Távközlő Hálózatok Órai jegyzet BME VIK Műszaki informatika szak 2002/2003-as tanév Jegyzetelték: Lakat Máté, Groll Bálint Előadták: Dr. Henk Tamás (1-6. fejezet) Dr. Cinkler Tibor (7. fejezet) Dr. Csopaki Gyula és Dr. Ziegler Gábor (8. fejezet) BME TTT 1
Tartalomjegyzék BEVEZETÉS...6 A TTT TANSZÉK...6 Rövid ismertető...6 A Tanszék szerepe az egyetemi oktatásban...6 TÁVKÖZLŐ HÁLÓZATOK...6 Előadók, elérhetőségeik...6 TH oktatási anyagok...6 Magyar nyelvű irodalom...7 TH követelmények...7 TH célkitűzése...7 Tárgy jellege...8 Kapcsolódó tárgyak...9 TH fejezetei...9 1. INFORMÁCIÓKÖZLŐ HÁLÓZATOK FEJLŐDÉSE...10 BEVEZETÉS...10 Az Egyszerű hálózati modell...10 1.1 ALAPTECHNOLÓGIÁK FEJLŐDÉSE...10 Dinamikus alkatrészek, intelligencia...10 Hosszútávú, nagy kapacitású memóriák...11 Átviteli utak...11 1.2 HÁLÓZATOK FEJLŐDÉSE VILÁGSZERTE...11 Elektronikus hálózatok fejlődése...11 AT&T, Amerika, Európa a korai időkben...11 Mai helyzet világszerte...12 Mai helyzet Nyugat-Európában...12 Modellezés - logisztikai görbe...13 Gazdasági hatások...14 1.3 TH FEJLŐDÉSE MAGYARORSZÁGON...15 1938 -ig:...15 1945-90...16 1990-...16 2. INFORMÁCIÓKÖZLŐ HÁLÓZATOK TECHNOLÓGIAI ÁTTEKINTÉSE...19 BEVEZETÉS...19 2.1 TÁVKÖZLŐ HÁLÓZATOK...19 Bevezetés -hálózati síkok...19 2.1.1 Keskenysávú távközlő hálózatok...19 2.1.2 Szélessávú távközlő hálózatok...32 Összefoglalás - technológiai rétegek...41 2.2 SZÁMÍTÓGÉP HÁLÓZATOK...43 Bevezetés - IP alapú hálózatok...43 Klasszikus IP hálózatok...43 QoS IP hálózatok...45 Mobil (mozgó) IP hálózatok...47 IP hálózatok áttekintése...49 VEGYES TECHNOLÓGIÁK...50 INFORMÁCIÓ KÖZLŐ HÁLÓZATOK - BEFEJEZÉS...50 3. HÁLÓZATOK FELÉPÍTÉSÉNEK ELVEI...51 BEVEZETÉS...51 3.1 HÁLÓZATOK ÖSSZEKAPCSOLÁSA...51 Bevezetés...51 2
Hálózatok egyenrangú összekapcsolása...51 Hálózatok hierarchikus összekapcsolása...52 ZH kérdések...52 3.2 HÁLÓZATOK ELEMEI...53 Bevezetés...53 Hálózati réteg elemei...53 Csomópontok feladatai...53 Hálózati réteg feladata...54 3.3 HÁLÓZATOK OSZTÁLYOZÁSA...54 PÉLDÁK...55 3.4 HÁLÓZATOK FUNKCIONÁLIS MODELJE...55 Bevezetés...55 Rétegek a hálózat részei közt...56 Rétegek leírása az adatcsere egysége szerint:...56 Rétegek leírása funkciók szerint...56 Hierarchikusan együttműködő hálózatok funkcionális modellje...57 4. JELÁTVITELI ÉS FORGALMI KÖVETELMÉNYEK...58 JELFORRÁS JELLEMZŐK...58 A BESZÉDJEL ÁTVITELI KÖVETELMÉNYEI...58 Alapvető cél...58 Sávszélességi megfontolások...59 Csillapítás...59 Csillapítás ingadozás...59 Jel/zaj viszony...59 Késleltetés...59 Késleltetés ingadozás...60 Fázistolás...60 Frekvencia eltolás...60 Multiplikatív frekvencia hiba...61 Nemlineáris torzítás...61 ZH kérdések...62 AZ ANALÓG BESZÉDÁTVITEL FORGALMI JELLEMZÉSE...62 Bevezetés...62 Hívás gyakoriság...64 Átlagos tartásidő...64 Forgalomintenzitás...64 Tervezés...64 DIGITALIZÁLT BESZÉDÁTVITEL...64 Bevezetés...64 A codec helye a hálózatban...65 Hullámforma kódoló...65 Vokóderek...65 Hibrid kódolók...65 Beszédkodek jellemzése TH szempontokból...65 Beszédkódoló ajánlások...69 Vizsga kérdések...69 KÖVETELMÉNYEK DIGITÁLIS CSOMAGKAPCSOLT HÁLÓZATOKBAN...70 Jelforrások jellemzése...70 Minőség jellemzése - QoS paraméterek...70 Forgalmi, szolgáltatási osztályok...70 Forgalmi jellemzés adatjelnél...71 5. FIZIKAI RÉTEG...73 BEVEZETÉS...73 5.1 2/4 HUZALOS ÁTALAKÍTÁS...73 Visszhang paraméterek...75 Visszhang...76 DIGITÁLIS JELÁTVITEL ANALÓG CSATORNÁN...77 DC KOMPONENS ÁTVITELE...77 3
1.) Fémvezeték...77 2.) Fényvezeték...77 3.) Rádiós átvitel...77 MEGOLDÁS A DC KOMPONENS ÁTVITELÉRE...78 1.) Megoldások fémvezetékre - vonali kódolás...78 2.) Modulátor: megoldások fém, fény, rádiós közegekben...78 VEZETÉKES ÁTVITEL...79 FÉMVEZETŐ...79 ÁTVITELI KÖZEGEK...80 FIZIKAI RÉTEG...82 ÖSSZEFOGLALÓ AZ OPTIKAI ESZKÖZÖKRŐL...82 Csillapítás...82 Hajlított vezeték követése...83 Torzítások...85 VEZETÉK NÉLKÜLI ÁTVITEL...87 Élettani hatások...87 A VEZETÉKES ÉS VEZETÉK NÉLKÜLI ÁTVITEL ÖSSZEHASONLÍTÁSA...87 6. ÁTVITELI ÉS KAPCSOLÁSI RÉTEG...89 BEVEZETÉS...89 Elvek a hálózati funkciókhoz...89 Fejezetek...89 6.1 FORGALOMIRÁNYÍTÁS...89 A forgalomirányítás elemei...89 6.2 FORGALOM SŰRÍTÉS...90 Bérelt vonal...90 Kapcsolt hálózat, nagy forgalmi igény...90 Kapcsolt hálózat, kisebb forgalmi igény...90 Vizsgakérdés...91 6.3 A FORGALOMIRÁNYÍTÁS ELVEI...91 Forgalomirányítási elvek...91 Hierarchikus forgalomirányítás...91 Torlódásvédelem...93 7. TH TECHNOLÓGIÁK...95 7.1 PDH HÁLÓZATOK: PDH + PCM...95 PDH Alapok...95 E1 Nyalábolás...95 E2 Nyalábolás...96 E1 szinkronizálás...97 PDH előnyök, hátrányok...97 7.2 KAPCSOLÁS PDH HÁLÓZATOKBAN...97 Kapcsolási elvek...98 7.3 ISDN...100 ISDN referencia modell...101 Az S- busz működése...101 Jelzésrendszer...103 7.4 HOZZÁFÉRÉSI TECHNIKÁK...103 Beszédsávi modem...103 Beszédsávon kívüli modemek...103 Kábel modemek...105 FTTx technikák...105 PowerLine...105 Ethernet...105 SDH ÉS SONET...106 Bevezetés...106 SDH nyalábolási hierarchia...107 SDH adategységek...108 E4 -es PDH folyam továbbítása STM-1 en keresztül...113 ATM és IP átvitele...113 4
Hátrányok...113 Multiservice Switching...113 Nagyobb sebességek: VC összefűzés...113 ATM...114 Bevezetés...114 Az ATM jellemzői...114 Az ATM műszaki alapjai...115 Az ATM cella...115 B-ISDN referencia modell...117 Az ATM réteg...117 Cella irányítása...118 Forgalom menedzsment...118 Forgalom management funkciók...119 Útvonalválasztás ATM hálózatban...120 ATM illeszési réteg AAL...120 IP Over ATM...121 OPTIKAI HÁLÓZATOK...122 Eszközök...122 Erősítők...123 Csatolás...124 Kapcsolók, rendezők...124 Szűrők...125 Optikai hálózatok fejlődése...126 Fejlődés...127 8. TÁVKÖZLÉSI SZOFTVEREK...129 JELLEMZŐK...129 SDL...129 AZ INRES RENDSZER...129 Kapcsolatfelépítés...130 Information Transfer...131 Disconnect...131 InRes mint rendszer, blokk, process...131 Processek leírása...132 Process Initiator...133 Process Responder...135 Process Coder_ini...137 CORBA - RÖVID ÁTTEKINTÉS...137 A CORBA architektúrája...138 ORB services...138 IDL...138 DII...138 Interface repository...138 Object adapter...138 Skeleton a server oldalon...138 Implementation repository...139 ASN.1, TTCN...139 5
Bevezetés A TTT tanszék Rövid ismertető A TTT = Távközlési és Telematikai tanszék. Telematika = Telekommunikáció + Informatika, meg kell említeni a Telekommunikáció és az Informatika konvergenciáját. A tanszék elhelyezkedését illetőleg a következő helyeken található: IB IV. emelet; IE III. emelet, Duna felöli rész a TH adminisztráció; IL I. emelet; St II. emelet; weblap: http://www.ttt.bme.hu A Tanszék szerepe az egyetemi oktatásban A tanszék alapjában véve kibocsájtó tanszék, ami azt takarja, hogy a felsőbbévesek oktatásában nagyobb súllyal vesz részt. Nagyjából 100 diplomát bocsát ki évente, mely összeg fedi az informatikus, és a villamosmérnöki diplomákat is. A tanszék intenzív ipari, és nemzetközi kapcsolatokkal rendelkezik Eddig: Mérés Labor; Most: Beszédinformációs rendszerek (Gordos Géza és munkacsoportja); Információs rendszerek fejlesztése (Magyar G.); Számítógép laboratórium Jövő: Két informatikus szakirány, melyek frissítés alatt állnak; választható tárgyak; doktorandusz képzés; Kutatás, fejlesztés Távközlő Hálózatok Előadók, elérhetőségeik Dr. Henk Tamás, docens: TTT, IE348, tel.: 463-4188, henk@ttt.bme.hu. Cinkler Tibor, adjunktus: TTT, IE319, tel.: 463-1861, cinkler@ttt.bme.hu, a TH honlap rendszergazdája. Dr. Csopaki Gyula, docens: TTT. Bock Györgyi, asszisztens: Tárgy adminisztrátora, TTT, IE352, a TTT postarekeszek is itt találhatók, tel.: 463-2085,bock@ttt.bme.hu. TH oktatási anyagok Letölthető jegyzet, nagyjából 50% -ban fedi az anyagot. honlap: http://leda.ttt.bme.hu/~cinkler adatlapi követelmények hallgató jegyzetek, 2 évre visszamenőleg, több verzióban. online könyv bizonyos részletei (szerző: Cinkler, Henk) 6
Magyar nyelvű irodalom E könyvek az I épület könyvtárában megtalálhatóak! Online könyv, föszerkesztője Lajtha György: Távközlő Hálózatok és Informatikai szolgáltatások (Telecommunication Networks and Informatics Services) - kiadó: Hirközlési és Informatikai Tudományos Egyesület, HTE, 2002: http://www.hte.hu/onlinekonyv.html http://www.hte.hu/onlinebook.html Géher Károly: Híradástechnika - Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 2000 Tannenbaum: Számítógéphálózatok Hosszú Gábor: Internetes médiakommunikáció, LSI oktatóközpont, Budapest, 2001 TH követelmények Az aláírás feltétele a legalább 2-es vizsgaeredmény. A tanszék honlapján mintakérdések találhatóak a felkészülés segítésére. 1. NagyZH - 8.hét 1 lapnak 2 oldalán, kijelölt helyen kell megválaszolni a kérdéseket, a lényeget kiemelve. 1. PótZH - 10. hét Pótlás - vizsgaidőszak első 3 hetében, vizsgaalkalmakkor. Számonkérés stílusát ábrába öntve (a piramisok szélessége jelentse a tudásmennyiséget, pl. 4-es osztályzathoz a különböző anyagrészek közti összefüggés is követelmény, a lexikai tudás is kell gyarapodjon a jobb jegyhez...): Vizsgák tipusa: Írásbeli vizsgára kell számítani, kivételes esetben szóbelire kerülhet a sor. Alapvetően 6 kérdést kell kidolgozni, a Zárthelyi és a Pótzárthelyi eredménye néhány kivétellel nem számít bele a vizsgajegybe. Ezen kivételek: 5* zárthelyi írása esetén általában megajánlott 5- ös jár az illetőnek, illetőleg ponthatáron számít a zárthelyi eredménye. TH célkitűzése Számítógép hálózat: (ezentúl: SzH): számítógépek összekötésére szolgáló hálózat, a Távközlő hálózat (ezentúl: TH): távíró-, távbeszélő hálózat,... A kettő együtt: infokommunikációs hálózat, vagy információ közlő hálózat. Az alaptárgy felhasználható az infokommunikációs szakmacsoport 4 szakirányában, illetőleg általános ismeretet ad a többi szakiránynak. A tárgyhoz laborképzés is kapcsolódik, ennek az alapképzésben a Mérés Labor a képviselője, illetőleg az infokommunikációs szakirányban szakirányos laborok formájában ölt testet, mely 3 félévnyi programozott mérést, szimulációt tartalmaz. 7
Tárgy jellege leíró jellegű okszerű összefüggések, szemlélet kialakítása,+ lexika ipar, szolgáltatás, gazdaságosság, kutatás, fejlesztés, jogi szabályozás sok új fogalom! 2 vagy 4 nyelven. A fogalom TH os megnevezése magyarul, angolosan, angolul, illetve a fogalom SzH -s megnevezése. PL: telefon (magyar) = távbeszélő (angolos), illetve mobil telekommunikáció (magyar) = mozgó távközlés (angolos) előadás látogatása melegen ajánlott 60% diszciplina, 40% technológiai ismeretek Itt álljon egy hasonlat a fizika területéről, mely a két különböző tárgyalásmódot szemlélteti: Szóval ez szerint, mikor kísérleteket végzünk, és a tapasztalatok alapján állítunk fel a fizikai törvényeket, akkor az indukció módszerét alkalmazzuk, amennyiben pedig a fizikai törvényeink felhasználásával próbálunk meg valamit kikövetkeztetni, akkor a dedukció módszerét alkalmazzuk. Példaként lehet említeni a kísérleti fizikát és a villamosságtant, melyek az indukciót használják, dedukciót használ viszont az elméleti fizika, az elméleti villamosságtan, és az elektronfizika. Lássuk, hogyan adaptálható az ábra az Információközlő hálózatokra: A SzH tárgyalása inkább diszciplináris, pl. OSI modell: A Távközlő Hálózatok vegyes tárgyalásmódot fog alkalmazni, az alábbi sorrendekkel: 8
Kapcsolódó tárgyak A legfontosabb: Számítógép Hálózatok Alaptudás szinten követelmény: Tömegkiszolgálás Információelmélet Operációs rendszerek Beszédinformációs rendszerek Formális nyelvek Fizika Digitális technika TH fejezetei Bevezetés 1. Információközlő hálózatok fejlődése 2. Technológiai áttekintés 3. Hálózatok felépítésének elvei 4. Jelátviteli követlemények 5. Fizikai átvitel (idáig Henk Tamás előadásában) 6. Átviteli és kapcsolási réteg 7. Távközlő hálózatok - technológiai esettanulmányok (idáig Cinkler Tibor előadásában) 8. Távközlési szoftverek (Csopaki Gyula) 9
1. Információközlő hálózatok fejlődése Bevezetés SzH - Computer Network TH - Telecommunication Network A kettő együtt: információközlő hálózat, vagy egyszerűen hálózat, angolul Infocommunication Network, de mivel ez a szó nics benne az angol szótárban, IT technology néven ismerik a világon. Az Egyszerű hálózati modell Álljon itt egy ábra, mely egy egyszerű hálózatot ábrázol: Az ábra elemeinek megnevezése a két hálózati elnevezéssel: TH távbeszélő készülék; telephone equipment SzgH számítógép; computer távbeszélő kapcsoló központ, röviden: kapcsoló; telephone switching exchange, röviden: switch útválasztó; router Mindkét elemmel kapcsolatosan általános számítástechnikai igény merülhet fel: Boole algebra - alapvető feladat Memória A kettőt együtt az intelligencia szóval jellemezzük. Hagyományosan elmondható, hogy a távbeszélő készülék nem intelligens, viszont a számítógép igen. Ezzel szemben a kapcsoló jóval több intelligenciát tartalmaz, mint egy router, azaz, a SzgH -nál kitolódik az intelligencia. A kapcsoló elnevezés a routerrel szemben nem jelenti, hogy a kapcsolónak ne lenne útválasztó funkciója. 1.1 Alaptechnológiák fejlődése Dinamikus alkatrészek, intelligencia A Távközlő Hálózatokban az eszközök egyik legfontosabb paramétere a megbízhatóság, ezt mindíg szem előtt kellett tartani, egyes technológiák ezért nem terjedtek el széles körben. Elektromechanikus világ: eszköze a jellfogó, vagy relay (relé) - jelfogó logika - Boole algebrát és memóriát ezzel is lehet realizálni! Sorrendi hálózatokat is! Még számítógépet is lehet belőlük építeni (Kozma László). A központokba építették (a távbeszélő készülékben túl drága lett volna) Elektroncső - nagy meghibásodási arány, nem játszott nagy szerepet. Tranzisztor - jobb, mint a cső, de a megbízhatósággal neki is gondjai voltak Mikroprocesszor - (integrált tranzisztor - azaz nem egyenként ültetik be) - eleinte itt is voltak bajok a megbízhatósággal, ami a TH-ban nagyon fontos! Jelenleg, mikor megbízhatóságuk már jónak mondható, még mindíg meleg tartalékkal dolgoznak, azaz ugyanazt a feladatot 2 processzor végzi. A technológia alapvető paramétere a csíkszélesség, mely: 10
gyártás szinten: cca 120 nm laborban: cca 70 nm Ez a technológia 30 éve exponenciálisan növekszik. Mivel a csíkszélesség csökkentése nem mehet minden határon túl, helyette jön majd a nanotechnológia (itt már a molekula belsejében kell vizsgálódni (scrödinger - egyenlet), míg a tranzisztoroknál nem! (Maxwell - egyenlet) -> Ipari szinten cca 2010-re lesz eredmény Hosszútávú, nagy kapacitású memóriák Morse, papírtekercs Lyukszalag, lyukkártya Átviteli utak légvezeték - cca 10 bit/sec sodort érpár, ér négyes rádiós átvitel koax vezeték optikai vezető: z az igazi áttörés - egy időben jelent meg a mikrotechnológiával, mivel mind az optikai szál, mind a mikrotechnológia fontos alap pillére az anyagtisztaság. Előnye, hogy nagy távolságok, pl 100 km is áthidalható vele. Az optikai vezető sávszélessége: cca 1 Tbit/sec (ipari) cca 50 Tbit/sec (labor) - a végberendezés a korlát, Nagy távolságokra is - akár 100 km-re. Elvi határ: cca 200 Tbit/sec (vezetéké a határ) 1.2 Hálózatok fejlődése világszerte Elektronikus hálózatok fejlődése Ebben az elnevezésben benne foglaltatnak az elektromechanikus hálózatok is. Néhány szabadalom: 1837 Samuel Morse - kézi távíró, Morse ABC 1854 David Hughes - távgépíró 1876 Graham Bell - távbeszélő 1878 Edison, Puskás Tivadar - kézi kapcsolású kapcsoló központ 1889 Almon Srowger - automata kapcsoló. Ez az ember egy temetkezési vállalkozó volt, és azért találta fel az autómata kapcsolóközpontot, mert egy konkurrens temetkezési vállalat vezetőjének felesége ült a kézi kapcsolású központban, így mindíg saját férjét kapcsolta haláleset alkalmával. Srowger, hogy kiiktassa anyut, feltalálta az autómata kapcsolóközpontot. AT&T, Amerika, Európa a korai időkben Európa az 1930-as években felzárkózott a fejlődésben. Az AT&T monopólium: AT & T monopólium (Bell nyomán) spontán alakult -, majd később kötelezték, hogy az Amerikán kívüli készülékek gyártását Amerikán kívülre helyezze. Az AT&T-t 7 részre szabdalták (Baby Bells) - egy per miat, + ma már nem gyárt semmit. A gyártást a Lucent, majd Avaya vette át. Ugyancsak így jött létre az ITT, aki főleg Európában gyártott (ez volt az 1. lépés a monopól helyzet megszűntetésére, és nagy lökést adott Európának). Ezután a II. Világháború alatt Európa lerombolta a felépített értékeket, a háború szakemberek, berendezések pusztulásával járt, megint az USA-ra helyeződött a hangsúly. Az amerikai dominancia 1980-ig nagyon jelentős volt, és még most is övé a vezető szerep, de pl. mobil távközlés, ATM, ISDN terén Európa előrébb jár. 11
Mai helyzet világszerte 1600 1400 Mi lli ó da ra b 1200 1000 800 600 400 Telefon fővonal Mozgótelefon ISDN vonal KábelTV előfizető Internet felhasználó 200 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Forrás: European Information Technology Observatory, 2002, EITO http://www.eito.com Ma már mobiltelefonból több van, mint vezetékesből. Ami fontos az ábrából: Vezetékes és mobil metszéspont hol van Mobil nagyon gyors felfutású Vezetékes telítődő 2001-ben metszik egymást Mai helyzet Nyugat-Európában 450 400 Millió darab 350 300 250 200 150 100 Telefon fővonal Mozgótelefon ISDN vonal KábelTV előfizető Internet felhasználó GPRS felhasználó WLAN felhasználó 50 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Amit érdemes megfigyelni, hogy Európában megcserélődött az ISDN és a CaTV szerepe. Ezzel kapcsolatosan két dolgot említünk meg: USA-ban régebben a CaTV-s nem nyújthatott távkölési szolgáltatást és vice versa. ISDN: Európában elterjedt (Európai találmány) 12
Modellezés - logisztikai görbe Egy tipikus fejlődési görbe a következő módon néz ki: Jellemzi a kezdeti exponenciálisan növekvő szakasz, aztán a lineáris telítődés, majd az elkerülhetetlen hanyatlás. Mindez modellezhető a logisztikai görbével. Ez egy analitikus függvény, melynek vannak szabad paraméterei, így a konkrét problémához illeszthető. Mérőszám az idő függvényében. A függvény a következő differenciálegyenletnek tesz eleget: dl( t) L( t) dt k És ábrán így néz ki (a paraméterek az alábbi példában szereplők) k L( t) A differenciálegyenlet megoldása: k L( t) 1me t, ahol - meredekségi tényező k - maximális populáció m - kezdeti feltétel, meghatározása a következő egyenletből lehetséges: k L(0) 1 m Az Európai mozgó távközlésre illesztve a görbét, a következő paraméter -értékek adódnak ( t 0 időpontnak az 1991-es GSM helyzetet véve): t 0 ; k 415 [millió] ; m 600 ; L ( 0) 0. 7; 0. 75 13
Az eredeti, és az illesztett görbe viszonyát mutatja a következő ábra: Ny-Eu. mozgótelefon ellátottsága Logisztikai görbe 450 400 350 Millió darab 300 250 200 150 100 50 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Gazdasági hatások A mostani helyzet: 1000 főre eső fővonalak száma 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 10000 20000 30000 40000 GDP/fő (USD) Argentína Brazília Dánia Norvégia Nagy Britannia Finnország Japán Franciaország Kína Magyarország Németország Világ Olaszország Oroszország Románia Spanyolország Svédország USA A függőleges tengely dimenziója 1000 főre jutó telefonvonalak száma, amit más néven penetrációnak, elterjedtségnek neveznek. Vízszintesen az egy főre jutó GDP - t ábrázoltuk. Az ábra jelentése, hogy minél nagyobb egy ország nettó összterméke, annál fejlettebbek a Távközlő hálózatai. A fejlődést a technológia és a fizetőképes kereslet határozza meg. 14
A gazdasági recesszió hatása Minden gazdasági folyamatra jellemző. Az információközlő hálózatok recessziója 2000 környékén kezdődött, és két oka van: Tőzsdei hatások (USA): A mozgó távközlés gyors fejlődése miatt (kb 10 év alatt utólérte a vezetékest) a tőzsde túlfutotta magát, a papírérték jobban ment fel, mint ahogy a fejlődés követni tudta volna. Az informatika terén a.com társaságokat érdemes megemlíteni, melyek úgy gondolták, hirtelen meg tudnak majd gazdagodni internetes szolgáltatásokból. Ellenben a mozgó távközlés fejlődése lelassult, a.com társaságok elbukták szándékukat, így az informatikában és a távközlésben mutatkozó recesszió magyarázható. Tőke kivonás hatása (EU, lásd később) UMTS (Egyetemes Mozgó Távközlő Rendszer): Ugyanakkor mégegy fontos oka van a recessziónak. Ez nem más, mint az UMTS, azaz a Universal Mobile Telecommunications System. Ez egy ígéretes technológia, mely vagy ATM -re épülő IP -vel, vagy all IP -s megoldással 100kbit/sec... 2Mbit/sec -es hozzáférési sebességet garantál, a hozzáférési adatsebesség a mozgó állomás fizikai sebességétől függ. Ez alapvetően egy számítógép hálózati technológia. Árverésen lehetett az ezzel kapcsolatos koncessziós jogokat megvásárolni az államtól. Az állam eladta a jogot különféle társaságoknak, esetleg időleges jelleggel. Álljon itt egy táblázat, mely egyes országokra bontva határozza meg a koncessziós jogok árát: Anglia 49.7 milliárd euró Olaszország 12.5 milliárd euró Németország 49.7 milliárd euró Ezek a pénzösszegek hatalmasak, összemérhetőek egy ország jövedelmével. A cégek hitelt vettek volna fel ezen összegek kifizetésére, de a bankok nem hiteleztek, mert nem látták, hogy a befektetés megtérülne. Így a pénzt a távközlésből vonták el, és ez a lépés túl korainak bizonyult, hiszen még nem volt érett az UMTS, nem volt rá olyan igény, hogy ez a befektetés megtérüljön. A bankok így nem hiteleztek pénzt, ami az anyagi problémákat megmagyarázza. Így az az előny, amit Európa szerzett a GSM révén a mozgóinformációközlésben Amerikával szemben, szertefoszlott. Szerencsére Magyarországot kevésbé ez a válság, nagy mértékű leépítések nem voltak, inkább csak létszámkorlátozások léptek érvénybe. Meg kell említeni, hogy Japánban már működik egy UMTS jellegű szolgáltatás. A világon 20-25 országban áll előkészület alatt az UMTS bevezetése. 1.3 TH fejlődése Magyarországon Három időszakra bontható a fejlődés, a vizsgálatot a szolgáltatás, az ipar, és a kutatás szempontjaiból végezzük. A szolgáltatás és az ipar összehasonlításánál két összeg összehasonlításáról van szó. A szolgáltatásnak van egy szükséglete (mennyi készülék kell a szolgáltatás fenntartásához), ami számszerüsíthető, ezt vetjük össze az ipar előállításával, az export és az import egyenlegének felhasználásával. 1938 -ig: Lássunk néhány szabadalmat, azok megvalósítását. szabadalom első megval (USA) magyar megval történelem Morse 1837 1844 1846 - reformkor vége Bell 1876 1877 1881 - kiegyezés után Edison-Puskás 1877 1878 A táblázatból kitűnik, hogy Magyarország élen járt. A szolgáltatás helyzete: A kábeltelevízió elődje, a telefonos hírmondás 1893-tól üzemelt. 1938-ban a távbeszélő hálózatban az elterjedtség 10% volt, ami a bécsi helyzetnek felel meg. 15
Ipar: A Tungsram az orosz iparnak szállított. ITT, International Telegraph & Telephone budapesti gyára: Standard, mely világszerte kiemelkedőnek számított, ugyanis a világon összesen 12 olyan gyár volt az 50 -es években, melyben autómata távbeszélő központokat gyártottak. A Siemens, Philips, stb... is létrehoztak gyárakat Magyarországon. Kutatás, fejlesztés: 1945-90 Tungsram, BME Szolgáltatás: Ipar: Gyakorlatilag nem fejlődött, mennyiségileg megmaradt, minőségileg nem változott, maradt az elterjedtség kb. 10%- on. A nyugati országok embargóval súlytották Magyarországot, hiszen a fejletlen távközlés hátrányt jelentett a hidegháborúban. Az embargós termékekhez csak kis mennyiségben lehetett hozzáférni, pl. PCM codec chip, pontos oszcillátorok mind COCOM listán voltak. Mivel nagy mennyiségben nem lehetett megszerezni ezeket a technológiákat, csak egy kis csapat tartotta a lépést. A keleti országok egyébként sem tartották fontosnak a távközlést, tehát még azokat az eszközöket sem alkalmazták, melyek nem voltak embargósak. Számukra a nehézipar fejlesztése volt a lényeg. 45 után államosították az ipart minden téren. Ekkor jött a legendás Standard per is. Magyarország elszakadt a nemzetközi technológiától, így 90-re elért egy 10-15 éves lemaradást. Az ipar mértéke ugyanakkor jelentős volt, (pl.: Videoton, BHG) mely a KGST piacra termelt. Tehát 45-ig jól fejlődött az ipar, majd bár volumene tovább bővült, de nagy lemaradás jött létre, főleg a szolgáltatás területén. Kutatás, fejlesztés: 1990- BME, a hangsúly áttevőtött az MTA -ra MTA - kutatóintézeteit létrehozták KFKI (Simonyi) SZTAKI TKI - Távközlési Kutatóintézet Bevezetés -Elnevezések: nyilvános-magán nyilvános hálózat: bárhol, bármikor, bárki számára elérhető, ha meg tudja fizetni, pl.: Pánk arc felmászik a fára, és oda akar telefont. magán hálózat: intézmények tartják fennt, intézményen belül térítésmentes, pl.: Műszaki Egyetem belső telefonhálózata. kapcsolt - bérelt vonal Kapcsolt vonal esetén mindíg valamilyen billentyűzet található a végberendezésen, egy jelzésfolyamat jellemző, mely lebonyolítja a kapcsolatot (felépít, fenntart, lebont, mindez a kapcsolóközponton keresztül). Bérelt vonal esetén egy előre meghatározottidőre kibérlik a vonalat, megmondják honnan, hova, és meddig. Példák hálózatokra: kapcsolt nyilvános kapcsolt magán - BME telközpont bérelt nyilvános bérelt magán 16
Ipar eleinte: Megszűnik az embargó, de ugyanakkor a KGST is. Összeomlott a magyar ipar (150.000 emberből maradt 20.000). A szakemberek átáramlottak a szolgáltatói szférába. Szolgáltatás: A szolgáltatás dinamikusan fejlődni kezdett, az emberek az iparból a szolgáltatói szférába csoportosultak át. A szolgáltatáshoz tőkére van szükség, ezt a tőkét elő kellett teremteni valahonnan. A megoldás: privatizáció, monopól koncesszió eszközök: dereguláció, távközlési törvény módosítása. Dereguláció: Kezdetben volt a Magyar Posta, melyet több lépcsőben felszabdaltak: MATÁV, ANTENNA HUNGÁRIA, MAGYAR POSTA RT., HIF (szabályozás gyakorlati kérdéseivel foglalkozik), minisztériumi képviselet, érdekképviselet. A MATÁV- ot privatizálták, így tudták a 10% -os elterjedtséget 40%-ra feltornázni (hatalmas beruházás: gerinchálózatok, végpontok, kapcsolóközpontok 1.000.000 -> 4.000.000 felhasználó). A lemaradás elsikálásához 6 évre volt szükség, 92-98 -ig megtörtént a kívánt fejlődés. Ugyanakkor a befektetés megtérülése is ujabb 6 évet vett igénybe, ezért a monopol helyzetet biztosítani kellett, különben el sem vállalta volna: 92-02-ig a Matáv monopol koncessziót kapott. Ezen koncesszió hatásköre: minden kapcsolt, nyilvános beszédátvitel a helyi körzetek nagy részére, a helyközi összeköttetések teljes egészére, és a nemzetközi összeköttetések mindegyikére. Így verseny szférában megmaradt a magán célú beszédátvitel, a nyilvános bérelt beszédátvitel, és az adatátvitel. VoIP : Voice over IP- IP feletti beszédhang átvitel. Magyarországon a PanTel próbálkozott meg vele, de, felmerült a kérdés, hogy sérti e ezzel a MATÁV monopóliumát. A megoldást az jelentette, hogy a szolgáltatás minőségét mesterségesen le kellett rontani (HIF döntése), hogy megfeleljen a következő paramétereknek: késleltetés 200 msec - sokat kell várni beszéd közben csomagvesztés 1% - ez nem okoz komolyabb gondot az érthetőségben a késleltetés miatt visszhangelnyomást kell alkalmazni. Az eredmény az lett, hogy kizárólag a nemzetközi mozgó távhívások terén lett létjogosultsága, pl PannonGSM +0. (Természetesen ezt látva a MATÁV ennek hatására megemelte az előfizetési díjakat, csökkentette a nemzetközi díjakat, és ezáltal biztosította a versenyképességét a nemzetközi hívások terén.) NIIF: Nemzetközi Informatikai Infrastruktúra Fejlesztés: 1980, a világ élvonalában van ez a hálózat, ez egy akadémiai IP hálózat, mely intenzíven fejlődik. Meg kell említeni, hogy VoIP is tervbe van véve. CATV: A kábeltelevízió szolgáltatók rossz szemmel nézték, hogy míg a MATÁV szolgáltathat kábeltv-s szolgáltatást, ők nem szállhatnak be a távközlésbe. Ennek hatására döntést hoztak, melynek értelmében a MATÁV csak korlátozásokkal szállhat be a CaTV üzletágba. A monopól koncesszió 2001 dec 31 -én véget ért. Mozgó távközlés: NMT, Northic Mobile Telecommunication System, 91 környékére tehető, analóg rendszer, 450Mhz -en. Európában nagyjából 11 féle rendszer működött, melyek inkompatibilisek voltak. GSM: Global System for Mobile Telecommunications: mozgó távközlés világszerte. Ez 140 országban üzemel, 900 illetve 1800 Mhz-en. 93 -tól Magyarországon oligopól koncesszió, mely szerint 3 cég uralja a mozgó távközlést. Magyarország élvonalbelinek számít a GSM szempontjából. (például MMS szolgáltatás - Westel) Ipar - folytatás A technológiai lemaradást is be kell hozni, hiszen át kell térni az elektromechanikus kapcsolóközpontokról a programvezérelt központokra. Rendszerválasztó tender, 92: A Matáv pályázatot írt ki a berendezések szállítására (szerződésbeli kötelezettsége végett), és aki nyertes, az Magyarországon ipart kell telepítsen. 2 nyertes lett, a Siemens és az Ericsson. Ugyan a BHG is pályázott,nem nyert, így ez a vállalat halálát jelentette. A nyerteseken kívül egyéb cégek is telepítettek ipart, pl.:nokia, Motorola. Így a Magyar ipar ismét fejlődésnek indult. A középvállalati rétegy gyakorlatilag hiányzik. Ugyanakkor a távközlésben a HW gyártásról áttevődött a hangsúly a SW gyártásra (szoftver házak), hiszen pl. a hívás adatokat 5 évig visszamenően tárolni kell, és ez egy komoly informatikai probléma, hozzávéve, hogy kellő adatbiztonságot kell garantálni. 17
Kutatás és fejlesztés A 90 -es években a hangsúly visszakerült a BME környékére, ahol PhD képzés folyik SW házak jöttek létre Regionális központok, fejlesztő, kutató laboratóriumok: kompetencia központok innovációs központok feladatok támogatása (Compaq) Fejlesztőintézet Kutató labor példaként lehet említeni az Ericcson kutató -fejlesztő intézetét Lágymányoson, vagy a T-Systems RIC hozható példának egy tipikus fejlesztő teamról beszélvén (cca 30 fő). RIC = Regional Innovation Centre. A recesszió ellenére tovább folyik a kutatás. 18
2. Információközlő Hálózatok technológiai áttekintése Bevezetés Q Miért építünk hálózatokat? A Hogy különböző információkat vigyünk át rajtuk. Az információ lehet üzenet (email, sms), (pár) beszéd, (tömörített) videó, adat. Eleinte az információtípushoz fejlesztették a hálózatokat, arra pedig a szolgáltatást. Természetesen egy adott hálózatnak ekkor is volt másodlagos felhasználása, pl. analóg vonalon modem segítségével adatot lehetett átvinni. Ez a szemlélet nagyjából 100 éven keresztül volt meghatározó. Ezután a hálózatokat az információ típusok szerint tervezték. A többesszám fontos, hiszen például egy integrált hálózat többféle információt is átvihet, pl.: ISDN technológia, mely integrált szolgáltatásokat nyújt. 2.1 Távközlő hálózatok Bevezetés -hálózati síkok Tehát ez egy hierarchikus felépítés, régebben több szintig is felment, manapság az ábrán látható hierarchia van alkalmazásban. Általában 3 mélységű hierarchia jellemző. - Gerinchálózat: szekunder és primer központok - Hozzáférői hálózat: előfizetők és a helyi központok - Központ-közi hálózat, törzshálóat: primer + szekunder + helyi központok. 2.1.1 Keskenysávú távközlő hálózatok Távíró hálózat Az információ típusa: üzenet A papírtekercs eltárolható Probléma: a csomópontokban lévő ütközés. 19
A megoldást az üzenetkapcsolás tárol és továbbít elve szolgáltatta: ütközés esetén az egyik üzenetet eltették a fiókba, majd később továbbították: Teljes mértékben kézi kapcsolású volt a rendszer. Meg kell említeni, hogy a kétirányú, duplex üzenetátvitelhez mindkét irányba ki kell húzni egy pár drótot: Így a következőképpen néz ki egy csomópont: Távgépíró hálózat Berendezések: Adó - írógép szerű jószág, mely lyukszalagra dolgozott. (távgépíró) Vevő - egyszerű lyukszalag olvasó berendezés. Kezdetben kézi üzenetkapcsolást, később áramkörkapcsolást alkalmaztak. Az áramkörkapcsoláshoz fel kell építeni egy áramkört, ehhez tárcsázni kellett. A kapcsolás eleinte kézi, majd automatikus volt, és valós áramkörkapcsolt hálózat jött létre. Minden előfizetőnek külön hívószáma volt. Hátrányok: 20