózat, pl. járás 14

15 Városi, nagyvárosi hálózat 15

16 Hozzáférési hálózat 16

17 Csomóponti hierarchia 17

18 Csomóponti hierarchia 18

19 Síkokra szervezett hálózatok 19

20 Magyarország körzetei 20

21 Helyi sík 21

22 Gyűrűs hálózat 22

23 Algyűrűk 23

24 Gyűrűbe szervezett hálózat 24

25 Algyűrű 25

26 FTTX hálózat 26

27 FTTX = Fiber To The X X=Something FTTx Fiber To The x Fényvezető szállal a/az FTTB Fiber To The Building - épületig FTTC Fiber To The Curb - járdáig FTTD Fiber To The Desk asztalig FTTE Fiber To The Enclosure - kerítésig FTTH Fiber To The Home - lakásig FTTN Fiber To The Neighborhood - környékig FTTO Fiber To The Office - irodáig FTTP Fiber To The Premises helyiség/épületig FTTU Fiber To The User - felhasználóig 27

28 Hozzáférési (FTTX) hálózat 28

29 Példa FTTX topológia 29

30 Példa FTTX topológia 30

31 Példa FTTX topológia 31

32 Központi fejállomás 32

33 Fejállomás optikai rendező 33

34 Optikai tápszekrény 34

35 Földbe fektetett kábel 35

36 Nagyelosztó 36

37 Kiselosztó belseje 37

38 Szerelési tálca 38

39 FTTH nagyelosztó 39

40 KTV hálózatok 40

41 GPON 41

42 Szélessávú vezetékes elérési hálózati trendek 42

43 Optikai elérési hálózati megoldások 43

44 PON szabványosítás 44

45 PON szabványok összehasonlítása 45

46 GPON hálózat teljesítő képessége 46

47 PON technológia továbbfejlesztése 47

48 OLT helyszínek Optikai vonalvégződtető (Optical Line Terminal - OLT) 48

49 OLT helyszínek 49

50 Technológiák 50

51 Idővonal 51

52 Fejlődés 52

53 Mi a WDM WDM - hullámhossz-multiplexálás 53

54 WDM fő tulajdonságai Alap definíció: több, független jel egy szálon történő átvitele Lényeges tulajdonság: több, független jel egyetlen közös eszközzel történő erősítése 54

55 WDM hálózat gazdaságossága

56 WDM hálózat gazdaságossága 56

57 WDM rendszerek összkapacitásának növelése WDM rendszerek összkapacitásának növelési lehetőségei: csatornaszám növelése sűrűbb csatornaosztás szélesebb sáv használata csatornánkénti sebesség növelése további fizikai dimenziók bevonása, pl. polarizáció 57

58 WDM spektrumok 58

59 CWDM rendszer A betűszó első karaktere a coarse, angol kifejezésből eres, mely a durva hullámhossz osztásos multiplexelésre utal. A technológia bizonyos keretek között ugyan de képes kihasználni a teljes, azaz nm-es sávszélességet (megfelelően kis csillapítású optikai szál esetén), melyen összesen 18 csatornát lehet létrehozni, melye 20 nm-es osztásban találhatók egymástól. 59

60 CWDM rendszer A csatornáknál elérhető maximális sávszélesség 2,5 Gbit/s. Ebből következik, hogy a kialakított hálózati architektúrától függően, akár összesen 45 Gbit/s sávszélesség is elérhető uplink és downlink irányban 2 optikai szálas összeköttetéssel. A rendszerrel egy és kétszálas összeköttetést is megvalósítható. Hálózati topológiát tekintve pont-pont. busz és gyűrűs megoldásokban használható. 60

61 CWDM rendszer 61

62 DWDM rendszer A rendszer első karaktere a dense angol szóból ered, mely sűrűt jelent. A kifejezésből sejthető, hogy a csatornák sűrítéséről lehet szó, azaz a CWDM rendszerhez képest a csatornák kiosztása sűrűbben lettek elhelyezve a használható spektrális tartományban. Az így kialakított rendszerrel hasonló hálózati topológiákat lehet kialakítani, mint elődjével, azonban lényegesen nagyobb sávszélesség érhető el. 62

63 DWDM rendszer Az első generációs DWDM rendszerek csatornánkénti sávszélessége 2,5 Gbit/s, mely megegyezik a legmodernebb CWDM rendszerével. Napjainkban a csatornánként elérhető maximális sávszélesség elérheti ezeknél a rendszereknél a 100 Gbit/s-ot. A csatornakiosztás generációnként és kialakításonként változhat. Leggyakrabban 50 GHz-es és 25 GHz-es csatornatávolságokat használnak. A csatornák száma elérheti a 160-at. 63

64 ROADM Az újrakonfigurálható optikai Add-Drop multilexerek (Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer - ROADM) az alapjai a dinamikusan átkonfigurálható sűrű hullámhosszosztásos nyalábolású (Dense Wavelength Division Multiplexing - DWDM) rendszereknek, vagyis az úgynevezett Agilis Optikai Hálózatoknak (Agile Optical Network - AON). Az AON rendszerek felgyorsítják a triple play szolgáltatások fejlődését és lehetővé teszik magasabb szintű hullámhossz alkalmazások elterjedését alacsony áron 64

65 ROADM hálózatok A ROADM alapú hálózatok alapvetően különböznek a konvencionális WDM hálózatoktól az újrakonfigurálható eszközök miatt. Az egyes WDM csatornák eltérő útvonalakon haladhatnak keresztül, ennek megfelelően különböző számú optikai erősítő kondicionálja az áthaladó jelet. 65

66 ROADM 66

67 WDM és a GPON 67

68 Mi a Triple Play? 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. 68

69 Triple Play gazdasági szempontok 69

70 A hálózat konvergenciája 70

71 Változó szokások, trendek 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 71

72 NGN Újgenerációs hálózatok 72

73 Újgenerációs hálózatok Next Generation Networks A nyilvános távbeszélő hálózat (PSTN) és a nyilvános adathálózat (PSDN) összenövéséből kialakuló sokszolgáltatású hálózatot értik rajta 73

74 Konvergáló hálózatok 74

75 NGN architektúra 75

76 NGN alapú szolgáltatások jellemzői 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 76

77 Szupergyors Internet Program (SZIP) 77

78 Mi a projekt fő célja 78

79 MI A DIGITÁLIS KÖZMŰ? 79

80 Távközlő hálózatok felügyeleti központja 80

81 GIS Geographical Information System A távközlési vállalatok megkezdték a nyilvántartási rendszereik konvertálását GIS alapú adatbázisokba A GIS információs modell alkalmazása a távközlésben, lehetőséget teremt a hatékony erőforrás, ügyfél és üzemeltetési folyamatok kezelésére 81

82 GIS Geographical Information System 82

83 Mapping 83

84 Mobil kommunikáció 84

85 A kommunikáció evolúciója 85

86 86

87 A kezdetek 1921 Detroiti rendőrség 2 MHz Egyirányú forgalom 1933 megvalósult a kétirányú kommunikáció 87

88 A kezdetek Katonaság 1941-től Félduplex üzemmód Gyenge teljesítmény 88

89 A kezdetek Bell Labs 1946 MTS (Mobil Telephone System) Max. 3 hívás 1 időben 89

90 A kezdetek MHz-en elindítják a szolgáltatást az átlagfelhasználó részére az USA-ban 90

91 A kezdetek Az Ericsson vezette be a világ legelső, automata mobiltelefon-rendszerét Svédországban. A készülék kb. 40 kg-ot nyomott és értelemszerűen "Mobil Telephone A"-nak nevezték (MTA). A rendszer a 160 MHzes sávban működött. 91

92 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". 92

93 A kezdetek 1989 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. 93

94 94

95 A mobilok generációi 95

96 Ahhoz képest, amivel kezdődött Az a fránya akksi 96

97 A fejlődés lépései 97

98 1G rendszerek 1970-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 98

99 2G rendszerek 1990-es évek elejétől Digitális rendszerek Legelterjedtebb az európai tervezésű GSM GSM (eredetileg: Groupe Spéciale Mobile, később: Global System for Mobile Telecommunication, világméretű mobil távközlő rendszer) 99

100 GSM lefedettség a Földön (2009) 100

101 GSM - elterjedt, mert: 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 101

102 GSM hálózatok felépítése 102

103 Bázisállomás-alrendszer 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 103

104 Hálózati alrendszer Mobil kapcsolóközpont (MSC) egy hagyományos kapcsolóközpont mobil-specifikus bővítésekkel autentikáció helyzetnyilvántartás hívásátadás BSC-k között barangolás stb. 104

105 105

106 GSM szolgáltatások 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 106

107 GSM szolgáltatások 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 107

108 GSM/GPRS szolgáltatások 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 108

109 Forrás 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 109

110 GSM/EDGE szolgáltatások 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) 110

111 Lefedettség: Telenor - 2G 111

112 Lefedettség: Vodafone - 2G 112

113 Lefedettség: T-mobile - 2G 113

114 3G rendszerek 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 114

115 UMTS szolgáltatások 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 115

116 HSPA szolgáltatások 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 116

117 Lefedettség: Telenor - 3G 117

118 Lefedettség: Vodafone - 3G 118

119 Lefedettség: T-mobile - 3G 119

120 4G rendszerek 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 120

121 Lefedettség: Telenor - 4G 121

122 Lefedettség: T-mobile - 4G

123 Lefedettség: Vodafone- 4G 123

124 2014. szeptember 29-e előtt 124

125 2014. szeptember 29-e után 125