INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK MENEDZSMENTJE TUDOMÁNYTÖRTÉNET Dr. Babarczi Péter egyetemi adjunktus BME Távközlési és Médiainformatikai Tanszék MTA-BME Lendület Jövő Internet Kutatócsoport 2 Tantárgy adatai Dr. Babarczi Péter tárgyfelelős IE343, babarczi@tmit.bme.hu http://lendulet.tmit.bme.hu/~babarczi/courses/ikrm2016/ A tárgy további előadói: Dr. Abos Imre Baumann Ferenc Dr. Biczók Gergely
3 Miről lesz szó a félévben Vezetékes beszédkommunikáció Mobil kommunikációs rendszerek (beszéd, SMS) Internet architektúra, adatkommunikáció IP-alapú kommunikáció Megbízható hálózatok tervezése Jövő Internet (szoftver alapú hálózatok, hálózati kódolás) Hálózatmenedzsment Az információtechnológia gazdaságtana Kutatás-fejlesztés és innováció-menedzsment Infokommunikációs erőforrások, frekvenciagazdálkodás 4 TÁVKÖZLÉS Tudománytörténeti áttekintés Dr. Bartolits István A távközlés regénye alapján
5 Távközlés - A fáklyajelek évezrede Információk nagyobb távolságra való továbbítása Dobok, sípok, füstjelek Egyféle hang, jel, ritmusminták = kódolt jeleket alkalmaztak Időjárás befolyásolta a kommunikációt (zavar = zaj) 6 Távközlés - A fáklyajelek évezrede Távközlő hálózati követelmények már a korai rendszerekben Futárral való hírtovábbítás i.e. 490-ben Marathonból Athénba futár továbbította a perzsa seregek legyőzésének hírét az alkalmi futárkapcsolatot megbízható szolgáltatássá kell tenni Babilónia, Hammurápi (i.e. 1792-1750) hírvivő hálózata Utak mentén váltóállomások: beduin támadások elleni védelem, futárok tudják egymást váltani => (jel) regeneráció Fáklyák alkalmazása az állomásokon figyelmeztető jelek küldésére ( távközlés ) => az adat (sík) és a jelzés (vezérlő sík) logikailag elkülönül
7 Távközlés - A fáklyajelek évezrede Kitekintés: Lord of the Rings - Beacon Hills Fény sokkal gyorsabban terjed, mint a futár képes vinni az üzenetet (megnövekedett adatsebesség) DE: csak előre megbeszélt esemény bekövetkezését tudta jelezni Konvergencia: a drágán fenntartható hálózat sokoldalúvá tétele Távközlés - A fáklyajelek évezrede A vízitávíró és fáklyatávíró A vízitávíró (i.e. 350): egy edény alján kis csappal Menedzsment sík: azonos edény mindkét kommunikációs végponton, azonos kódolt üzenetek (melyet az edény oldalán lévő rovátkák tartalmaznak), edények feltöltve Vezérlő sík: Adó felemel egy égő fáklyát (szinkronizáció), a vevő erre szintén felemel egy égő fáklyát (láttam + szinkronizáció), majd amikor az adó leereszti (láttam), megnyitják a csapot => kapcsolatfelépítés után kezdődik az adattovábbítás ( fáklya protokoll ) Adat sík: a csap elzárásakor (egyidejűleg a fáklyával jelezve a vevő oldalnak) az üveg oldalán lévő felirat a vízszint alapján leolvasható Fáklyatávíró segítségével a görög ábécé betűi továbbíthatóak ABC betűit (24 db) 5 csoportba osztották Először annyi fáklyát emelnek fel, ahányadik csoportban van a kívánt betű, majd annyit, ahányadik a csoporton belül (kis adatsebesség) Kódolás/dekódolás: forrás kódolás titkosítás csatorna kódolás 8
9 Távközlés Az optikai távjelzők kora Claude Chappe távírója (1790-es évek) Középső kar 4, szárnyak 7 féle állás (kódolás) Hány különböző jelzést képes továbbítani? Gyakori szavak külön jel Őrházak sorozata, tetején 3-5 méter hosszú mozgatható szárny (először Párizs és Lille között 45 perc, 225 km) Drága rendszer, képzett távírók kellenek => több célú felhasználás (konvergencia), államigazgatás mellett kereskedelem, üzleti infók Biztonság (lehallgatás), bizalom, hitelesítés (én vagyok az) Távközlés A távírók kora Az elektrosztatikus jelenségek megismerése Samuel Finley Breeze Morse festőművész Első kezdetleges távíró 1836, majd a Morse-kód 1837 Adó oldalon a kapcsoló lenyomása zárja az áramkört A vevőállomáson az elektromágnes egy emeltyűt vonzott magához a billentyű lenyomásakor, majd elengedett A vevő oldalon jelek rögzítésre kerültek => igazi távíró Percenként 25-30 szót volt képes továbbítani Új igény: a távolba beszélni 10
Távközlés Megszületik a messzeszóló Hangtovábbítás elektromos úton Távíró: egy időpillanatban egy frekvenciát visz át Áramkörkapcsolás: fizikai ( fémes ) kapcsolat az adó és vevő között Nagy lépés egy frekvencia helyett teljes beszédspektrum (vagy akár egy érpáron több távíró frekvenciájának) továbbítása Frekvenciaosztásos rendszerek őse Zsinegtelefon: beszéd hullámokká alakítható és viszont Alexander Graham Bell 1875-ban sikeres hangátvitel Véletlen: a vevőkészülék rezgőnyelve beakadt, kiszabadításakor megpendült Az adókészülék nyelve megismételte a pendülést, azaz sikerült elektromos úton hangot továbbítani Látni azt, amit mindenki lát, és gondolni arra, amire senki más nem gondol. Szent-Györgyi Albert 11 Osztott közeg áramkörkapcsolás esetén FDM és TDM FDM Frekvenciaosztásos multiplexálás 12 frekvencia TDM - Időosztásos multiplexálás idő Példa: 4 felhasználó frekvencia idő
Távközlés Ki találta fel a telefonközpontot? Egy teljesen elosztott rendszerből egy hierarchikus, világméretű hálózat 13 Automata központ: Almon B. Strowger (1892) Kezdetben pont-pont összeköttetések Gond: sok erőforrás, csúnya, környezeti zavarok Telefonközpont: Puskás Tivadar (1878) Gond: bizalom, skálázhatóság http://www.postamuzeum.hu Távközlés A közelmúlt Az átvitt beszéd digitalizálása Világot átívelő hálózat Rendszerek együttműködése, szabványok Számítógép-vezérlésű központok megjelenése (1965) A mechanikus majd elektronikus vezérlés helyett Központokban kapcsolt és a központok közötti beszéd digitalizációja Integrated Services Digital Network (ISDN) megjelenése Innentől akár végponttól végpontig digitális a beszéd Megteremtette az alapját, hogy a telefonhálózat ne csak beszéd, hanem adatok átvitelére is alkalmas legyen (konvergencia) Mára fizikailag nincs külön telefonhálózat és adathálózat (Internet), azok ugyanazon világméretű (gerinc)hálózaton osztoznak 14
15 INTERNET Kialakulása és korszakai 16 ARPANET: Az Internet őse 1961-1972: Csomagkapcsolás elvének korai megjelenése 1961: Kleinrock Első publikáció csomagkapcsolt hálózatokról Sorbanállás-elmélet 1969: első távoli hozzáférés, az Internet ősének születése "We set up a telephone connection between us and the guys at SRI...," Kleinrock... said in an interview: "We typed the L and we asked on the phone, "Do you see the L? "Yes, we see the L," came the response. "We typed the O, and we asked, "Do you see the O. "Yes, we see the O. "Then we typed the G, and the system crashed"... Yet a revolution had begun"... Source: Sacramento Bee, May 1, 1996, p.d1
17 Osztott közeg csomagkapcsolás esetén Statisztikus multiplexálás A 10 Mb/s Ethernet B 1.5 Mb/s Csomagok várakoznak a sorban a kimenő linkre Statisztikus multiplexálás C D Csomag koncepció: könyvet laponként postázzuk Az A és B gépek által küldött csomagoknak nincs meghatározott sorrendje, igény szerint osztoznak az erőforráson = statisztikus multiplexálás. Az adatküldés sebességének megfelelően kell az útvonalválasztók várakozásai sorait méretezni. E ARPANET: Az Internet őse 1961-1972: Csomagkapcsolás elvének korai megjelenése 1968: az ArpaNet hálózat kiépítésének megkezdése 1969: négy számítógép összekapcsolása (UCLA, Stanford Res, UCSB, Univ. Utah) A hálózaton a csomagkapcsolást és az adatkommunikációt tesztelték Az ArpaNet vezérlő programja, az NCP (Network Control Program) lehetővé tette üzenetek küldését és fogadását 18
19 Az Internet születése 1972-1983: Internetworking hálózatok összekapcsolása Vint Cerf and Bob Kahn internetworking alapelvei: Minimalizmus, autonómia nem szükséges a hálózatok összekapcsolásához a hálózat belső működését megváltoztatni, best effort szolgáltatási modell, állapotmentes útvonalválasztók, elosztott vezérlés. Gyakorlatilag a mai Internet architektúráját határozták meg. 20 Az Internet születése 1972-1983: Internetworking hálózatok összekapcsolása 1983. jan. 1. Az ArpaNet az új TCP/IP protokoll felett működik (ettől kezdve tekintjük Internetnek)
21 Az Internet fejlődése 1983-1990: új protokollok, oktatói-kutatói hálózatok elterjedése 1983: TCP/IP telepítése (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) 1982: SMTP e-mail protokoll kitalálása (Simple Mail Transfer Protocol) 1983: DNS (címfordítás) definiálása az IP-cím név párok feloldására (Domain Name System) pl. 152.66.244.224 1985: FTP fájlok továbbítására (File Transfer Protocol) 1988: TCP torlódás szabályozás megjelenése 22 Az Internet fejlődése 1983-1990: új protokollok, oktatói-kutatói hálózatok elterjedése A National Science Foundation által alapított hálózatok 1980: CSNET (Computer Science Network) X.25 1985: NSFNet (National Science Foundation Network) Szuperszámítógépek összekapcsolása Távoli hozzáférés, e-mail, file transfer Sávszélesség: 1985-56 kbps 1988-1,5 Mbps 1991-45 Mbps
Az Internet napjainkban 1990-2010: kereskedelmi elterjedés, a Web 2.0, új killer alkalmazások A Web megalkotója: Tim Berners-Lee CERN (Európai részecskekutató laboratórium) Genf cél: fizikusok közötti információcsere segítése világszerte 1989: a hypertext (egymásra hivatkozó dokumentumok), a Web (hypertext dokumentumok hálója) és a Web-címzés elvének kialakítása 1990: a World Wide Web elnevezés megszületése, az első Web böngésző (browser) megírása 1991: számítógépes nyelv a weboldalak leírására (HTTP), az első Web-szerver 2001: nagy fájlok továbbítása, peer-to-peer rendszerek (BitTorrent) 2004: Web 2.0, közösségi hálózatok (Facebook) 2005: Youtube és egyéb video megosztók 23 Az Internet napjainkban 1990-2010: kereskedelmi elterjedés, a Web 2.0, új killer alkalmazások 24
25 INFOKOMMUNIKÁCIÓ (ICT) Mi az az infokommunikáció? Hagyományos szakterületek összekapcsolódása 26 Informatika Hardver PC, munkaállomás Laptop, tablet, mobil Szerver, adatközpont Irodai informatikai berendezés Háttértárak, adatbázisok Szoftver Rendszerszoftver (operációs rendszerek) Hálózat menedzsment (pl. felügyelet) Alkalmazási szoftver (pl. böngésző) Tartalomkezelés (pl. adatközpontok) Hálózat Számítógép-hálózat, LAN (pl. BME) Internet hálózat (hálózatok hálózata) Távközlés Távközlési szolgáltatások Telefonszolgáltatás (PSTN) Mobil telefonszolgáltatás Adatátviteli szolgáltatás (ISDN) KábelTV szolgáltatás (média) Távközlési berendezések Kapcsolástechnikai, átviteltechnikai berendezések Mobil rádiós rendszerek Távközlési végberendezések Hálózati infrastruktúra Kábelek (réz, optikai), vezetékek Elektromágneses tér (vezeték nélküli technológia) Antennák (bázisállomások) INFOrmatika + telekommunikáció = INFOKOMMUNIKÁCIÓ (ICT)
27 Az ICT gazdasági szerepének fázisai 2008 Világ: szűken vett ICT 6,5% Információs társadalom 1996 Ny-Eu: ICT 4,6% KONVERGENCIA HÁLÓZAT -ALAPÚ TUDÁS TÁRSADALOM TERMÉSZETES MONOPÓLIUM Telefónia LIBERALIZÁCIÓ versenykörnyezet kialakítása Mobil telefon Szélessáv, mobilitás, multimédia Integrált információs társadalmi alkalmazások 1900 1985 2000 2012 [IDATE2009] Információs társadalmi szolgáltatások Egyéni kérelemre, távolból, "elektronikusan" nyújtott infokommunikációs alkalmazások (internet alapú, interaktív multimédia szolgáltatások/alkalmazások) on-line információs szolgáltatás: e-könyvtár, on-line újság, meteorológiai, pénzügyi információk, on-line tőzsdei, jogi, pszichológiai, egészségügyi tanácsadás on-line ügyintézés: biztosítás, ingatlan, utazás... on-line oktatás, távorvoslás e-kormányzat/közigazgatás: információs közszolgáltatások; adók, nyilvántartások, engedélyek, visszatérítések intézése, vélemény-nyilvánítás közügyekben interaktív szórakoztató szolgáltatás: video-on-demand (VoD), on-line video játékok, virtuális múzeum,... e- és m-kereskedelem: új értékesítési csatornák, e-piacterek, virtuális bevásárló központ; kiterjesztett termékek: értéknövelő szolgáltatások termékhez kapcsolása, fogyasztóhoz szabása mobil-specifikus szolgáltatások: helyfüggő információk, navigálás 28
29 Az információs értéklánc integrálódik információs társadalmi szolgáltatások, alkalmazások Információforrás Az információs, kommunikációs és média technológiák konvergenciájának bázisán Korlátok: beruházás, ráfordítás jogi tiltások piacismeret hiánya szakismereti hiány Tartalom digitális előállítása Tárolás, szerkesztés csomagolás Átvitel gerinchálózaton Elosztás hozzáférési hálózaton Fogyasztás, végkészüléken Felhasználó Termékelőállítás: Tartalom/AVmédia technológiák Információs Távközlés, technológia, adatközlés, számítástech műsorterjesztés. 30 ICT/Infokom mérnöki tevékenység M Ű S Z A K I V E Z E T É S FEJLESZTÉS Tudományos kutatás, kísérleti fejlesztés; technológia, termék, szolgáltatás, alkalmazás fejlesztés; szabadalmaztatás szabványosítás LÉTESÍTÉS Áramkörtervezés, rendszer-, hálózat, szolgáltatástervezés, testreszabás, beruházás; kivitelezés tervezés, megvalósítás MŰKÖDTETÉS Értékesítéstámogatás üzemeltetés, fenntartás, javítás, ügyfélgondozás, minőségbiztosítás, hálózat/szolgáltatás menedzsment VEZETÉS- TÁMOGATÁS Tervezés, szervezés, koordináció, üzletfejlesztés, tanácsadás; innováció, IPR, szerződéskezelés Kulcs: Műszaki, gazdasági, ügyfél és környezet szemlélet Probléma megoldás, alkotás, projekt, mérés, pontosság