HÍRKÖZLÉSTECHNIKA 3.ea Dr.Varga Péter János
2 Légvezetékes hálózat
Alkalmazási területei 3 Kertváros, falu Kis sűrűségű terület Az előfizetői pontok távol vannak egymástól Nem kell árkot ásni, járdát bontani, alépítményt betonozni
Légvezetékes hálózat összetevői 4 Légkábelek (réz/ optikai) Oszlopok Kötődobozok Elosztók Rögzítők, feszítők Csigák, csigasorok
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.
Légkábel elosztó 6 Réz Optika
Oszlopok 7 Fa oszlop Beton oszlop
Optikai önhordó légkábel 8 Acélsodrony Polietilén köpeny Központi elem Optikai szálak Pászma...... Kevlar...... Vakpászma
9 Optikai önhordó légkábel
10 Tengeri kábelezés
11
12
13 DVB
Digitális Televíziózás az EU-ban 14 1961, 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
Magyarországon 15 1999: 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
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
Digitális műsorszórás fajtái 17 DVB-S (műholdon keresztül): nagy terület fedhető le vele egyirányú kommunikáció
18 Digitális műsorszórás fajtái
Digitális műsorszórás fajtái 19 DVB-C (kábelen keresztül): az interaktivitáshoz szükséges válaszcsatornát magában foglalja, nagy kapacitást biztosít, nem befolyásolja az időjárás kétirányú kommunikáció
Digitális műsorszórás fajtái 20 DVB-T (földfelszíni): olcsó általában ingyenes mobil lehetőségek biztosít egyirányú kommunikáció
Digitális műsorszórás fajtái 21 DVB-H(mobil-tévé) A telefon bármikor kéznél van Kicsi és hordozható Zenehallgatással, videó-rögzítéssel összekapcsolható
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 DVB-T
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 DVB-T
26
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 DVB-T mérés
DVB szolgáltatások 29 Programkalauz (EPG) Video-on-demand Sport és pay-per-view
30
31 Hálózatok
Hálózatok osztályozása 32 Hírközlési hálózatok Műsorszóró hálózatok Információközlő és kapcsoló hálózatok Műsor szétosztó Közvetlen műsorszórás Műsor elosztó Távközlő hálózatok Számítógépes hálózatok
33 Számítógépes hálózatok
Definíció 34 számítógépek és a hozzájuk kötődő eszközök meghatározott szabályok (protokoll) szerint együttműködő, összekapcsolt rendszere. (Magyar Nagylexikon 16.)
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.)
Hálózat költségtakarékosság 36 Költségkímélő - gazdaságilag előnyös, ugyanis a rendszer kiépítésekor és üzemeltetésekor (erőforrásmegosztás, kommunikáció költsége...) is takarékosabb megoldást jelent az önálló számítógépek helyett.
37
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.
Hálózat adatbiztonság 39 Az adatbiztonságjobb lehet hálózaton keresztül, hiszen így egyetlen szakember felügyelheti a rendszert, aki naprakészen alkalmazhatja az adatok biztonságos tárolását biztosító lehetőségeket.
Számítógépes hálózatok csoportosítása 40 Gépek feladata szerint Kiterjedés (méret) szerint Nyilvánosság szerint Az adatátvitel sebessége szerint Átviteli közeg szerint Topológia szerint Adattovábbítás módja szerint
Gépek feladata szerint 41 Kliens-szerver hálózatok Peer topeer
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
Nyilvánosság szerint 43 Nyitott rendszerek Zárt rendszerek
Adatátvitel sebessége szerint 44 A másodpercenkénti adatmennyiség továbbítása (sávszélesség kifejezés) alapján: bit/másodperc kilobit/másodperc megabit/másodperc gigabit/másodperc bps Kbps Mbps Gbps
Adatátviteli közeg szerint 45 Vezetékes Koaxiális kábel Sodrott érpár STP, árnyékolt UTP, árnyékolatlan Optikai kábel Vezeték nélküli rádiós infravörös fény lézer fény
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.
Pont-pont topológiák 47 Csillag Teljes (részleges) Gyűrű Fa
Üzenetszórásos topológiák 48 Sín Gyűrű Rádiós
Adattovábbítás szerint 49 Vonalkapcsolt Üzenetkapcsolt Csomagkapcsolt
50 Távközlő hálózatok
Távközlés története Magyarországon 51 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 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)
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
Hálózati topológiák (2) 54 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 55
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 Magyarországi hálózat
58 A budapesti hálózat
59 Szolgáltatási területek Magyarországon
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 PSTN - Public Switched Telephone Network
PSTN 62 Gerinchálózat A A A A Központ Központ
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
Híváskezelés 64 E1 k1 k2 E2 E1 k1 k2 E2 Hurokzárás T-hang Digitek Csengetés Hurokzárás jelzése (számlázás) Hurokzárás Beszélgetés Bontási jelzések
Tárcsázás 65 Impulzus, tone(dtmf)
66
Digitális hangátvitel 67 A/D D/A P C M Gerinchálózat Gerinchálózat A D D A P C M Központ Központ
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
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
Modem szabványok 71 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 Kbps downstream, 33.6 Kbps upstream(1996) ITU-T V.92 56.6 Kbps downstream, 48 Kbps upstream
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)
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
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
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
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
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 Hozzáférési hálózatok ADSL
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
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
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
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
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
Hozzáférési hálózatok VDSL 85 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 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 Hozzáférési hálózatok VDSL
Sávszélesség -Távolság 88 100 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
89 Kábeltelevíziós hálózatok
A frekvenciasáv felosztása 90 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
91 Tipikus házhálózati struktúrák
92 Erősítő és elosztó
93 Előfizetői csatlakozók
94 Hálózat felépítése
95 IPTV szolgáltatás az interneten keresztül
96 FTTX hálózatok
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
FTTxpéldák
FTTxelőnyei Nagy adatátvitel akár nagy távolságra is Könnyen feljavítható / bővíthető Alacsony üzemeltetési költség Nem zavarja az elektromos interferencia
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 FTTH hálózat építő elemei
102
103 Jelátalakítók
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.
Híradástechnikában alkalmazott 105 legfontosabb jelátalakítók Akusztikai jelátalakítók: Mikrofonok Hangszórók Vizuális jelátalakítók: Kamerák, képfelvevő csövek, CCD-k Képcsövek, LCD-k, Plazma megjelenítők
Mikrofonok 106 Hangfrekvenciás tartományban a levegő nyomásváltozását érzékelő eszköz Hanghullámokat elektromos jellé alakítja Típusai (legfontosabb): Szénmikrofon Dinamikus mikrofon Kondenzátor mikrofon Elektrét mikrofon Piezoelektromos
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
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.
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.
Kondenzátor mikrofon 110 Kapacitás : C = ε A d
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)
Hangszórók 112 Elektromos jeleket hangnyomássá konvertáló eszközök. Legfontosabb típusai: Dinamikus hangszóró Piezo v. kristályhangszóró Kondenzátor hangszóró
Dinamikus hangszóró 113 Dinamikus mikrofon inverz működése
Piezoelektromos hangszóró 114 Elektrosztrikciójelenségét használja ki, miszerint: bizonyos kristályok alakja megváltozik, ha bizonyos pontjaira elektromos feszültséget vezetünk.
Kondenzátor hangszóró 115 A mozgó fegyverzet fémréteggel bevont vékony dielektrikum (általában műanyag), míg az álló fegyverzet egy perforált lemez.
Hangfalak, hangdobozok 116 Zárt hangdoboz: Reflex dobozok:
117
Vizuális jelátalakítók 118 Kamerák CCD CMOS
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.
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 CCD
122
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 CMOS
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
Forrás 127 Lukács-Mágel-Wührl: Híradástechnika I. (prezentáció) Lukács-Wührl: Híradástechnika I. (könyv) Németh Krisztián: Távközlő rendszerek áttekintése