Távközlő hálózatok és szolgáltatások Távközlő rendszerek áttekintése Németh Krisztián BME TMIT 2007. szet. 14.
A tárgy feléítése 1. Bevezetés Bemutatkozás, játékszabályok, stb. Történelmi áttekintés Mai távközlő rendszerek architektúrája Technológiai, fizikai, gazdasági háttérismeretek 2. IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon 3. Kacsolástechnika 4. Mobiltelefon-hálózatok 5. Jelátviteli követelmények, kodekek 6. Gerinchálózati technikák 7. Távközlő rendszerek teleítése és üzemeltetése 8. Forgalmi követelmények, hálózatméretezés 9. Jelzésátvitel 10. Távközlő rendszerek szoftver elemei 11. Hálózatok összefoglalása 12. Hálózati szolgáltatások 2
Áttekintés Távközlő hálózati alaok Alafogalmak, analóg és digitális beszédátvitel Távbeszélő hálózatok toológiai áttekintése Számozás ISDN Újgenerációs hálózatok 3
A kezdetek Távíró Morse, 1837 kb. 5-10 bit/s szó er erc a szokásos mértékegység (words er minute, WPM) egy szabványos szó a PARIS : * * * * * * * * * * 20 30 WPM szokásos volt árhuzamos légvezeték csomóontonként újraadás (store and forward) 4
A kezdetek Távgéíró Telex billentyűzet, betűnyomtatás kb. 50 b/s sodrott érár először újraadás, majd: kézi v. géi áramkörkacsolás géi: hívószám, hívás. Először: 1932 áramkörkacsolás: előny: gyorsabb, árbeszéd lehetséges hátrány: átviteli utak rosszabb kihasználtsága, hívástorlódás minőség vs. kihasználtság elve A távbeszélő (telefon) Bell, 1876 A tárgy itt kezdődik...azaz innen vizsgaanyag! 5
Távközlő hálózati alafogalmak Egy távközlő hálózat főbb elemei: 1. végberendezések l. telefonkészülék, fax, modem 2. kacsolóközontok 3. átviteli utak előfizetőtől az első közontig: előfizetői hurok (= helyi hurok, local loo) tiikusan egy réz érár közontok között: trönk (angolul trunk) egy vagy néhány átviteli csatornára (l. koax, fényszál) sok beszédcsatorna összenyalábolva Mindez lehet analóg, ill. digitális 6
Analóg távbeszélő hálózatok végberendezés: hanghullám analóg elektromos jel kacsolóközont: elektromechanikus hosszú út Strowgertől a keresztrudas kacsolókig átviteli utak: FDM (Frequency Division Multilexing, frekvenciaosztásos nyalábolás) Milyen széles legyen egy beszédcsatorna? Emberi fül kb. 20 Hz 20 khz-t hall meg Ebből a beszédjel maximuma 6-7 khz De: cél usztán az érthetőség (és a gazdaságosság!) Ehhez elég a 0,3 3,4 khz-es sáv 3,1 khz + védősávok = 4 khz lesz egy beszédcsatorna 7
Analóg távbeszélő hálózatok FDM a nyalábolás hierarchikusan történik l. 10.000 beszédcsatornához 40 MHz kellene, de a hierarchia miatt további védősávok szükségesek így a sávszélesség kb. 60 MHz lesz ez átvihető egyetlen koaxiális kábelen, vagy földfelszíni rádiós átvitellel Ez valós áramkörkacsolás (a nyalábolás ellenére): olyan mintha egy 4 khz sávszélességű vezetékár állna rendelkezésünkre FDM: fejlett országokban már nem használják. Hazánkban kb. 1990-ig volt üzemben 8
Digitális távbeszélő hálózatok először az átviteli utakat digitalizálták (USA, 1960-as, 70-es évek) utána hamarosan a közontokat is a (vezetékes hálózati) végberendezések nagy része ma is analóg! ami nem, az ISDN, ld. nemsokára helyi kacsolóközontban történik meg az A/D D/A átalakítás átviteli utak: TDM (Time Division Multilexing, időosztásos nyalábolás) rendszerek általános célú digitális átviteli hálózatok, nem csak telefonhálózatok jeleire l. PDH, SDH: lásd néhány előadás múlva kacsolás: néhány előadás múlva visszatérünk rá 9
Kitérő: PCM PCM (Pulse Code Modulation, imulzuskód-moduláció) egy fajta kodek A/D átalakítás (kódolás): 10
Kitérő: PCM PCM (Pulse Code Modulation, imulzuskód-moduláció) egy fajta kodek A/D átalakítás (kódolás): analóg, folytonos idej ű jel analóg, folytonos idejű, sávhatárolt jel mintavevő analóg, diszkrét idej ű jel diszkrét idejű, diszkrét értékkészletű jel (digitális jel) sávszűrő 0,3... 3,4 khz kvantálás: logaritmikus karakterisztikával (az emberi fül is ilyen) USA: µ törvényű kvantáló (µ-law) Euróa: A törvényű kvantáló (A-law) hasonló, de nem komatibilis, átkódolás kell 8 khz mintavétel órajel 8 khz a max. frekvencia dulája (Nyquist tétele) 8 bitre kvantálás: 8 khz 8 bit = 64 kb/s vannak újabb, sok szemontból jobb kodekek ld. majd a félév második felében kvantáló 11
Kitérő: PCM PCM dekódolás: digitális jel D/A átalakító ( kvantáló inverz karakterisztikája) órajel 8 khz analóg jel sávszűrő 0,3... 3,4 khz analóg, sávhatárolt jel 12
Digitális telefónia Ez is valós áramkörkacsolás TDM ellenére olyan, mintha egy fix 64 kb/s csatornánk lenne Mekkora (analóg) sávszélességet igényel ennek az átvitele? Távközlő hálózatokban, hosszú távú átvitelnél egy ökölszabály, hogy 1 b/s 1 Hz. Kivételek ersze vannak. Pl. beszédsávi modem kb. 30 kb/s 3,1 khz-en. Függ a modulációtól, jel/zaj viszonytól (ld. Shannon törv., alább). Ezek raktikus értékeire igaz a fenti közelítés. S Shannon törvénye: C = B log 2( 1+ ) N C: csatornakaacitás (b/s), B: csatorna sávszélessége (Hz), S, N: jel, zaj teljesítménye Azaz 64 kb/s 64 khz 13
Analóg vs. digitális telefónia Analóg: 4 khz. Digitális: kb. 64 khz. Akkor miért digitálisat?! Mert: megvalósítása egyszerűbb és megbízhatóbb najainkban már olcsóbb a jel/zaj viszony független a hálózat méretétől (igaz, a bithibaarány függ) a digitális berendezések gyártása nem igényel egyenkénti beállítást kisebb helyigény alacsonyabb táigény magasabb fokú hálózati intelligencia valósítható meg sokkal kifinomultabb jelzésátvitel lehetséges adat és beszédjelek egységesen kezelhetőek egyszerűbb a karbantartás kacsolás megvalósítható mozgó alkatrészek nélkül ráadásul: újabb kodekek: kisebb sávszélesség Emiatt a közontok, az átvitel a fejlettebb országokban tisztán digitálisak 14
Analóg vs. digitális telefónia De: a vezetékes végberendezések javarészt analógok a minőség megfelelő kevesen fizetnek a lusz funkciókért ezek nagy része ráadásul már elérhető analóg végberendezéssel: intelligencia a közontban, nem a készülékben! digitális kiegészítések: hívószámkijelzés, SMS ld. hamarosan az ISDN-nél! 15
Áttekintés Távközlő hálózati alaok Alafogalmak, analóg és digitális beszédátvitel Távbeszélő hálózatok toológiai áttekintése Számozás ISDN Újgenerációs hálózatok 16
Távbeszélő hálózatok toológiai áttekintése Nyilvános kacsolt távbeszélő hálózat toológiája (Magyarország) teljes háló fa 140 Mb/s szekunder közontok 34 Mb/s rimer közontok 8 Mb/s helyi közontok 64 kb/s előfizetők : alternatív v. haránt összeköttetés: cél: hálózat megbízhatóbbá tétele; forgalomelvezetésének otimalizálása A feltüntetett sebességértékek csak éldák, ettől eltérő megvalósítás is elkézelhető gerincháló. hozzáférői h. (az első közontig) törzshálózat 17
Példa földrajzi toológia (ont-ont kacsolatokkal) szekunder közontok rimer közont helyi közont rimer körzet: saját körzetszám : alternatív v. haránt összeköttetés 18
Nagyvárosi toológia (ont-ont kacs.) 140 Mb/s 34 Mb/s : alternatív v. haránt összeköttetés 8 Mb/s Pl. Budaesti toológia: kb. 30 helyi közont 2 tandem közont kettős csillag + gyűrű ont-ont összeköttetésekből + haránt összeköttetések A tandem közontok: logikailag a helyi közontok hierarchiaszintjén vannak B.: Városmajor, Angyalföld (ezekben van: helyi közont, tandem közont) Seciális helyzet: a helyi közontok és a két tandem közont egy rimer körzet (külön rimer közont nélkül) 19