Infokommunikációs rendszerek

Infokommunikációs rendszerek 1.ea Dr.Varga Péter János

Elérhetőségek 2 Dr.Varga Péter János e-mail: varga.peter@kvk.uni-obuda.hu Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar Híradástechnika Intézet Telefon: +36 (1) 666-5140 Cím: 1084 Budapest, Tavaszmező u. 17. C ép. 508 WEB: www.vpj.hu

Ajánlott irodalom 3 HTE online könyve: Távközlő hálózatok és informatikai szolgáltatások Link: http://regi.hte.hu/online_konyv Könyv címe Jegyzetszám Szerzők Híradástechnika I. (prezentáció) 2046 Lukács-Mágel-Wührl Híradástechnika I. (könyv) OE KVK 2090 Lukács-Wührl

Számonkérés 4 Követelmény típus: Évközi jegy Osztályzatok -60% : 1 61-70%: 2 71-80%: 3 81-90%: 4 91-100%: 5

Számonkérés 5 Utolsó alkalommal ZH (2015.04.25.) A pótlás módja: A hiányzás miatt meg nem írt és az elégtelen zárthelyi szorgalmi időszakban 1 alkalommal, előre megbeszélt időpontban pótolható,javítható. Szorgalmi időszakon kívül a zárthelyik javítása, az évközi jegy pótlása, javítása a TVSZ előírásai szerint lehetséges.

Infokommunikációs rendszerek 6 Távközlő hálózatok Műholdas hálózatok Infokommunikációs rendszerek Mobiltelefon hálózatok Informatikai hálózatok Műsorszétosztó hálózatok Technológiai hálózatok Műsorelosztó hálózatok

7

8

9

10

11

12

13

Hálózatok fogalma 14 A fizikai hálózatok különféle információ típusok külön-külön vagy integrált átvitelére szolgálnak Pl: beszéd, hang, dokumentum, szöveges vagy multimédia üzenet, mozgókép, adat,

Hálózatok fogalma 15 Az átvitt információ típusoknak megfelelően különféle hálózatok alakultak ki, amelyek különféle forgalmi szolgáltatásokat nyújtanak. A különféle szolgáltatásokat nyújtó hálózatok A különféle szolgáltatásokat nyújtó hálózatok gyakorlati megvalósításuk során részben közös elemekre épülhetnek, de a nyújtott szolgáltatásuk alapján elvileg külön-külön értelmezhetők.

Hálózatok kapcsolatai 16 Hálózatok egyenrangúan és/vagy hierarchikusan kapcsolhatók össze. Hálózatok megkülönböztetése technológiájukban területükben igazgatási üzemeltetési egységükben

Egyenrangú hálózatok 17 Egyenrangúan együttműködő hálózatokról akkor beszélünk, ha az elemi hálózatok csak hordozó szolgáltatást nyújtanak.

Hierarchikus hálózatok 18 Hierarchikusan együttműködő hálózatokról akkor beszélünk, ha a hordozó hálózat hordozó szolgáltatást nyújt egy másik, hordozó ráépített hálózat számára. Hálózatok többszörösen is egymásra építhetők, amelyek így hálózati rétegeket alkotnak.

19 Az információ továbbítás célja, modellje Üzenet Hír Jel Jel Hír Üzenet Információ forrása Kódoló Adó Kommunikációs csatorna Vevő Dekódoló Információ felhasználása Zaj

20 Az információ továbbítás célja, modellje Üzenet: Továbbításra szánt adathalmaz Hír: Időfüggvénnyé alakított üzenet Jel: A hír elektromos mása Zaj: Minden egyéb, amely az előzőek mellett nem kívánatos jelenségként fellép Cél: VETT ÜZENET = KÜLDÖTT ÜZENET

Mi lehet az üzenet? 21 Beszéd Zene Szöveg Állókép Mozgókép Adat

Jelek 22 A jel fogalma: A fizikai mennyiség olyan érteke vagy értékváltozása, amely egy egyértelműen hozzárendelt információt hordoz A jel információtartalommal bír Matematikai függvények x D f : értelmezesi tartomány y R f : értékkészlet

23 Jelek értelmezési tartománya és értékkészlete

24 Jelek grafikus ábrázolása

25 A kommunikációban használt fontosabb fogalmak A sávszélesség A sávszélesség az a frekvenciatartomány, amelyben az áramkör használható. A sávszélességet az f 2 -f 1 különbséggel definiáljuk, ahol f 1 az alsó és f 2 az ún. felső határfrekvancia. Ezekben a pontokban a kimenő jel a maximális érték felére esik vissza. BW=f 2 -f 1

26 A kommunikációban használt fontosabb fogalmak A csillapítás Ha valamely elektronikus alkatrész, vagy adatátviteli összeköttetés kimenetén a jel amplitúdója kisebb, mint a bemenetére adott jelé, azt mondjuk, hogy csillapítás lépett fel. Definíció szerint a csillapítása kimenő és a bemenő teljesítmény hányadosa.

27 A kommunikációban használt fontosabb fogalmak A decibel-skála A csillapítást decibelben szokás megadni. A decibelskála két teljesítmény arányának (P 1 /P 2 ) logaritmikus skálán való kifejezése

28 A kommunikációban használt fontosabb fogalmak

A kommunikációban használt 29 fontosabb fogalmak A zaj és a jel/zaj viszonyszám Minden olyan jelet, ami nem része az információnak, a kommunikációs összeköttetésben zajnak tekintünk. Az áramkör, vagy berendezés kimenetén és bemenetén mérhető jel/zaj hányados a rendszer zajosságára jellemző. NF: noise figure Ha az NF értéke 1, azt jelenti, hogy a rendszer nem termel zajt. Ha egynél kisebb, a rendszer zajos.

30 A jelátvitel fizikai közegei

Történelem 31 A hálózatok fejlődésének kezdetén különféle célorientált hálózatok jöttek létre: távközlő hálózatok műsorelosztó hálózatok adathálózatok Fejlődés integrált hálózatok létrejötte NGN (NextGeneration Networks) Újgenerációs hálózatok Megvalósult: eszközök szintjén hálózatok szintjén

32

33 T M A

Az átviteli rendszer tervezésekor a 34 legfontosabb szempontok a kívánt adatátviteli sebesség elérése megfelelő távolság áthidalása rendszer gazdaságos kihasználtsága

35 A jelátvitel fizikai közegei

36 Réz alapú kábelek

Rézalapú kábelek előnyei 37 Egyszerűbb szerelési technológia Alacsonyabb telepítési költségek Olcsó aktív eszközök Szennyeződésre kevésbé érzékeny csatlakozások Helyes telepítés után megbízható, sokoldalú, költséghatékony

Rézalapú kábelek hátrányai 38 Elektrosztatikus zavarokra érzékeny Mechanikai sérülésekre érzékeny A telepített infrastruktúra gátolhatja a jövőbeni fejlesztési törekvéseinket Hosszú telepítési idő Legnagyobb sebességek csak optimális feltételek mellett érhetők el

Vezetékes átvitel koaxiális kábelen 39 Elektromosan árnyékolt, kevésbé érzékeny az elektromos zajokra Alapsávú 10Base2 50 ohm, 10-100 Mbps, 200 m 10Base5 75 ohm, 10-100 Mbps, 500 m Széles sávú Kábel TV, 75 ohm, digitális átvitelnél 150 Mbps egy kábelen több csatorna, többféle kommunikáció Számítástechnikában ma már új hálózatok építésénél nem alkalmazzák!

40 Vezetékes átvitel koaxiális kábelen

Vezetékes átvitel koaxiális kábelen 41 Homogén hullámimpedancia Egyszerű meghajtó/vevő áramkör Mechanikai sérülésekre érzékeny (pl. megtörés Z 0 megváltozik)

Koaxiális kábelek típusai 42 RG 6 szélessávú TV-s átvitel RG 8, RG 11, RG 58 vékony ethernet RG 58/V a központi ér szilárd részből RG 58 A/V a központi ér fonott részből RG 59 szélessávú TV-s átvitel RG 59 szélessávú 75 Ω 50Ω 50Ω 50Ω 75 Ω 50 Ω

43 Koaxiális kábelek típusai

44 Koaxiális kábel csatlakozók

45 Csavart érpáras átviteli közeg (TP Twisted Pair) A zavarvédelmet az érpárok összecsavarása jelenti, valamint a szimmetrikus meghajtás UTP UnshildedTwisted Pair Árnyékolatlan csavart érpár

46 Csavart érpáras átviteli közeg (TP Twisted Pair) CAT - A rendszer komponensek elektronika jellemzőit meghatározó osztályrendszer. A nagyobb kategória jobb jellemzőket jelent CAT 1 - hang átvitel, telefon CAT 2-4 Mbps CAT 3-10 Mbps (10BaseT Ethernet) CAT 4 20 Mbps CAT 5-100 Mbps (100BaseT - Fast Ethernet) CAT 5E - 1 Gbps (1000BaseT - Gigabit Ethernet) CAT 6 1 Gbps nagyobb távolságra, kisebb távolságban 10 Gbps CAT 6a - 100m-ig 10 Gbps CAT 7-100 Gbps, 70 méterig (1200mhz)

47

48 Csavart érpáras átviteli közeg (STP ShildedTwisted Pair) A zavarvédelmet az árnyékolás és az érpárok összecsavarása jelenti. STP Shilded Twisted Pair (Árnyékolt csavart érpár)

49

50 Kábel csatlakozások, csatlakozók

Kábelek fizikai osztályozása 51 Fali (Solid) kábel Fix telepítésre tervezték Rézvezetők tömörek Merev szerkezetű Sokkal jobb elektronikai paraméterek A teljes csatornában maximum 100m hosszban telepíthető

Kábelek fizikai osztályozása 52 Patch (Strainded) kábel Mobil használatra Jobban ellenáll a hajlító igénybevételnek Rézvezetők elemi szálakból sodrottak Gyakori csatlakoztatásra kifejlesztett elemek Puhább, könnyebb Maximum 10m hosszan telepíthető a csatornába

53 Üvegszál alapú kábelek

Üvegszál alapú kábelek előnyei 54 Magas fokú zavarvédettség Óriási távolságok hidalhatók át Elérhető legmagasabb átviteli sebesség Jövőálló Magas végpont sűrűségben telepíthető Csekély fizikai méret és súly

Üvegszál alapú kábelek hátrányai 55 Drága aktív és passzív elemek Drága telepítés A belső vezetőszál érzékeny a fizikai behatásokra A csatlakozás érzékeny a szennyeződésekre

Optikai kábel ötlete 56 A folyadéksugár csapdába ejti a fényt! Ez volt az alapötlet, ami az optikai szál technikai alkalmazásához vezetett.

Optikai kábel ötlete 57 Az optikai szál egy olyan hengeres, szigetelt, könnyen hajlítható szál, amely fényt továbbít az üvegmag belsejében, a teljes fényvisszaverődés elve alapján Ahhoz, hogy az optikai jel teljes fényvisszaverődéssel a magban terjedjen tovább, a mag törésmutatójának nagyobbnak kell lennie, mint a héjnak

58 Optikai kábel szerkezete

Kábel típusok 59 SM (SingleMode) 9 mikron mag Hosszú távolságok áthidalására (max 100 km) MM (Multi Mode) 50 mikron mag Rövidebb távolságok áthidalására (max 1-2 km)

Optikai szál gyártása 60 előforma készítése szál szerkezetének előállítása külső kémiai gőzlecsapatás belső kémiai gőzlecsapatás növesztéses eljárás szálhúzás szál átmérő primer védelem (esetleg festés) kábelgyártás több szál összefogása különböző védelmek kialakítása

Előformakészítése 61 Belső kémiai gőzlecsapatás tisztítás hordozócső készítés mag növesztése (lecsapatása) zsugorítás

Szálhúzás 62 Preform Grafit kemence Vezérlő egység Primer védelem Hűtőfolyadék Száldetektor Csévélő dob Feszítő dob

63

Kábelgyártás 64 Dobok a szálakkal SZ sodrat Vazelin Vezérlő egység Pászma növesztése Pászma átmérő detektor

65

LAN optikai kábelek fajtái 66 1. Single 2. Zipcord 3. Tight-buffered 4. Unitube glass armoured 5. Unitube standard with spl 6. Multitube glass armoured

67 Optikai kábel csatlakozók

68 Strukturált kábelezés

69 Épületek összekötése

70 Függőleges kábelezés

71 Vízszintes kábelezés

72 Szerelési szabályok

73

74 Vezeték nélküli átvitel

Optikai átvitel -Lézer átvitel 75 pont-pont közötti adatátvitel, láthatóság átvitel lézerrel néhány km távolság sávszélesség akár 2500Mbit/s időjárási viszonyok zavarják (sűrű eső, hó, köd, légköri szennyeződés)

Optikai átvitel -Infraátvitel 76 pont-pont közötti adatátvitel, láthatóság infravörös tartomány kis távolság sávszélesség 9,6 kbps-4 Mbps nincs más eszköztől származó zavarás nincs szükség speciális adatvédelemre

Vezeték nélküli hálózatok 77 WLAN chipset gyártások alakulása (millió darab)

78 Mobile eszközök napjainkban

Mi az a WLAN? 79 AWLANazangolWirelessLocalAreaNetworkszó rövidítése, melynek jelentése vezeték nélküli helyi hálózat, amit leginkább a vezeték nélküli hálózat, WiFiésaWLANnévvelilletnek.AWLANműködése hasonló a LAN hálózatokéhoz, csak a jelek más közegben terjednek. Míg a LAN vezetéket használ (hálózati kábel), addig a WLAN a levegőben továbbítja az információt.

A WLAN előnyei 80 Nincs szükség kábelezésre Az internetkapcsolatot meg lehet osztani Mobil eszközök kényelmes használata Egyszerűen telepíthető

A WLAN hátrányai 81 A rádiójeleket nem állítja meg a fal Illetéktelenek rácsatlakozhatnak hálózatunkra

82 Vezeték nélküli adatátvitel IEEE 802.11

83

WLAN frekvenciasávok 84 Rendszerint állami és nemzetközi szabályozás Mikrohullám ISM Industrial, Scientific and Medical 2.4 GHz(λ 12 cm) engedély általában nem szükséges sok zavaró jel DECT, mikrohullámú sütő, játékok, stb.

WLAN frekvenciasávok 85 U-NII Unlicensed National Information Infrastructure 5 GHz(λ 6 cm) kevés zavaró jel

86 WLAN frekvenciasávok

87 Egy tipikus rádiós hálózat

A WLAN hálózatok csoportosítása 88 Működésük szerint Az ad-hoc mód Az infrastruktúra mód

A WLAN hálózatok csoportosítása 89 Kiépítés szerint SOHO Enterprise

A WLAN hálózatok csoportosítása 90 Eszközök szerint Asztali Hordozható

A WLAN hálózatok csoportosítása 91 Antennák szerint Kör sugárzó Szegmens sugárzó Iránysugárzó

A WLAN hálózatok csoportosítása 92 Védelem szerint Nyilvános WLAN Jól védett WLAN Prompt WLAN

93 Antennák

Mi az antenna Az antenna elektromágneses hullámok egy tartományának, a rádióhullámoknak a sugárzására vagy vételére alkalmas elektrotechnikai eszköze. Elvileg bármelyik antenna lehet adó vagy vevő.

Adó és vevő Adó: adatot, hangot, képet átalakítja elektromos jellé és ezekkel változtatják az összeköttetést létesítő hullám jellemzőit, amplitúdóját, frekvenciáját, fázisát. Vevő: jeleket leválasztják a rádióhullámról felerősítik és visszaalakítják az eredeti jellé, adattá, hanggá, képpé.

Elektromágneses hullámok VLF- Very Low Frequency LF Low Frequency MF- Medium Frequency HF High Frequency VHF Very High Frequency UHF Ultra High Frequency SHF Super High Frequency EHF Extra High Frequency c = 3*10 8 m/s

98

Az elektromágneses hullámok terjedése Az elektromágneses hullámok terjedésében jelentős szerepe van a föld légkörének, az atmoszférának. Az atmoszféra mintegy 2.000-3.000 km magasságig terjed, nitrogénből, oxigénből, szén-dioxidból és vízgőzből áll. Három fő részére szokás osztani: troposzféra, sztratoszféra, ionoszféra.

Rádióhullám terjedés a mikrohullámú sugarak levegőben közel egyenesen haladnak a pontszerű sugárzó jele fokozatosan gyengül az adótól távolodva, a távolsággal négyzetes arányban iránya megváltozik különböző tereptárgyak miatt visszaverődés (reflexió): λ-náljóval nagyobb felület visszaverheti a hullámot elhajlás (diffrakció): λ-hoz hasonló nagyságú élek mögé bekanyarodik a hullám törés (refrakció): közeghatárokon a terjedés iránya megváltozik, ha a két közegben más a terjedési sebesség

Rádióhullám terjedés elnyelődés (abszorpció) néhány km adó-vevő távolság felett a Föld görbülete is jelentős (9,7 km felett) D 0 optikai látóhatár r 0 földsugár D0 = 2r0 h

Fresnelzóna ellipszoid, fókuszai az antennák Fresnelzóna rmax= 0.5 * ( λ * D) 0.6 * rmaxmaximális sugarú üres ellipszoid szükséges a jó mikrohullámú átvitelhez AC

103

Antenna jellemzők izotropikus antenna: hipotetikus ideális gömbsugárzó karakterisztika: sugárzás, érzékenység irányonként más irányított vagy omni nyereség: adott irányba sugárzott teljesítmény (vagy vételi érzékenység) aránya az izotropikus antennához képest dbi: nyereség db-ben az izotropikus antennához képest dbd: nyereség db-bena dipólus antennához képest (0 dbd= 2.14 dbi)

Antenna jellemzők polarizáció: az elektromos tér rezgésének módja lineáris függőleges vagy vízszintes síkban elliptikus, cirkuláris az adó és a vevő polarizációjának egyeznie kell

Antenna jellemzők

Antenna karakterisztika a valós antennák sugárzása/érzékenysége irányonként változik, ezt írja le az antenna karakterisztika oldalnézet / függőleges minta felülnézet / vízszintes minta

Antenna típusok Omni Dipólus co-linear

Antenna típusok Irányított Panel, patch Helix Yagi Parabola

Antenna típusok Panel, patch Helix

Antenna típusok Yagi Parabola

WLAN hőtérkép

WLAN hőtérkép

DIY antennák

Reflektor

Cantenna

Rekordok 124 mile 201 km

Hazai mérések 118 21 kilométeres távot 54 Mbps

119 Földkábelezés +

120 Szolgáltatók a föld alatt

Alépítmények 121 Generációi: Betoncsöves Műanyagcsöves ISDN- alépítmény

122 Alépítmény

123 Földmunka és csövek fektetése

124 Megszakító létesítmények

Alépítmény-hálózat csöveinek 125 többszörös kihasználása 100 mm belső átmérőjű csövek alkotják, Kábel átmérője nem lehet nagyobb mint a cső átmérőjének 80%, átmérő különbség >10mm.

126 Földkábel-fektetés

127 Optikai kábel telepítése

Földkábelek lefektetése 128 A földkábeleket két módon lehetséges elhelyezni: kézileg (emberi erővel, különösebb gépi segítség nélkül) vakond-ekés módszerrel (egy eke a kívánt mélységig felszántja a talajt, majd a kábelleeresztő szerkezet behelyezi a kábelt).

129 Kézimódszer

130 Vakond-ekés módszer

131

A vakond-ekés módszer jellemzői 132 Előnyei: nem szükséges alépítmény a gép kb. 10 km/nap teljesítményű gyors Hátrányai: köves-sziklás talajban nem alkalmazható nehezebben javítható (nem lehet tartalékból után húzni)

Optikai földkábelek behúzása 133 A kábelbehúzás többféleképpen is megvalósítható a már előre lefektetett alépítménybe: kézi, vagy csörlős behúzással átfúvatásos módszerrel beúsztatásos módszerrel

Kézi lefektetés (Csörlős behúzás) 134 Legnagyobb egyben behúzható hossz: 150-200 méter. Napi teljesítmény kb. 2000 méter. Viszonylag lassú A A védőcső megbontása, illetve helyreállítása miatt egyéb járulékos költségek is felmerülnek A kábelre nagyjából 60 Kg tömeg által kifejtett mechanikai erő hat. Ebből kifolyólag és a lehetséges feszülések miatt a kábelek mechanikai sérülései nem zárhatóak ki.

135 Kézi, illetvecsörlősbehúzás

136 Átfúvatásosmódszer

137 Digitális jelek előállítása

138 Beúsztatásosmódszer

139

Eszközök 140 Föld alatti hálózatkiépítésnél: kábelbehúzó eszközök csörlők (elektromos) szivattyúk kompresszorok - egyéb (pl. pneumatikus berendezések)

141

142 Légvezetékes hálózat építése

Alkalmazási területei 143 Kertváros, falu Kis sűrűségű terület Az előfizetői pontok távol vannak egymástól Nem kell árkot ásni, járdát bontani, alépítményt betonozni

Légvezetékes hálózat összetevői 144 Légkábelek (réz / optikai) Oszlopok Kötődobozok Elosztók Rögzítők, feszítők Csigák, csigasorok

Légkábelek fajtái 145 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.

Légkábel elosztó 146 Réz Optika

Oszlopok 147 Fa oszlop Beton oszlop

Optikai önhordó légkábel 148 Acélsodrony Polietilén köpeny Központi elem Optikai szálak Pászma...... Kevlar...... Vakpászma

149 Optikai önhordó légkábel

150 Tengeri kábelezés

151

152

153 Informatikai, számítógépes hálózatok

Definíció 154 számítógépek és a hozzájuk kötődő eszközök meghatározott szabályok (protokoll) szerint együttműködő, összekapcsolt rendszere. (Magyar Nagylexikon 16.)

Hálózat erőforrás-megosztás 155 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.)

Hálózat költségtakarékosság 156 Költségkímélő-gazdaságilag előnyös, ugyanis a rendszer kiépítésekor és üzemeltetésekor (erőforrásmegosztás, kommunikáció költsége...) is takarékosabb megoldást jelent az önálló számítógépek helyett.

157

Hálózat osztott munkavégzés 158 A számítógépek közötti kommunikáció segítségével a velük dolgozó emberek is képesek közvetlen vagy közvetett (levél) kommunikációra és lehetőség van az osztott munkavégzésre.

Hálózat adatbiztonság 159 Az adatbiztonságjobb lehet hálózaton keresztül, hiszen így egyetlen szakember felügyelheti a rendszert, aki naprakészen alkalmazhatja az adatok biztonságos tárolását biztosító lehetőségeket.

Számítógépes hálózatok csoportosítása 160 Gépek feladata szerint Kiterjedés (méret) szerint Nyilvánosság szerint Az adatátvitel sebessége szerint Átviteli közeg szerint Topológia szerint Adattovábbítás módja szerint

Gépek feladata szerint 161 Kliens-szerver hálózatok Peer topeer

Kiterjedés (méret) szerint 162 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

Nyilvánosság szerint 163 Nyitott rendszerek Zárt rendszerek

Adatátvitel sebessége szerint 164 A másodpercenkénti adatmennyiség továbbítása (sávszélesség kifejezés) alapján: bit/másodperc kilobit/másodperc megabit/másodperc gigabit/másodperc bps Kbps Mbps Gbps

Adatátviteli közeg szerint 165 Vezetékes Koaxiális kábel Sodrott érpár STP, árnyékolt UTP, árnyékolatlan Optikai kábel Vezeték nélküli rádiós infravörös fény lézer fény

Topológia szerint 166 Pont-pont: egy kommunikációs csatorna csak két gépet köt össze. Biztonságos, de kiépítése költséges. Üzenetszórásos: a hostokközös kommunikációs 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.

Pont-pont topológiák 167 Csillag Teljes (részleges) Gyűrű Fa

Üzenetszórásos topológiák 168 Sín Gyűrű Rádiós

169 Távközlő hálózatok

170

Távközlés története Magyarországon 171 1939-ig Telefonhírmondó, 1938 10%-os telefonellátottság 1945-1990-ig Szolgáltatások lassú fejlődése 1990 10% telefonellátottság 1990-2000-ig Rohamos fejlődés (mobil, szoftver, hardver, ) 2000-től

Távközlési hálózat elemei 172 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)

Hálózati Topológiák (1) 173 Szövevényes (mesh) Trönk áramkörök Részlegesen szövevényes Gyűrű topológia Hátránya: - költséges - összeköttetések száma Előnye: - redundáns - hibatűrő - takarékosabb - redundáns - hibatűrő - nagy sebességű - takarékos - redundáns

Hálózati topológiák (2) 174 Hierarchikus - takarékos - redundancia mentes Tandem összeköttetésű - takarékos - redundáns - nagyforgalmi pontok között Haránt összeköttetés

Távbeszélő hálózat felépítése Nemzetközi irányok Szekunder sík Topológia: - szövevényes Primer sík Tandem Tandem Topológia: - hierarchikus - haránt - tandem Hozzáférési hálózat 175

176 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

177 Magyarországi hálózat

178 A budapesti hálózat

179 Szolgáltatási területek Magyarországon

PSTN - Public Switched Telephone Network 180 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

181 PSTN - Public Switched Telephone Network

PSTN 182 Gerinchálózat A A A A Központ Központ

Áramkörkapcsolás elve 183 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

Tárcsázás 184 Impulzus, tone(dtmf)

Digitális hangátvitel 185 A/D D/A P C M Gerinchálózat Gerinchálózat A D D A P C M Központ Központ

186 Modulációk

Mi az eszköze? 187 A berendezés, amely végrehajtja a modulációt: modulátor A berendezés, ami a visszaállításhoz szükséges inverz műveletet hajtja végre: demodulátor A mindkét művelet végrehajtására képes eszköz (a két kifejezés összevonásából): modem

Dial-up hozzáférés 188 Betárcsázós internet A computerek digitális információi analóg jellé alakíthatóak, és átvihetőek a hagyományos telefonhálózaton Modem modulator-demodulator Amplitúdó moduláció Frekvencia moduláció Fázis moduláció

189

Dial-up hozzáférés 190 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

Modem szabványok 191 ITU-T V.22 1200 bps ITU-T V.22bis 2400 bps ITU-T V.32 9600 bps(1984) ITU-T V.32bis 14.4 Kbps(1991) ITU-T V.34 28.8 Kbps ITU-T V.34bis 33.6 Kbps(1994) ITU-T V.90 56.6 Kbpsdownstream, 33.6 Kbps upstream(1996) ITU-T V.92 56.6 Kbpsdownstream, 48 Kbpsupstream

ISDN 192 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)

ISDN -Interfész jellemzők 193 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 Pont - pont Pont-pont Pont- több pont Vonali kód S interfészen módosított AMI 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

194

Hozzáférési hálózatok xdsl 195 Telefonos ipar 56 Kbps(2000-ben) Kábeltévé ipar 10Mbps osztott kábeleken Műholdas cégek 50 Mbpsajánlatok Lépni kellett az internetezők megtartása érdekében xdsl különféle DSL változatok

Hozzáférési hálózatok ADSL 196 ADSL AsymmetricalDigital SubscriberLine Aszimmetrikus digitális előfizetői vonal Használói vonalon: beszéd adatátvitel Használói végződés PSTN/ ISDN ADSL DSLAM ATM Access Network

197 Hozzáférési hálózatok ADSL

Hozzáférési hálózatok ADSL 198 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

Hozzáférési hálózatok ADSL 199 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

Hozzáférési hálózatok SDSL 200 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

Hozzáférési hálózatok SDSL 201 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

Hozzáférési hálózatok HDSL 202 HDSL Highbit 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

Hozzáférési hálózatok VDSL 203 HDSL (High bit-rate DSL) ITU-T G.991.1 (1998) VDSL (Very-high-data-rate DSL) - ITU-T G.993.1(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

Hozzáférési hálózatok VDSL 204 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)

205 Hozzáférési hálózatok VDSL

Sávszélesség -Távolság 206 100 60 20 8 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

207 Kábeltelevíziós hálózatok

A frekvenciasáv felosztása 208 5 65 87,5 862 MHz RETURN PATH VISSZA IRÁNYÚ SÁV FORWARD PATH ELŐFIZETŐI IRÁNYÚ SÁV 5 16,1 17,5 48,5 56,5 62 65 MHz HKR rádiósáv átm adatátvitelre felhasználható sáv RI TV csatorna adatátv átm 87,5 108 300/302 450/470 750 862 MHz FM rádiósáv analóg KTV sáv hipersáv UHF sáv UHF sáv A FREKVENCIASÁV FELOSZTÁSA

209 Tipikus házhálózati struktúrák

210 Erősítő és elosztó

211 Előfizetői csatlakozók

212 Hálózat felépítése

213 IPTV szolgáltatás az interneten keresztül

214 FTTX hálózatok

215 FTTX = Fiber To The X X=Something FTTx FiberToThe 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

FTTxpéldák

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

Az FTTX-hálózatnagysága 218 Felhasználó és a csomópont közti távolság lehet 10m és 10km között. Az FTTX-hálózat100m és 2000m között változik az esetek többségében.

219

220 FTTH hálózat építő elemei

HFC hálózatok 221 Meglévő, kiépített infrastruktúra Nagy sávszélesség DS irányban Végponti eszközök cseréjével upgradelhető Analóg lekapcsolással a kapacitás nő Internet- sávszélesség igény nő

HFC hálózatok felépítése 222 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

KábelTVhálózat, mint osztott média 223 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 2.000 lakás Downstream, és 500 lakás Upstream irányban

224 GPON

225 Szélessávú vezetékes elérési hálózati trendek

226 Optikai elérési hálózati megoldások

227 PON szabványosítás

228 PON szabványok összehasonlítása

229 GPON hálózat teljesítő képessége

230 PON technológia továbbfejlesztése

OLT helyszínek 231 Optikai vonalvégződtető(optical Line Terminal - OLT)

232 OLT helyszínek

233 Műholdas kommunikáció

234 Helymeghatározás

235 Alkalmazott műholdpályák, tulajdonságaik

236 Alkalmazott műholdpályák, tulajdonságaik A LEO [LowEarthOrbiter] magába foglalja az IRIDIUM (780 km ), ARIES (1018 km) és a GLOBALSTAR (1389 km ) rendszereket. A MEO [ MediumEarthOrbiter] magába foglalja a ICO PROJECT 21 (10 355 km), és az ODYSSEY (10 373 km) valamint a ELLIPSO (7800 km) rendszereket. A GEO [GeostationaryEarthOrbiter] a maga 36000 km magasan lévő pályájával, magába foglalja a AMSC ( US és CANADA ), AGRANI ( közép ÁZSIA és INDIA ) ACeS( dél-kelet ÁZSIA ), és az APMT ( KÍNA ) műholdakat.

Global Positioning System 237 Globális helymeghatározó rendszer A Földön (és környezetében ) Időjárástól, helyszíntől független Csak látni kell az égboltot Bárki által használható (egyutas) Korlátozható (SA/katonaság)

A Global Navigation Satellite 238 System felépítése Űrszegmens Földi követő és vezérlőállomások Felhasználói szegmens

NAVSTAR (USA) 239 24/(31)/31(terv./ker./műk.)műhold ~20.200 km magasságban (átlagos, Föld tömegk.) 6 pályasík (4-6 műhold/pályasík) 55 inklináció (a földi egyenlítőhöz viszonyítva) A pályasíkok 30 -onként az egyenlítő mentén 4 követő és 2 követő/vezérlő állomás (Hawaii, Ascencion, Diego Garcia, Kwayalein, Colorado Springs) 12 sziderikus óra a keringési idő: 11ó58p2,04527s ~1600-1800kg, ~6 m nyitott napelem

240 NAVSTAR (USA)

ГЛОНАСС 241 (CCCP, ma Oroszország) 24 (19keringő)/11 működő műhold ~19.100 km magasságban keringenek 3 pályasík (8+1 műhold/pályasík) 64.8 az egyenlítő síkjával bezárt szög A pályasíkok 120 -onként 11 óra 15 perc keringési idő ~1300-1500 kg, 3-7 év élettartam

242 ГЛОНАСС (CCCP, ma Oroszország)

243 Galileo (Európai Unió civil üzemeltetés) 27/30 műhold / 3 pályasík (9+1 műhold/pályasík) 2005.december végén = az 1. műhold már sugároz ~23 222 km, 56 p. inklináció, 14 óra 4 perc ker. ~675 kg, ígért teljes kiépítettség (FDS) ~2008 új frekvenciák L5 (E5A-B) 1164-1215MHz, (E6-1260- 1300 MHz), E2-L1-E1 1559-1591 MHz!!! Pozitívum: civil, független, pontosság, integritás adatok akár 6 másodpercen belül, ingyenes is Negatívum: civil (pénzforrás), várhatóan 4-8 év mire rendszerbe áll, új GNSS vevők kellenek L1!-L5-L2

244 Galileo (Európai Unió civil üzemeltetés)

BEIDOU-2 (Pejtou-2) / Compass 245 35 (5 GEO+30 MEO pályán) műhold 2007. november végén = az LBS Beidou-1 működik (3 műhold GEO-n, + 1 műhold MEO-nis sugároz ~21 500 km ígért teljes kiépítettség (FDS) ~2010 10 méter, open service Pozitívum: újabb globális helymeghatározó rendsz., még több műhold (műholdszegény helyeken is) Negatívum: új GNSS vevők kellenek, Galileo konkurens, katonai rendszer

246 BEIDOU-2 (Pejtou-2) / Compass

Helymeghatározás elve 247 1 ismert távolság esetén a helyzetünk R=20.200 km Gömbfelületen bárhol

Helymeghatározás elve 248 2 ismert távolság R1=20.200 km R2=20.199 km A két gömbfelület metszésében lévő körön

Helymeghatározás elve 249 3 ismert táv, háromszög R1=20.200 km R2=20.199 km R3=20.201 km A három gömbfelület metszésében 2 pont!!!

Helymeghatározás elve 250 4 ismert táv = egyértelmű R1=20.200 km R2=20.199 km R3=20.201 km R4=20.202 km 1 pont!!!

GPS adatok 251 Ismert, hogy a GPS által kisugárzott jelek rendkívül kis teljesítményűek: -130 dbmw (0 dbmw= 1 mw, 50 dbmw= 100W) Mint bármely más rádiójelet, a GPS jeleit is lehet zavarni Egy pikowatt(10-12 W) teljesítményű interferencia forrás is elegendő a GPS jel tönkretételéhez Jelenleg egyetlen civil GPS frekvencia létezik, a civil vevők döntő többsége egyfrekvenciás. A modulált kód jól ismert A GPS jammingtechnológia nem titkos, egyszerű, házilag összeszerelhető jammermodellek leírása megtalálható az Interneten, komolyabb berendezéseket meg is lehet vásárolni.

GPS adatok 252 A GPS műholdak két jelet sugároznak: L1 vivő 1575,42 MHz L2 vivő 1227,60 MHz Mindkét vivő frekvenciája nagypontosságú atomórához szinkronizált. Mindkét vivőt úgynevezett P kóddal modulálják, az L1-et továbbá úgynevezett C/A kóddal.

GPS civil felhasználása 253 Közlekedés/Áruszállítás Emberi élet védelme Földmérés/Térinformatika Környezetvédelem Időszinkronizálás Katasztrófa elhárítás Precíz mezőgazdálkodás Távközlés Bankügyletek

254 GPS katonai felhasználása

GPS sebezhetősége 255 Nem szándékos zavarás Az ionoszféra okozta interferencia Rádióforrások okozta nem szándékos interferencia Szándékos zavarás Jamming Spoofing Meaconing Emberi tényező GPS vevők tervezési hibái Navigációs rendszerek üzemeltetési hibái Felhasználói ismeretek hiánya

Nem szándékos zavarás 256 Az ionoszféra okozta interferencia Rádióforrások okozta nem szándékos interferencia URH adók 23-as, 66-os és 67-es TV csatornák 23-as, 66-os és 67-es TV csatornák Digitális TV adások Ultra szélessávú radar és kommunikációs berendezések Hibásan működő adók Műholdas Mobil Telekommunikációs Szolgáltatások Horizont feletti radar

Szándékos zavarás 257 GPS Jamming Elegendően nagy energiájú és megfelelő karakterisztikájú zavaró jel kibocsátása a GPS frekvenciákon interferenciát okoz. Zavaró jel típusa lehet: keskenysávú folyamatos adás a GPS sávban, szélessávú folyamatos adás sáv átfedéssel, szórt spektrumú (spread spectrum) GPS jelhez hasonló GPS Spoofing A gyanútlan GPS felhasználó megtévesztésére valódinak tűnő hamis C/A jelek kisugárzása -> a számított pozíció távolodik a valódi helyzettől GPS Meaconing jelvétel és késleltetett újrasugárzás, amellyel összezavarják a vevőket

258 Szándékos zavarás

Helymeghatározási példa 259 GPS/GSM modem személy, tehergépjárművekbe telepítve