Infokommunikációs rendszerek 1.ea

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 (2014.05.03.) 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

Hálózatok fogalma 12 A fizikai hálózatok különféle információ típusok külön-külön vagy integrált átvitelére szolgálnak Pl: beszéd, hang, dokumentum, szöveges vagy multimédia üzenet, mozgókép, adat,

Hálózatok fogalma 13 Az átvitt információ típusoknak megfelelően különféle hálózatok alakultak ki, amelyek különféle forgalmi szolgáltatásokat nyújtanak. A különféle szolgáltatásokat nyújtó hálózatok gyakorlati megvalósításuk során részben közös elemekre épülhetnek, de a nyújtott szolgáltatásuk alapján elvileg külön-külön értelmezhetők.

Hálózatok kapcsolatai 14 Hálózatok egyenrangúan és/vagy hierarchikusan kapcsolhatók össze. Hálózatok megkülönböztetése technológiájukban területükben igazgatási üzemeltetési egységükben

Egyenrangú hálózatok 15 Egyenrangúan együttműködő hálózatokról akkor beszélünk, ha az elemi hálózatok csak hordozó szolgáltatást nyújtanak.

Hierarchikus hálózatok 16 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.

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

Az információ továbbítás 18 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

19

Mi lehet az üzenet? 20 Beszéd Zene Szöveg Állókép Mozgókép Adat

Jelek 21 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

Jelek felosztása 22 értékkészlet szerint lefolyás szerint az információ megjelenési formája szerint az érték meghatározottsága szerint

23 Jelek értelmezési tartománya és értékkészlete

24 Jelek grafikus ábrázolása

A kommunikációban használt 25 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

A kommunikációban használt 26 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.

A kommunikációban használt 27 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 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 reflexiómentesség (visszaverődés nélküli rendszer) Minden esetben igyekszünk a reflexió mértékét az egész átviteli frekvenciasávban a lehető legalacsonyabban tartani

35 A jelátvitel fizikai közegei

36 A telekommunikáció elektromágneses spektruma Frekvencia (Hertz) 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 ELF VF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF Energia, telefon Forgó generátorok Telefon Zenei berendezések Mikrofonok Csavart érpár Rádió Rádió, televízió Elektroncsövek Integrált áramkörök Koaxiális kábel Mikrohullám Radar Mikrohullámú antennák Magnetronok Infravörös Lézerek Irányított rakéták Látható fény Optikai szál AM rádió FM rádió és TV Földi és műholdas mikrohullámú átvitel

37 Réz alapú kábelek

Rézalapú kábelek előnyei 38 Egyszerűbb szerelési technológia Alacsonyabb telepítési költségek Olcsó aktív eszközök Szennyeződésre kevésbé érzékeny csatlakozások Helyes telepítés után megbízható, sokoldalú, költséghatékony

Rézalapú kábelek hátrányai 39 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 40 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!

41 Vezetékes átvitel koaxiális kábelen

Vezetékes átvitel koaxiális kábelen 42 Homogén hullámimpedancia Egyszerű meghajtó/vevő áramkör Mechanikai sérülésekre érzékeny (pl. megtörés Z 0 megváltozik)

Koaxiális kábelek típusai 43 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

44 Koaxiális kábelek típusai

45 Koaxiális kábel csatlakozók

46 Csavart érpáras átviteli közeg (TP Twisted Pair) Zaj, Zavar Z 0 /2 Z 0 /2 Z 0 /2 Z 0 A zavarvédelmet az érpárok összecsavarása jelenti, valamint a szimmetrikus meghajtás UTP UnshildedTwisted Pair Árnyékolatlan csavart érpár

47 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)

48

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

50

51 Kábel csatlakozások, csatlakozók

Kábelek fizikai osztályozása 52 Fali (Solid) kábel Fix telepítésre tervezték Rézvezetők tömörek Merev szerkezetű Sokkal jobb elektronikai paraméterek A teljes csatornában maximum 100m hosszban telepíthető

Kábelek fizikai osztályozása 53 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

54 Üvegszál alapú kábelek

Üvegszál alapú kábelek előnyei 55 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 56 Drága aktív és passzív elemek Drága telepítés A belső vezetőszál érzékeny a fizikai behatásokra A csatlakozás érzékeny a szennyeződésekre

Optikai kábel ötlete 57 A folyadéksugár csapdába ejti a fényt! Ez volt az alapötlet, ami az optikai szál technikai alkalmazásához vezetett.

58

Optikai kábel ötlete 59 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

60 Optikai kábel szerkezete

Kábel típusok 61 SM (SingleMode) 9 mikron mag Hosszú távolságok áthidalására (max 100 km) MM (Multi Mode) 50 mikron mag Rövidebb távolságok áthidalására (max 550 m)

Optikai szál gyártása 62 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 63 Belső kémiai gőzlecsapatás tisztítás hordozócső készítés mag növesztése (lecsapatása) zsugorítás

Szálhúzás 64 Preform Grafit kemence Vezérlő egység Primer védelem Hűtőfolyadék Száldetektor Csévélő dob Feszítő dob

65

Kábelgyártás 66 Dobok a szálakkal SZ sodrat Vazelin Vezérlő egység Pászma növesztése Pászma átmérő detektor

LAN optikai kábelek fajtái 67 1. Single 2. Zipcord 3. Tight-buffered 4. Unitube glass armoured 5. Unitube standard with spl 6. Multitube glass armoured

68 Optikai kábel csatlakozók

69 Strukturált kábelezés

70 Épületek összekötése

71 Függőleges kábelezés

72 Vízszintes kábelezés

73 Szerelési szabályok

74

75 Vezeték nélküli átvitel

Optikai átvitel -Lézer átvitel 76 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 77 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 78 WLAN chipset gyártások alakulása (millió darab)

79 Mobile eszközök napjainkban

Mi az a WLAN? 80 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 81 Nincs szükség kábelezésre Az internetkapcsolatot meg lehet osztani Mobil eszközök kényelmes használata Egyszerűen telepíthető

A WLAN hátrányai 82 A rádiójeleket nem állítja meg a fal Illetéktelenek rácsatlakozhatnak hálózatunkra

83 Vezeték nélküli adatátvitel IEEE 802.11

84

WLAN frekvenciasávok 85 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 86 U-NII Unlicensed National Information Infrastructure 5 GHz(λ 6 cm) kevés zavaró jel

87 WLAN frekvenciasávok

88 Egy tipikus rádiós hálózat

A WLAN hálózatok csoportosítása 89 Működésük szerint Az ad-hoc mód Az infrastruktúra mód

A WLAN hálózatok csoportosítása 90 Kiépítés szerint SOHO Enterprise

A WLAN hálózatok csoportosítása 91 Eszközök szerint Asztali Hordozható

A WLAN hálózatok csoportosítása 92 Antennák szerint Kör sugárzó Szegmens sugárzó Iránysugárzó

A WLAN hálózatok csoportosítása 93 Védelem szerint Nyilvános WLAN Jól védett WLAN Prompt WLAN

94 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 λ= c /f c = 3*10 8 m/s

99

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

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 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 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 a moduláció? 187 Ahírközlésben a vivőhullám valamely jellemzőjének változtatását nevezik modulációnak A szinuszos jel három fő paraméterét, az amplitúdóját, a fázisát vagy a frekvenciáját módosíthatja a modulációs eljárás, azért, hogy a vivő információt hordozhasson

Miért van szükség modulációra? 188 hullámokat megfelelő hatásfokkal sugározhassuk ha minden adó ugyanazon a frekvencián sugározna, az eredmény az lenne, mintha több száz ember beszélne egyszerre, ugyanabba a teremben

Mi az eszköze? 189 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 190 Betárcsázós internet A computerek digitális információi analóg jellé alakíthatóak, és átvihetőek a hagyományos telefonhálózaton Modem modulator-demodulator Amplitúdó moduláció Frekvencia moduláció Fázis moduláció

191

Dial-up hozzáférés 192 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 193 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 194 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 195 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

196

Hozzáférési hálózatok xdsl 197 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 198 ADSL AsymmetricalDigital SubscriberLine Aszimmetrikus digitális előfizetői vonal Használói vonalon: beszéd adatátvitel Használói végződés PSTN/ ISDN ADSL DSLAM ATM Access Network

199 Hozzáférési hálózatok ADSL

Hozzáférési hálózatok ADSL 200 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 201 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 202 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 203 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 204 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 205 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 206 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)

207 Hozzáférési hálózatok VDSL

Sávszélesség -Távolság 208 100 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

209 Kábeltelevíziós hálózatok

A frekvenciasáv felosztása 210 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

211 Tipikus házhálózati struktúrák

212 Erősítő és elosztó

213 Előfizetői csatlakozók

214 Hálózat felépítése

215 IPTV szolgáltatás az interneten keresztül

216 FTTX hálózatok

217 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 220 Felhasználó és a csomópont közti távolság lehet 10m és 10km között. Az FTTX-hálózat100m és 2000m között változik az esetek többségében.

221

222 FTTH hálózat építő elemei

HFC hálózatok 223 Meglévő, kiépített infrastruktúra Nagy sávszélesség DS irányban Végponti eszközök cseréjével upgradelhető Analóg lekapcsolással a kapacitás nő Internet- sávszélesség igény nő

HFC hálózatok felépítése 224 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 225 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

Házi feladat 226 A műholdak története 2007 (youtube videó) http://www.youtube.com/watch?v=hbzo18lj2pc

Forrás 227 HTE: TÁVKÖZLŐ HÁLÓZATOK ÉS INFORMATIKAI SZOLGÁLTATÁSOK Takács György: A távközlési hálózattervezés sajátosságai BME VIK: Infokommunikációs rendszerek és alkalmazásuk jegyzetek