Informatika | Távközlés » Varga-Dóbé - Távközlő hálózatok jegyzet

1 Távközlő Hálózatok (TH) BME VIK Műszaki informatika szak 2003. tavasz Órai jegyzet Jegyzetelte: Varga Edina, Dóbé Péter Előadták: Dr. Henk Tamás (1-6 fejezet) Dr. Cinkler Tibor (7 fejezet) Dr. Csopaki Gyula és Dr Ziegler Gábor (8 fejezet) BME TTT 2 1. rész Jegyzetelte: Varga Edina 3 BEVEZETÉS . 5 BEMUTATKOZÁS. 5 TH OKTATÁSI ANYAGOK . 5 KÖVETELMÉNYEK . 6 TH CÉLKITŰZÉSEI. 6 1. INFORMÁCIÓKÖZLŐ HÁLÓZATOK FEJLŐDÉSE 8 BEVEZETÉS . 8 1.1 ALAPTECHNOLÓGIÁK FEJLŐDÉSE 9 Ma a világ távközlési trendjei. 10 Ma Nyugat-Európa . 11 Fejlődési görbe, életgörbe . 11 Logisztikai görbe . 11 Fejlődés & recesszió. 14 1.3 INFORMÁCIÓKÖZLŐ HÁLÓZATOK FEJLŐDÉSE MAGYARORSZÁGON 15 1.31 - 1938 . 16 Szolgáltatás .16 Ipar .16 Kutatás, fejlesztés.16 1.32 1945 – 1990 . 16 Szolgáltatás .16 Ipar .16 Kutatás, fejlesztés.17 1. 33 1990 – . 17 Ipar .17 Szolgáltatás .17 Kutatás, fejlesztés.20 2. TECHNOLÓGIAI ÁTTEKINTÉS 21

BEVEZETÉS . 21 TH. 21 Bevezetés. 21 2.1 KESKENYSÁVÚ TH 22 Távíró hálózat. 22 Távbeszélő hálózat. 22 Morse távírója . 23 Távíró hálózat. 26 Távgépíró. 26 PDH. 26 Adathálózatok . 30 Másodlagos adatátvitel. 31 ISDN . 31 MOZGÓ KESKENYSÁVÚ TÁVKÖZLŐ HÁLÓZATOK . 32 Mozgó hálózatok (keskenysávú). 34 FöldFelszíni (FF) keskenysávú, mozgó TH . 34 GPRS . 34 MűHoldas (MH) keskenysávú, mozgó TH . 35 SZÉLESSÁVÚ TH. 35 PDH topológia: kettős csillag+gyűrű struktúra . 42 SDH topológia: öngyógyító gyűrű struktúra . 43 OPTIKAI HÁLÓZAT . 44 ATM hálózatok. 45 B-ISDN hálózatok . 49 IP ALAPÚ HÁLÓZATOK . 49 DTM. 51 ADSL. 51 ÖSSZEFOGLALÁS . 53 TH architektúra . 54 2.2 SZH TECHNOLÓGIÁK 54 4 SzH: . 55 SzH architektúra . 55 KLASSZIKUS IP ALAPÚ SZÁMÍTÓGÉP HÁLÓZATOK . 55 FDDI. 56 FDDI II. 56 QOS IP ALAPÚ SZÁMÍTÓGÉP HÁLÓZATOK . 57 QOS IP ALAPÚ HÁLÓZATOK . 58 MPLS. 58 dinamikus útvonal kezelés: . 58 DiffServ, DS .

58 VOICE OVER IP, VOIP . 59 MOBIL, MOZGÓ IP HÁLÓZAT . 60 UMTS. 60 WLAN-OK . 61 Műholdas mozgó IP SzH. 64 3. HÁLÓZATOK FELÉPÍTÉSÉNEK ELVEI 65 3.1 HÁLÓZATOK ÖSSZEKAPCSOLÁSAI 65 3.2 HÁLÓZATOK ELEMEI (CSOMÓPONTOK, ÚTSZAKASZOK FINOMABBAN :) 67 Csomópontok funkciói vagy feladatai: . 69 Hálózati réteg funkciói: . 69 3.3 HÁLÓZATOK OSZTÁLYOZÁSA 70 4. JELÁTVITELI ÉS FORGALMI KÖVETELMÉNYEK 76 ALAPKÉRDÉSEK:. 76 JELFORRÁS JELLEMZŐK: . 76 Analóg beszédátvitel forgalmi jellemzése . 84 Digitalizált beszéd . 87 Beszédkódolók fajtái:. 88 5 2003. 02 10 1. előadás Bevezetés Bemutatkozás Tárgyfelelős, előadó: Dr. Henk Tamás, doc, TTT, I-E348, tel: 463-4188, (henk@tttbmehu) Társelőadók: Dr. Cinkler Tibor, adj, TTT, I-E319 B, tel: 463-1861, cinkler@ttt.bmehu Dr. Csopaki Gyula, doc, TTT Tárgy admin, szervezés: Bock Györgyi, asszisztens, TTT, I-E352 (TTT postarekesz), tel: 463-2085, bock@ttt.bmehu TTT: Távközlési és Telematikai

Tanszék, http://www.tttbmehu Telematika: telekommunikáció + informatika Eddig: Most: Jövő:     - Mérés laboratórium Távközlő hálózatok Beszédinformációs rendszerek Információs rendszerek fejlesztése Számítógép laboratórium 6. 2 szakirány, frissítés alatt választható kibocsátó tanszék, kb. 100 diploma/év (villamosmérnök + informatikus) intenzív ipari, nemzetközi kapcsolatok doktorandusz képzés kutatás, fejlesztés Elhelyezkedés: I- B II. emelet, tanszéki központi admin I- E III. emelet, Duna felöli fél, TH admin I -L I. emelet Stoczek II. emelet TH oktatási anyagok    letölthető jegyzet, 2003-ban 50%-ban kész http://leda.tttbmehu/~cinkler/TavkHal o adatlap, követelmények o hallgatói előadás jegyzetek, elmúlt 2 év, több változatban online könyv (Dr. Henk Tamás, Dr Cinkler Tibor szerzők) Lajtha György főszeresztő: Távközlő Hálózatok és Informatikai Szolgáltatások, Telecommunication

Networks and Information Services Hírközlési és Informatikai Tudományos Egyesület, HTE, 2002 http://www.htehu/onlinekonyvhtml http://www.htehu/onlinebookhtml 6    Géher Károly főszerk.: Híradástechnika /Műszaki könyvkiadó, Bp, 2002/ Tanenbaum: Számítógáphálózatok Hosszú Gábor: Internetes médiakommunikáció, LSI oktatóközpont, 2001 Követelmények        1 nagyzárthelyi, 8. hét: kérdésekre válasz, lényeg kiemelés 1 pótzárthelyi, 10. hét pótlás: vizsgaidőszak első 3 hetében, vizsgákon aláírás feltétele: minimum 2-es eredmény vizsgák: írásbeli, 6 kérdés kidolgozása, szóbeli kivételesen zh, pótzh eredménye a vizsgajegybe nem számít általában - kivétel: 5* : megajánlott 5 (általában) - határeset Pontozás: 35 2 45 3 55 4 65 5 75 5* TH célkitűzései SZH: számítógépeket köt össze TH: távíró hálózat, távbeszélő hálózat Alaptárgy < } Infokommunikációs hálózatok

Információ közlő hálózatok Infokommunikációs szakmacsoport, 4 szakirány (2 HIT, 2 TTT) Többi szakirány: általános ismeret Kapcsolódó laborképzés alapképzés: - mérés labor infokommunikációs szakirány: - szakirány labor, 3 félév, programozott mérés - önálló labor, 3 félév, témák Tárgy jellege      leíró jellegű okszerű összefüggések, szemlélet kialakítása. Lexika ipar, szolgáltatás, gazdaságosság, kutatás, fejlesztés, jogi szabályozás sok új fogalom, 2 vagy 4 „nyelven” , TH: magyar, angol; SZH: magyar, angol, angolos 60% diszciplína, 40% technológiai ismeretek 7 Hasonlat: (Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete, Fizikai törvenyek tárgyalásmódja) kísérleti fizika, indukció Fizikai törvények elméleti fizika, dedukció Fizikai valóság hasonlat: fizikai törvények tárgyalásmódja pl. Kíséreleti fizika Villamosságtan Elméleti fizika Elméleti villamosságtan Elektronfizika

Információközlő hálózatok technológia orientált tárgyalás Hálózatok felépítésének elve Hálózati technológia diszciplína és technológiai ismeretek Számítógéphálózatok: inkább diszciplináris (OSI) Kapcsolodó tárgyak:         Számítógéphálózatok Információelmélet Tömegkiszolgálás Beszéd információs rendszerek Operációs rendszerek Formális nyelvek Fizika Digitális technika TH fejezetei: Bevezetés 1. Információközlő hálózatok fejlesztése 2. Technológiai áttekintés 3. Hálózatok felépítésének elvei 4. Jelátviteli követelmények 5. Fizikai átvitel 6. Átviteli és kapcsolási réteg 7. TH technológiai esettanulmányok 8. Távközlési szofverek diszciplináris tárgyalás 8 2003. 02 11 2. előadás 1. Információközlő hálózatok fejlődése Bevezetés 1.1 Alaptechnológiák fejlődése 1.2 Hálózatok fejlődése világszerte 1.3 Hálózatok fejlődése Magyarországon Bevezetés

SzH (computer network) TH (telecommunication network) } információközlő hálózat infocommunication network USA: IT technology Egyszerű hálózati modell végberendezés (terminal equipment; terminal) csomópont (node) TH távbeszélő készülék telephone equipment távbeszélő kapcsoló központ röviden: kapcsoló telephone switching exchange röviden: switch □ SZH számítógép computer útválasztó router Kapcsolónál is van útválasztó funkció, de az elnevezés nem hangsúlyozza. : intelligens távbeszélő készülék: kapcsoló:    : nem intelligens számítógép: útválasztó:   (kapcsoló intelligensebb) 9 1.1 Alaptechnológiák fejlődése - elektromechanikus technológia  jelfogó (relay): Boole-algebra + memória  sorrendi hálózat 5  jelfogó logika: 1900–ban 1. automata távbeszélő központ, kb 10 jelfogó, távbeszélő készülékekbe is rakhattak volna, de drága lett volna Ha valamit meg lehet

csinálni TH-ban  SZH-ban is (2 szimmetrikus világ) 50-es évek, jelfogós szg-ek, Kozma professzor: a számítástechnikában úttörő szerepet betöltött munkásságáért IEEE díjat adományozott neki. - elektroncső: II. világháború, USA, szg-ek élettartama kicsi, komolytalan volt - tranzisztor Az elektroncső és tranzisztor nem volt megbízható! - mikroprocesszor  sokáig nem volt elég megbízható, ezért meleg tartalékot alkalmaztak  vonalméret ~ 120nm, labor ~70nm  minimum méret: pár molekula réteg  mikrotechnológia fejlődése exponenciális, 1-2 éven belül befejeződik  új út: nanotechnológia  molekula belső működését veszi figyelembe  Schrödinger-egyenlet  egyetemi laborokban működik  ipari szinten kb. 2010-re várható Hosszú távú, nagy kapacitású memória: - morse papír tekercs - lyukszalag, lyukkártya Átviteli utak - légvezeték ~ 10 bit/sec - sodort érpár/érnégyes - koax vezeték

-----------------------------  igazi áttörés az elmúlt 30-40 évben - optikai vezető  anyag tisztasága fontos, utólag szennyezik, ugyanaz a technológia, mint a tranzisztornál  végberendezés: ~ 1 Tbit/sec ipari nagy távolság, ~ 50 Tbit/sec labor kb 100km elvi határ ~ 200 Tbit/sec ↓ vezeték korlátja } 10 1.2 Hálózatok fejlődése világszerte (kezdet és vég)  Samuel Morse, 1837, kézi távíró elkészítése, Morse-abc  Davis Hughes, 1854, távgépíró  Graham Bell, 1876, távbeszélő (Edison tökéletesítette)  Edison, Puskás Tivadar, 1878, kézi kapcsolású kapcsolási központ  Almon Srowger, 1889, automata kapcsoló Mind amerikai szabadalmak. Európa az 1930-as, ‘40-es években zárkózott fel Bell: AT & T  gyártás, szolgáltatás (belföldi + nemzetközi)  monopóliumot megszüntették: ITT, Európa, Dél-Amerika gyártás  Európában felfutottak: Ericsson, Siemens A II. világháború Európában a műszaki

és tudományos területetek fejlődését megakadályozta, ismét cask amerikai eredmények születtek: tranzisztor, tárolt programú vezérlés, PDH, SDH 1980-ig állt fenn USA óriási előnye, ami ma is érzékelhető, de európai találmányok is születtek azóta: ATM, ISDN, mobiltávközlés Ma a világ távközlési trendjei European Information Technology Observatory, 2002 http://www.eitocom 1600 1400 Millió darab 1200 Telefon fővonal 1000 Mozgótelefon ISDN vonal 800 KábelTV előfizető Internet felhasználó 600 400 200 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 A világ távközlési trendjei    ma a Föld lakosságának 20%-a használ telefont, 50%-a soha nem látott ISDN: Integrated Services Digital Network, Integrált Szolgáltatású Digitalis Hálózat tanulság: a rövid idő alatt felfutott mobil készülékek száma kezdi meghaladni a vonalas telefonok számát 11 Ma Nyugat-Európa 450 400 Millió darab 350 Telefon fővonal

Mozgótelefon 300 ISDN vonal KábelTV előfizető Internet felhasználó 250 200 GPRS felhasználó WLAN felhasználó 150 100 50 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Nyugat-Európa távközlési trendjei 1980-as évek közepe táján megszüntették USA-ban az AT&T monopóliumát, 7 részre darabolták, ezeket hívjuk Bell Baby-knek. Minden gyártást elvettek az AT&T-től Fejlődési görbe, életgörbe mérőszám telítéses szakasz visszaesés exponenciális szakasz tipikus fejlődési görbe (rajzolt) idő Logisztikai görbe 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 logisztikai görbe (k=415; m=600; α=0,75)  exponenciális, telítéses 20 12     dL(t)/d(t) = α /k * L(t)[k – L(t)] a meredekség arányos a mérőszámmal k: maximális populáció α: meredekség Mo.: L(t) = k/(1 + m*e- αt) ↓ kezdeti feltételből lehet meghatározni L(0) = k/(1 + m) ↑ ↑ pl: európai mozgó távközlés: t = 0, 1991

~ GSM akkor született k = 415*106, m = 600, L(0) = 0,7, α =0,75 Ny-Eu. mozgótelefon ellátottsága Logisztikai görbe 450 400 Millió darab 350 300 250 200 150 100 50 0 1997 1998 1999 2000 2001 Az eredeti és a példa illesztése 2002 2003 2004 13 2003. 02 17 3. előadás Megnéztük - az alaptechnológiákat - nemzetközi szinten hogyan fejlődött a TH-ok és a SZH-ok egyes megvalósítása. Láttuk azt, hogy a szolgáltatásoknak, termékeknek életgörbjük van és ezek a fejlődések ezen életgörbe szerint elosztódnak. 1000 főre eső fővonalak száma A mostani órán még egy olyan másfajta statisztikát is megnézünk, ami a mostani helyzetet tükrözi, tehát a mostani az azt jelenti, hogy 2001, és a távbeszélő vonalak száma, mégpedig a nemzetközi össsztermék szerint, a GDP létezik, egy főre eső minőségét és ezt dollárban írjuk, s azt nézzük meg, hogy 1000 főre hány db vonal található, ezt a számot hívhatjuk elterjedtségnek,

idegen szóval penetrációnak (penetration) . 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 10000 20000 GDP/fő (USD) 30000 40000 Argentína Brazília Dánia Norvégia Nagy Britannia Finnország Japán Franciaország Kína Magyarország Németország Világ Olaszország Oroszország Románia Spanyolország Svédország USA A telefonvonalak száma különböző országokban a GDP függvényében (2001) regressziós egyenes: - lineáris - origón átmegy Pl. A világátlag a görbe alatt helyezkedik el Magyarország a görbe fölött, USA 750, Svédország 700 fölött, Argentína 200 fölött  Argentínának magasabb a GDP érétke, mint Magyarországnak. Kína ~ 150 Vannak olyan országok amelyek a regressziós egyenes felett helyezkednek el: Dánia, Norvégia, Nagy-Britannia, Kína, Magyarország, Németország, Oroszország, Románia, Spanyolország, Svédország és vannak olyan országok, amelyek a regressziós egyenes alatt helyezkednek el: „Világ”, Argentína,

Brazília, Finnország, Japán, Franciaország, Olaszország, USA 14 Lényegében azt figyelhetjük meg, hogy ha egy országban nagyobb a termelésnek a mértéke, akkor a TH is jobban elterjedt. Magyarország ebből a szempontból egy kedvező helyen van, tehát ma(2001) Magyarországon annyi távbeszélő vonalat telepítettek, amennyi gazdaságosan kifizetődő. A fejlődést 2 tényező szabályozza:  alaptechnológiák hogyan fejlődnek  fizetőképes kereslet hogyan fejlődik A fizetőképes keresletet kétféleképpen is elemeztük: - hogy fut fel 1 új szolgáltatás, pl: mozgó távközlés - egy olyan szolgáltatás, ami már jól bevált hosszú évek alatt, milyen struktúrat vesz föl a fizetőképes kereslet függvényében Fejlődés & recesszió A fejlődést tekintve még egy dologról meg kell emlékezni, ez pedig a fejlődés és a regresszió. Minden gazdasági jelenségnek része, hogy időnként jól fejlődik a gazdaság, időnként pedig recesszió

mutatkozik. kb 2000 óta a világon a fejlődés lelassult, de hogyha külön megnézzük az informatikát, és külön a távközlést, akkor ennél egy picit többet is lehet mondani. 2 alapvető körülmény határozza azt meg, hogy az IH-ok területén elkezdődött a recesszió 2000-ben, függetlenül a világnak a recessziójától, tehát más ipari ágazati :   tőzsde hatása, elsősorban USA-ban zajlott le (+ 2001. 09 11 szintén a gazdaságot fékezte) tőkekivonás hatása, elsősorban Európában zajlott le Ez a két jelenség 2000 vége felé egyidőben keletkezett, nagyon karakterisztikusan jelentkezett. USA-ban az emberek abból élnek, hogy hitelt vesznek fel. Nem úgy működik az amerikai gazdaság, hogy az emberek a spórolt pénzükből megvesznek valamit. Hitelbe megkapnak valamit, és utána majd törlesztik. Cégeknek az értékét jelentős mértékben az határozza meg, hogy a tőzsdén hogy áll 1990-es évek legvégén, 2000 körül 2 hatás:  a

tőzsde túlfutott - mozgó távközlés /távközlés/ kb. 10 év alatt utolérte a vezetékes távközlés szintjét, ez olyan viharos fejlődés volt, hogy ezalatt érdemes volt beruházni. Amikor gyorsan fejlődik egy ilyen hálózat, akkor rengeteg berendezést kell gyártani, tehát amikor felfutóban van a hálózat építése, akkor az ipar és a szolgáltatás is egyszerre húzza az ágazatot. A távközlő cégek árfolyama emiatt jobban ment felfelé, mint amennyire a fejlődés indokolta volna, azért mert annyira reménykedtek a befektetők. - .COM companies /informatika/ abban reménykedtek a kis cégek Amerikában, hogy 15 az internetes szolgáltatások révén nagyon gyorsan meg fognak tudni gazdagodni, rengeteg ilyen cég létesült és megjelent a tőzsdén) Nagyjából egyidőben (2000) lassulni kezdett a mozgó távközlés fejlődése és a .COM luftballon is kipukkadt  kicsit megfékezte mind a távközlést, mind az informatikát.  Tőkekivonás 

UMTS Universal Mobile Telecommunication System, - Egyetemes Mozgó Távközlő Rendszer - olyan mozgó rendszer, amely a hozzáférést 100kbit/s – 2Mbit/s sebességtartományban ígéri, függően attól, hogy a mozgó objektumnak, mi a sebessége - ha kisebb a sebesség, akkor nagyobb adathozzáférési sebességet biztosít - nem is távközlő, hanem SZH-i rendszer - alapvetően IP hozzáférést biztosít, 2 féle megoldásban: 1. gerinchálózat ATM, hozzáférés IP /már telepítik/ 2. all IP, teljesen IP megoldás /szabványosítása folyik/ Az volt az országoknak a politikája, hogy árverezéssel lehett a koncessziós díjat elnyerni. Koncesszió: az állam úgy tekinti, hogy a szolgáltatásnak a joga eredetileg az övé, de egy vagy néhány társaságnak ezt a jogot eladja, esetleg korlátos időre, meghatározza azt, hogy hány társaságnak, mennyi időre adja ki. UK 38,2 milliárd € Olaszország 12,5 milliárd € Németország 49,7 milliárd € } ezt a pénzt

korán vonták ki a TH-ból az UMTS még nem érett meg erre Cégek, akik elnyerték  bankok hitelt nem adtak  cégek leültek  szolgáltatás, ipar leült  ma reménykedünk, hogy ebből kijövünk  UMTS-szerű szolgáltatás (1. Japán) kb. 20 országban valamilyen bevezetési formában GSM-nek köszönhetően Európának 5-10 éves előnyét a politikusok leültették. Távközlési cégeknél jelentős leépítések mentek végbe. Magyarországot szinte nem érintette, sok embert alkalmaztak, GSM exponenciálisan nőtt, jött a recesszió, Mo-n teljesítményt megkapták + nem került sokba. USAban és Nyugat-Európában azonban komplett egységeket zártak be kb a munkaerő 50%-át el kellett küldeni. 1.3 Információközlő Hálózatok fejlődése Magyarországon    – 1938 1945 – 1990 1990 –    szolgáltatás ipar kutatás, fejlesztés } helyzete 16 1.31 - 1938 Szolgáltatás - ipar összehasonlítása - szolgáltatás (szint

fenntartásához mennyi berendezést kell vásárolni) - ipar előállít (import, export) értéke Szabadalom Morse Bell Edison, Puskás 1837 1876 1877 1. megvalósítás a világban 1844 1877 1878 1. megvalósítás Magyarországon 1846 (Reformkor vége) 1881 ( Kiegyezés után) 2-3 évvel az amerikai megvalósítás után Magyarországon is elkezdték a szolgáltatás területén élenjáró ország volt. Hamarabb volt Budapesten távbeszélő hálózat, mint Bécsben Csak Magyarországon jött létre a vezetékes rádió, 1893-tól, kábeltelevízió őse, de csak hang  Telefonhírmondó Az I. világháború ellenére a szolgáltatás arányosan fejlődött 1938 fejlettség kb 10% (≈ Bécs) Ipar - Tungsram: exportra is gyártott  Orosz Birodalom - ITT (AT&T volt gyára) Budapesti gyára: Standard: kiemelkedő helyen volt, még az ’50-es évek elején is 12 olyan gyár volt a világon, amely képes volt automata telefon központot gyártani - Siemens - Philips

Kutatás, fejlesztés - Tungsram:magyar tulajdonú gyár volt - BME: Tungsram finanszírozta - PKI, Posta Kísérleti Intézet 1.32 1945 – 1990 Szolgáltatás gyakorlatilag nem fejlődött: - mennyiségileg ≈ 10% - minőségileg lasssan 10-15 évet kellett várni távbeszélő készülékre, sem Nyugat, sem Kelet nem akarta. Miért? Nyugat: embargó: mindenre kiterjedt: tárolt programvezérlésű digitális központra, optikai kábelre, PCM chipre, de kis mértékben azért előfordultak. Keleten nem tartották fontosnak a távközlést (inkább a nehézipart). Ipar - államosítás: fejlesztési szempontból nem volt előnyös pl: Standard koncepciós per 17  Mo elszakadt a nemzetközi technológiától, 1990-re 10-15 éves lemaradás - jelentős a Videoton, Mech Labor KGST piacra termeltek - Standard  BHG+Mi, bővült 1945 –ig a magyar szolgáltatás és ipar jó ütemben fejlődött 1945-1990 között a szolgáltatás lemaradt, az ipar volumene bővült,

technológia lemaradt. Kutatás, fejlesztés  BME Kutató Intézet: - Bay Zoltán - Kozma László Ok: - szovjet modell - politikai ok: fékezte az egyetemeket  TKI Távközlési Kutató Intézet - Távközlési Innovációs Rt., http://wwwtkihu  MTA kutató intézet - KFKI, Központi Fizikai KutatóIntézet, http://www.kfkicom/hu/csoport/index tortenetphp - SZTAKI, MTA Számítástechnikai és Automatizálási http://www.sztakihu/ Kutató Intézet 1. 33 1990 – Bevezetés:  nyilvános – magán hálózat  kapcsolt – bérelt hálózat nyilvános hálózat: bárhol, bármikor, bárki számára elérhető, ha megfizeti magán hálózat: intézmények tartják fenn, aki itt dolgozik hozzáfér, térítésmentes Ipar - megszűnik az embargó  bejön a modern technológia megszűnik a KGST  magyar technológiát nem lehet eladni nem férhetünk hozzá bármilyen technológiához, pl USA távközlő iparban a 150 ezerből 20 ezren maradtak, a szakemberek

a szolgáltatás területére mentek át Szolgáltatás Mennyiség, minőség dinamikusan fejlődni kezdett. Mi tette lehetővé? - megszűnt az embargó - szolgáltatási vállalatokat időszakosan monopol koncessziós helyzetbe hozták - dereguláció - távközlési törvény Dereguláció: Magyar Posta (“Magyar Királyi Posta”) 18 Távközlés, műsorszórás, postai kézbesítés, szabályozás mind a Magyar Posta kezében volt, deregulációval az egyes szolgáltatásokat szétosztották:  MATÁV  Antenna Hungária  Magyar Posta Rt  HIF, Hírközlési Főfelügyelet  szabályozás  Minisztériumi képviselet  Érdekképviseletek A szolgáltatás mennyiségileg 10%-ról 40%-ra fejlődött. 6 év kb 1992-98 privatizáció eredménye: 1 millió felhasználó  4 millió felhasználó: jelentős beruházás elektromechanikus központ  tárolt program vezérlésű központ, TPV A MATÁV-on eleinte 50 - 50%-ban a Deutsche Telecom + Ameritech (Bell

Baby) osztozott, majd a DT megvásárolta az Ameritech részvényeit. Magyarország: 15% arany részvény  több jog illeti meg Meg volt az ára: magántőke volt  meg kell térülni kb 6 év megtérülési idő, közben avul a technológia. MATÁV 1992-2002-ig kapott monopol koncessziót (Különben el sem vállalta volna.) A monopol koncesszió vonatozott: - a kapcsolt nyilvános beszédátvitel - helyi körzetek nagy része - helyközi összeköttetések - nemzetközi összeköttetések nem vonatkozott: - bérelt beszédátvitel - magán beszédátvitel - adatátvitel Koncessziós szerződésben lévő kitételek alapja voltak az ipar fejlődésének. Rendszerváltási tender MATÁV pályázatot írt ki a berendezések szállítására. Feltétel: aki nyertes, Magyaroszágon ipart telepít. 5-en adták be, 2 nyertes: Siemens, Ericsson, pályázott még a Nokia és a Motorola is. ( BHG is pályázott, de nem nyert, emiatt tönkre is ment) Telepítés, szállítás,

marketing, termelő kapacitás Üzlet  szellemi kapacitás (élcsapatban meg volt az egyetemeken) kihasználása Magyarországon ismét kiépült egy arányos ipar. Ez az időszak egybeesett a mozgó távözlés felfutásával  jelentős nemzetközi ipar HW  SW : szoftverházakat hoztak létre  új technikák létrehozása + fenntartása Mozgó távközlés: - inkább infotmatikai feladat - hivás információt 5 évig tárolni kell - domino szolgáltatás, Svájcban van egysége - számlázás 19 - SMS üzemeltető rendszer Korszerű szolgáltatások VoIP, beszédátvitel IP felett, Voice over IP /voice = emberi beszédhang/ - 90-es évek 2. felében PANTEL elkezdte bevezetni sérti-e a MATÁV-ot? VoIP teljesítményét mesterségesen lerontani! o Késleltetés: 200msec o Csomagvesztés: 1% (néha serceg) Késleltetés: - nehezíti a párbeszédet, várni kell - visszhang, kegyetlen  visszhangcsökkentő rendszer  VoIP nemzetközi mozgó távhívásnál maradt

versenyképes Pannon GSM: “+0” olcsóbb, mint a nemzetközi vezetékes  MATÁV is levitte a nemzetközi tarifákat, az előfizetési díjat felemelte. VoIP ingyenes lesz-e vagy olcsóbb??? 1-2 év múlva üzemelni fog. NIIF Nemzeti Információs Infrastruktúra Fejlesztési (NIIF) Program - http://www.niifhu/ - kb. 1980-tól működik Magyarországon egyetemek + akadémia jó hozzáférés - dinamikusan fejlesztik - IP útválasztók embargó előtt - világ élvonalában van akadémiai IP hálózat + kutató hálózat } akadémiai hálózat  miért ne beszélgethetnének VoIP egyetemek? - Kormány közvetlenül finanszírozta CATV (Cabel TV) MATÁV hogy versenyezhet szabadon? Ha monopol koncesszió  korlátozások Monopol koncesszió véget ért. Elvileg, gyakorlatban nem Számhordozhatóság megvalósítása mennyit kell fizetni? Hozzáférés + gerinchálózat elkülönítése 1G  NMT  Nordic Mobile Telecom System  analóg  1991-től  kb 450MHz 

EU-ban 11 féle nem kompatibilis változat létezik 2G  GSM  Global System for Mobile Communications  digitális  mozgó távközlés világszerte  140 ország, 470 szolgáltatás  ≈ 900 MHz, ≈ 1800 Mhz 20  Magyarországon 1993-tól oligopol koncesszió szerint működik  3 cég (magán), jó üzlet Kutatás, fejlesztés - ipar összeomlott, KFKI összeszűkült, SZTAKI maradt > emberek  BME - nemzetközi vállalatok rájöttel, hogy a magyar szürkeállományra építeni megéri - regionális központok jöttek létre o kompetencia központ: Deutsche Telecom tagja o innovációs központ: T-Systems RIC  http://www.t-systems-riccom/  Regional Innovation Center  2002 közepe, 30-as létszámmal  intenzíven fejlesztik o feladatok támogatása - fejlesztő intézet - kutató labor 21 2003. 02 18 4. előadás 2. Technológiai áttekintés Bevezetés Miért hoztak létre hálózatokat? Információ típusok átvitelére: o üzenet

(SM, e-mail, távírat) o (pár)beszéd o video o adat  semmiféle követelmény  TCP/IP összeköttetés: minimum sebességet fenn kell tartani, ha lejár az időkorlát, újra fel kell építeni a kapcsolatot erre tervezték Információ típus hálózat szolgáltatás másodlagos felhasználás: másfajta inf. típusra, amire nem tervezték erre tervezték Információ típus integrált hálózat integrált szolgáltatás pl. ISDN, GSM TH Bevezetés Szekunder központ Primer központ Helyi központ Előfizető hálózati síkok gerinchálózat = szekunder kp + primer kp hozzáférői hálózat = helyi kp + előfizetö központközi hálózat, törzshálózat = szekunder kp + primer kp + helyi kp 22 TH < keskenysávú hálózat - szélessávú hálózat 2.1 Keskenysávú TH - rögzített hozzáférési hálózat - mozgó hozzáférés - törzshálózat ≤ ≤ ≤ 2 Mbit/sec 64 kbit/sec 140 Mbit/sec Távíró hálózat információ típus: üzenet

probléma: 2 helyről, volt 2 jelíró, mindkettőt vették  nem tudtak egyszerre küldeni  ütközés  üzenetszintű kézi tárolás: tárol és továbbít elven üzenetkapcsolás jött létre o o jelíró kapcsoló tekercs (elektromágnes) o Távgépíró  Adó: távgépíró berendezés ≈ írógépszerű, lyukszalag  Vevő: lyukszalag olvasó o Valós áramkör kapcsolás: - mielőtt az üzenetet átviszi, felépít egy áramkört, majd átvitel után lebontja - ide-oda lehetett üzenetet küldeni; 1 adó, 2 vevő - minden felhasználónak külön száma van - ma már nem működik gyorsabb átvitel “párbeszéd” = ” párüzenet” hívás torlódás léphet fel romlik a hálózat kihasználtsága     ALAPELV: javítjuk a minőséget, rontjuk a kihasználtságot: - egyenlő esélyek | - kihasználtság - minőség | Távbeszélő hálózat o o o o o beszéd átvitel egyetlen szempont: érthető legyen   0,3 kHz – 3,4 kHz, ∆f

= 3,1 kHz  védősáv nyalábolás esetén (multiplexálás)  4 kHz  beszédsáv: 6 - 7 kHz  fül: 15 - 20 kHz kétirányú sokáig analóg módon oldották meg digitális megoldás:  hozzáférés analóg  törzshálózat digitális beszéd kodek helyi központban } tároló papírtekercs áramforrás 23  ISDN, GSM: hozzáférés digitális Beszéd kodek: PCM - 4 kHz-es sávot mintavételezünk  8 kHz 8 bit - 4 kHz sávszél  8 kHz mintavét  64 kbit/sec (borzasztóan pazarló) ? sávszél - 1 kbit/sec ───────> ~ 1 kHz  64 kbit/sec  64 kHz min. 0,5 kHz (elvi határ, nem megvalósítható) - 16x romlott a sávszélesség kihasználás  1967-ben nem álltunk jól vezetékekkel, miért csinálták? Digitális technika előnyei miatt. - ma már sokkal hatékonyabb beszéd kodekek vannak pl: 9,6 kbit/sec GSM kodek - késleltetés nagy kincs  gazdálkodni kell Digitális technika előnyei: - gazdaságos gyártás - kicsi a

fogyasztás - ma már jó a megbízhatóság - amikor nyaláboljuk a jelet, bizonyos mértékig a kapcsolás és nyalábolás kombinálható (együtt elvégezhető) - Nyalábolási technikák (Törzshálózati átviteli technológia) Elv: } - hierarchikus, rangsor szerinti - demoratikus, egyenrangú hálózatot csak úgy lehet csinálni, hogy egyidejűleg alkalmazzuk mindkettőt pl: sok felhasználót kell bekötni  alapértelmezésben egyenrangúan kell kezelni, de nagy tömegeket csak hierarchikusan lehet kezelni (tankör, évfolyam, kar, ) Morse távírója 1 1 . . . 10 5 . . . 1 - . 3 10 helyi központ helyi központ 105 multiplexálás nélkül - demokratikus - amíg a multiplexert nem találták ki, annyi vezetéket kellett kihúzni 1 1 mpx SDM/ TDM/ FDM/ CDM 103 dempx 103 Multiplexálással 24 - CAC: Call Admission Controll, hívás engedélyeztetés, beléptetés - FDM: frekvenciaosztás - TFM: időosztás - SDM: térosztás - CDM: kódosztás

Változtat-e a valós áramkör kapcsoláson? o marad 4kHz az átvitel szükséglete o hívás: van-e szabad? o hívás engedélyezés o erőforrás lefoglalás o bontás Rádiószakaszon: továbbra is valós áramkör kapcsolás (erőforrás lefoglalás) Multiplexer hierarchia: 1 1 . . . I. 10 1 . . . 1 102 II. . . . 10 . . . . . . . . . II. . . . III. harmadlagos MPX I. 10 Szekunder MPX elsőrendű (primer) multiplexer - szabványos nyalábolók: berendezéseket lehet igénybe venni - területen szétoszthatók: gazdaságosságot befolyásolja helyi központ fokozatig, utána azokat gyűjti Gyakorlat  FDM hierarchia (analóg) - már a múlté, 1990-ig Mo-n ez volt, ezt gyártották, exportálták - 10.000 * 4 kHz = 40 MHz - minden hierarchia szint után újabb védősávok kellettek  szűrők  ~ 60 MHz - közeg sávszélesség > 1 - kétirányú átvitel: 4 kHz sávszélességet aluláteresztő szűrő állítja áramkör sávszélesség igénye 

MPX-be, szét lehet válogatni a 2 irányt - minden PCM kodek előtt van szűrő  TDM hierarchia - sávszélesség - többféle van o o PDH (keskenysávú) SONET/SDH (szélessávú) PDH: Plesiochronous Digital Hierarchy Pleziokron Digitális Hierarchia - 1967 Bell lab., AT&T kuató, fejlesztő laborja (pleziokron = majdnem egyidejű) (szinkron = egyidejű) 25 o o o o amerikai európai transzatlanti Japán (aszinkron = nem egyidejű) Európai hierarchia: EU hierarchia szint Névleges sebesség [Mbit/sec] Beszédcsatorn ák száma Átviteli közeg 0 E1 E2 E3 E4 E5 0,064 2 8 34 140 565 1 30 4*30 = 120 4*120 = 480 4*480 = 1920 4*1920 = 7680 szimmetrikus kábel ((csavart ér)) Koaxiális kábel koax Földfelszíni és műholdas rádió fénykábel - 1 szakasz hossza kb 50-100 km szakaszonként regenerátort, jelfrissítőt kell beiktatni szimmetrikus kábel: kis sebesség koax: legfontosabb gerinchálózati sebesség Európában 140 Mbit/sec, mert

koaxon ezt lehetett átvinni (amikor kitalálták még nem volt fénykábel) Amerikai hierarchia: Amerikai hierarchia szint Névleges sebesség [Mbit/sec] Beszédcsatornák száma 0 T1 T2 T3 T4 0,064 1,5 6 45 274 1 24 4*24 = 96 7*96 = 672 6*672 = 4032 - T: transmission – átvitel - amerikai gerinchálózat ma is 45 Mbit/sec - T4-et akkor csak rádióval tudtá megoldani A-law, μ- law eltérés: - műszaki ok: az európait később dolgozták ki, fejlettebb volt a technológia, jobban ki tudták használni a koaxot - politikai ok: De Gaulle: “Európa legyen az európaiaké”, elérte, hogy az ITU-CCITT leszavazta az amerikai szabványt - gazdasági ok: ha nem lépte volna meg Európa, akkor az amerikai termékek ellepték volna Európát  ipart valamennyire kiegyensúlyozta 26 2003. 02 24 5. előadás ismétlés: Technológiából kiindulva jutunk el egyes hálózatfelépítési elvekig. Távíró hálózat A A: adó V: vevő V A V V A A V A V

Kétirányú (duplex) adatátvitelt biztosít: a csomópontokban minden vonalhoz tartozik egy adó és egy vevő. Ha ütközés történik (vagyis egy csomópontba két irányból érkezik üzenet, amit ugyanazon a vonalon kell továbbítani), akkor az egyik üzenetet tárolni kell, amíg a másikat átküldi. Ez kézi üzenetkapcsolással történik. A másik probléma, amit meg kell oldani, az útvonalválasztás, vagyis hogy több alternatív útvonal közül melyiket érdemes választani. Távgépíró Fejlettebb módszerrel, áramkörkapcsolással működik: a csomópontok összekapcsolják a vonalakat, így a forrás és a cél között egy áramkör alakul ki. Ezáltal viszont az erőforrás folyamatosan lefoglalva marad. . PDH Pleziokron (majdnem egyidejű), mert a multiplexerek területileg szét vannak osztva, és külön-külön órajelük van. Órajel előállítása: Egy oszcillátor (rezgéskeltő) szinuszos hullámot állít elő. Ezt keresztülvezetik egy

komparátoron, így kapható meg a négyszögjel. 27 Uki Uki t Ube a komparátor karakterisztikája négyszögjel Ube az oszcillátor szinuszjele t Az oszcillátor lehet: – RC (ellenállás és kondenzátor): pontossága 10-2 (ez gyenge, nem használják). – LC (tekercs (induktivitás) és kondenzátor): pontossága 10-3 (ez egy picit jobb). – Kvarc: pontossága 10-5 (Ezt alkalmazzák gyakorlatban!). – Atomi óra: pontossága 10-10 (nagyon pontos, de drága). A kvarcnak van egy olyan tulajdonsága, hogy ha rezeg, változik az elektromos tulajdonsága, és fordítva. A kvarckristályt először csiszolják. Oszcillációja (f0) körülbelül 5 MHz Hogy pontosabb legyen, „öregítik”, vagyis hőnek teszik ki több hónapig. A kvarcot működés közben is állandó hőmérsékleten kell tartani, ehhez egy kályházó áramkör szükséges. (Ez a technológia nagyon sokáig embargózva volt Magyarországon.) A tranzisztorok világában a frekvenciát könnyen lehet

összeadni, szorozni, osztani, kivonni. A frekvencia szorzása: PLL (Phase Locked Loop, fáziszárt hurok) segítségével történik. Ez valójában egy visszacsatolt hurok (lásd szabályozástechnika), ahol a visszacsatoló elem egy frekvenciaosztó. Ha az 5 MHz-et nyolcszorozni akarjuk (40 MHz-re), akkor az osztó nyolcadol. A VCO (Voltage Controlled Oscillator, feszültségvezérelt oszcillátor) kimenetén a ráadott feszültségtől függő frekvencia jelenik meg. A fázisdetektor a fáziseltéréssel arányos feszültséget ad 40 MHz VCO U kvarc oszcillátor 5 MHz fázisdetektor 5 MHz frekvenciaosztó 28 A berendezésekben az összes szükséges órajelet egyetlen eszköz, az ún. lokálblokk állítja elő PCM kodek helye: 1 1 1 forgalom koncentrátor 1 I. 10 30 3 2) 105 1 II. 4 1 III. 4 IV. 4 1) 3) szinkronban vannak 4) 1) Először itt volt a kodek, ekkor csak az átvitel volt digitális 2) Később a kapcsoló is digitális lett. Itt a kapcsoló

szinkronban van a primer nyalábolóval, ezért gyakran kombinálják, egy berendezésbe rakják őket. Sőt, a primer nyaláboló a kapcsoló elé is kerülhet. 3) Itt a forgalomkoncentrátor is digitális. Ennek viszont ára van: 103 helyett 105 kodekre van szükség 4) Kodeket a végberendezésben csak ritkán, speciális esetekben használnak manapság (pl. ISDN készülékek, GSM). PDH-ban egy másik helyen lévő kapcsoló (és a primer nyalábolók) nincs szinkronban az ittenivel, külön órajele van. Ezért a II, III és IV rendű nyaláboló bemenetére különböző sebességgel érkezik az információ. Sebesség egyeztetése: 1±ε 4+4ε . 4+8ε ≠ 4(1+ε) 4x 1+ε . 1+2ε Ha 1-nek vesszük a bemenő jelek várt frekvenciáját, és ettől max. ε eltérést tűrünk el, a kodek órajelének minimum 1+ε-nak kell lennie, hogy a gyors jelet is fel lehessen dolgozni. Ennek a 29 frekvenciának is lehet egy ε-os tűrése, így az 1+ε.1+2ε intervallumba esik A kimenő

vezetéken n bemenő vezeték esetén n+nε és n+2nε közé esik a jel frekvenciája. töltőbitek jelzőbitek 1-ε 4+4ε rugalmas tár 1-ε óra visszaállító 1+ε A rugalmas tár segítségével lehet gyorsabban adni, mint venni. Ez a kimenő bitfolyamba töltőbitek beszúrásával valósítható meg. Hogy a töltőbitek ne okozzanak problémát, jelzőbiteket is be kell iktatni, amelyek jelzik, hogy történt-e beszúrás. Ezt a vevőoldalon figyelik, és ha volt beszúrás, a töltőbitet kiveszik. Ez a bitbeékelési technika (USA-ban stuffing, Nagy-Britanniában justification az elnevezése). A multiplex fokozatban, minden hierarchia szinten át kell vinni: – a jelet (az információt) – a töltőbiteket – a jelzőbiteket – a keretszinkron biteket – a hibajelző CRC kódot – egyéb jelzést – szolgálati üzeneteket (erre külön szolgálati csatorna van) I. szinten nincs sebességkiegyenlítés, mert a bemenetek szinkronban vannak! Abban az esetben,

ha a végberendezésben van a kodek, a központból külön órajelet adnak a berendezés felé. A PDH kapcsolási és nyalábolási technika egyszerre. Leágazás beiktatása: 140 Mbit/s Budapest Győr 2 Mbit/s E4 E3 . Herceghalom 30 Lépésről-lépésre vissza kell fejteni a vonalat a leágazásnál, mert a megfelelő órajelet vissza kell nyerni. PDH-ban más megoldás nincs! (Ma már nem PDH-t használnak, hanem teljesen szinkron a hálózat, egyetlen mester oszcillátorral és PLL-ekkel. A PDH korában még nem volt erre lehetőség a koaxiális kábel ingadozó késleltetése miatt.) Adathálózatok Az első: Public Circuit Switched Data Network (PCSDN, nyilvános áramkörkapcsolt(!) adathálózat). Ez a PDH technikán alapult, sebessége n x 64 kbit/s. Az adatjel továbbításának van egy tulajdonsága: a csomósodás vagy börsztösség (burst): van olyan időszak, amikor jön adat, és vannak hosszú időszakok, amikor nem. (Beszédnél is csak kb 30-40% a

kihasználtság, adat esetén még rosszabb!) Ezért csomagokba szervezik az adatot. Csomagkapcsolás: Nem foglalja le a vonalat. Amíg az egyik irányból nem érkezik csomag, a csomópont a másik irányból küldi a csomagokat. Ennek ellenére (konzervativizmus miatt) látszólagos áramkörkapcsolást alakítanak ki. Ilyenkor viszont mindkét átvitel számára lehet erőforrást foglalni (vagyis nincs az, mint a valós áramkörkapcsolásnál, hogy az egyik a teljes erőforrást lefoglalja a másik elől a kapcsolat teljes idejére). Másik előnye, hogy a kapcsolat minden egyes csomagja ugyanazon az útvonalon halad, ezáltal csökkentve a késleltetés ingadozását. Az IP nem látszólagos áramkörkapcsolás elvű, de az X.25 hálózat ilyen Az X25 megalkotásakor még kizárólag fémvezetéket használtak, melynek rossz átviteli minősége miatt minden csomópontban szükség volt hibajavításra, áramlásvezérlésre, torlódásvezérlésre. A bonyolult csomópontok csak

kis sebességet tettek lehetővé: – A hozzáférő hálózat sebessége 16 kbit/s. – A gerinchálózat sebessége 64 kbit/s. A hálózati architektúra 2. (adatkapcsolati) szintjén HDLC protokoll van, LAP-B eljárást használnak (Link Access Procedure – Balanced; kapcsolatelérési eljárás kiegyenlítéssel). Az első csomagkapcsolt hálózat: Public Packet Switched Data Network (PPSDN) (európai szemléletű) 31 Másodlagos adatátvitel Azért másodlagos, mert a hálózatot nem adatátvitelre tervezték, hanem például beszéd vagy műsor átvitelére, de használják adatátvitelre is. Beszédátvitelre tervezett hálózatnál modemre van szükség, amelynek sebessége 2,4 kbit/s és 33,6 kbit/s között lehet. adatforrás modem adó zajok PCM kodek . zajok modem vevő adatvevő PCM kodek Látszik, hogy az adat két kodeken halad keresztül. Ez nem szerencsés, mert a kodek 4kHz-es sávszűrést és 64 kbit/s sebességkorlátozást végez. Valamivel

kedvezőbb a helyzet, ha a szerver az első kodek után, a digitális részen helyezkedik el. ISDN Integrated Services Digital Network (integrált szolgáltatást nyújtó digitális hálózat) Adat, beszéd és videóátvitelre tervezték, tehát ez egy elsődleges adathálózat. Sokáig nem terjedt el, mert nem volt rá fizetőképes kereslet. Manapság kezd el kicsit jobban elterjedni (Üzletemberek szójátéka: megjelenésekor azt mondták rá, hogy „I Still Don’t Know”, ma már azt mondják: „I See Dollars Now”) Az ISDN csatornái: B: Basic channel (alap csatorna), valós áramkörkapcsolású, PCM kódolású, PDH elven működő csatorna. Sebessége 64 kbit/s D: Data channel (adatcsatorna), X.25 szerű, csomagkapcsolt csatorna Sebessége 16 kbit/s, de jelzések átvitelére is szükség van, ezért az adat csak 9,6 kbit/s sebességgel megy. Erre a csatornára módosították a HDLC protokollt, az ún. LAP-D eljárást használják (Link Access Procedure for the D

channel). 2B + D csatorna az alapkonfiguráció. Ez (2x64 kbit/s vagy 128 kbit/s) + 16 kbit/s = 144 kbit/s átvitelt tesz lehetővé. A „vagy” választás itt azt jelenti, hogy használható a két B csatorna külön célra is, de egyetlen, kétszer gyorsabb kapcsolat is kialakítható vele. Ez a multirate switching (többsebességű kapcsolás). Az ajánlás nxB + D csatorna használatát írja elő, ahol n 2 és 30 közé esik. Mivel a többsebességű kapcsolás megoldása bonyolult, ebből csak kétféle változat, n=2 és n=30 terjedt el. n=2 esetén (ami az otthoni használatban terjedt el) valójában kettéoszlik az adatfolyam, és csak a központban egyesítik. Ezzel sok probléma van, például nem biztos, hogy a két csatornán ugyanazon az útvonalon halad az adat. Következésképp az áramkörkapcsolás adatátvitelre nem megfelelő, egyrészt a börsztösödés miatt, másrészt többsebességű kapcsolás esetén bonyodalmakat okoz. 32 Mozgó keskenysávú

távközlő hálózatok Kétféle rendszerrel lehet kiépíteni: földfelszíni és műholdas rendszerrel. Földfelszíni hálózatok: Fejlődésük generációkra oszlik: 1G: A 80-as évek elején alakult ki. Ilyen rendszer például az NMT (Nordic Mobile Telephone) A végberendezés analóg. Fő jellemzője, hogy a lefedett terület cellákra van osztva Minden cella közepén van egy vevőállomás, a szomszédos cellák állomásainak különböző a frekvenciája. Ha a végberendezés cellahatárt lép át, frekvenciaátadás, handover történik. átadás vevőállomás Ennek egyik előnye, hogy a frekvencia újra felhasználható, másik előnye, hogy kisebb kisugárzott teljesítmény elegendő. Ez utóbbi miatt nemcsak egészségkárosító hatása kisebb ennek a módszernek, de az akku mérete is csökkenthető. 2G: A 90-es évek elején fejlesztették ki. Ezek közül a GSM (Global System for Mobile Communication) a legelterjedtebb a világon. A beszédkodek sebessége 13

kbit/s Adatátvitelre is lehetőség van, ennek sebessége 9,6 kbit/s vagy 14 kbit/s lehet. Ezekből az adatcsatornákból legfeljebb 4-et össze lehet kapcsolni, így a maximális adatátviteli sebesség 56 kbit/s, ezt hívják High Speed Circuit Switched Data-nak (HSCSD). A neve is mutatja, hogy ez áramkörkapcsolt! A GSM nyújt bizonyos üzenetszolgáltatásokat is: SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Message Service); ezen kívül egy lebutított Internetszolgáltatást, a WAP-ot (Wireless Application Protocol). 2,5G:GPRS (General Packet Radio System, általános csomagalapú rádiórendszer). Ez a GSM továbbfejlesztése. A gerinchálózatnál kettéosztják az információt: az adat IP alapú, csomagkapcsolt módon továbbítódik, a beszéd pedig PDH alapú valós áramkörkapcsolással. Jelenleg az IP sem biztosít 56 kbit/s-nál nagyobb adatátviteli sebességet mozgó hálózatokban, de gazdaságosabb. 33 2003. 02 25 6. előadás Keskenysávú TH technológia

-> PDH - miért kell a sebesség kiegyenlítés? a szabadon futó oszcillátorok működésének -> időnyalábolás (TDM) -> frekvencia + fázis hajszál híján megegyező - keretezés: - minden hierarchia szinten végre kell hajtani - minden olyan jelnek a helyét, amit ávtiszünk - beszúrt bit - jelző: mikor szúrtunk be bitet -> MPX-re - jelzés: híváskapcsolás átvitelére szolgál - kétirányúság: 2 irány: - vezeték pár, 1 db helyi hálózat - 2 db vezeték pár, központközi hálózat mpx dempx dempx mpx kétirányú kapcsolat a törzshálózatban két vezetékpárral/két koaxszal - adathálózat - nyilvánosan kapcsolt: - áramkörkapcsolt - csomagkapcsolt - nyilvánosan bérelt, leased line (leased ~ leasing), röviden: LL - magán, privat network, PN. -> PN ma háttérbe szorult az Internet miatt ISDN - többsebességű kapcsolás nincs megoldva a gyakorlatban - kidolgozták a terméket Mi lesz piacképes? nincs aki, megmondja alap

kutatás alkalmazott kutatás fejlesztések termék piacképes termék kutatások, fejlesztések, termékek halmazai 34 Mozgó hálózatok (keskenysávú) - földfelszíni - műholdas FöldFelszíni (FF) keskenysávú, mozgó TH  1G analóg 1G egy cella egy mozgó állomás 1G rendszerben a frekvenciasáv felosztása (FDMA)  2G TDM + FDM, digitális (végberendezésig) beszéd: 13 kbit/sec-os beszéd kodekkel. PCM óta fejlődött a technológia /ára: késleltetés, gyenge minőség/ Hogyan illeszkedik a rendszerbe? Miért? Spórolunk a frekvenciával  több előfizető 1 frekvenciasáv cella 13 kbit/s beszéd bázisállomás Vezetékes távkbeszélő hálózat 64 kbit/s mozgó hálózat gerinchálózata (lehet vezetékes is!) GSM/PCM átkódolás 2G mozgó távközlő hálózat - nem többsebességes kapcsolás, maga a hálózat nem többsebességes. Adat: 14 kbit/sec n * 14 kbit/sec ≤ 56 kbit/sec n≤4 => PDH gerinchálózaton át lehet vinni, nem

csinálnak GSM/PCM átalakítást.  egyszerre foglalok 4 frekvenciát, akár viszek adatot, akár nem. Hívástól bontásig GPRS - GSM alapon működik: GSM az adatjelet nem PDH-alapú rendszerrel, hanem IP-vel viszik át. Miért jó? A csomag kapcsolt hálózat előnyei Jel: nem foglalja a hálózatot 35 - ~ 30 kbit/sec, gyakorlatilag 50 kbit/sec, elvileg lehetne 130 kbit/sec is, nincs 64 kbit/sec-es határ Adat: - bejelentkezés a hálózatra - nem foglalja a frekvenciát, csak ha adatot küld - ütközés  nem vész el adatcsomag, amíg a tárolóban van hely Díjszabásban is megjelenik, cask annyit kell fizetni, amennyit küldök. - egyesített T és SZH csomagkapcsolás áramkörkapcsolás üzenetkapcsolás spirális fejlődés a távközlésben Magán hálózat Mozgó keskenysávú TH - úgynevezett készenléti szolgáltatások (tűzoltóság, rendőrség, katasztrófa) - GSM PRO professional /Ericsson/ - TETRA /Motorolla, Nokia/  kisebb hívásblokkolás 

forgalom Erlang – formulákkal méretezhető a hívásblokkolás - kemény tűrést kell előírni - minden 100 hívásból 1 - több erőforrás  hivás prioritás: előnyben részesítés  diszpécser szolgálat  szelektív hívás / hívás csoportok /  nagyobb megbízhatóság  polgári hálózatban is fontos követelmény  nagyobb adatbiztonság MűHoldas (MH) keskenysávú, mozgó TH Elvi elkülönülés: távközlő rendszer + műsorszóró rendszer Szélessávú TH SONET/SDH hálózat Synchronous Optical NETwork, USA, ANSI Synchronous Digital Hierarchy: CCITT, ITU-T Miért jöhetett létre a szélessávú rendszer? Optikai kábel megjelenése! 1970-es évek végén kezdték azt hinni, hogy a távközlésben használni lehet, fizikusok azt hitték a csillapitás miatt nem lesz használható  megoldás: nagy tisztaság TH, SZH forradamasítását 3 jellemző tette lehetővé: - szélessáv - kedvező hibaarány, 10-9 ( szemben a radiós: 10 -3, koax 10-5)

- állandó késleltetése van: az idő függvényében nem változik 36 A ’80-as évek közepétől a ’90-es évek elejéig a technológia burjánzása állt elő. Kb 2000-re letisztult a kép, kialakultak azok a technológiák, amelyek gazdaságosan használhatók. PDH –ra alkalmazás  kezdjük tovább szabványosítani a PDH-t, DE teljesen új rendszert hoztak létre. Mi az oka? - PDH hátárnya: lebontani, újra felépíteni a vonalat - keveset “költ” a biztonságra /overhead/ nem mindegy, hogy hány csatorna 100 . 100 ezer, minél több csatorna, annál többet kell költeni a biztonságra  gyökeresen új rendszert hoztak létr (koaxos) PDH-t Amerika: 45 Mbit/sec SONET szintek SDH szintek Névleges átviteli sebesség Nyalábolt beszédcsatornák száma Átviteli közeg STS-1 - STS-3 STM-1 52 Mbit/s 155 Mbit/s 622 Mbit/s 2,5 Gbit/s 3*672 = 4*1920 = 4*7680 = 2016 7680 30720 EU: 1920 Földfelszíni és műholdas rádió Optikai kábel 672 STS-12 STM-4

STS-48 STM-16 STS-192 STM-64 10 Gbit/s 4*30720 = 122880 STS-1: Synchronous Transport Signal STM: Synchronous Transport Model 52: elég nagy fejléc: biztonság. Alsó határ: koax Felső határ: optikai  impulzusokat viszünk át, amikor kikapcsoljuk a lézeroszcillátort, kicsit még világít, ha bekapcsoljuk, akkor még egy darabig nem. (ipari) EU: módosítás közös 155 Mbit/s - 3 STS-1 - SDH SONET-et ANSI módosította, hogy ilyen egységet ki lehet dolgozni.  először (STS-1) háromszorozódik, majd négyszererződik  névleges sebesség nagyságrend Magyarországon /MATÁV, PANTEL, Hungaronet(NIIF)/: 1, PDH gerinchálózat 2, SDH gerinchálózat rátelepült Állandó átviteli késleletetése miatt a koaxot el kell felejteni, kivéve rövid szakaszok esetén. Szinkron  van 1 mester oszcillátor - szinkronizált osszcillátor, PLL - körzeten, határon sebesség illesztés (bitbeékelés)  pontos n-szerező - minden jelnek ugyanaz a frekvenciája, nincs

tűrés - az órajele szintén egységnyi, SDH-ban nincs tűrés! 1 1 4 1 1 4x 37 3 keret órajel van a rendszerben: - frekvenciahely - fázishely  összetevőt ki akarok venni, nem kell lebontani az egész kapcsolatot  egyszerű bontás, nyalábolás Mi tette lehetővé? Állandó késleltetés. Tfh. van egy nagy sebességű összetevő: 140 Mbit/s Add-Drop Multiplexer (ADM) Budapest Győr 2 Mbit/s Herceghalom SDH-ban könnyű a leágazást megvalósítani ADM-mel ADM, Add-Drop Multiplexer ~ úgy képzelhetjük el, mint egy nagy dobozt, benne kisebbek vannak. PDH: minden doboznak van fedele SDH: legkülsőnek van csak fedele Vezérelhető digitalis rendező . 2,5 Gbit/s STM-16 . . . 2,5 Gbit/s . 2,5 Gbit/s . . . - hálózat menedzser vezérli - MPX funkcióval össze van építve - bármelyik kapuról bármelyikre - összeköttetés sebességét is előírhatom - SW úton vezérelhető - bonyolult eszköz o PDH: 1. hierarchia szinten o SDH: minden szinten meg

lehet csinálni 2,5 Gbit/s PDH működött, lépésről-lépésre rátelepítették az SDH hálózatot. feltételes sebességillesztés (csak körzet határán szükséges) STM-X Ex PDH Tx ATM STM-64 SDH multiplexer IP bemeneti sebességillesztés SDH multiplexer ezeket a jeleket tudja fogadni 38 Az összes európai, amerikai PDH szintet és ATM-eket tudja fogadni. Minden MPX mindent fogad? Nem, túl drága lenne. 2 sebesség kiegyenlítés: - bemeneten - feltételes, körzet határán Megbízhatóság SDH mpx jel- jel- Jel- frissítő frissítő frissítő jelfrissítő jelfrissítő jelfrissítő jel- jel- jel- frissítő frissítő frissítő SDH dempx regenerátor szakasz megbízható kapcsolat – 3 lánc: 1 üzemi és 2 tartalék mpx szakasz védelmi kapcsolás rendszer: automatikusan mindkét szakasz tud tartalékolni - 2 üzemi, 1 tartalék - jelerősítőkből is van tartalék - hívás kapcsolás nincs! Miért nincs?   SDH rendszer tud

fogadni magasabb PDH szinteket, amiben nincs híváskapcsolás Többsebességű kapcsolás - valós áramkör alapú  rugalmas  van egy kapcsolati sík és rendezési sík, a kettővel együtt valósítják meg a valós áramkört. - Általában teljes hálóval kötik össze, több kapcsolásból álló rendszer a magon kívül. A hálózat menedzser el tudja dönteni, hogy 2 kapcsolás között, hogy melyik híváshoz képest ritkábban változott. rendezőkből álló hálózati mag a magon kívül: kapcsolók felhasználók felhasználók ezt a hálózatmenedzser változtatja (de csak ritkán) 39 rendezők és kapcsolók az SDH hálózatban 40 2003. 03 03 7. előadás HTE HíradésTechnikai és informatikai Egyesület rendezvényei: 1, EU Távközlés szabályozásának reformja Ez egy 2 napos rendezvény, a múlt héten volt a konferencia napja, és kb 1 hónap múlva lesz a vitanapja. kb 300 szakember vett részt, én is elmentem azért, hogy tanuljak, és

egy gondolatot meg is osztok Önökkel, amit ott tanultam. Remélem, hogy érdekelni fogja Önöket. Ez pedig arra vonatkozik, hogy elsősorban Nyugat-Európában, de általában Európában a verseny mennyire valósult meg a távközlési szektorban, és erre egy ún. Teligen mutatót ábrázoltak A Teligen egy kutatóintézet: Teligen Research egy ilyen statisztikát készített. Ezt a mutatót úgy készítették, hogy 39 szempontot értékeltek, és ezt összesítették és egy 100as skálán ábrázoltak A visszintes tengelyen az országokat tüntették fel Egy olyan görbét kaptak, hogy a legintenzívebb verseny 77 mutatóval (Dánia) rendelkezik, ezen az ábrán a legkisebb érék, ami fel van tüntetve, az 23, ez egyébként Magyarország, de ez nem jelenti azt, hogy ennél rosszabb versenymutatójú ország nincsen. Dánia Németország Lengyelország Franciaország Csehország Magyarország 77 44 43 36 33 23 Ebből azt a tanulságot vonták le Nyugat-Európa távközlési

szakemberei, hogy a versenyt egy kicsit homogenizálni kellene Nyugat-Európában, és ez volt az egyik vezérelv, ami alapján ez a távközlés szabályozási reform beindul. Ennek a hatályba lépése 2003 július 25 az EU-ban, tehát ezen most dolgoznak, de nagyon hamar érvénybe fog lépni. Ha Magyarországot értékeljük, én azt mondom, hogy pillantnyilag Magyarországon a helyén van. Hiszen Magyarországon a német befolyás a távközlésben a tőkésítés révén, a magánosítás révén nagyon erős, a hálózatunk nem olyan régen épült fel. pl. Lengyelországban azért egy nagyon erős francia hatás is érvényesül Szóval én nem tartom ezt természetesen jónak, de nem is olyan rossznak. De mindebből mi a tanulság a számunkra, Magyarországnak? Vajon Magyarországra ez hogy fog hatni, mikor fog hatni? A válasz nagyon egyszerű: a várható csatlakozás időpontjában. Tehát, ha bekövetkezik 2004 május 1-től, hogy Magyarország csatlakozik, akkor ezek a

szabályzók automatikusan Magyarországon is érvénybe lépnek, és én úgy gondolom, hogy ez meg fogja élénkíteni akkor Magyarországon is hamarabb a versenyt és ez végülis úgy gondolom, hogy a távközlésben Európában is és Magyarországon is sok új munkahelyet fog teremteni. Vajon miért olyan fontos Európának az, hogy ez a verseny jobban megvalósuljon? Azért, mert az infokommunikáció egy stratégiai ágazat, ez teljesen világos az európai vezetők számára is, és úgy értékelik, hogy Japánnal, az ázsiai térséggel és Észak-Amerikával szemben növelni kell a versenyképességet. Az előadasok, jogszabályok, a teljes CD megtalálhatók: HTE honlapján . 2, Távközlési klub A másik rendezvény egy sokkal kisebb rendezvény volt. Megjegyzés: ennek a szervezésében a TTT oroszlánrészt vállal, hiszen a tanszékvezetőnknek ez az erőssége, ez a témája, és ebben Magyarországon és Európában is elismert szakember. A távközlési klub

havonta egyszer van, és most egy olyan klubnapot szervezett, aminek a címe, hogy "Játékelmélet, káosz, fraktál, új módszerek a távközlésben" Ezek a módszerek a távközlési feladatok megoldásában elkezdenek jobban előjönni az utolsó 10 évben. Én magam tartottam ezen vitaindító előadást, és nagyon jó hangulatú klubdélután volt, kb 100 résztvevővel. Számomra az volt ebben a legérdekesebb, hogy ott volt egy ötödéves informatikus hallgató, aki odajött hozzám, és azt mondta, hogy javasolja, hogy ebből építsek be a harmadéves TH anyagába valamennyit, mert ez szerinte olyan érdekes. Megfogadom a tanácsát, és a tanmenetben ahogy haladunk előre, alkalmas helyen, majd valamit fogok mondani Önöknek erről. Ezek voltak az én kis apró híreim, s most jobban a tananyaghoz kanyarodunk vissza. 41 Kiegészítések a 6. előadáshoz: KESKENYSÁVÚ MOZGÓ TH (1G, 2G) Megjegyzés.: Mi van akkor, hogyha bázisállomás váltás van? Amikor

a mozgó állomás áthalad a bázisállomás határon, akkor handover átadás keletkezik. Ekkor az történik, hogy amíg a mozgó állomás a baloldali körben van addig az 1-es úton jut el a jel a mozgó hálózat kapcsolójába, majd amikor a jobboldali körbe átér, akkor a 2-es úton jut el, miközben a hívás nem szakad meg. Tehát ennek az az érdekessége, hogy áramkörkapcsolt, de hívás közben mégis megváltozhat az útvonal. bázisállomás 1 2 kapcsoló átkapcsolás hívás közben KÉSZENLÉTI HÁLÓZATOK TETRA Terrestrial European Trunked RAdio Földfelszíni Európai Trönkölt Radió Később átnevezték Terrestrial Enhanced Trunked RAdio-ra (Földfelszíni Továbbfejlesztett Trönkölt Radió), mégpedig azért, mert ez egy világméretű rendszer lett. trönk: magyarul törzsáramkör, az az áramköri szakasz - a gerinchálózati szakasz általában a hagyományos távközlésben -, ahol forgalom sűrítés történt. Valójában itt nem egészen

erről van szó A trönkölt rádió esetében a trönk azt jelenti, hogy a hozzáférői rádió csatornák megosztva működnek igény szerint, tehát blokkolás előfordulhat. Egy csatornát igénybe vehet hol az egyik felhasználó, hol a másik felhasználó, pont úgy, mint a GSM-nél, csak ennek a nevében így hangsúlyozzák, hogy trönk. TETRAPOL (POL = Police) Francia rendőrséget szerelték fel először ezzel a rendszerrel, tehát ez egy francia orientációjú megoldás. Szintén a HTE-n ebben a hónapban lesz egy alkalom, ahol beszámolnak arról, hogy Ausztriában nemrégen a TETRA rendszert hogy hozták létre. GSMPRO Ilyen szolgáltatás Magyarországon működik, mégpedig a Westel működteti. A készenléti hálózatokat a készenléti szolgálatokra hozták létre elsősorban, de valójában polgári alkalmazása is van, pl. egy szállítmányozó vállalatnak megérheti, hogy ilyen rendszert igénybe vegyen, s pl a GSMPRO-ra előfizessen a Westelnél. Ugyanakkor

Magyarországon a készenléti szolgálatoknak ez ma még nincsen megnyugtatóan megoldva. SDH - vezérelhető digitális rendező Digital Cross Connect, DCC, DXC (X a cross-ra utal) - Ki vezérli ezt? A hálózatmenedzser. - Mikor vezérli? 42 Ritkán, havonta, amikor a forgalmi statisztikák úgy megváltoznak, hogy az áramkör erőforrásait érdemes átrendezni. - teljesen transzparens transzport hálózat (átlátszó szállító) Ez egy alapvetően nyaláboló rendszer, ekvivalens azzal, mint hogyha egy csomó vezetéket kihúznánk. Csak azért, hogy ne kelljen sok vezetéket kihúzni, csak egyet, időosztásban nyalábolást végzünk, de itt nem történik kapcsolás, sem forgalomsűrítés  teljesen átlátszó szállító hálózat. Tulajdonképpen a PDH felső hierarchia szintjei is ugyanígy viselkednek. Csak a legalsó szinten történhet kapcsolás, nem kötelező, hogy ott történjék, de történhet is, ott történik forgalomsűrítés is, tehát a legalsó

PDH szint nem átlátszó, de többi magasabb PDH szint szintén átlátszó. pl a PDH átvisz IP forgalmat is, ugyanúgy az SDH is átvisz Magyarországon az történt, hogy 1992-től létrehozták a PDH gerinchátlózatot , majd később kb 1995-től kiépítették az SDH-t is. Magyarországon ezt megelőzően nem is volt fénykábel, és nem is volt koaxális PDH rendszer sem Magyarországon a PDH és a fénykábel egyszerre jelent meg, nem úgy mint nyugat-erurópai országokban. A PDH-ban a szinkronizálás azért nem esélyes, mert a koax késleltetési ingadozást idézhet elő. Igenám, de Magyarországon ez nem így van, mert egyszerre telepítették a fénykábeleket és a PDH rendszereket. Tehát Magyarországon lehetne is akár szinkronizálni az osszcillátorokat. Meg is teszik, de ez nem azt jelenti, hogy ettől a rendszer még ne maradna PDH. Természetesen ki lehetett volna dolgozni pl Magyarország számára egy olyan rendszert, hogy az 1. szinttől kezdve végig

szinkron Ezt meg lehetett volna csinálni, hiszen fénykábelre épült Az egész struktúra már készen volt, de ezt nem fogják a mi kedvünkért átfejleszteni, itt nem csak Magyarországról van szó, hanem sok olyan országról, ami egyszerre lépte meg. Ez a szabványosítás hátulütője - van persze előnye is, különben nem terjedne el -, hogy ha már egyszer elterjedt, akkor kiírtani nagyon nehéz. Ez persze nem csak a távközlésben, mindenben így van, SzH-ban is így van Topológia - PDH SDH PDH topológia: kettős csillag+gyűrű struktúra primer csomópont szekunder csomópont Tekintsünk egy olyan hálózatot, melyben 2 db szekunder síkú csomópont van, tételezzük fel, hogy van még néhány primer központ, amit ehhez hozzá kell kötni. A PDH alapvetően pont-pont összeköttetésre alkalmas gerinchálózatban Tehát az összes primer központot bekötjük az egyik szekunder központba, de egy gerinchálózatnak megbízhatónak kell lennie - ha elszakad

egy kábel, sok beszédcsatorna esik ki -, ezért bekötjük az összeset a másik szekunder központba is. A 2 csillagpontot is összekötjük. Ez egy kettős csillag topológiai struktúra, de azért, hogy ne kelljen minden forgalmat átvinni a csillagponton, a szélső primer központokat is összekötjük egy gyűrűvel.  Ez egy kettős csillag + gyűrű struktúra, ilyennel lehet modellezni tipikusan a nagyvárosi távközlő hálózatokat, pl Budapest hálózatát is, az egyik csillagpont Budán van, a másik Pesten a megbízhatóság érdekében. Röviden: szövevényes hálózat, nem teljes háló, nincs minden pont összekötve mindegyikkel  kettős csillag + gyűrű struktúra Nem minden PDH hálózat néz így ki, ez egy tipikus megoldás. 43 SDH topológia: öngyógyító gyűrű struktúra Ugyanezeket a primer hálózatokat szeretnénk összekötni. Szintén ez is csak 1 tipikus megoldás Az SDH világában a gyűrű struktúrák váltak népszerűvé. Csináljunk

2 gyűrűt, és vezérlőket teszünk közé DXC (rendező) ADM (multiplexer) SDH topológia Vajon miért van az, hogy SDH-ban a gyűrűk rendszere terjedt el, s miért kell itt 2 metszéspont? Megbízhatóság érdekében. Nézzünk egy egyszeres SDH gyűrűt, tehát amikor nem 2 gyűrű van, hanem csak 1. visszahurkolás szakadás önjavító kettős gyűrű Valójában ez a gyűrű kettős gyűrű, ennek fő oka a megbíhatóság. Azt említettem már a múltkor, hogy az SDH az olyan gazdagon fel van szerelve automatikus tartalékolási lehetőséggel, hogy ez a gyűrű struktúrában jól kihasználható. Ha tehát szakadás következik be, akkor az SDH berendezés automatikusan visszahurkol. Egy ilyen visszahurkolással továbbra is minden primer pont össze van kötve, természetesen ilyenkor a kiszolgálási sebesség csökken, de nem szakad meg. Tehát arról azért nincsen szó, hogy ha megsérül a hálózat, akkor pontosan ugyanolyan kapacitást biztosítsunk, csak

egyáltalán biztosítsuk az ősszeköttetést, ezt hívjuk öngyógyító gyűrűnek, self healing ring. Vajon mi az oka, hogy SDH-ban csinálnak gyűrűt, PDH-ban nem? 2 oka is van: 1. gyűrű struktúra pazarolja a sávszélességet, hiszen nem csak a szomszédos csomópontokon mennek át, halmozódik az igénybevétel. Itt nem halmozódik hiszen, a PDH-ban sokkal korlátozottabb a sebesség lehetőség. Az SDH-ban ilyen sebesség lehetőséghez jutottunk, hogy a halmozódás nem probléma 2. ugyanakkor az automatikus védelmi kapcsolás rendelkezésre áll, ugyanakkor azok a rendezők, amelyek össze tudnak rendelkezésre állnak SDH-ban a gyűrűk kapcsolásához szükséges rendezők 44 Optikai Hálózat Mit jelent az, hogy optikai hálózat? Az SDH nem optikai hálózat? Megbeszéltük, hogy alapvetően fénykábelen megy az átvitel. Az optikai hálózat az attól még optikaibb, hogy nem csak az átviteli elemek optikaiak, de a csomópontok is. Az SDH-ban elektronikus

csomópontok vannak, az optikai hálózatban pedig optikai csomópontok, vagy azok is vannak. Arról nincs szó, hogy minden csomópont optikai, legalább részben. Az optikai hálózatok úgy születtek, hogy az emberek nagyon-nagyon telhetetlenek. Láttuk azt, hogy az SDH-nál 120 ezer csatornát is tudtunk nyalábolni. "Mohó Sapiensnek" ez elég? Nem elég. Azt mondja, hogy a fénykábel tulajdonképpen szélesebb sávú eszköz. Miért ne próbáljuk ezt kihasználni? Nem tudjuk kihasználni időosztással? Találjunk ki még valami mást hozzá! TDM + WDM Amit kitalálunk hozzá, az eredetileg TDM, ami Mbit/sec-kel működik, és ezt kiegészítjük még hullámhossz osztással. Wave length Division Multiplex = hullámhossz osztás Egy lézerdiódát nem tudunk akármilyen gyorsan ki/be kapcsolni. Tudjuk 10Mbit/sec-ig, vagy ha esetleg 2,5 Gbit/sec-ig, kapcsolgatjuk, és utána vár, ennél gyorsabban nem megy. Akkor azt mondjuk, hogy van 1 "zöld" színű

diódánk, veszünk egy "pirosat" is, azt is ki/bekapcsoljuk, s a kettőt együtt adjuk az optikai szálra. Amikor azt mondom, hogy "zöld" és "piros" akkor tulajdonképpen csak gúnyolódom, mert valójában az optikai távközlés nem pont abban a síkban van, ahol az ember a színeket látja. Közel van hozzá, de picit ett ől lefelé az infratartományban. ipari méretekben ma: 160 hullámhossz  120.000*160 kb 20 millió (19,2M) beszédcsatorna (nem csak beszéd) sebessége: 1,6 Tbit/sec Vajon miért hívják ezt hullámhossz osztásnak és miért nem frekvenciaosztásnak? Mi a különbség a kett ő között? A kettő között nincs semmi különbség. Ez egy szakmai szleng, aminek története van A fizikusok általában hullámhosszról beszélnek. A műszakiak pedig frekvenciában gondolkoznak A kettő egyértelműen átszámítható egymásba, nincs nagy különbség köztük. Mi annak az oka, hogy a fizikusok hullámhosszt szeretik? A

fizikusok abban gondolkoznak, hogy egy adott szerkezet hogyan működik, ehhez nekik azt kell nézni, hogy összehasonlítják az elektromágneses hullámnak a hullámhosszát az anyagi méretekkel. Ők így tudják megkonstruálni azt, hogy hogyan működik. Amikor a műszakiak elkezdték ezt alkalmazni, nem érdekelt minket, hogy hogyan működik, mi ezt csak alkalmazni szeretnénk. A jelet sokkal inkább frekvencia sávszélességben szeretjük leírni, mint hullámhossz sávszélességben Elvileg bármelyikbe le lehetne írni. Szoktam mondani, hogy 4 KHz-es beszédhíd, ez kifejezhető hullámhosszban is. DE! pl.: Csinálunk egy egyszerű modulációt, egy sáveltolást A frekvencia függvényében a sprektumot ábrázolom Itt van egy jel és egyszerű szorzó modulációt csinálok, akkor ennek a jelnek a sprektuma ide eltoldódva szépen megjelenik, úgy, hogy a sávszélességek megegyeznek. Magyarul a Fourier-transzformáció eltolási tételében a frekvenciában kifejezett

sávszélesség változatlan. Ha ugyanezt kifejeznénk hullámhosszban ez bizony változna Ilyen egyszerű oka van annak, hogy a műszakiak frekvenciában gondolkoznak. Az optikát nemrégiben még fizikusok tanulmányozták, fizikusok fejlesztették, aztán a műszakiak kiragadták a fizikusok kezéből az optikai eszközöket, hogy mostmár Ti eleget játszottatok, mostmár szeretnénk alkalmazni, de a terminológiát megvették és csak lassan-lassan vonul be az optikai terminológiába a hullámhossz helyett a frekvencia. 45 DWDM Dense Wave length Division Multiplex Sűrű hullámhossz osztás #10> Nincs nagy elvi jelentősége. Ha a nyalábolt hullámhosszok száma nagyobb, mint 10, akkor WDM helyett az mondjuk, hogy DWDM, ezért több pénzt kérünk a piacon. Én ezt a különbséget a továbbiakban nem fogom hangsúlyozni, egyszerűen csak WDM-ről fogok beszélni. Figyeljük meg a nyalábolásban a spriális fejlődést! 1. SDM: először volt a térosztás, amikor

még annyi kábel volt az oszlopokon, hogy szinte eltakarta az eget 2. FDM: utána kitalálták a frekvencia osztású nyalábolást 3. TDM: rájöttek, hogy kevesebb szűrő kell, hogyha ugyanezt időosztásban csináljuk meg 4. TDM + WDM FDM Tehát egy olyan elem, amit a szakma több évtizede kidobott, később ismét előjön. Ezért kell Önöknek sok mindent megismerni, mert ez az Önök szakmai életében még minden bizonnyal többször elő fog fordulni. Az optikai hálózat azért ennél picit több, nem csak arról van szó, hogy nyalábolunk, hanem esetleg egyéb műveleteket is el lehet végezni, pláne, ha az optikai hálózatra csomagkapcsolt jeleket engedünk. Esetleg még az is elképzelhető, hogy az optikai csomópontok ezt tudják kezelni. Egy biztos, hogy a rendezés itt ugyanúgy megvalósul  OXC Optical Cross Connect, vezérelhető optikai rendező Az optikai hálóztokról szintén e tárgyban később még lesz bővebben szó. Ez egy olyan szintű

bevezetés, ami alapján tudjuk egyáltalán hová tegyük, ha ilyenről hallunk. Magyarországon gondolkoznak ennek a bevezetésén, próba áramkörök vannak, de ipari szinten alkalmazás még nincs. Drága technológia, megéri-e? PDH, SDH, WDM hálózatokra igaz, hogy ha áramkörkapcsolt volt a kapcsolás, akkor magasabb PDH, SDH, WDM szintek mind megtartják az áramkört, tehát nem változtatják meg azt a jelleget, hogy az egész hálózat áramkörkapcsolt. Ha csomagokat adunk be, akkor nyilvánvalóan az egész hálózat csomagkapcsolt lesz. -> Ilyen értelemben továbbra is átlátszó transzport hálózatok. Magyarországon, ami a transzport, azaz szállító hálózatokat illeti, kiépült egy szövevényes PDH gerinchálózat és erre rátelepült egy gyűrűk rendszeréből álló SDH gerinchálózat. ATM hálózatok Asynchronous Transfer Mode Aszinkron átviteli eljárás Az ATM-et ugyanúgy a fénykábel megjelenése tette lehetővé, mint ahogyan ezt láttuk az

SDH és WDM alapú hálózatoknál is. Az ATM háló egyforma méretű csomagokat használ, s ez a méret kicsi. Ezeket a kicsi és egyforma csomagokat az ATM világában celláknak nevezik. ATM cellákat viszünk át Csomagkapcsolás/cellakapcsolás, csomagvesztés/cellavesztés egy szóhasználati kérdés. A cella mérete 53 byte = 48 byte hasznos teher + 5 byte fejléc. Minden ATM cella így épül fel A fejlécben olyan információk vannak, hogy a cellát hova kell továbbítani, hogyan kell továbbítani, ill. prioritást is lehet a cellákhoz rendelni. A cella méretét minden szakirodalomban byte-ban írják, természetesen bitben is meg lehetne adni, de ez így terjedt el. Mi is az a byte? A byte az 8 bit, de ez nem volt mindig így. Amikor még nem alakult ki a számítógéphálózatok világában, hogy mi legyen a byte. 46 pl DEC 6 bites byte-nak a bevezetésén gondolkozott. A távközlésben mindig is 8 bites byteban gondolkoztak, ennek oka borzasztó egyszerű: a

PCM. Hagyományosan azt mondják, hogy oktáv Később a távközlés oktáv hatására is a számítógépes világ elfogadta, hogy a byte az 8 bit. Az ATM struktúrájáról később még lesz szó, engem most sokkal inkább az elvek érdekelnek, és hogy nagyjából erről egy távolnézeti képet kapjunk. Vajon miért aszinkron? A csomagok ahogyan az idő telik a hálózaton teljesen szinkron módon terjednek. Van egy sebesség, amit megválasztunk egy ATM eszköz kimenetén, mondjuk 155 Mbit/sec, s ezzel a sebességgel jönnek a bitek, s ahogy jönnek 53 byte-onként képeznek egy csomagot. Akkor miért aszinkron? Azért, mert nem minden cella hordoz hasznos információt: ki van töltve, félig van kitöltve, üres cella. = hasznos infó cella t ATM cellák Az adatforrás burst-os természetű, és ahogy jönnek a szinkron csomaglehetőségek, nem minden csomaglehetőségben jelenik meg hasznos jel. Miért küldünk üres csomagot? Azért mert egy átviteli úton mindig van

egy adó és egy vevő, a vevőt szinkronban kell tartani az adóhoz képest. Tehát a vevőben van egy szinkront kiszámító áramkör, ha ez nem lenne, akkor azt sem tudná megkülönböztetni a vevő, hogy melyik a fejléc és melyik a hasznos rész. Tehát muszáj, hogy legyen egy vevő szinkron visszaállítás Ahhoz pedig, hogy ez jó minőségű legyen az üres cellákra is szükség van. Tételezzük fel, hogy van egy adatforrásunk, és van egy ATM MPX egység. Akkor nyilvány a MPX kimenetén kevesebb üres cella kell, valamennyi mindenképpen kell, különben torlódás lenne, statisztikai ingadozás . Az ATM MPX-ben van tároló: ha egyszerre sok adat jön, akkor tároljuk, üres jön akkor átküldjük a tároltat, túlcsordul  cellavesztés Itt kevesebb üres cella van! adatü forrás ü ATM mpx ü↓ adatforrás ü = üres cella statisztikus multiplexelés 1 adó-vevő párhoz mindig ugyanolyan útvonalon megy a jel, nem megy 1 csomag sem máshol. Mi tartozik

ehhez a megoldáshoz? - hívás - hívásengedélyezés, CAC - útvonal választás routing - erőforrás foglalás, resource capacity provision Mi ez az erőforrás jelenleg? - átviteli kapacitás 2 csomóponban - a csomópontban processzor kapacitás, ill. tároló kapacitás - rendszabás policing - díjszabás accounting 47 Mi a rendszabás? Beengedjük a forgalmat, azért mert ő megígéri, hogy milyen csúcssebességgel, milyen átlagsebességel adja majd a jelet a hálózatnak. Megkötik a szerződést a hívásra Mi történik akkor, ha egy forgalmi forrás nem tartja meg a szerződést? Ez bizony elvileg előfordulhat, s akkor valamit kell tenni, ez a rendszabás. A hálózat méri a bejövő forgalmat, és hogyha a szerződést átlépi az ATM forrás akkor intézkedik. Miért szükséges intézkedni? 2 okból: 1. itt díjszabás is megvalósul, ez a beadott forgalomhoz van mérve cél: nehogy valaki úgy akarjon trükközni, hogy kevesebbet kér, és a végén majd

többet akar átvinni. 2. de ennél rosszabb a helyzet  ha egy forgalmi forrás túl sok forgalmat visz be, akkor előfordulhat, hogy más összeköttetés minősége fog sérülni. Azért, hogy ezt elkerüljük a rendszabás úgy működik, hogy azokat a cellákat, amelyek túllépték a sebességet. - egy prioritási osztállyal lejebb sorolja - ha a tároló túlcsordulna, ezeket dobálja ki, hogy a tároló ne csordoljon túl - akár a tárolóban is prioritási sorállást lehet megvalósítani, tehát egyre hátrébb kerül a sorban, s a végén automatikosan kipotyog :) Sebesség granularitás - nagyon érdekes tulajdonsága az ATM-nek, tehát úgy mondjuk, hogy granuláris. Az ISDN-nek az volt a legnagyobb problémája, hogy többsebességű kapcsolást, a multirate switchinget nem tudta hatékonyan megvalósítani. ATM-ben hogyha egy forgalmi forrás szuverén szeretné változtatni a sebességét, semmi akadálya. Az üres cellák arányával nagyon finoman tudja

szabályozni. Ez igen nagy előnye az ATM-nek Valójában a mai alkalmazásokban ez egy nagyon döntő tulajdonság. Ezen kívül van még egy lehetőség: van ATM DXC és ATM switch ELV: Az ATM egy olyan eszköz, ami tud nyalábolni, rendezni, kapcsolni. Hogyha rendezek nagyon hasonló a feladat híváshoz és a kapcsolóhoz, egyetlen különbséggel, ezt nem a felhasználó vezérli, hanem a hálózat menedzser, és nem naponta, hanem ritkábban, havonta avatkozik be a hálózat menedzser. GYAKORLAT: ugyan ki van dolgozva az ATM kapcsolási rendszer, de nem terjedt el, csak a nyalábolás, és a rendezés A rendezésben a látszólagos áramkör érvényesül. Ezt úgy hívják, hogy Virtual Circiut vagy Vitual Channel, VC - hierarchikusan lehet képezni az útvonalakat, úgy, hogy bevezetnek Virtual Path, VP, vituális vagy látszólagos útvonalat - egy látszólagos útvonal több látszólagos áramkörből áll, max 4096 VC - úgy kell elképzelni, mint egy csövet VC VC VP

VC-ket összefogjuk VP, virtuális útvonal Képzeljünk el egy ATM hálózat virtális áramkör részletét, mindhez VC-t kell rendelni, de a kapcsolókon és a rendezőkön miért kezeljük ezeket egyenként? Látszik, hogy egy szakaszon mindegyik ugyanúgy megy, csak a végén ágazik el. Tehát ezeket a VC-ket összefogjuk, s ezekből képezzük a VP-t. A látszólagos útvonalkezelés: - hatékonyabb kapcsolást, hatékonyabb rendezést tesz lehetővé - javítja a hálózat menedzselhetőségét. 48 Elvileg 4 eset lenne lehetséges. Lehetne csinálni: 1, VC kapcsolót 2, VC rendezőt 3, VP kapcsolót 4, VP rendezőt Azonban VC kapcsolókban, ill. VC rendezőkben gondolkoznak, akkor hogyha kapcsolt, de hogyha mégsem alkalmazunk jelzésrendszert és hívást azért, mert pl. bérelt áramköröket használunk, akkor ebből rendező lesz Tehát végsősoron a VC rendezőkkel és VP rendezőkkel dolgozik az ATM hálózat. Miért van cella, azaz egyforma hosszú, rövid csomagok,

és miért van ez a VC-VP hierarchia? - gyorsan hatékonyan megvalósítható a rendező és a kapcsoló - optikai kábelen történik az átvitel X.25 ATM fém vezetékre készült optikai kábelre készült minden csomópontban hibajavítást is végez nem csinál hibajavítást torlódásszabályozást is végez torlódásszabályozással erőforrást köt le foglalkozik, sokkal kevesebb erőforrást foglal, rendszabályoz nincs csomópontról - csomópontra történő backtrashing, visszanyomás, sebességcsökkentés Egy ATM berendezés milyen jeleket tud fogadni? ATM bemenetek - nyers ATM cellák:2 féle sebeséggel (nyers = nincs keretezve, semmilyen keretezéssel) 25 Mbit/sec, terminál kimeneti sebessége 155 Mbit/sec, gerinchálózat célzatú - PDH, SONET, SDH keretezésű jelek n*64 kbit/sec . 2,5 Gbit/sec - 25 Mbit/sec LAN - 100 Mbit/sec FDDI - ADSL alkalmazás - rádiós interfészek Az ATM rögtön a bevezetésékor viszonylag nagy sebességű eszköz volt.

Az 1 ATM szabvány, 1988, CCITT Eleinte 155 Mbit/sec volt, később ahogy fejlősött a technológia lett 600 Mbit/sec, majd 2,5Gbit/sec. ATM QoS garantál Az ATM fontos tulajdonsága, hogy QoS-t (szolgáltatásminőséget) garantál. Ez tehát egy nagyon is távközlési szemlélet: pénzt szedünk be, mert ez egy üzlet, de megmondjuk, hogy miért szedjük be a pénzt, mert garantáljuk a minőséget. Ha jó minőséget garantálunk, akkor természetesen emelkedik a tarifa is. Hogyan garantálja a minőséget? Természetesen ezt csak statisztikusan tudjuk: megmondjuk, hogy a csomagvesztésnek mennyi a valószínűsége, a késleltetésnek mennyi a valószínűsége, a késletetési ingadozásnak mennyi a valószínűsége. A QoS garanciának eszközrendszere : - hívásengedélyezés, CAC - útvonal választás, routing - erőforrás foglalás, resourcer capacity provision - rendszabás, policing Így biztosítja a minőséget az ATM hálózat. 49 B-ISDN hálózatok Broadband

szélessávú integrált szolgáltatású digitális hálózat Amikor megjelent, akkor a régi ISDN elé tettek egy narrowband, keskenysávú jelzőt: (N-)ISDN Ha nincs ott az N akkor a keskenysávúról van szó. CCITT-ben született, kb 1990-ben, mint az ATM. Azt gondolták, hogy a B-ISDN-nek ATM lesz az alapja Olyan vizió volt, hogy többféle szolgáltatás osztályt lehet definiálni, pl. különböző sebesség, különböző késleltetéskövetelmény, különböző csomagvesztés követlemény, pl egy adatnál, vagy beszédnél ezek másképpen működnek. Azonban a hálózatok fejlődése erre alaposan rácáfolt. Nem valósult meg az ATM alapú B-ISDN hálózat Mi ennek az oka? Technológia másképp fejlődött, mint ahogy képzelték, előtörtek az IP alapú hálózatok. Miért törtek előre? Amikor az ATM megszületett, akkor sokkal nagyobb sebességet tudott egy ATM kapcsoló megvalósítani, mint egy IP útválasztó. 1. IP útválasztók sebessége leelőzte az ATM

kapcsolókat 2. elterjedtség, az IP hálózat hamarabb terjedtek el, mint az ATM, ennek egyik oka az alkalmazások IP ALAPÚ HÁLÓZATOK - ma IP útválasztó maximális bemeneti sebessége 10 Gbit/s SDH keretezésű bemeneten, vagy akár optikai keretezésű bemeneten - elterjedtség: alkalmazások 1990-es évek közepén berobbant a WWW, ami az Internet elterjedését jelentősen elősegítette. Az Interneten számos alkalmazást dolgoztak ki, végül is ATM alkalmazás kifejlesztésére nem került sor  ATM alkalmazása visszaszorult. Létezik, de nem terjedt el széleskörűen. Kétféle ATM alkalmazás: mindkettőben csak bérelt vonali alkalmazásokra, permanens útvonal felépítésekre épül. 1, gerinchálózatban található, az ATM-ben a gerinchálózatba rugalmasságot lehet bevinni és ezáltal a hálózat kapacitását jobban ki lehet használni. Ennek a megoldásnak a lényege: 34 Mbit/s PDH 4. mpx 140 Mbit/s SDH STM-4 mpx PDH 4. mpx 622 Mbit/s gerinchálózat

ATM nélkül tételezzük fel azt, hogy van egy 4. szintű PDH MPX, ennek a bemeneti sebessége 34 MBit/sec, ebből van 4 db, vegyünk egy másikat is, ez is, és ezeket bevezetjük egy olyan SDH MPX-re, amely STM-4 szintű, tehát 140 Mbit/sec-os jeleket vezetünk be, és a kimeneten 622 Mbit/sec-ot kapunk. Lehet-e ezt a feladatot úgy megoldani, hogy hatékonyabb legyen? Mi a hatékonyság? Ha a kimeneten kisebb sebességet kapok. 50 2 aktív 34 Mbit/s PDH 4. mpx 140 Mbit/s 140 Mbit/s ATM mpx 2 aktív PDH 4. mpx SDH STM-1 mpx 155 Mbit/s egy berendezés statisztikus MPX gerinchálózat, hatékonyabban Ezt úgy lehet megcsinálni, hogy olyan SDH MPX-t választok, ami csak 1. szintű, vagyis a kimeneti sebessége 155 Mbit/sec. Ezt akkor lehet megcsinálni, hogyha valószínűségi alapon mondhatjuk, hogy általában 2 bemenet aktív Akkor továbbra is veszünk PDH nyalábolót, 2 db-ot, ugyanúgy 34 MBit/sec a bemenet sebessége, és általában 2 aktív. Ezek után a 2 PDH

MPX-t először egy ATM MPX-be vezetjük be, statisztikus multiplexelés történik, ennek a sebessége 140 Mbit/sec, s utána csinálunk egy SDH keretezést. Temészetesen ez egy elvi vázlat a gyakorlatban ez 1 berendezéssel történik, mert az ATM berendezés rögtön SDH interfészen adja ki a jelet. Magyarországon az ATM hálózat elterjedésében 1996 mérföldkő volt, addig is létezett már itt-ott ATM berendezés, de ezek egyetemi hálózatok voltak, tehát magáncélú alkalmazások voltak . 1996-ban Magyarországon volt éppen egy konferencia, egy európai rendezési hálózat témájú konferencia, aminek a központi székhelye az MTA székháza volt. BME+NIIF+MATÁV+ERICSSON csinált közös összefogással erre a konferenciára Budapestre egy pilot hálózatot. Nekem ez örökre egy szép emlék marad. Megterveztük, hogy milyen legyen és a berendézések szállítása természetesen csúszott, csúszott, csúszott, de rögzítve volt, hogy mikor lesz a konferencia

ideje. A konferencia előtt 2 héttel meg is érkeztek a berendezések, és hát Budapest szerte nem nagyon volt még szakértelem. Nekünk a tanszéken akkor már volt 1 db kapcsolónk, és ezen néhány ötödéves elsősorban informatikus diák már tréningezett, s utána éjjel-nappali munkával, de 2 hét alatt összerakták a mintahálózatot. Az egész bemutató szépen sikerült, ezek a diákok ma már rég vállalatoknál dolgoznak, kiváló szakemberek. Ez volt egy olyan mérföldkő, ami után Matáv magasabb szinten is meggyőződött arról, hogy ennek van értelme és haszna, és a Matáv is bevezette az ATM-et hálózati szinten. 51 2003. 03 04 8. előadás Ma befejezzük az ATM hálózatokat, de tulajdonképpen a távközlő hálózatokat is be fogjuk ma fejezni. ATM alkalmazások A fő alkalmazásoknál tartottunk, tegnap bemutattam egy gerinchálózati alkalmazást. Sok szolgáltatónál elterjedt Természeteseb ez egy lehetőség, nem kötelező használni.

Vannak olyan szolgáltatók, akik használják, elsősorban Európában. A másik lehetséges alkalmazás az ADSL, erről ma még fogok még 1-2 szót is ejteni UTMS  IP over ATM (IP ATM felett): szabvány kész, tervezik, gyártják (EU-ban sok helyen telepítették)  all IP (teljes IP): szabványosítás folyamatban van Mit hoz a jövő, azt még nem lehet tudni. Elképzelhető, hogy mindkét rendszer életbe fog lépni A gerinchálózati alkalmazásaban az IP over ATM, az ADSL-ben all IP. FR Frame Relay, kerettovábbítás X.25 minden csomópontban hibát javít FR ATM minden csomópontban csomópontokban nem hibát ellenőríz és hibás foglalkozik a hibával: nem javít keretet eldob hibát és nem ellenőriz Időben is ilyen sorrendben fejlődtek. Mindegyik látszólagos áramkör alapú Az FR jobb minőségű kábelre készült, eleinte jó minőségű koaxra, később fénykábelre is. X.25, ATM inkább európai technológia, Európában kezdeményezték, Európában

terjedt el jobban FR érdekes módon USA-ban terjedt el jobban. Az amerikai szabványhoz illeszkedik a FR sebességtartománya: 1,5Mbit/sec - 45 Mbit/sec Nem tud olyan sebességet, mint az ATM, FR csomópontokban több feldolgozást végez, ez több időbe kerül, emiatt nem tud olyan jelátviteli sebességet biztosítani, mint az ATM. Európában sok gerinchálózatban letelepítették az ATM megoldást, Amerikában a kerettovábbítást telepítették gerinchálózatokban. Az ATM kétszintű struktúra, a látszólagos áramköröket nyalábolni tudjuk a látszólagos útvonalakkal, ha látszólagos útvonalon megy keresztül, akkor csak a fejlécet dolgozza fel a csomópont, mintha egy autopályára lépett volna, úgy megy végig FR Magyarországon is előfordul: MATÁV ilyen rendszert telepített  bérelt hálózat, n*64kbit/sec, ehhez kerettovábbító gerinchálózatot hozott létre. Ez az egyetlen FR alkalmazás, amiről Magyarországon tudok DTM Dynamic synchronous

Transfer Mode - 1990, (nagyjából az ATM-mel egyidőben) svéd szabvány Tekintsük azokat az időréseket, amilyekkel egy szinkron rendszer (PDH, SDH) dolgozik. Itt az a probléma, az okozza a fő merevséget, hogy rögzített és egyforma a jelátviteli sebesség. Ötlet: lehessen időszerint változtatni a sebességet 1-1 időrés sebességét, ezért dinamikus. Azért szinkron, mert alapvetően PDH, SDH rendszerre épül, tehát szinkron időréseket tekint. Dinamikusság úgy volt elképzelve, hogy "börszt"-önként nem hívás szinten, minden csomóponthoz eleve tartozik egy sebesség lehetőség 1-1 idürésben. A szomszédos csomópontok adják-veszik a sebességet, amelyiknek több kell, az kér, amelyiknek több van, az ad. Elsősorban az ATM versenyképesebbenek bizonyult, az egész világon jobban sikerült „eladni”, másodszor pedig volt egy esélye annak, hogy nagyvárosi hálózatokban kábeltévé helyett például ez esetleg szóba jön, de amikor jött

2000-ben a piacszűkülés, akkor én úgy látom, hogy a DTM lekerült a napirendről. ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line, asszimmetrikus digitális előfizetői vonal 52 A távközlésben és az informatikában is az egyik érdekes kérdés az, hogy az előfizetőket hogyan lehet gazdaságosabban elérni. Volt egy időszak, kb 5 évvel ezelőtt, amikor a világ egyik legnagyobb, leggazdagabb távközlő szolgáltatója (japán) azon gondolkozott, hogy minden otthonhoz elviszi az üvegszálat. Még egy ilyen szolgáltató nem volt, aki ezt célul tűzte volna ki. Ma már az RTT sem hangoztatja ezt, hiszen a recesszó, ha nem is annyira, mint más országokat, de Japán távközlést is megérintette. A japán gazdaság belterjes A szolgáltatók össze vannak kapcsolódva a berendezés előállítókkal. Azonban még ezt a belterjes piacot is érintette a recessszió és ejtették az elképzelésüket Az üvegszálat el kell vinni mindig lakásig, nem csak az üvegszál

drága, a kézimunka drága, hanem még az a berendezés, amit a végére kell tenni. A kérdés az, hogy a fémvezeték alkalmas-e arra, hogy nagyobb sebességgel átvigyünk adatot, vagy csatlakozzunk szgh-hoz. Ehhez a kérdéshez tulajdonképpen azt kell visszaidéznünk, hogy a modemes átvitelnél mi volt az oka a sebességhatárnak. 2 oka volt (modemes sebesség korlátozások): 1. PCM kodek, amiben van egy 4 kHz-es sávkorlátozás 2. PCM kodek kimenetén 64 kbit/sec Tehát, ha egy olyan rendszert építünk fel, amiben megszabadulunk a PCM kodektől, akkor lehet nagyobb sebességet elérni. Az ISDN is ezen alapul Van egy távbeszélő készülék, van egy otthoni szg. Most is van egy olyan ADSL végberendezés, ami többek között modemet is tartalmaz. Van egy sávszűrő, sávhatáron , hogy azért a vezeték lehetőségeit figyelembe vegyük Természetesen a beszédet is lehet sávhatáron vagy alulátersztő szűrővel, és ezt összeadjuk. Ezek után átvisszük a jelet

Amikor elérjük a helyi központot (LE: Local Exchange), akkor szűrőkkel megint szétválogatjuk a jelet, ez sávszűrő vagy aluláteresztő szűrő. Itt van még egy olyan egység, amit DSLAM-nak becéznek: Digital Subscriber Line Access Multiplexer, digitális előfizetői vonal hozzáférői nyaláboló áramkör. Természetesen további előfizetők csatlakoznak hozzá. PCM kodek TH hálózat LE (Local Exchange) ADSL végberendezés DSLAM sávszűrő Fizikiai réteg jellemzése: spektrum beszéd és ISDN 2B+D 80 kHz feltöltés letöltés f 100 kHz 400 kHz a frekvencia felosztása ADSL-ben IP hálózat 53 Távbeszélő sávra van kb. 80 kHz, ez alkalmas nem csak arra, hogy beszédet vigyünk át, olyan ISDN jelátvitelre is alkalmas, amely a 2B+D átvitelt jelenti. Miért aszimmetrikus? Mert van egy letöltési sebesség és van egy feltöltési sebesség. általában: letöltési sebesség: 0,1 - 8 Mbit/sec feltöltési sebesség: 16 - 800 kbit/sec

Magyarországon: 384 kbit/sec 64 kbit /sec A megvalósítás függ attól, hogy a szolgáltató mit tud befogadni, mekorra hálózatot épített ki éa függ attól, hogy milyen messze vannak a helyi központtól, milyen vezetékkel vannak bekötve. Valójában ezt a modellt több rétegben lehetne elemezni, ez a fizikai rétegben jellemző, de utána jönnek rá továbbai protokoll rétegek. PPP (point-to-point protocoll) over ATM (PPP ATM felett) - egyik ATM alkalmazás Mit jelent az, hogy az ATM granuláris (szemcsés)? A sávszélesség finom lépésekben változtatható. Bizonyos ATM interfész sebességeket tegnap felírtam, ezeket szabvány szerint kapcsolni lehet, de a gyakorlatban nem terjedt el, hanem a rendezők terjedtek el. Bérelt hálózatban sebességet szeretnék változtatni, akkor az ATM erre alkalmas. Milyen jó lenne, ha kihasználnák az ATM kapcsolási lehetőséget! Egyelőre nem tudok arról, hogy ezt meg akarják valósítani. Ha kötnek egy ADSL

szerződést, akkor abban le kell rögzíteni a sebességet. Milyen jó lenne, ha választani lehetne időről--időre, hogy mikor milyen sebességet szeretnének használni. Pl karacsony után kevesebb a pénzük, akkor beérik kisebb sebességgel Elvileg meg lehetne csinálni. Technológia adott, gyakorlatban még nem valósult meg TH technológiák - vége Összefoglalás Technológiai rétegek Réteges modellek: - funkcionális (OSI), SzH világában ahány hálózat, annyi funkcionális model. TH-ban ilyen nincs, adathálózatra van.technológai, pl: kapcsolás Beszéd IP jelek PDH SDH Miért? Megnöveli a skálázhatóságot. Skálázhatóság: - mennyire használható sok felhasználó számára - nagy sebesség tartomány - nagy területi lefedés SDH, PDH: frekvenciában és területben jobban tudjuk skálázni PDH ATM SDH rugalmasság PDH SDH Opt H Minél több technológiát tekintünk, annál több lehetőség. Szolgáltatók mit tartanak érdemesnek rendezés 54

Menedzselhetőség: - gerinchálózat - ATM, SDH, optikai hálózat - forgalmi statisztika tartósan megváltozik - meghibásodás történik TH architektúra Bonyolult, kifinomult szerkezet, alkalmazási réteg egyszerű, kevés alkalmazás intelligencia ! hálózati réteg fizikai réteg: vezetékes, rádiós, mûholdas   QoS, díjszabás Áramkörkapcsolás o valós o látszólagos Szinte független a felhasználótól, hogyan működik. 2.2 SZH technológiák Alap: IP protokoll család TCP/IP protokoll család IP: hálózati réteg 2 fő funkció: 1, forgalom irányítás -> útválasztó valósítja meg 2, torlódásvezérlés IP-nél ilyen nincs! IP v.4 IP v.6 - címbővítés - mobiltás - biztonság Az IPv6 jobban támogatná a mobilitást és a biztonságot, előbb-utóbb elfogynak a címek, ez a kényszer fogja elindítani a cserét. datagram típusú átvitel adatcsomag alapú Visszük a csomagot, útvonalakat nem építünk fel IP-ben. Létezik olyan IP, ami

tesz lépéseket a minőség irányába Szállítási réteg - TCP: Transmission Control Protocol Átviteli szabályozó protokol UDP: User Datagram Protocol Felhasználói adatcsomag protokoll 2001. 09 11 biztonság el kezdett felvirágozni 55 Mi a különbség? TCP - szállítási réteg: forgalomszabályozás, hibajavítás, sorrendezés - hálózati réteg: torlódásvezérlés, adaptive  adó érzékeli, ha a csomagok nem mennek át a hálózaton, sebesség csökkentéssel reagál a hálózat terheltségére adó figyeli, hogy a vevő túltöltődik-e TH: ftln felhasználó, itt nem! UDP Miért küldjük újra a hibás csomagokat? Nem baj, ha elveszik pár, van elég redundancia. Pl: beszédátvitel, késleltetés, valós idejű a késleltetés miatt nem jó TCP beszédátvitelre UDP, TCP van a hálózatban, ütköznek, hálózat leterhelt  TCP visszaszabályoz, TCP kiszorul  UDP javul  UDP, TCP javul. Ma a TCP a meghatározó, tulajdonságai alapvetően

meghatározzák a hálózat viselkedését. Ma egy IP alapú hálózatot úgy terveznek, hogy a hasukra ütnek, nincs kiforrott méretezési módszer Erlang-formula mekkora hogy a blokkolás elfogadható legyen SzH:    Klasszikus IP alapú számítógép hálózatok QoS IP alapú számítógép hálózatok Mozgó IP alapú számítógép hálózatok SzH architektúra végberendezés intelligens, alkalmazási réteg sokrétű egyszerű, mert nincs torlódásvezérlés hálózati réteg fizikai réteg: ugyanazok a megoldások, mint TH-ban Konkrét technológiák Klasszikus IP alapú számítógép hálózatok Ethernet 10 Mbit/sec 100 Mbit/sec 1 Gbit/sec 10 Gbit/sec vastag koax vékony koax csavart érpár fényszál LAN MAN Közvetlenül optikai hálózathoz csatlakoztathatók, alapvetően hozzájárult az IP világ elterjedéséhez. PPP: biztosítja, hogy az egyes felhasználók külön-külön hozzáférést kapjanak. 56 Vezérjeles sín, gyűrű Token bus, ring

Jobban biztosítja, hogy előbb-utóbb minden felhasználót kiszolgál, sőt biztosítja, hogy senki ne éhezzen ki. sebességtartomány: sín: 1,5 Mbit/sec vezérjeles 10 Mbit/sec sín busz 1,4 Mbit/sec 16 Mbit/sec vezérjeles gyűrű Nem fejlődtek tovább sebességben, mint az Ethernet, többé-kevésbé ma már nincs előtérben. FDDI Fiber Distributed Data Interface Fényszállal szétosztott adat határfelület Topológiája kötöttt, nem lehet skálázni. visszahurkolás szakadás    Topológiája kötött, nem lehet skálázni: Öngyógyító gyűrű o kb olyan, mint SDH esetében, van benne digitalis rendező  több gyűrűt össze tud kapcsolni, itt ez nehéz LAN – MAN technológia Sebesség: 100 Mbit/sec FDDI II. - szinkron megoldás, PCM keretek továbbítását lehetővé teszi nem terjedt el FDDI: 1, ATM  háttérbe szorult 2, SDH DQDB Distributed Queue Dual Bus Kettős sín elosztott várakozási sorral, nincs központi vezérlés. keret

adó . keret adó 57 Amelyik régebb óta vár, az kapja meg a keretet. Amerikai PDH-hoz alkalmazkodik a sebesség, 45 Mbit/sec MAN, Hátránya: kötött struktúra, ebből következik, hogy nem skálázható. SMDS Switched Multimegabit Data Service Kapcsolt többmegabites adatátviteli szolgáltatás 45 Mbit/s, több DQDB összekapcsolására találták ki, kapcsolókat iktattak be, VPN-t is lehetett kialakítani.  Az idő ezt is meghaladta. Ami tartós maradt: ETHERNET, picit ATM IP SDH PDH QoS IP alapú számítógép hálózatok MPLS Multi Protocol Label Switching - gerinchálózati technológia - menedzselhetőséget támogatja: nagy hálózatok jól üzemeltetőségéhez szükséges, SzH-ban MPLS biztosítja egyedül, ATM-ből fejlesztették ki - QoS-t esetlegesen támogatja - USA Alapötlete: ATM  MPLS - más a struktúra  MPLS újabb réteg - kapcoslás címke szerint történik  Label Switched Path, címke kapcsolt útvonal - MPLS dinamikus, dinamikus

útvonal kezelés ATM  statikus: felépítjük az útvonalat, csak akkor új, ha ismét hívással felépítés, s erőforrást foglal MPLS: nincs hivás Útvonal kijelölés: hálózat megfigyeli, hogy merre szoktak menni a csomagok, ha másfelé mennek, akkor új címkét rendel az új útvonalhoz. Periodikus lekérdezés: a hálózat valamilyen periódusonként lekérdezi az útválasztókat, milyen terheltségűek, van-e meghibásodás, ez alapján dönt, hogy változtat-e. Valós áramkör Látszólagos áramkör TH Dinamikus útvonalkezelés Adatcsomag SzH TH: a forgalom állandósult viselkedése modellezhető, kiszámítható SzH: sokkal dinamikusabb, nem lehet hosszabb időre útvonalat, erőforrást kijelölni 58 2003. 03 10 9. előadás Új könyv: Dr Dárdai Árpád: Mobil távközlés, mobil internet Mobil ismeret Kiadó, Bp, 2003 SzH    Klasszikus IP alapú hálózatok QoS IP alapú hálózatok Mozgó IP alapú hálózatok QoS IP alapú hálózatok

MPLS IP csomagok elé még 1 fejléc, ebben van 1 címke. Miért többprotokollos? Ez inkább csak egy szándék, IP annyira leterjedt, hogy ez a továbbiakban is így várható. dinamikus útvonal kezelés: ebben kettőség jelenik meg, mert elképzelhető, hogy az útvonal más útvonalválasztón megy keresztül, akkor pl. ha egy periodikus lekérdezés során az bizonyult előnyösebbnek. RSVP ReSource reserVation Protocol Erőforrás foglal protokoll - periodikus lekérdezés ~ 30 mp, véletlen Miért hozták létre? - útválasztók címkiolvasás gyorsítása (minden csomópontnál ki kell olvasni a címeket, ez jelentős overhead) ma már a múlté, kitaláltak egy olyan kódolást, ami meggyorsítja a kiolvasást. - menedzselhetőség, LSP: kötegeljük az IP összeköttetéseket, a hálózatmenedzser is megváltoztathatja. - erőforrás foglalható: 1 LSP-re lehet erőforrást foglalni - VPN, a VPN-okhoz címkekapcsolt útvonalat rendelünk Integrated Sevices (IP network)

IntServ IS, IETF szabvány Integrált szolgáltatású (IP hálózat) TCP, UDP port Hívás engedélyezés, folyamat, erőforrás foglalás Minden egyes TCP, UDP portokhoz tartozó forgalmat külön hívás engedélyeztetés, s ezekhez egy folyamatot rendelnek, s erre a folyamatra erőforrást foglalnak. Erre az egyik lehetőség az RSVP Előnye: Igény szerint: - sebesség - QoS: késleltetés ingadozás, csomagvesztés Hátránya: - nem skálázható  nagy hálózatok nem hozhatók vele létre, inkább csak LAN DiffServ, DS Differenciated Sevices (IP network) 59 Megkülönbözetett szolgáltatású (IP hálózat) IETF szabvány - igyekszik kiküszöbölni az IS hátrányát. Úgy működik, hogy DS tartományt hoznak létre, és kétféle hálózati csomópontot különböztetnek meg: belső és határ csomópont. határ csomópont (kis forgalom) belső csomópont (nagy forgalom) egy DS tartomány Határ csomópont feladata: - hívás engedélyezés, CAC - rendszabás

(policing) o elosztott módon o központosított o osztálybasorolás: Ipv4, ToS, Type of Service Nem a határcsomópontnak kell információval rendelekezni az egész hálózatról, ez az információ megtörténhet elosztott vagy központosított módon is. Belső csomópont feladata: - prioritást kezel Több DS tartomány együttműködhet. DS tartomány: - gerinchálózati megoldás, pl üzemeltető tartomány; IS LAN + DS tartományok Nem elterjedt, vannak mintahálózatok, hogy fejlesztik-e tovább egyelőre nem lehet tudni. Voice over IP, VoIP Beszédátvitel Internet felett Sokféle megoldás létezik, de ami szabvány szinten ki van dolgozva: - IETF, SIP, Session Initiation Protocol, Viszony létesítő protokoll (IETF inkább ajánlásokat és nem szabványt szokott kibocsátani.) - ITU-T: H.3 23, ajánlás család: Ilyen berendezések még nem nagyon vannak, szabvány folyamatban van Teljes berendezés még nincs, elképzelhető, hogy az UMTS-ben ezt fogják alkalmazni.

Lényege: - van jelzésrendszer, ISDN-szerű - van beléptetés, CAC (kicsit hasonlít a DS-hez, mert a CAC-on vana hangsúly) Berendezés szinten 1, átjáró (gateway) jitter csökkentő tároló de-jitter buffer 60 2, tartományvezérlő (gatekeeper) 3, központi vezérlő - több tartomány kezezlésére - gyártják, telepítik 4, multimédia vezérlő egység (MCU – Multimedia Control Unit) - sávszélesség igényenként SzH mindent beengedünk a klasszikus IP-ben, best effort, legjobb szándék. QoS-t nem biztosít, de ha e-mailt, filet küldünk mindegy. Web  erőforrás túlméretezés TH nem enged be mindenkit, csak annyit, amennyit jól tudunk kiszolgálni. Pénzt kérni azért lehet, amit garantálunk A garancia erőforrás foglalással jár. Ez nem jelenti azt, hogy TH-ban mindig garantáljuk a QoS-t Pl: decemberben nagy hó esik, mindenki telefonal  bedugult a hálózat, olyan sokan akarták hirtelen igénybevenni, hogy összeomlott. Az, hogy a hálózatot

milyen forgalomra méretezzük, költségérzékeny. H 323 távközlési szemléletű megoldás A tartományban ismerni kell a tartomány terheltségét, vissza kell juttatni az útvonalválasztóhoz. Pl: akadémiai hálózat: ingyenes a net, ha megvalósítják a beszédszolgáltatást, az nem lesz ingyenes. Mérlegelem az árat és a minőséget. Márc. 1 menedzselő SW VoIP megoldásra kifejleszteni - ezek a termékek a SzH gyártó, elsősorban CISCO - kiforrott hálózat hogyan menedzselhető Mobil, mozgó IP hálózat - földfelszíni műholdas Földfelszíni  GPRS, General Packet Radio System GSM TH vagy SzH megítélés kérdése Beszéd ák módon, adatátvitel Interneten.  EDGE, Enhanced Datarate GSM Evolution Technology Megnövelt adatsebességű GSM Technológia - GSM alapú, megnövelik a modulácós állapotok számát, 8 PSK alkalmazás, 2 hatása van: o megnő a sebesség o jel/zaj viszony romlik Hibrid átmeneti megoldás: GPRS ma már igénybevehető,

EDGE-ről nem tudok. Sebesség: 384 kbit/sec 144 kbit/sec 100 km/ó-ig 250 km/ó-ig UMTS Abban különbözik a többi technológiától, hogy más a hozzáférés, hogy a nagyobb sebesség ne csak a bázisállomás közelében, hanem az egész cellában megvalósuljon. Wideband Code Division Multiple Access Szélessávú kódosztásos hozzáférés GSM szabvány kódosztásos vagy TDM + WDM, a TDM + WDM nem érte meg GSM tartományban. Ha nagy az adathozzásférési sebesség, akkor megéri. 61 Frekvenciasáv ~ 1950 MHz. Kódosztás: a felhasználóhoz kódot rendelnek, a frekvencia sávot széles sávban az egyes felhasználók Hasznos sávban található az egyik és a másik felhasználó a sprektumuk átfed, a kódolási technológia különböző, minfrn felhasználó jelét másképp kódolják vevőoldalon ezt tudják. spektrum hasznos sáv f 1. felhasználó spektruma A kódolási technika különbözteti meg őket 2. felhasználó spektruma CDM, kódosztásos

multiplexál Ha van egy keskenysávú jel, arra nem érzékeny. Sebesség: 384 kbit/sec 2 Mbit/sec 250 km/ó-ig sétáló sebesség WLAN-ok Wirelass LAN Vezetéknélküli LAN WLAN-ok szabványosítása 2 helyen történik: I. IEEE 80211x (x = a, b, g ,i, ) 1997 - ilyen berendezések kaphatók - vannak lerögzített adók, ehhez rádiós úton laptopok csatlakozhatnak, - hatósugara: 300 m - adatai Európában és Amerikában eltérőek USA 1 Watt 0,9 GHz 2,4 GHz 5,5 GHz EU 100 mWatt 0,4 GHz 2,4 GHz 5,5 GHz adó-vevő 300 m hatósugár WLAN (Wireless LAN) IP hálózatra csatlakozik 62 ISM: Industrial, Scientific, Medical Ipari, tudományos, orvosi frekvenciasávok Miért kap ilyen hangsúlyt? Ha általában valamilyen sugárzó eszközt szeretnénk telepíteni, akkor engedélyeztetni kell. ISM kivétel, nem kell engedélyeztetni. DE ipari berendezések is működnek ebben a sávban, pl mikor 2,4 GHz zavarja a WLANT? Frekvugratás, álvéletlen szekvencia szerint ugratják az

adóban és vevőben  szétkent sprektum, egymást nem zavarják. Az alapkiépítés 802.11b 2,4 GHz-en működik, áll. Fejl Ma a fizikai rétegben 11 Mbit/sec-ot nyújt, hálózati rétegben 5,5 Mbit/sec-et. 802.11a 5,5 GHz fizikai rétegben 54 Mbit/sec-ot nyújt, hálózati rétegben 32 Mbit/sec 2, Alkalmi hálózatok, ad-hoc hálózatok pl.: reptereken telepítik - minden végberendezés útválasztó is! - gyakorlatban még nem terjedt el - rengeteg kutatás folyik - a haditechnikából indult Pl: Master, Slaves - Mester, Szolgák: a parancsnoki tank kilövése után kell választani egy másik mestert. Elképzelhető, hogy ezt is fogják szélesebb körben használni, pl.: áruházakban (minden kap egy ilyen chipet) II. ITU-T, ETSI European Telecommunication Standard HiperLAN HIgh Peformance Radio LAN Nagy teljesítőképességű rádió vagy vezetéknélküli LAN ETSI 63 2003. 03 11 10. előadás SzH - Klasszikus IP - QoS - mozgó IP - földfelszíni - műholdas GSM

mozgó állomások bázis állomások 900 MHz 1800 MHz 890 - 915 MHz 1710 - 1785 MHz 935 - 960 MHz 1805 - 1880 MHz ISM 2,4 GHz 5,5 Ghz 2400 - 2483,5 MHz 5725 - 5850 Mhz Bluetooth "A kékfogú" ---------------------------------------------------------------------------------------------------kb. ezer éve élt Harald viking király, a viking törzseket egyesítette - skandináv kezdeményezés PC + fejhallgató nyomtató kisebb szg mozgó készülék laptopról adatokat PC-re ---> ha ezeket össze szeretnénk kötni csomó kábelt igényel bluetooth: csak egymás mellé teszem, s kommunikálnak - vezeték nélküli PC + kiegészítő rendszer - ISM 2,4 GHz-es részében működik <--> WLAN zavarják egymást min. 1 m távolság kell ^ | - hatósugara 10 m (alalpártelmezésben) -> nem bőkezű kiegészítő egységgel megnövelhető 100 m-re - max 8 egységet tud összekötni -> piconet, pikohálózat - 1 mester + 7 szolga + parkoló szolgák -

parkoló szolgák esetén nincs adatátvitel - szolga -> mester max. névleges sebesség 1 Mbit/sec - bármelyik lehet mester Lehetőség van több pikohálózat összekötésére, neve: szétszórt hálózat, scatter net. (szórás) Az összeköttetést az átjárók, gateway-k végzik. alkalmi hálózat, ad-hoc Ezzel befejztük a földfelszíni mozgó IP hálózatokat. 64 Műholdas mozgó IP SzH TELEDESIC - még nincs, ez 1 elképzelés 1990-ben alapította a Teledesic Corporation céget Craif McCaw és Bill Gates, azzal a reménnyel, hogy ez majd újabb lökést ad az egyéb termékeiknek. Ekkor az volt az elképzelés, hogy 800 műholdat lőnek fel, de 800 sok, mert - drága és sokáig tart fellőni, de a fő ok, ami miatt nem valósult meg, az a rádió csillagászok tiltakőzása volt, ui. ők a mikrohullámú tartományból vesznek jeleket a világűrből, ha ennyire leárnyékolnák a Földet, nem tudnának semmit sem fogni. A mai elképzelés 30 db műhold, de ehhez

magasabbra kell fellőni, kb 1500 km, ennek bevezetését 2005-re tervezik. Elsősorban sétáló sebességről lenne szó: feltöltés: 128 kbit/sec - 100 Mbit/sec letöltés: 720 Mbit/sec repülés és hajózásra -> csomagkapcsolt üzemmódban működnek, csomagkapcsolás műholdakon működne Ha az UMTS hamarabb befut, akkor versenyképesebb. Földi rendszer olcsóbb Lehetnek olyan földérszek, ahová nem érdemes földfelszíni UMTS-t telepíteni, ott a Teledesic egy érdekes megoldás lehet. Technológia rétegzés: Beszéd Adat UDP TCP IP hálózati réteg MPLS optikai hálózat | | | |--> SZ | |--> TH A technológia tárgyalás végére értünk, innentől kezdve a diszciplináris tárgyalás következik. Elvekből indulunk ki, az egyes technológiákat példa szinten említjük meg. 65 3. HÁLÓZATOK FELÉPÍTÉSÉNEK ELVEI 3.1 3.2 3.3 3.4 Hálózatok összekapcsolásai Hálózatok elemei Hálózatok osztályozása Hálózatok funkcionális modellje 3.1

Hálózatok összekapcsolásai Szolgáltatások: - hordozó szolgáltatások bearar service - nincs végberendezés - nincs alkalmazás - átlátszó átvitelt biztosít - pl: 64 kbit/s-os átlátszó adatátvitel - távszolgáltatás teleservice - van végberendezés - van alkalmazás - pl: távbeszélő szolgáltatás Összekapcsolás: - egyenrangúan együttműködő hálózatok - hierarhikusan együttműködő hálózatok, alá- fölérendeltségi viszony van EGYENRANGÚ ÖK V1 H1 E H2 TH: együttműködtető egység (interworking unit) SzH: átjáró két távszolgáltatású hálózat egyenrangú összekapcsolása H1 E H2 két hordozó szolgáltatású hálózat egyenrangú összekapcsolása kétféleképp lehet értelmezni: 1, 2 távszolgáltató hálózatot köt össze 2, 2 hodozó hálózatot köt össze Különbség az, hogy végberendezés vagy van vagy nincs. V1: 1-es végberendezés E: - TH együttműködtető egység, interworking unit - SZH átjáró, gateway

Miben különbözik H1 és H2 között? V2 66 - vagy technológiai eltérés távbeszélő szolgál: csak akkor igaz, ha 2 nagy hálózat összef demokratikus és hierarhikus elvek találkozása - vagy igazgatási eltérés mindkettő távbeszélő szolgáltatás, de egyiket a MATÁV, másikat a Vivendi üzemelteti, egymástól független. - vagy mindkettőben HIERARHIKUS ÖK V1 H1 technológia, üzemeltetés megegyezik H1 H2 E V2 E hierarchikus összekapcsolás (táv-hordozó-táv) H1 H1 H2 E E (lehet két hordozó is összekapcsolva így) alapesetei: 1, távszolgáltató - hordozó: V1 -> H1 -> E -> H2 -> E -> H1 -> V1 (rajz) 2, hordozó - hordozó: H1 -> E -> H2 -> E -> H1 3, elfajult eset Miben különbözik H1 és H2 között? - technológia - esetleg üzemeltetési különbség H1-H1-nek ugyanaz a technológiája és az üzemletetője, H2-nek más a technológiája, lehet más az üzemeltetője is, de egy technológiai

különbség kell, hogy legyen. példa: ez az a hierarhikus rétegzés, amiről eddig a példákban beszéltem, hiszen azért is rajzoltam nem folyamatosan, hanem egymás fölé, mert ha nagyon egyszerűen akarnám ezt felrajzolni, akkor: Akkor már rengeteg példát tudunk: H1: PDH H2: SDH 67 Mindkettő nagy kiterjedésű, országos hálózat, mindkettő a MATÁV-é, csak éppen technológiában különböznek egymástól, és az SDH-nak nincs is végberendézése soha, az csak hordozó hálózat lehet. Ha a PDH-ba még azt is beleértjük, hogy a kimenet az előfizetőé, különösen ISDN esetén akkor pedig mondhatjuk azt, hogy ez egy távszolgáltató hálózat, de abban az esetben ha kimegy egy adatszolgáltatás formájában a felhasználóhoz, de már nem értjük bele a faxkészüléket, ami a végén van, akkor mindkettő hordozó hálózat. Van még egy eset, amikor a H1 hálózat, úgy elfajul, hogy el is tűnik. Amikor az eltérő technológia már csak annyiban

mutatkozik, hogy van egy 1-es technológiájú végberendezés, 1-es hálózat már nincs is, hanem jön rögtön az együttműkdtetőegység, aminek azonban ilyenkor a távlözlésben eltérő nevet adnak: illesztő egység, adapter unit, és utána jön a H2 hordozó hálózat, illesztő egység és 1-ből csak a végberendezés marad. pl. elfajult eset: modemezés ilyen H2: távbeszélő hálózat V1: személyi számítógép I: modem V1 V2 I I illesztő egység (adapter unit) H2 Hirarhikus pl.: - távbeszélő hálózat digitalizálása Amikor még az egész hálózat analóg volt, akkor szigetekben kezdék el megvalósítani a digitális hálózatot. Egy nagy kiterjedésű analóg hálózattal kötöttek össze digitális szigeteket. Én azt jósolom, hogyha bevezetik majd egyszer az IPv6-ot, akkor azt úgy fogják, hogy az IPv6 szigeteket összekötik IPv4 hordozó hálózattal, magyarán az IPv6 csomagok kapnak még egy IPv4 fejlécet, és úgy viszik át. Ennek a SZH-ok

világában van egy nagyon szép neve: Tunelling, alagutazás Különböző szemléletmódok, kifejezések alakultak ki a SZH-ok világában és a TH-ok világában, miközben ugyanarról beszélünk. Nekem az az alapfilozófiám végig e tárgy során, hogy próbálom tartani a 2 között az egyensúlyt, de a való világ nem így működik. Azok szakemberek, akik a computer networkingben dolgoznak, azok általában nincsenek elég nagy rátekintéssel arra, hogy mi történik a telecommunication világában, és fordítva. Elég komoly szakmai elkülönülés és sovinizmus működik a szemléletben, és végig én a 2-t egyensúlyozni próbálom. 3.2 Hálózatok elemei (csomópontok, útszakaszok finomabban :) A hálózati modellezés az OSI-nak több rétegében elvégezhető: - fizikai réteg Tudunk csomópontokat és útszakaszokat értelmezni a fizikai rétegben. pl nézhetünk egy aknát (csomópont), ahol összekötünk vezetékeket, majd az aknák között csöveket, azokba

behúzuk a vezetékeket,azok az kábelrendező - adatkapcsolati réteg: pl. hogy helyezkednek el a MPX-ek -> MPX csp, 1 MPX-t közeghozzáférés általánosításaként foghatunk fel. - hálózati réteg: mi ebben fogunk gondolkozni! A hálózati réteget a TH-ban forgalmi hálózatnak vagy logikai hálózatnak hívjuk. Tulajdonképpen 1 gráfról van szó Más és más gráfot lehet felrajzolni ezekben a rétegekben. 68 Ha a fizikai rétegről van szó, akkor azt fizikai hálózatnak nevezzük. A két topológia általában nem esik egybe. pl elképzelhető, hogy van 4 csomópont a hálózati rétegben és szeretném összekötni mindegyiket mindegyikkel. Egyáltalán nem biztos, hogy amikor megásom az árkokat, akkor így fogom a kábeleket vezetni. Megtehetem azt is, hogy az árkokat csak így ásom ki, az átlókat belefektetem úgy, hogy kikerülöm a csomópontot.  A fizikai topológia eltérő a forgalmi hálózat topológiájától. Fizikai hálózat árok vezeték

logikai hálózat A továbiakban amikor a hálózati modellt fogom említeni, akkor a hálózati rétegről lesz szó. ELMEK: hálózati csatlakozópont (interface) határcsomópont (edge node) V hozzáférési hálózat (access network) törzshálózat (core network) logikai hálózat elemei belső csomópont (core node) 69 - csomópontok; node - csomópontok be/kimenetei - útszakaszok, röviden: út, szakasz; link - egyirányú; simplex - kétirányú; duplex - hálózati végződések, network termination - végberendezés; terminal unit: ha távszolgáltatású hálózatról van szó - együttműködtető egység; IWU - InterWorking Unit vagy gateway - illesztő egység; adapter unit: elfajult esetben - hálózati csatlakozó pontok; interface: végberendezést és a hálózatot köti össze Kis következetlenség azért van ebben a felépítésben: itt az elemeknél beleértem a végberendezést is a hálózatba, 3.1-ben kiemeltem belőle Ezt a kis következetlenséget

nézzék el nekem, ott muszáj volt kiemelnem, különben nem tudtam volne elmagyarázni, de általában azért beleértjük. - határcsomópont; edge node: ehhez csatlakozik a végberendezés az interface-en keresztül - belső csomópont; core node A hozzáférési hálózat - access network - a határcsomópont és a végberendezés között van. A belső csomópontok alkotják a törzshálózatot, core network. Csomópontok funkciói vagy feladatai: - tárolhatja, törölheti, átalakíthatja a jelet Törlésre pl. csomag eldobása A legegyszerűbb átalakítás a másolás, mondjuk többesadás(multicast) a feladat, ebben az esetben elképzelhető, hogy egy darabig a jel egy útvonalon megy, majd 1 csomópontban duplikáljuk a jelet, és két irányban küldjük tovább. - tovább küldheti - 1 kimeneti útra, egyesadásos csomópont, unicast - több kimeneti útra, többesadásos csomópont, multicast - összes kimeneti útra, szórtadásos csomópont, broadcast Önök a SZH-ok

világában biztos sokszor hallották ezt a kifejezést, hogy broadcast, de tulajdonképpen ez a kifejezés ennél régebbi és általánosabb, pl BBC: British Broadcast Corporation, vagyis a m űsorszórás is broadcast. Hálózati réteg funkciói: - forgalom irányítás: a csomópontok útválasztó képességgel rendelkeznek, de nem azt mondom itt, hogy útválasztás, még csak nem is azt, hogy útvonalválasztás, hanem forgalom irányítás. Azért, mert itt a csomópontok összeségéről van szó egy hálózatban, ha azok együtt útválaszó képességet produkálnak, akkor általában azt mondjuk, hogy forgalom irányítás. A forgalom irányítás inkább távközlés kifejezés, az útválasztás mindkettőben létezik, de hagyományosan a leghagyományosabb TH-ban is kellett mindig utat választani, ez így volt mindig a távíró hálózatban, még a kézi kapcsolású távbeszélő hálózatban is. Angolul routing, inkább a magyar nyelvű szakirodalom különbözteti

meg ezt a kétfajta dolgot. Tehát egy csomópontnál útválasztásról beszélünk, a hálózat egészében forgalom irányításról beszélünk A routingnak 3 fordítását ismerem, érdemes ezeket a fogalmakat elválasztani: - útválasztó - útvonalválasztó: azért nem szeretem, mert az útvonal mindenképp több csomópont tartozik, itt pedig egy csomópont képességéről beszélünk, természetesen rendelkezik némi információval a többi csomópontról, ha egy adat jön a csomópontba, döntünk arról, hogy melyik utat válasszuk. - forgalom irányító 70 Sőt olyat is olvastam, hogy valaki csak azt mondja, hogy irányító. Amikor ezt a szöveget először olvastam, meg sem értettem, hogy mire gondol, amikor azt mondja, hogy irányító. - torlódásszabályozás - a legegyszerűbb, ha semmit sem csinálunk, ez az adatcsomag alapú hálózat - dinamikus útvonalválasztás - áramkörös megoldás A torlódásszabályozásban van egy nagyon alapvető gondolat,

nevezetesen az, hogy a hálózati réteg lehet összetköttetéses vagy összetköttetéses mentes. Az OSI mdellekben ez minden rétegre igaz Általában ha valamilyen technológiát tekintünk, vagy technológiák együttesét, akkor úgy szokott lenni, hogy az egyik réteg ilyen, a másik réteg olyan. Hálózati rétegre koncentrálunk, az is lehet összetköttetéses vagy összetköttetéses mentes összetköttetéses mentes: - IP hálózati réteg összetköttetéses: - távbeszélőben az áramkör (valós) - ATM, látszólagos áramkör - MPLS, dinamikus útvonal Tehát többféle módon lehet a torlódást biztosítani, pontosabban a torlódást kézben tartani, és ennek egy alapvető eszköze, hogy összetköttetésessé vagy összetköttetéses mentessé teszem a hálózati réteget. Ha mentessé teszem ez nem jelenti azt, hogy akkor feltétlenül a torlódás elönti a hálózatot, akkor mást kell csinálni, pl. túlméretezni Ha összetköttetésessé teszem a

hálózatot, az pénzbe kerül, ha túlméretezem, de nem csinálok összetköttetést, akkor olcsóbb, igen de akkor meg túl kell méretezni, azért drágább. Tehát ez egy olyan kompromisszum, amit mindig kell tekinteni. Vajon mitől függ, hogy melyiket csinálom? Tulajdonképpen nagy mértékben függ a forgalomtól, a forgalom jellemzőitől. Milyen ez a forgalom? Ez a forgalom dönti el, hogy a torlódást, hogy érdemes kezelni. Egy picit erre a múltkor már utaltam, hogy a beszéd az egy stacioner sztochasztikus modellel jól modellezhető, a TCP/IP viszont nem, mert a TCP adaptívitása visszahat az IP hálózatra, és jól megrángatja, s ma még nem is tudjuk igazán jól modellezni. Ezek voltak azok a szempontok, amelyek a továbblépéshez szükségesek, s a továbblépés nem más, mint a hálózatok osztályozása. Ahhoz, hogy a hálózatokat osztályozni tudjuk, a hálózati réteget kell jól érteni S ez a jól értés most megtörtént, tehát most egyetértünk

abban, hogy a hálózati réteg ugyan általánosságban beszélve, de még precízen kifejezve, hogy épül fel. Ennek megfelelően attól függően, hogy a hálózati rétegből az általános lehetőségből mit valósítunk meg, ennek megfelelően fogjuk a hálózatokat osztályozni. 3.3 Hálózatok osztályozása Hálózati réteg felépítése szerint Ez egy nem nagyon bonyolult táblázat lesz, de ezt a táblarészt itt jól be fogja tölteni :) Elektronikus hírközlő hálózatok Műsorközlő hálózatok Műsor szétosztó H analóg digitális Műsor szoró H analóg digitalis Információközlő hálózatok Műsor elosztó H KTV interaktív CaTV CaTV TH áramkörös SzH áramkörmentes 71 Elektronikus hírközlő hálózatok: ez a legáltalánosabb fogalom, ebbe az égvilágon minden beletartozik. Ezt fogom felosztani 2 részre, egyik a Műsorközlő hálózatok, ezen belül lesz még 3 csoport, mindegyikét ketté fogom osztani, tehát itt összesen 6 mezőt fogok

kitölteni. A másik csoport pedig az információközlő hálózatok Eddig tehát az információközlő hálózatokig merészkedtem el, de most egy még nagyobb általánosítást végzek el: kettébontom az összes lehetséges elektronikus hírközlő hálózatot, s ennek az elve pedig az lesz, hogy van-e forgalom irányítás vagy nincs, tehát megnézzük, hogy a hálózati réteg hogy épül fel. A műsorközlő hálózatokban nincs forgalom irányítás, legalábbis dominánsan nincs, másodlagosan lehet, de elsődlegesen nincs. Hanem mi van? Szórás Tehát itt a csomópontok szórnak: szórtadásos csomópontokkal működik Az információközlő hálózatokban ezek után nem lesz meglepetés, ha azt mondom, hogy van forgalom irányítás, tehát ez az alapvető osztályozási szempont. Nézzük ezek után, hogy milyen műsorközlő hálózatok vannak, 3 féle: 1, Műsor szétosztó hálózatok 2, Műsor szoró hálózatok 3, Műsor eltosztó hálózatok Ezek finomságok,

hogyha az ember először hallja ezeket a kifejezéseket, akkor ezeket úgy meg kell rágni, hogy melyik vajon mit jelenthet, és miért teszünk ilyen kifinomult különbségeket. A műsor szétosztás az azt jelenti, hogy van egy studió, és a studióból eljuttatjuk a jelet - több adóhoz, pl a TV műsort azt sugározzák nem csak a Széchenyi-hegyen, de Tokajon is, Bakonyban, stb. Ezt szét kell osztani, ez egy szétosztó hálózat, ezt az Antenna Hungária üzemelteti. - vagy több kábelfejhez, tehát ha kábelen vesszük az adást, akkor is a studióból több kábelfejhez el kell juttatni, s utána majd az a kábelhálózatot táplálja. Ezzel a köznapi életben csak nagyon lazán találkozunk, amikor bemondja azt a TV, vagy a rádió A kettéosztás nagyon egyszerű lesz: - analóg - digitális Hagyományosan a műsor szétosztó hálózat hálózatok, és lassan-lassan digitalizálódik. A műsor szoró eléggé egyértelmű, itt az adókról van szó, az adók

sugározzák a jelet elég nagy körzetekben. Itt is van analóg, digitális. A műsor eltosztó az nem más mint a kábelTV hálózat, van a hagyományos kábelTV, KTV, angolul CaTV, vagy pedig újabban egy interaktív változat van kiépülőben, amikor Önök valamilyen módon választják a műsort, vagy esetleg bele is szólnak abba, hogy a film hogyan folytatódjék, ez az interaktív KTV. Ma ezekre a digitáli változatokra, ill az interaktív KTV-re igaz az, hogy itt egy másodlagos forgalom irányítás csak bejön, hiszen valamiképpen egy adott előfizetőnek vagy felhasználónak kell tudni kommunikálnia a hálózattal. Magyarországon ezek a digitális változatok még nem nagyon működnek. pl Angliában már sokkal jobban működnek, de az Antenna Hungária dolgozik rajta, s várható, hogy 1-2 éven belül be is fogja vezetni. Az információközlő hálózatoknál 2 fő eset van, torlódásszabályozás teszi a kó: - TH: általában mindig áramkört építenek ki,

egyszerűen: áramkörös - SZH: áramkörmentes (távközlési sovinizmus) 72 2003. 03 17 11. előadás (eTIMES magazin cikke: WLAN a ferihegyi repülőtéren (Westel, Pannon) a budaörsi repülőtéren (Pannon) Westel saját üzleteiben szórakozóhelyeken Hannoveri szakkiállítás: CEBIT WLAN megoldásokat mutattak be UMTS is megjelent a piacon) Példa hálózatok együttműködésére: Másodlagos adatátvitel MATÁV és VIVENDI előfizetők között (Technológiai réteges modell) V1 Több illesztő egység is lehet! V5 I 12 I 45 H2 H2 E 23 E 24 H4 modem PDH hálózat réteg E 32 H3 Hierarchikus felépítés: Sz H alkalmazások TCP IP PPP PDH SDH Az előfizető modemen csatlakozik a MATÁV PDH hálózatához. A MATÁV és a VIVENDI PDH hálózata egyenrangúan együttműködik. A PDH hálózatok és az őket összekapcsoló országosan kiépített SDH hálózat között viszont hierarchikus összekapcsolás van. 73 Hálózatok osztályozása Műsorközlő

hálózatok Műsor MűsorMűsor zétosztó szóró elosztó hálók hálók hálók A D A D CA inTV teraktív CA TV Elektronikus hírközlő hálózatok Információközlő hálózatok Távközlő hálózatok Számítógép-hálózatok Keskenysávú Szélessávú Klasszikus QoS TH TH IP IP Mozgó IP Hálózati rétegbeli különbséget vizsgáljuk (forgalomirányítás, torlódásszabályozás) Műsorközlő háló: Információközlő háló: nincs forgalomirányítás, szórt adás van van forgalomirányítás T H: áramkör alapú: valós/látszólagos Sz H: áramkörmentes – UDP/IP: nincs torlódásszabályozás – TCP/IP: sebességszabályozás; ismétlési lehetőség végberendezések között – QoS IP: dinamikus útvonal alapú, vagy nincs útvonalkezelés, de van hívásengedélyezés (CAC) eddig volt: 3. Hálózatok felépítésének elvei 3. 1 Hálózatok együttműködése 3. 2 Hálózatok elemei (milyen csomópont, végződés van stb) 3. 3 Hálózatok

osztályozása most jön: 3. 4 Hálózatok felépítésének elvei Funkcionális modell: OSI-szerű modell OSI rétegek: háromféle módon körvonalazhatók (három megközelítés): 1: A hálózat mely részei között írja le az adott réteg a funkciót 2: Az adatcsere egység szerint 3: Funkció szerint (Általánosabban ez a 3 szemlélet nem lesz megfelelő) Rétegek a hálózat részei szerint: 1-2. réteg: - a szomszédos csomópontok között, - vagy: hálózati végződés és határcsomópont között - vagy: illesztő egység és végberendezés között írja le a működést 3. réteg: - a hálózati határcsomópontok között (hálózati) 74 4-7. réteg: - a hálózati végződések között ami: vagy végberendezés, vagy illesztő egység, ha hordozó hálózatról van szó Rétegek adatcsere egység szerint: 1. rétegben: bitek 2. rétegben: keret 3-7. rétegben: csomag Rétegek funkció szerint: OSI modell Réteg funkciók 7. Alkalm réteg 6. Megjel réteg 5.

Viszony réteg 4. Szállítási réteg 3. Hálózati réteg távszolgáltatás 2. Adatkapcs réteg 1. Fizikai réteg Internet hibrid modell 5. Alkalm réteg TH modellje Részhálózatok (IH-é is) hibrid rétegterjedelme 5. Alkalm réteg forráskódolás, titkosítás iránykezelés(szimplex/duplex), összehangolás(szinkron) 4. Szállítási réteg ismét forgalomszabályozás, nyalábolás/bontás forgalomirányítás, torlódásvédelem 3. Hálózati r közegmegosztás, forg.szab, hibakezelés adó-vevő funkc., jelátvitel, 2/4 huzalos átalakítás 2. Hálózat elérési réteg 1. Fizikai réteg azért kell, mert a hozzáférő hálózat 2 huzalos, a gerinchálózat 4 huzalos Hozzá- 4. Illesztési réteg férői 3. Kapcsolási réteg 2. Átviteli réteg Kapcsolt hálózat Szállító törzstörzshálózat 1. Fizikai réteg van címzés hálózat PDH, lassabb SDH törzshálózat megbízható, de ez a leglassabb Az OSI-t számítógép-hálózatok modellezésére

dolgozták ki; kb. 12 éve még azt gondolták, hogy az OSI protokolljait fogják használni. A fizikai szinten azért van szükség a 2/4 huzalos átalakításra, mert a hozzáférő hálózat 2 huzalos, a gerinchálózat pedig 4 huzalos. A hálózatelérési rétegben van címzés is! Internet 4. rétege felfelé és lefelé is átnyúlik Lefelé a torlódásszabályozás miatt OSI 2. rétegében is lehet nyalábolás/bontás a csomópontok közötti vonalak szintjén OSI 4. rétegében viszont ez több útvonal összefogását jelenti (pl MPLS címkekapcsolás felfogható ilyennek). Következésképp: egy funkció előjöhet több rétegben is, de minden rétegben mást jelent Távközlő hálózatban nem beszélhetünk csomagról! Csak keret van, ami viszi a jelet, sőt, analóg esetben az sincs. (Az ismertetett TH funkcionális modell általánosabban vonatkozik az információközlő hálózatokra.) 75 A távközlésben az átviteli hálózatok PDH, SDH vagy optikai

hálózatok. A vezérelhető digitális rendező forgalomirányítást végez, vagyis az átviteli réteg (2) átnyúlik felfelé. A kapcsolási rétegben (3) a kapcsoló forgalomirányítást és torlódásvezérlést végez. A szállító törzshálózat gyors, mert kevés réteg van benne. (Tanenbaum-könyv a TH-t beleérti a fizikai rétegbe, vagyis a SzH részeként tekinti. Mi nem ezt tekintjük meghatározónak, hanem az előbbi funkciósort. Az adatcsere-egységektől eltekintünk, a többit vesszük figyelembe.) Hierarchikusan együttműködő hálózatok funkcionális modellje Többféle hálózati architektúra hierarchikus együttműködéséről lesz szó. Hálózati réteg IP Hálózati réteg Adatkapcs. réteg IP útválasztó MPLS Kapcsolási réteg címkekapcs. útvonal Adatkapcs. r Fizikai réteg Fizikai réteg irodalomban elterjedt TH tárgyalása Átviteli réteg SDH Kapcsolt törzshálózat (egy útválasztóban elég ennyi réteg) Fizikai réteg

egyszerű modell (Tanenbaum még az 1. rétegbe is leviszi az MPLS-t; nincs egységes szemlélet) Frame-Relay: keretre (2. rétegbeli adatcsere-egység) utal Ez egy olyan protokoll, amit a LAP-B-ből általánosítottak, kapcsolási funkciót valósít meg. (Távközlésben az OSI szemlélet nem terjedt el minden hálózatra. Számítógép-hálózatok esetén leginkább funkcionális modellben gondolkodnak.) (Több technológia esetén ismétlődnek a rétegek!) 76 4. Jelátviteli és forgalmi követelmények A fizikai réteg előtt a követelményeket tárgyaljuk: mi végett építünk hálózatot? több forgalmi igény, háttérforgalom (background traffic) vizsgált forgalom (foreground traffic) IH vett jel, QoS követelményei vannak Vizsgált forgalom jellemzői: – jelforrás jellemzők – forgalom jellemzők Ha nem lenne háttérforgalom, borzasztó egyszerű eset lenne. Alapkérdések: Ha beléptetek újabb forgalmat: – Szenved-e kárt a meglévő forgalom a

QoS-ben (minőségben)? – Az új forgalomra tudok-e biztosítani QoS-t? Jelforrás jellemzők: jelek, információ típusa: Analóg Digitális (mindig jelen van; akkor is, ha a törzshálózat digitális) (pár)beszéd (voice) ← távszolg. hálózatban digitalizált beszédjel FDM nyalábolt jelek ← hordozó hálózatban (ISDN-nél, GSM-nél már a hozzáférő átvitele hálózatban!) műsor átvitele CATV-n zene csatorna audió+videó jelátvitel (itt a nagyobb sávszélesség a követelmény) másodlagos adatátvitel adat: digitális jel analóg csatornán (pl. PDH jel átvitele koax kábelen) TDM – adattömbök (fájlátvitel) – LAN összeköttetés TDM+FDM tápáram, távtáplálás (egyenáram, szintén át kell vinni a csatornán) CDM pl. analóg telefon kap tápáramot, jelzések (signalling) PDH, SDH mpx-ek közötti jelfrissítők is (ez egy adatjel tisztán analóg hálózatban is) Mo-on ’90-es évek elején analóg telefon volt, de működött

mellette egy segédhálózat adat számára a jelzéseknek. Mi elsősorban beszédre fogjuk tárgyalni szisztematikusan a jellemzőket (és kevés szót ejtünk az adatról is). 77 2003. 03 18 12. előadás 4. Jelátviteli és forgalmi követelmények - Hálózat alapproblémája: van vizsgált forgalom, van háttérforgalom és a vett jel minősége milyen lesz? Milyen információ fajták átvitelére kell gondolnunk Beszéd A,D Beszédátviteli követelmények, A 1. Cél: ― mondat érthetőség, ennek értéke legyen 95-97%, ez az egyetlen cél, nincs más cél. Nem követelmény, hogy felismerjük a beszélő személyét, nemét, korát. Természetesen gyakran felismerjük, de ez nem specifikáció. o szubjektíven mérhető Mit jelent a szubjektív mérés? pl: egy előadóteremben csinálnánk kísérleteket, hogy átviszünk sok mondatot  hallgatók lejegyzik a hallottakat, bizonyos mondatokat a hallgatóság egy része rosszul fog érteni. Nem mindenki fogja

rosszul érteni, csak a a hallgatóság egy része. Más mondatokat a hallgatóság más része fog rosszul érteni Utána ezeket ki kell átlagolni. Ez egy eléggé fáradtságos mérés és egy kicsit lehet javítani ezen úgy, hogy nem mondat érthetőséget mérünk, hanem szótag érthetőséget mérünk. ― szótag érthetőség Előnye: sokkal rosszabb érték, pl 60%, hiszen az agyunk a hibás szótagok egy részét kikorrigálja, a beszédben jelentős redundancia van. Így elképzelhető, hogy egyes szótagokat nem értenek jól, a mondatot mégis jól értik. Ezt már kicsit kellemesebb mérni, de még mindig fáradtságos, és esetleg helyettesítő módszereken lehet gondolkozni - ez azért nem az igazi, ez egy közelítés -, pl digitális beszédfeldolgozás révén, tehét beszédminősítés digitális beszédfeldolgozással. Ezt úgy kell érteni, hogy valamilyen számítógép program fut egy számítógépen, ez lehet akár egy PC is, csak ezen esetben érdemes

beletenni még egy digitális jelfeldolgozó kártyát is, azért, hogy gyorsabb legyen. Gondolják el, hogy az a feladat, hogy mondjuk egy mobil szolgáltatónak meg kell mérni, hogyha Budapesten járunk-kelünk, akkor milyen a beszéd érthetőség? ha Budapesten járunk-kelünk, akkor több probléma is lehet 1. szelektív fading 2. sávszélesség 3. csillapítás 4. csillapítás ingadozás 5. jel/zaj viszony 6. késleletetés 7. késleletetés ingadozás 8. fázistolás 9. frekvencia eltolás hibája 10. multiplikatív hiba 11. nem lineáris torzítás 78 1. Az egyik probléma az a szelektív fading, szelektív elhalkulás (majd még a fizikai rétegnél jobban bemutatom, hogy ez milyen jelenség): a lényege az, hogy a rádióhullámok visszaverődnek a különböző tereptárgyakról, magasabb házakról és kiolthatják egymást. Vagy a rádióhullámok takarásba kerülnek. Tehát a fading miatt, ahogy haladunk a városban a beszéd érthetőség ingadozhat, és emiatt

ezt fel kell térképezni. Nyilván ezt úgy érdemes csinálni, hogy egy autóba beteszünk egy jelfeldolgozó egységet és szépen végigautózunk, vagy bérelünk egy buszt és abba beültetnénk 50 embert, s akkor szubjektíve értékelnék. pl: az egyik szolgáltatónak a tanszékünk készített ilyen programot, és ezt alkalmazzák. TTT-n több évtizedes kultúrája van, hogy a beszéd feldolgozást, beszéd minősítést hogyan kell csinálni. 2. Sávszélesség: 0,3 - 3,4 kHz Ezt is szubjektíven határozták meg, mégpedig úgy, hogy figyelték a mondat érthetőséget. Meddig lehet szűkíteni a sávot? Ez volt a kérdés Természetesen van még rengeteg határ, ezt a sok határt majdnem mind fogom specifikálni, és ezek együttese rontja a beszéd minőséget, és ezek együttesét kell valahogyan specifikálni. 3. Csillapítás: pl a mostani kommunikációban, ahogy én kommunikálok Önökkel, a köztünk haladó hanghullámok csillapodnak, ennek az az oka, hogy

modellezhetjük nagyon egyszerűen úgy, hogy a hangforrásból, a hangszóróból meg az én számból is gömb felszínén oszlik el az energia, és ahogy terjed a hanghullám a távolsággal egyre nagyobb gömb felületére oszlik el ugyanaz az a hangenergia. Az Önök fülére eső felület ebből a gömbből relatíve egyre kisebb lesz. Tehát a távolság négyzetével csökken a hang teljesítménye A távközlésben ezt modellezük. Ha én belebeszélek közvetlenül a mikrofonba, akkor az akusztikus csillapítás minimális, és ha a hallgató közvetlenül a hangforrás mellet ül, ott is az akusztikus csillapítás minimális, helyette a távközlő rendszer fog csillapítani. Tehát a közeli mikrofontól a távoli hallgatóig a távközlő rendszer csillapít, így van megcsinálva, hogy az csillapítson. Az kell, hogy csillapítson, hiszen azt modellezzük ahogyan most így kommunikálunk egymással a szabad térben. Másrészt a távközlő rendszert nagyon nehéz lenne

megcsinálni úgy, hogy ne csillapítson, hisz majd ha a fizikai rétegben odáig jutok, fogják látni, hogy ennek az oka elsősorban 2/4 huzalos átalakítás. Tehát ahhoz, hogy jól meg lehessen csinálni a távközlő rendszert, ezt a csillapítást igénybe is kell venni, ennek az értéke 30 – 40 dB és itt tehát az akusztikus csillapítást modellezük. 4. Csillapítás ingadozás: itt elsősorban a frekvencia függvényében értjük sávközépen 1020 Hz 2 dB sávszélen 0,3 kHz, 3,4 kHz 15 dB 79 Δa [dB] 15 dB 2 dB f 0,3 kHz 3,4 kHz csillapítás ingadozás a frekvencia függvényében Sávközépen a beszédátvitelben a mérőfrekvencia 1020 Hz, tehát hogyha sávközépről beszélek ez a mérőfrekvencia, itt kell értelmezni az adatot, és ez a csillapítás ingadozás sávközépen 2 dB. A sávszélen, mit jelent a széle? 0,3 KHz és 3,4 KHz, mind a kettő a széle, a csillapítási ingadozás sávszélén 15 dB lehet. Tehát ez egy olyan

követelmény, ami a frekvencia függvényében változik A csillapítási ingadozást Δa -val fogom jelölni. CCITT erre lépcsős specifikációt dolgozott ki Én ennek a pontos menetét nem adom meg, mert akkor ezt a lépcsőt végig kellene specifikálni, és megint csak soha nem megyünk haza, ha ezt mind megteszem. 5. Jel/zaj viszony Itt kétféle specifikáció van: nem érthető zaj érthető zaj 10 – 20 dB 25 – 30 dB - nem érthető zaj, a megengedhető érték 10 – 20 dB, tehát meglepően zajteljesítmény engedhető meg ahhoz, hogy a mondat érthetőség a specifikált érték legyen. pl.: utcai forgalom zaja, hogyha Önök fülkéből telefonálnak - érthető zaj: 25 – 30 dB Rosszabb, mert igénybe veszi az agyunknak azon képességét, hogy korrigálja a hibákat a mondatokban. Mit jelent az, hogy érthető zaj? Milyen okokból keletkezhet érthető zaj? ― áthallás két áramkör között ― visszhang (vezetékesben csak nagy késleltetés esetén van, pl

műholdas átvitel) Önök is bizonyára tapasztaltak már visszangos párbeszédet, különösen ha mozgó készüléket használnak. Vezetékesben ez ritkábban fordul elő, vezetékesben csak akkor, hogyha nagyon nagy a késleltetés az áramkörben, mondjuk műholdas átvitelről van szó. A mozgóban is valójában ez a probléma, hogy a késleltetés a mozgó távközlésben, nagyobb, mint a vezetékesben, s emiatt a visszhang probléma jobban előjön. Ha ez a visszhang még érthető is, akkor ennek az értékét jelentősebben csillapítani kell. 80 Ha van egy analóg csatorna, akkor milyen fajta jellemzőket lehet specifikálni? 6. Késleletetés ― kétirányú, oda/vissza késleltetés számít, tehát ezt értékeljük ― egyirányút specifikálják: Ez egy leegyszerűsített specifikáció, ha Önöket érdekli, nézzék meg a CCITT előírásokat. o max 250 msec, ha van visszhang kezelés. Mit jelent a visszhang kezelés? Valamilyen visszhang elnyomó módszer 

visszhang zár  visszhangtörlés: a visszhangtörlő a másodlagos adatátvitelt zavarja, tehát amikor a modemek elkezdenek kommunikálni egymással az átvitel elején, ún. handshake-t csinálnak, akkor ki is iktatják a visszhangtörlőt. Ugyanis ezekben a modemekben van egy automatikus átviteli csatorna korrektor, és a visszhangtörlő egy szabályozási áramkör és az automatikus átviteli csatorna korrektor is, ezek zavarják egymást. Mit jelent az automatikus átviteli csatorna korrektor? Van valamilyen csillapítás átviteli karakterisztika. Az adatátvitel érzékenyebb a csillapitás karakterisztikára, mint a beszéd. Az automatikus korrektor a csillapítási ingadozást kicsit kiegyengeti. o 12,5 msec, ha nincs visszhang kezelés: korábban már említettem, hogy egy GSM beszédkódoló késleltetése 20 msec, tehát egy mozgó átvitelben már azért csupán visszhangkezelést kell alkalmazni. 7. Késleltetés ingadozás Frekvencia függvényében tűrésmezőt

ad meg a CCITT. sávközépen ± 30 msec sávszélen ± 60 msec Leegyszerűsített specifikáció, CCITT ajánlásokban megtalálhatóak a részletek. A késleltetési ingadozást nem csak a frekvencia függvényében értelmezik, hanem az idő függvényében is. Elmondok 1-2 szótagot, akkor megmérem a késleltetést, utána folytatom, megint mondok 1-2 szótagot és megint megérem. Egyáltalán nem biztos, hogy ez a két mérés azonos késleltetés értéket fog adni, a kettő között lehet eltérés, és ez szintén ± 30 msec. Amikor a frekvencia függvényében specifikáljuk, akkor az azért szükséges, mert előfordulhat az, hogy egy magas és egy mély hangnak más a késleltetése. Képzeljük el, mondok egy szót, pl. úszik: más az ú-nak és az i-nek a késleltetése, elvileg az is előfordulhat, hogy felcserélődik az ú és az i betű, akár vicces szópárokat is lehetne így keresni. Mai vonalakra ez nem jellemző, valaha voltak olyan vonalak, ahol ez

tényleg előfordulhatott. 81 8. Fázistolás φ φ0 f fázistolás f: frekvencia φ : fázis Minket a fázis csak az előírt sávban érdekel. Szükséges, hogy lineáris legyen ebben a sávban, vagy azt közelítse legalábbis. A késleltetési ingadozás ezt igyekszik biztosítani, tehát a nulla késleltetési ingadozás volna frekvencia függvényében, akkor ez pontosan egy egyenes szakasz lenne, hiszen a késleltetés az nem más, mint a fáziskarakterisztika meredeksége. Ha meghosszabítom ezt a vonalat, akkor a nulla frekvencián nem feltétlenül nulla a fázis, ez lehet valamilyen érték, ezt nevezem φ0-nak. A beszédátvitelnál φ0 tetszőleges, semmiféle specifikáció nincs. Miért van ez így? Talán Önök hallottak már annyit a beszédkeltés és a hallás modelljéről együtt, hogy a hangszálamat rezgetem, és a számmal és az orommal megformálom ezt a rezgést, mintegy modulálom a rezgő hangot, amit a hangszálammal keltek. A fül pedig felfogható

úgy, mint egy egyszerű burkoló demodulátor, tehát a demodulálással nyerjük vissza ezt az információt, amit a szájüregemmel és az orrüregemmel keltek. Igenám, de a burkolódetektor, a fázisra nem érzékeny, azért mert csak a modulált jel burkolóját modulálja, és éppen ezért ez egy tetszőleges érték. 82 9. Frekvencia eltolás hibája spektrum az adónál f spektrum a vevőnél f frekvencia eltolási hiba Tételezzük fel, hogy a beszédsprektumot az adó oldalon elküldjük, és a vevő oldalon kapunk egy másik sprektumot, és most ne törődjünk azzal, hogy megváltozik a jel sprektumnak alakja, hiszen megváltozhat, van késleltetési ingadozás. A sáv úgy ahogy van kicsit elcsúszik Az egész sprektum kicsit jobbra, ill. balra tolódik az átvitel során Az analóg FDM rendszerekben fordul elő leginkább, hiszen az adó oldalon szabad keveréssel, modulációval elcsúsztatni a sávot, majd a vevő oldalon ezt az eltolást próbáljuk meg nem

történtté tenni, de nem biztos, hogy sikerül oda visszatolni, ahonnan kiindultunk, hiszen a helyi oszcillátorok hibái halmozódnak, és ezért erre az eltolásra egy specifikációt kell adni. Beszéd: max. 20 Hz Másodlagos átvitel: max. 7 Hz Általában beszédre specifikálunk, és az a másodlagos átvitelre is alkalmas, 2 kivétel van ebben a specifikációhalmazban, ahol a másdolagos adatátvitelről is szót kell ejteni: ― viszonykezelés ― frekvenciaeltolás Oka: vevő oldalon a modemben vivőt vissza kell állítani. Itt moduláció történik, és ahhoz, hogy a demodulációt jó minőségben tudjuk végezni, ehhez a vevő oldalon kell a vivő. Nem csak a vevőt kell visszaállítani, a bitszinkront is vissza kell állítani. Ez a hiba a vivővisszállító áramkörrel kapcsolatos. Nem mindegy, hogy a vivővisszállító áramkörnek 7 Hz-es vagy 20 Hz-es eltolási hibát kell leküzdeni. Itt olyan problémák vannak, hogy bekapcsolás után mennyi idő alatt

kell leküzdeni a hibát, ezt úgy lehet jól megoldani, ha ez 7 Hz. 10. Multiplikatív hiba Vevő oldalon a sprektum megnyúlik, egy szorzó tényezővel megszorzunk minden értéket, megváltozik a sávszélessége. Nagyobb a hiba a felső szakaszon, mint az alsón a szorzás miatt Hányszorosára szorozhatjuk a spektrumot? A maximum 1,1 vagy pedig a másik irányba 0,9. Hogy lehet ezt elérni? Ez a nyávogó magnó esete. Felveszünk egy beszédet, és más sebességben játszuk vissza, mint amilyenben felvettük, vagy másik magnóval játszuk le, mint amivel felvettünk.  Lineáris torzításokat ezzel befejeztük. 83 11. Nem lineáris torzítás Uki kis bemenő jelre közel lineáris Ube nagyobb jelre viszont torzít nemlineáris karakterisztika Azt jelenti, hogy a feszültség bemeneten és a feszültség kimeneten karakterisztika nem egyenes, hanem előbb-utóbb telítődésbe megy. Ha egyenes volna, akkor lineáris volna Ez egy olyan egyenes, ami átmegy az

origón, ez nagyon fontos. Tehát ebben az értelemben az a görbe, amit felrajzoltam a fázisra, az egy nem lineáris görbe, hiába egyenes, de nem megy át az origón. Magyarán ha egy ilyen egyenesre megvizsgálják a szuperpzíció elvét, az erre nem teljesül, csak az origón átmenő egyenesre. Ez azonban előbb-utóbb telítődésbe megy, hiszen pl: alkalmazunk egy tranzisztort erősítőben, akkor előbb-utóbb a tranzisztor telítődésbe megy, de bármilyen erősítő, bármilyen technológiával elkészítve mindig nemlineáris. Ez a nagy tervezési kihívás, hogy nem lineáris erősítő eszközökből, hogyan tudok lineáris erősítőt csinálni? Pontosan lineárisat soha nem tudok csinálni, csak ezt tudom közelíteni, és mégpedig attól függ, hogy mennyire vezérlem ki. Hogyha csak kicsit vezérlem ki a nemlineáris karakterisztikát, akkor jobban a lineáris szakaszon működik, ha jobban kivezérlem, akkor jobban rámegyek a nem lineáris szakaszokra is. Éppen

ezért nemlineáris torzítást úgy kell tervezni, hogy meg kell mondani, hogy mekorra a bemeneti teljesítmény, különben nem lehet értelmezni. Adott Ube, Pbe esetén Krill faktor (egyetlen német szó, ami szerepel ma még a szakmában, valaha a szakma nyelve, a II. világháború előtt sokkal inkább a német volt, mostmár angol) Itt arról van szó, hogy a kimeneten kapunk egy olyan görbét, ami eltér a szinusz görbétől, tehát belapul a teteje. Ezt a belapuló a tetejű görbét fel lehet Fourier-analízissal bontani Akkor tekintjük a magasabb harmónikusok teljesítményét és ezt elosztjuk az alap harmonikusok teljesítményével. Pl: ha Önök vesznek egy HiFi berendezést, a nem lineáris torzítás ott is specifikálva van, sőt sok paraméter amit én itt specifikáltam, egy HiFi berendezésben is specifikálva van, és ott rendszeresen azt a trükköt követik el, hogy megadják a maximális kimenő teljesítményt 100 Watt, vagy 50 Watt (attól függ, hogy

mennyire akarják az abblaküveget megrezgtetni :) de a Krill faktort 10 Wattra adják meg. Úgyhogy, ha Önök olyan HiFi berendezést akarnak vásárolni, aminek kicsi a nem lineáris torzítása, akkor egy nagy kimenet teljesítményű eszközt kell venni, mondjuk egy 100 Watt-ost, de nem azért kell 100 Watt-os, hogy megrezetessék az üveget, hanem hogy a normál hangerőnél kicsi legyen a nem lineáris torzítás. 84 Vajon a távközlésban hagyományosan miből adódott a nem lineáris torzítás és mennyi lehet ennek az értéke? Értéke: max 30 % (nagyon nagy érték, egy HiFi berendezésben 1%, 0,5%, ilyeneket specifikálnak) itt a beszéd érthetőség a cél, nem egy HiFi átvitel. Mi volt ez az eszköz hagyományosan? Szénmikrofon: úgy műküdik, hogy szénszemcsék vannak a mikrofonban és a membránlemezen ezeket a szénszemcséket összenyomja vagy belapítja, a membránlemez rezeg a hangteljesítmény miatt és amikor a szénszemcséket összenyomja, az

ellenállás kisebb lesz, mert jobban érintkeznek a szénszemcsék. Ilyen egyszerűen működik Képzeljék el, hogy ez nem más, mint egy elektromechanikus erősítő. Ez volt a legelső erősítő készülék. Miért erősítő? Átfolyik egy egyentápáram, és amikor rábeszélünk lead egy váltóáramú teljesítményt, úgy adja le, hogy a teljesítményt átalakítja, átkonvertálja. Tehát az a teljesítmény amit lead egy szénmikrofon, az nagyobb, mint amekorra beszédteljesítmény éri a membránt, tehát ez egy erősítő készülék. Vagyis a távtáplálásból nagyobb energiát ad le Azért, hogy minél nagyobb távolságú beszédátvitelt lehessen csinálni, ez úgy volt méretezve, hogy minél jobban kivezérelték. Normális hangerőnél ez az elektromos beszéd teljesítmény a szénmikrofonból adódóan 1 mWatt, ma is minden mérést erre vonatkoztatunk, tehát ha egy relatív teljesítményt adunk meg a távközlésben, ezen hagyomány miatt mWatt-ot adunk

meg. Ennek következtében, hogy ez az megvalósult légvezetéken 1000 km-es összeköttetést is meg lehetett csinálni, mindenféle elektromos erősítés nélkül. Ez volt az analóg jelnek a jellemzése. Hogyha én felteszek ezzel kapcsolatban egy kérdést, hogy hogyan lehet jellemezni, én azt várnám, hogy sorolják fel az összes jellemzőt, de nem számszerűen. Itt volt 11 jellemző, azt fogom kérni, hogy soroljon fel 9-et, és adjon meg 4-et számszerűen. Legyen egy átfogó kép, de nem kell ebből minden részletet tudni Eddig arról volt szó, hogy az átvitt jelet, milyen paraméterek szerint kell átvinni, úgy hogy a mondat érthetőségnek megfelelő legyen. Analóg beszédátvitel forgalmi jellemzése Itt viszont arról van szó, hogy van 1 hálózat, sok felhasználóval akkor mi történik? Itt természetesen a Tömegkiszolgálás tárgyra szeretnék visszautalni, csak ehhez 1-2 ábrát azért felrajzolnék. Az egyik lényeges dolog ebben az, hogy sok

felhasználót tekintünk, vagyis törzshálózatot akarunk méretezni. Mit kell a törzshálózaton méretezni? Láttuk azt, hogy van benne egy forgalom koncentrátor, mondjuk 105 felhasználóval, de már a kapcsolót is csak 103-ra méretezzük, nem csinálunk 105x105 kapcsolómátrixot, hanem csak 103x103, utána a gerincvezetékek száma is ennyi, tehát jelentős olcsósítás van. Ezt kell méretezni A kérdés: 105 felhasználóhoz 103x103-os kapcsolómátrix kell, vagy elég csak 100x100-as? Ez a méretezés problémája, ezért az egyik feltétel az, hogy sok felhasználó van, a második feltétel pedig az, hogy a forgalmas órát tekintjük. Először ennek a kifejtésével kezdem, utána visszatérek a sok felhasználóra. 85 forgalom intenzitása a törzshálózatban forgalmas óra minimális forgalmú óra 0 24 forgalmas óra t [h] pl: 1000 vezetékből hány foglalt? Kapunk egy olyan görbét, hogy éjfélkor kicsi a forgalom, éjjel 2kor a legkisebb, és

reggel 9 körül már jó nagy, délután 5-ig nagy érték, utána elkezd csökkeni. Természetesen a 24 órában ugyanott vagyunk ahol a 0. órában Utánba ez így megy periodikusan Ehhez, hogy egy ilyen görbét tekintsünk vannak feltételek, akkor olyan, amilyet most rajzoltam, ha: ― hétköznap ― munkahelyek a körzetben /lakótelepi központban picit más / Törzshálózat forgalom intenzitása: ― amikor nő a forgalom, több keletkezik, mint amennyi meghal ― 2 helyen van egyensúlyban a születés és halál: o forgalmas óra o minimális forgalmas óra Erre a forgalmi órára kell méretezni az egészet. Az a szerencse, hogy pont itt a születés és halál egyenlsúlyban van, vagyis ha egyenlsúlyban van a születés és halál, akkor ez egy stacionárius folyamat, pont ott ahol méretezni akarjuk  Poisson-folyamattal modellezhető, hogy hogyan érkezik a hívás. Az amplitúdó spektrum páros, függőleges tengelyre szimmetrikus, fáziskarakterisztika páratlan

függvény, origóra szimmetrikus. Forgalmi jel, analóg beszéd 1 1 1000x1000 kapcsolómátrix 1 forgalom koncentrátor 103 103 105 forgalomkoncentrátor és kapcsoló Az a probléma, hogy egy helyi hálózatban vannak előfizetők, az előfizetők száma mondjuk 105, és egy forgalmi koncentrátor ebből mindig kiválasztja az aktív felhasználókat, és ha a forgalmas 86 órában sem szokott több lenni, mint 103 aktív felhasználó, akkor a kapcsolómátrixot elég 103x103-re méretezni és a törzshálózatot is elég 103–re méretezni. A sok felhasználó feltétel azért lényeges, mert ha a forgalmi statisztikát tekintjük és ezt kinagyítom a forgalmas órára, ha kevés felhasználó lenne, tehát nem lenne 105 csak mondjuk 102, akkor a forgalmas órában az átlag a görbe körül egy jelentős forgalmi ingadozást mérne, azonban ha több forgalmat átlagolunk, ill. több forgalmat vizsgálunk, akkor az az érdekes, hogy ez a görbe kisimul Tehát minél

több felhasználót tekintünk, az átlag emelkedik, és az ingadozás csökken. Csak beszédátvitelre igaz! Minél több felhasználót tekintek, annál jobban igaz az, hogy az érkezési folyamat Poisson-folyamattal modellezhető. Részben azért, mert ez a kisimulás jelentkezik, részben pedig kicsit olyan ez a Poisson-folyamat, mint a szinusz görbe, ez nagyon alap eset, a világ efele tart, ha elég nagy sokaságot tekintünk, de ez csak beszédátvitel esetén igaz. Hívásgyakoriság /λ [1/óra]/ Poisson esetben lehet definiálni, a forgalmas órában, hiszen ott van egyensúlyban a születés és a halál, és különben is a maximumra akarunk méretezni. Adott időben hány hívás érkezik: λ = 3 1/óra, ez azt jelenti, hogy óránként 3 hívás érkezik. Átlagos tartási idő /h/ 1 hívás átlagos ideje, ezt szokás exponenciális eloszlással modellezni, de nagy jelentősége nincs, mert úgy is csak az átlagát tekintjük. A kettőből adódik a forgalom

intenzitás /A ([Erl])/ A= λ·h = hívásgyakoriság · átlagos tartási idő Tekintsünk egy egyszerű példát: λ = 3 /óra = 0,05 1/perc (hívás intenzitás) h = 3 perc (átlagos tartási idő) (h – hívás) A= λ·h = 0,05 1/perc · 3 perc = 0,15 a hívásintenzitás. Ez azt jelenti, hogy a forgalmas órában az idő 15%-ban foglalt a vonal. Ez egy dimenzió mentes mennyiség, azonban Erlang dán matematikus tiszteletére oda szokták írni, hogy Erlang, de ez nem egy dimenzió, ez csak egy jelölés. Nagyon sok ilyen jelöléssel dolgozik a műszaki szakma, pl: dB, fok, radián sem dimenzió, azok is jelölések. Ha azt írjuk, hogy 0,15 Erlang ez csak arra jó, hogy tudjuk forgalom intenzitásról van szó. Ismerjük az átlagos forgalom intenzitást (A) egy átlagos előfizetőre, és ismerjük az előfizetők számát és szeretnénk egy hívásblokkolás tényezőt (Bn) specifikálni, pl. Bn = 0,001 Mi is az a hívásblokkolás? Képzeljük el, hogy véletlenül nem 1000

előfizető hív, hanem 1001 hívás. Akkor az 1001 nem fog tudni áramkört felépíteni, hanem blokkolódik a hívása, kell várni, addig amíg az 1000 közül valamelyik hívás véget ér és akkor tud majd áramkört építeni. Természetesen úgy kell méretezni, hogy ez borzasztó ritkán forduljon elő. Pl csak minden 1000 hívás esetében következzen csak be A kérdés: mennyi legyen a kapcsolómátrix mérete? Itt kell elővenni az Erlang-formulákat a tömegkiszolgálásból és Önök ezt ott pontosan áttekintették, ha van kedvük vegyék elő és nézzék meg. Én ezt csak azért mondtam el, mert szerettem volna egy szemléletet adni, hogy mi történik akkor, ha beszédátvitelnél növeljük a felhasználók számát? Az történik, hogy kisimul a görbe. 87 Szerettem volna egy olyan szemléletet adni, hogy a forgalmi óra milyen fontos, mert egyrészt maximumrara tervezünk, másrészt pedig a születés, halál ott van egyensúlyban, ott van értelme,

különben az egész Poisson-folyamat nem értelmezhető. Digitalizált beszéd Előzményei: - Információelmélet, beszédtömörítés Beszéd információs rendszerek TH: beszéd kodek használata. Mit jelent a használata? Azt jelenti, hogy fekete doboznak tekintjük, nagyon nem vizsgálom, hogy mi van benne, az érdekel, hogy milyen paraméterekkel írható le ez a fekete doboz, úgy hogy távközlési célokra szeretném használni a kodeket, ezeknek a paramétereknek mi az értelme, és mi a szokásos számtartománya. Tehát TH-ban szokásos paraméterek A beszéd kodeket egy chipen árulják, tehát egy áramkörön, ennek van egy adó része és van egy vevő része. analóg beszédjel digitális beszédjel kódoló analóg beszédjel digitális beszédjel dekódoló kodek kodek 4 huzalos áramkör  2 huzalost át kell alakítani Beszéd kodekek közötti szakasz mindig 4 szakaszos. Kodek helye: ― helyi központban  központig 2 huzalos, onnantól kezdve

minden 4 huzalos  törzsáramkör 4 huzalos, hozzáférői 2 huzalos ― végberendezésben végig 4 huzalos  mozgó távkölés  ISDN: 4 huzalos, nem feltétlenül van 4 huzal, 2 huzalon is lehet 4 huzalos átvitelt csinálni. 88 Beszédkódolók fajtái: ― Hullámforma kódolók, wave form coders, pl.: PCM: Uki 10001001 Mintavevő 0,3-3,4 kHz sávszűrés Kódoló Ube 8 bites kódolás 8kHz kvantálás mintavett analóg jel sávhatárolt analóg jel mintavett kvantált analóg jel digitális jel 64 kbit/s ― Vokóderek, Vocoders, Voice coder, szintetizált beszédetömörítő Egészen kis sebességet produkál, formáns feldolgozás.  LPC-10 2,4 kbit/sec, Linear Predictive Coding, lineáris predikciós kód  formáns beszédkódoló  sebessége kicsi, de minősége nem elég jó ― Hibrid kódolók, hybrid coders: 2 technológia (hullámforma + vokóderek) együtt  CELP, Code Excited Linear Prediction  RPE, Regular Pulse Excitation  VSELP,

Vectos-Sum Excited Linear Prediction Beszédkódolók jellemzése TH-ban 1, Bitsebesség: 64 kbit/sec – 2,4 kbit/sec Ha tűrjük, hogy nő a késleletetés. A késleltetés abból adódik, hogy a beszéd redundanciájának kivitéléhez id ő kell. 2, Szubjektív beszédminőség: MOS – Mean Opinion Score, átlagolt vélemény értékelő pontok leültetünk 1 hallgatót, osztályozni kell 1(bad)-től 5(excellent)-ig a beszéd minőségét - hangzásminőség - beszédérthetőség MOS hibrid 5 4 3 2 1 (GSM) hullámforma kódoló vokóder 2 4 8 16 32 bitsebesség kbit/s 64 szubjektív minőségértékelés PCM  ADPCM: Adaptiv Delta PCM: - kisebb sebesség - ha nézzük az idő függvényében feszültséget: a jel felfut, delta modulációnál csak a növekményt kódoljuk. Ha sűrűbben képezzük nő a késleltetés, minőség romlik - a hagyományos törzshálózatban PCM kapcsolás van, átvitel, MPX előtt  PCM/ADPCM átalakítás 3. Késleltetés: 0,125 msec

– 80 msec (keretezési időből adódik) PCM ha igen nagy a redundancia 89 2. rész Jegyzetelte: Dóbé Péter 90 Beszédkodolók jellemzése Fekete doboz modell, erre specifikálunk paramétereket. 1. bitsebesség 2. minőség 3. késleltetés 4. érzékenység bithibára (Bit Error Rate, BER): ha a kódolt B átvitele során, valamelyik bit elromlik, mennyire vesszük észre. PCM: BER < 10-4 Rádiós összeköttetésnél problémás a BER van, amire a megoldás a hibajavító kódolás alkalmazása. SZH: FEC, Forward Error Correction 5. bonyolultság, komplexitás  MIPS, Million Instructions Per Second  memória igény  hely igény  ár  teljesítmény fogyasztás teljesítmény csökkentés: adás kikapcsolás beszédszünetben. Ehhez beszéddetektort (VAD: Voice Activity Detector) kell alkalmazni, melynek feladata, hogy a beszédet és a zajt megkülönböztesse egymástól. A beszéddetektor alkalmazása növeli az árat és a hely igényt, de

csökkenti a teljesítmény fogyasztást. 6. kvantálási zaj Torzítás: a jeltől függ, hogy itt milyen zavarjel keletkezik. Közelítő modellezése: torzítászajjal. Van egy analóg jel, aminek hatására bithiba keletkezik 6. a, Többszöri kódolás, tandemezés Amikor az analóg TH-ot elkezdék digitalizálni, digitális szigetek jöttek létre, sokszor kellett a jelet átalakítani: A/PCM  PCM/A  A/PCM PCM/A . Európa: PCM 8 bit kvantálás  13 tandemezés Amerika: PCM 7*5/6 bit  12 tandemezés : időnként a 8. bitet elcsenik és ott jelzést visznek át, minden 6 keretben csak 7 adat bitet visznek át. 5 keretben visznek át tehát 8 bitet 5 keret * 8 bit = 40 bit 6. keret * 7 bit = 7 bit --------------------------47 bit / 6 keret =7*5/6 7 bites PCM: lekötjük a földre a 8. bitet Mi az előnye? 8 bites kodekban 10x kell tandemezni. Globális űrtávközlésben használták Európából fel megy a jel a műholdra Atlanti-óceán felé. Utána Amerikába,

drága, de kevesebb tandemezés Másra használják ki azt a bizonyos sávot 8 kHz * 7 bit = 56 kbit / sec ADPCM kódolás  4 bitet kell átvinni: 8 kHz * 4 bit = 32 kbit/sec sebesség, 11x tandemzés  globális űrtávközlés: 3,5 bit, 7x tandememzés 6. b, Átkódolás EU GSM – US, vezetékes 91 A/GSM GSM/PCMA PCMμ/A PCMA/ADPCM ADPCM/PCMμ ADPCM/PCMA PCMA/PCMμ Európa PCMμ/ADPCM átkódolásiAmerika lánc Végig digitális, de rengeteg átkódolás lesz benne. A kódolási zaj halmozódik, hasonlóan a tandemezéshez. A lánc jó minőségű. A minőséget a GSM kodek határozza meg Annak érdekében, hogy az átkódolás kicsi legyen, igyekeztek egyszerű kódolót alkalmazni. 13 átkódolás után elérjük azt a határt, ami az élvezhetőséget befolyásolja. 7. adatforrás Átlátszóság, transzparencia, transparancy Beszédkodeket alapvetően beszédátvielre optimalizálták. Mi van akkor, ha átmegy nem beszédjel? Pl modemezés modem adó zajok

PCM kodek . zajok modem vevő adatvevő PCM kodek másodlagos adatátvitel Milyen kell, hogy legyen a PCM kodek?  Ha hullámforma kodolókról beszélünk elég jól átviszi a jelet, eléggé transzparens. Kicsi jelszinteket finoman kódoljuk, beszédre van optimalizálva.  Vokóder: alkalmatlan erre a szerepre, nem transzparens  Hibrid kódoló: nem transzparens  Mi van, ha nem PCM, ADPCM-et használok? Pl. GSM kodek, hibrid kódoló Itt nincs probléma, mert a végberendezésben van a kódoló, ezért ki tudjuk kerülni. 8. Változtatható bitsebesség Adaptív jelforrás: legyen vacakabb a jel, de vigyük át Hálózat és jelforrás együttes optimalizálás: - Erlang-formulát el lehet felejteni - Nagyon elbonyolódik, ma még nem megoldott 1972 – 1998 között 21 féle beszédkódoló szabávny született. 92 Ajánlás Év Típus, elv Bit seb. Kbit/sec MOS 4,3 Késleltetés msec 0,125 Bonyolultság MIPS 0,34 ITU-G711 1972 PCM 64 ITU-G721

1984 ADPCM 32 4,0 0,125 14 ITU-G728 1992 LD-CELP Low Delay 16 4,0 0,625 33 GSM-FR(Full Rate) 1989 LTP-PRE Long Term Predictive ACELP Adaptive CELP 13 3,7 20 2,5 GSM-EFR (Enhanced) 1995 13 4,0 20 15 ITU-G729 1995 CSACELP Conjugate Structure Algebraic CELP LPC-10 8 4,0 15 20 US Government 1977 2,4 2,2 22,5 ? Értékelés Jó minőséd, kicsi késleltetés, bonyolult Gyorsabb: 1 sávszélességben + minősége sokkal rosszabb Kisebb sebesség, nagyobb késletetés, bonyolult áramkör Minőség javításának ára, hogy megnőtt a komplexitás Mit szeretnék ebből visszakérni? 1, az analóg beszédjelet milyen követelmények szerint visszük át? 2, beszédkódolóval szemben milyen követleményt támasztunk? 3, hogyan kell specifikálni? 4, táblázat: 1-2 szám adat + tendenciák Tandemezésnél mi 1? 1 A/D 1 D/A  1 kódolás 2 tandemezés Amerikai rendszer? Úgy kell érteni, hogy 5 kereten csak beszéd, 6. keret: beszéd + jelzés

Kvantálási zaj nő, tandemezhetőség csökken. ITU nem egyezett bele, hogy a GSM kódolókat szabványosítsa. Helyette ETSI szabvány Jelek specifikációja:  Jelek  Beszédátvitel  Digitális csomagkapcsolt hálózat Digitális csomagkapcsolt hálózatok követelményei: 1. jelforrások jellemzése 93 2. 3. minőség paraméter integrált hálózatok és csomagkapcsolás 1. jelforrások jellemzése börszt, löket, csomó – ezzel rendelkező források  Videofon 64 kbit/sec – 2 Mbit/sec  Videokonferencia 5 Mbit/sec  Digitális TV jel 20 – 50 Mbit/sec  MPEG-1 1,5 Mbit/sec  MPEG-2 10 Mbit/sec Jellemzés több szinten: a. hívás szint: ha látszólagos áramkör alapú a csomagkapcsolt hálózat hívás paramétere ugyanaz, tartási idő, hívás gyakoriság b. löket szint: burstiness, csomósodás mértéke, börsztösség maximális sebesség / átlagos sebesség = 1 . 200 (1 pl beszédjel nem csomós, 200 pl videójeleknél) 0VBR, Varying

Bit Rate CBR, Constant Bit Rate Ha több forgalmat aggregálunk, attól a csomósodás még nem tűnik el. c. löket maximális hossza: tmax = 0,25 300 sec d. csomag szint, csomag hossza e. bit, BR Paraméterek minőség jellemzése Vett forgalomnál a minőséget tekintjük, hogy lehet jellemezni? QoS jellemzése:  T Packet Delay, PD Cell Delay, CD (ATM-nél)  T késleltetés ingadozás, PDV, PD Variation o kisebb ingadozással tudom kivenni o tudok csalni  kettőt együtt kell specifikálni  csomagvesztés aránya, PLR, Packet Loss Rate  téves csomagkézebesítési arány, PIR, Packet missInsertion Ratio amikor a fejléc sérül meg és rossz helyre jut el  hibaarány, BER Ha többféle jelet viszünk át, akkor forgalmi vagy szolgáltatási osztályokat definiálunk. Csoportosítsuk a jeleket tulajdonságok szerint! Információ típusa Késleltetés, érzékenység Bitsebesség Beszéd Tömörített videó Érzékeny Állandó Változó Integrált

hálózat: a hálózat forgalmi osztályokat kezel. Adat Nem érzékeny - min. sebesség igény - nincs ilyen igény 94 sebesség rmax adat videó CBR beszéd forgalmi osztályok integrált hálózatban t Kodekek SzH világában FEC, IRQ helyett. Nem valós idejű átvitel Pl multicast átvitel: 1 forrás sok vevőne ad, s valamelyik újra kér  összes többi megkapja  pazarlás. Forgalmi jellemzés adatjelek esetén: Az alábbi szinteken lehet értelmezni: ― hívás szinten lehet ― börszt ― csomag ― bit Pl: TCP/IP: nem hívás, hanem TCP összeköttetés szintek aggregált forgalom sokat összegezve aggregált forgalom sokat összegezve keveset összegezve forgalmas óra Beszéd t keveset összegezve forgalmas óra aggregált (gerinchálózati) forgalom TCP/IP tmax: maximális sorhossz lassú összeköttetés R R rmax: maximális sebesség router t 95 Nem lineáris differenciál egyenletrendszer, fokszám minimum 3. rmax r2 r1 a két TCP

összeköttetés megosztozik t rmax r1 r2 a valóságban lengő beállás van t TCP kaotikus viselkedést mutat. Az IP hálózatot nem lehet jól méretezni, az európai és amerikai különbségek miatt rmax t paraméterek változásának hatására kaotikus viselkedés Ezzel befejztük a jelátviteli modellt. 96 5. FIZIKAI RÉTEG 5.1 2/4 huzalos átvitel Ha végig 4 huzalos lenne az átvitel, így nézne ki: zavarjel Z0 Rm Rh zavarjel hallgató mikrofon transzformátor 4 huzalos átvitel FONTOS! Két ilyen van (vagyis összesen négy vezeték), hogy vissza is lehessen beszélni. A transzformátor nagyon fontos, életvédelmi szempontból: a villám ugyanis belecsaphat a távvezetékbe. (Nem gazdaságos teljes egészében 4 huzalos átvitelt használni. Egyedül Franciaországban van ilyen) Ha 2 vezetéken akarjuk átvinni a beszédet, akkor kell egy villa áramkör, ami a 4 vezetékes átvitelt átalakítja 2 vezetékesre: villa áramkör 97 Ezt egy IC-vel, ún.

hibrid áramkörrel valósítják meg Ebben csak a nyilakkal jelölt irányban terjed a jel: R2 R2 R1 R2 szembe nem terjed a jel Ennek a szimbóluma: hibrid áramkör jelölése Így valósítják meg vele a 2/4 huzalos átalakítást: hasznosul hasznosul disszipálódik disszipálódik 2/4 kábeles átalakítás Itt baloldalt van a 2 huzalos átvitel, fent a 4 huzalosnak a kifelé irányuló vezetékpárja, lent annak a befelé irányuló vezetékpárja. 98 feleződik a teljesítmény! erősítő bemenő ellenállása emiatt hurok van! a=0 dB . Z0 Z0 R=Z0 önhang ; (itt lehet kapcsoló) Z0 Z0 visszhang; késleltetés miatt Z0 . erősítő kimenő ellenállása központközi hálózati szakasz itt egyetlen vonal egy vezetékpárt jelent! Ezzel le lehet fedni a Földet! A huroknak nem szabad gerjednie. Az önhang azt jelenti, hogy telefonáláskor hallom a saját hangomat, késleltetés nélkül. Ez hasznos, mert így tudom szabályozni a hangerősséget,

ellentétben a visszhanggal, ami csak zavaró A jelerősítést így oldják meg: Z0 Z0 műveleti erősítővel megvalósítva az erősítés A központközi hálózat tipikusan 4 huzalos. 3 féle jelet kell átvinni a hálózatban: – beszédjelet – távtáplálást – jelzést A hibrid áramkör bemenetén van egy 3 dB-es csillapítás. Ez nem tökéletes: a gyakorlatban 3,5 dB körüli Az áramkör nem tökéletesen zár szemben, a jel átszivárog egy az ≈ 25 dB-es záró csillapítással. 99 A visszhang forrásai: – ha a vezetéket nem a hullámimpedanciával zárjuk le: Z0 Z0 visszhang van, ha nem a hullámimpedanciával zárjuk le a vezetéket – az ≠ ∞ van átszivárgás a hibrid áramkörben, ezért visszafordul a jel Minél rövidebb a késleltetés, annál jobb. Visszhang késleltetés Szükséges visszhang csillapítás (hogy ne zavarjon) τ [msec] 10 30 50 aV [dB] 11 23 31 Terjedési késleltetés: Hozzáférői szakasz: 150 km (Magyarországon nem

nagyon van ilyen hosszú) τh = lh / v = 150 km / 250 · 10 3 km/sec = 0,6 msec (itt „v” picit lassabb a fénynél, mert van dielektrikum) Gerinc szakasz: 20 · 10 3 km (a fél Földet megkerüli) τg = lg / v = 20 · 10 3 km / 250 · 10 3 km/sec = 80 msec Következmény: A hozzáférői szakaszon nem érdemes a visszhanggal vacakolni. A gerinchálózati szakaszon viszont problémát jelent a visszhang! Műhold: 250 msec késleltetés van egy irányban plusz még a multiplexer késleltetése.Ez jelentős késleltetés! Ezért a földfelszíni átvitelt előnyben részesítik (azon belül a vezetékest). Miért nem erősítünk pl. +10 vagy +100 dB-lel? Azért, mert hurok van a rendszerben, aminek nem szabad gerjednie. Ha leszakad a hibrid áramkörről a vonal (pl. a kapcsolás idejére megszakad a kapcsolat), akkor a záró csillapítás nagyon megnő, értéke 7 dB körüli lesz. 100 Ha az erősítés kisebb, mint 0 dB: Visszhang csökkentési módszerek: Ág csillapítás

növelése: A csillapítás értéke 3,5 dB mindenütt. Csak bizonyos mértékig lehet növelni a csillapítást Visszhangzár: VAD: beszéddetektor VAD visszhangzár Ez egy régebbi technológia. A VAD (Voice Activity Detector, beszéddetektor) szabályozza a visszafelé irányuló beszéd erősítését (ha beszédet észlel, nem engedi befelé a jelet). Ez a megoldás problémás, ha egyszerre dumálnak; kultúrált beszélgetést igényel. Visszhangtörlő (echo canceller): Vt Vt + Vt: visszhangtörlő + visszhangtörlés (adaptív visszhangtörlővel) Ez az igazi megoldás. A visszhang útját modellezi az adaptív Vt (visszhangtörlő) áramkör, így ki lehet oltani azt A Vt egyrészt egy késleltető áramkör, másrészt a torzításokat is modellezi. Ez manapság digitális ISDN-nél is megcsinálták. (Fontos viszont, hogy modemes adatátvitelkor ki kell kapcsolni a visszhangtörlőt!) SDM (Space Division Multiplexing, térosztásos mpx.): Ez itt azt jelenti, hogy

a hálózat végig 4 huzalos. FDM: Az egyik frekvencián egyik irányban, a másikon másik irányban megy a beszéd. TDM: „Ping-pong” megoldás, egy időben nem mehet két irányban a jel. Ezzel az a baj, hogy meg kell várni, míg elérkezik az egyik irányban, és csak utána küldhetünk visszafelé. 101 A TDM adatátvitelre jó, beszédátvitelre csak rövid távra jó - pl. ISDN-ben CDM: ? A TDM, FDM és CDM átviteli rétegbeli megoldás, a többi fizikai rétegbeli. 102 2/4 huzalos átvitel átalakítás Lehetne-e a jelet 2 huzalosan átvinni? Elvileg igen, a gyakorlatban nem működik, mert hurok van benne! A hurkok összefonódnak; ha sok van, akkor az együttes csillapítást nehéz úgy kézbentartani, hogy stabil legyen. A hurkok száma ne legyen nagyobb 3-nál! A 4 huzalos szakasz hosszú, a végén egy-egy erősítő van. Ha az erősítés nem nagyobb, mint 25 dB, akkor stabil marad Visszhangtörléshez a változtatható késleltetés: késleltetés T

súlyok c0 T c1 T c2 T c3 c4 ∑ változtatható késleltetés Ezzel ki lehet választani, hogy mennyi legyen a csillapítás, ezen kívül a súlyozással a csillapítást is be lehet állítani. VoIP hálózatokban is van 2/4 huzalos átalakítás és visszhangcsökkentés: a gateway egységben található meg. Digitális jelátvitel analóg közegen Bevezető költői kérdés: Át lehet-e vinni információt a 0 Hz frekvencia közelében? A válasz: NEM! Okai: 1. Fémvezeték esetén Távtáplálás: Nem lehet megvalósítani, hogy 0 Hz-en egyszerre menjen információ és tápáram. Nagyfeszültségű védelem: A vonali trafó a vezeték végén ún. harmonikus leválasztást végez, ami lehetetlenné teszi az egyenkomponens átjuttatását. (Kérdés, hogy akkor hogyan lehet a távtáplálást megvalósítani? Ehhez ügyeskedni kell.) 220 V-os hálózat 50 Hz, 100 Hz és 150 Hz frekvenciás áthallása: A távközlésben általában kis frekvenciákat használnak. Az 50

Hz-es zavarás mindig megjelenik, mert a tápegység átengedi! Koaxiális vezeték áthallása: 103 A koaxiális kábelnek kis frekvencián van áthallása. Ha kicsi a frekvencia, akkor a hullámhossz nagy, az árnyékoló hatás romlik (mert relatíve kicsi a kábel vastagsága). Két ilyen rosszul árnyékoló vezeték áthallást eredményez A koax ezért kb. 60 kHz alatt nem alkalmas átvitelre (de távtáplálásra igen) ebben a térrészben halad az elektromágneses tér koaxiális vezeték árnyékolása 2. Fényvezeték (optikai vezeték) esetén A fényvezeték az optikai sávban vezet jól, más frekvencián nagy a csillapítás. (Kis túlzással azt lehet mondani, hogy csak ott vezet.) A 0 Hz frekvencia ezért szóba se jöhet 3. Rádiós átvitel esetén Szintén szóba se jöhet a 0 Hz frekvencia. A legkisebb rádiófrekvencia 150 kHz körüli Nem sikerült olyan átviteli közeget találni, ahol lehetséges a jelátvitel 0 Hz körül! Példa digitális jelsorozat

átvitelére: 1110011100. sorozat 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 +1 V -1 V digitális jel átvitele Van nullafrekvenciás komponense (egyenkomponense) a jelnek, mert az 1 jobban kitölti, mint a 0. Ezért így nem szabad a jelet fémvezetékre ráengedni! Megoldás: 1. Fémvezeték esetén: vonali kódolás Ilyen például a Manchester kód és a bipoláris NRZ kód. LAN-okban szokták alkalmazni őket Ha PDH jelet koaxon át kell vinni, azt szintén vonali kódolással oldják meg, a HDBC3 kódot (High Density Bipolar Coding; azért 3, mert legfeljebb három nulla lehet egymás mellett) használják. Az ISDN előfizetői szakaszán is előjön a probléma, az is HDBC3 kóddal működik. 2. Fémvezeték esetén Fényvezeték esetén Rádiós átvitel esetén moduláció 104 a modulátor bemeneti spektruma f a modulátor kimeneti spektruma f -fvivő moduláció a legegyszerűbb esetben fvivő Itt is kell valamilyen kódolás, az órajel visszaállításához, különben

hosszú nulla sorozat esetén kiesne a szinkronból a vevő. Ezért a moduláció mellett bitkeverő áramkört (scrambler [← scrambled eggs = tojásrántotta] ) alkalmaznak az adóban, és visszaalakítót (descrambler) a vevőben. A scrambler egy több ponton visszacsatolt shiftregiszter; ahhoz hasonló, mint amit CRC kódolásnál használnak. Az órajel visszaállításához van rá szükség. Modulációnál további két lehetőség van: a. Ha bőven van sávszélesség: Fényvezető esetén (ha nincs hullámhosszosztásos multiplexálás) többségében bőségesen rendelkezésre áll a sávszélesség. Itt a modulációt a lézer oszcillátor végzi; az kapcsolja a fényt ki/be. b. Ha keskenysávú átvitel szükséges Rádiós átvitelnél van elsősorban, mert a frekvencia természeti kincs, spórolni kell vele. A rádiós átvitel mindig keskenysávú! Fémvezetékekben is előfordul, ha valami behatárolja a sávszélességet: például a beszédkodek behatárolja a

másodlagos adatátvitel számára használható sávot. Itt nagyon gazdálkodni kell (például modemes átvitelnél) A vonali kódolás nagyon pazarolja a sávszélességet, különösen a Manchester kódolás; de ez még megengedhető fémvezetéken, PDH-ban. A frekvencia függvényében a csillapítás lassan nő: kb. 140 Mbit vihető át másodpercenként (rövid szakaszon több is) Beszédkodekben viszont a szűrő egy meredek, kemény szűrő, ami határolja a sávszélességet. 105 analóg csatorna analóg jel adó 1. Ha digitalizálni szeretnénk A/D analóg jel vevő digitális csatorna kódoló dekódoló D/A órajel 2. digitális csatorna megvalósítása vonali kódolással 3. digitális csatorna megvalósítása modulálással SC analóg csatorna vonali jel adó pl. Manchesterkódolást elvégzi csatorna kiegyenlítő adaptív vonali vevő óra visszaállítás 0 v. 1? impulzus adó mod. analóg csatorna csat. kiegy. demod. döntő scrambler

adaptív vivő visszaállítás óra visszaállítás blokksémák a fenti megoldásokra Az első megoldás alapsávú, 4 kHz-es sávot használ. A második megoldásban is van egy analóg csatorna, mint az elsőben, de a kettő nem ugyanaz! Digitális átvitelnél a sávszélességet pazaroljuk: 4 kHz helyett 64 kHz-et használunk. A csatorna kiegyenlítő a csillapítás- és késleltetésingadozás kiegyenlítésére szolgál. Itt 128 kHz-es az analóg csatorna (ISDN-nél). A harmadik megoldásban lévő analóg csatorna különbözik az előző kettőtől. Itt a csatorna kiegyenlítő nem kötelező elem, de van értelme mobil és vezetékes hálózatban. (Modemben van selective fading) 1 MHz körüli sávban működik (rádiónál más is lehet). Keskenysávú/ szélessávú csatorna Szélessávú: ωc >> 1 / T ahol ωc a vágási frekvencia (cut-off frequency), T az impulzusok távolsága. A fáziskarakterisztika ideális szűrő esetén egyenes; ez azt jelenti, hogy van

egy t0 késleltetés. Az ideális aluláteresztő szűrő (nincs ilyen) meredeken levágja a magas frekvenciás komponenseket (elkeni a négyszögjelet), és késleltet. Keskenysávú: Nem igaz, hogy 1 / T << ωc Nehezen lehet a jelet átvinni, mert elkenődik. A gerjesztés legyen Dirac-delta függvény, ennek spektruma egységnyi. A feleletfüggvénynek lesz valamilyen felfutása, lefutása és lengése. A negatív tartományban valójában nulla az értéke (mert kauzális), de az analízis alapján arra is folytatódik a lengés. Egy (sin x / x) alakú függvényt kapunk: h(t) = F-1 H(jω) = (A0ωc / π) ( sin (ωc(t-t0)) / ωc(t-t0) ) 106 A nullahelyeket az ωc-vel lehet szabályozni. Itt viszont a szűrőt túlidealizáltuk. A fáziskarakterisztika ugyanis nem lehet lineáris, ellenkező esetben megsértené az oksági feltételt. Akkor nem sértené meg, ha a késleltetés elég nagy lenne, és ωc is elég nagy lenne (ha nem is lenne szűrés). Ilyenkor a nyúlvány

összeszűkül és magas lesz Ha ωc kicsi, akkor egy ellapult, szétterült függvényt kapunk A modulátor bemenetére azért illik sávkorlátozott jelet adni (azért kell az aluláteresztő szűrő), hogy ne lógjon át a jel más sávjába. T := π / ωc -re kell megválasztani, mert ilyenkor rácsszerűen elhelyezhetem az impulzusokat (megválaszthatom, hogy viszek-e át jelet vagy sem), és a mintavételi időpillanatokban nem zavarják egymást az impulzusok. Keskenysávú esetben csak így lehet átvinni jelet! Ez a vonali kódolás elve. Szélessávú esetben van lehetőség T >> π / ωc választásra is; olyan messze tesszük az impulzusokat, hogy a nyúlványok lecsengjenek. Ez a modem elve Átvitel fémvezetéken Mi az a hullámellenállás? (Alapszabály: ha van egy vezeték, ami le van zárva, nem szabad belenyúlni a lezárásba!) Szemlélet a hullámimpedancia megértésére: Egy kb. 100 km hosszú vezetékpárból kivágok egy kis darabot, aminek hossza közel

0 Ennek van hosszegységre jutó ohmos ellenállása, induktivitása, ohmos átvezetése és átvezető kapacitása. Ilyen elemi szakaszokból sok van a vezetéken Ha végtelen távolságba elmegy a vezeték, akkor félvégtelen vezetékről beszélünk. Ennek az átvezetés miatt van mégis véges impedanciája (Z0). Ezen a vezetéken akárhol benézek, mindig Z0 impedanciát látok Ha a vezetéket lezárom egy Z0 nagyságú ellenállással, a bemenetén továbbra is Z0-t látok. Ez azért érdekes, mert ha egy félvégtelen vezetéket meghajtok, azon nem lesz visszaverődés (reflexió), következésképpen nem lesz visszhangos. Ha Z0-tól eltérő a lezárás, a jel egy része elnyelődik az impedancián, másik része visszaverődik. Z0 értéke közelíthető (L / C) négyzetgyökével. 107 Mivel viszünk át? Áttekintés Kapcsolat a frekvencia és a hullámhossz között: λ = c / (n f) ahol n = (εr μr)1/2 = 1 a törésmutató, c = 300 · 10 6 m/s km m μm mm 300 30 3

300 30 3 300 30 3 300 30 3 0,3 1 10 100 1 10 100 1 10 100 1 10 100 1000 kHz MHz KH RH GHz THz URH kb. 20 HH légvezeték 150 kHz probléma: áthallás szimmetrikus vezeték 600 kHz, ha áthallás van 5 MHz, csillapítás miatt csőtáp koax 60 kHz 140 MHz,átviteli 25közegek GHz, frekvencia 80 GHz,szerint nagy távolságú csillapítás csill. csill. miatt optikai vezető 150 THz, csill. 350 THz, csill. Vezetékes átvitel: Légvezeték egy szigetelés nélküli vezetéket jelent. Szimmetrikus kábel például a sodrott érpár. Ennek nagy az ellenállása, ezért új dolgot kellett kitalálni: a koaxiális kábelt. Ebben a vezeték mentén elektromágneses hullám terjed (a vezeték belsejében nem), ez az ún bőrhatás (skineffect) Ha a frekvencia nő, a gyűrűben folyik az áram A koaxban az ellenállás lefeleződik, mert a külső vezető keresztmetszete nagy. Kis frekvencián azonban nincs bőrhatás, nem árnyékol, ezért kilép az

elektromágneses tér A koax belső kábelét eldobva kapjuk a cső hullámvezetéket, más néven a cső tápvonalat. Ezt nagyon finoman kell megmunkálni (és esetleg ezüstözik is). Úgy vezetnek át rajta jelet, hogy egy antennával besugároznak a belsejébe Inkább mikrohullámú berendezésekben használják, nem nagy távolságra (pedig lehetne). Ez csak egy elvi lehetőség, az optika olcsóbb megoldás. Ennek frekvenciatartományába eső hullámok csak dielektrikumban terjednek Vezeték nélküli átvitel: A mobil rádiócsatorna tartománya 70 MHz és 2 GHz között van. Ennél alacsonyabb frekvenciák használatát az antenna mérete nem teszi lehetővé, magasabb frekvenciákon pedig Doppler-effektussal is számolni kellene. A tartomány alsó felében a hullámok jól követik a terepet, ezért ezzel egy lefedő hálót lehet kialakítani, míg a 2 GHz körüli hullámok szinte úgy terjednek, mint a fény, ezzel kis cellákat lehet kialakítani, sűrű forgalom esetén

használják. Mikrohullám: Földfelszíni mikrohullámú rádió ismétlő (relay, relé) lánc: 108 erősítés 30-50 km mikrohullámú ismétlő lánc A sugárzó parabola nem tökéletes, emiatt a hullám átszór, ami az erősítésnek korlátot szab. Ezért az erősítés mellett van egy frekvenciaeltolás és egy szűrés is. Ez a megoldás vetekszik az optikai hálókkal. Előnye, hogy nem kell hozzá árkokat ásni, viszont hátránya, hogy időjárásérzékeny és lassabb. A Westelnek is van egy ilyen gerinchálózata a Matávtól függetlenül. Helyi hozzáférői hálózat: három esetben használják: – ritkán lakott településeken – új, rivalizáló szolgáltatók, például Matáv és Pantel. Minden állomáson egy kis antenna szórja a jelet kb 3,5 GHz frekvencián. – domináns szolgáltató előírt határidőre: Matáv ideiglenesen ilyet használt. Gyenge a minősége Ennek neve RAS (Radio Access System) vagy WILL (Wireless Local Loop) volt.

Űrtávközlő műholdak Tipikusan 4 ill. 6 GHz frekvencián működnek (Két „ablak” van, amin kiláthatunk az űrbe: az optika (emberi szem) és a mikrohullám.) Kisebb távolságra egyéb lehetőségek vannak, mert szélesebb frekvenciasávot használhatunk. Más technológiák: Szabadtéri infravörös átvitel Szabadtéri optikai átvitel Ezek előnye, hogy nem kell frekvenciahasználati engedély. Optikai vezetők Három témakör lesz: 1. A csillapítás hogyan lesz kezelhető 2. Hajlított vezetékből miért nem lép ki a fény 3. Torzítások 1. Csillapítás 109 α [dB/km] 6 műanyag 5 4 I. ablak II. ablak III. ablak 3 2,7 üveg (kb. 200 THz sáv) 2 λ [μm] 1 0,3 üveg és műanyag csillapítási görbéje 0,85 0,8nem ilyen 1,0jól vezet. 1,2 Ha az üveg nem0,6 tiszta, akkor 1,3 1,4 1,55 1,6 1,8 Mitől csillapít a fényvezető? Az elektromágneses hullám kölcsönhatásba lép az atommaggal és az elektronfelhővel. Ezért a csillapítás az

atommag, az elektronfelhő és a hullámhossz arányától függ. Kis távolságra műanyag vezetéket használnak. Ez olcsóbb, de nagyobb a csillapítása, ezért hozzáférői hálózatokban használják. 110 Hogyan állítjuk elő a megfelelő hullámhosszt? Jellemzők Milyen ablakban? Élettartam Ár Max. modulációs sebesség Sávszélesség LED I, II, III 106 óra olcsó 100 Mbit/s Lézerdióda II, III 105 óra drágább 10 Gbit/s Spektrum: Spektrum: 30-100 nm 10-30 THz 0,5-5 nm 0,15-1,5 THz 1000 λ [nm] 300 f [THz] 1000 λ [nm] Több sáv, vonalas színkép, 300 f [THz] burkológörbe illeszkedik rá; valamivel jobb a helyzet, de még mindig egy nagyságrendes eltérés van. Megjegyzés: A kvarc oszcillátornak tűhegyes spektruma van, ennek sávszélessége a modulációs frekvenciához képest kicsi. Itt a modulációs frekvencia határozza meg a sávszélességet. Optikai vezetőnél pont fordítva: a modulációs frekvencia nagyságrendekkel kisebb az

oszcillátorénál. 2. Hajlított vezeték Miért követi a fény? Ehhez a hullámtannal kell foglalkozni. Amikor pl. sűrű közegből(1) ritkába(2) lép át: a fény „siet”, igyekszik a sűrű közegben kevesebbet menni, a ritkában többet. A legrövidebb úton akar eljutni a célhoz Ezt az optimumot határozza meg a törési törvény: n2 / n1 = sin α1 / sin α2 . Lehet addig növelni α1-et, hogy α2 90° legyen. Ennek feltétele, sin α2 = 90° behelyettesítéssel: sin α1h = n2 / n1 (α1h: határszög) Ha a beesési szög: α1 > α1h, akkor be se lép a 2. közegbe, hanem teljes visszaverődés történik (Ezért amikor víz alatt kinyitod a szemed, és felnézel, a víz felszínét ezüstösnek látod.) Kérdés: A hullám honnan tudja, hogy be se kell lépni a 2. közegbe? (Okos a hullám?) Valójában belép(mint a koax köpenybe az elektromágneses hullám), és visszakanyarodik; van egy behatolási mélysége. A behatolási mélység függ n1 és n2

különbségétől (minél nagyobb a különbség, annál jobban behatol) és a hullámhossztól (minél nagyobb, annál jobban behatol). Optikai szálra többféle konstrukció létezik, ezek közül az egyik: Ugrás törésmutatójú (Step Index, SI) szál (a törésmutató angolul refraction index, de röviden csak index-nek mondják). Ez legegyszerűbb esetben áll egy n1 ≈ 1,5 törésmutatójú magból és egy n2 ≈ 1,485 törésmutatójú köpenyből. (a két törésmutató különbsége: n1 - n2 ≈ 0,015.) Azt, hogy a két üvegnek más törésmutatója legyen, ötvözéssel érik el; ezt az eljárást szennyezésnek hívják. Az ilyen kialakítású vezeték fókuszálja a fényt: ha meghajlítom (bizonyos határig), akkor is terjed benne. (Ha túlságosan meghajlítom, akkor áthatol a köpenyen, és a kábelt körülvevő műanyag burokban elnyelődik.) Méretek: A mag átmérője: 50-200 μm A köpeny átmérője: 100-1000 μm Ez igazi finom mikrotechnológia; kb. 5

olyan gyár van a világon, ami ilyen szálakat gyárt (Persze elektronikai gyárból is körülbelül ennyi van.) Olyan gyár, ami több ilyen szálból kábelt csinál, körülbelül 20 van (Budapesten is van egy) 111 3.Torzítások Hogyan terjed a hullám? Csillapítás fém- (Z0 hullámimpedanciával lezárva) és fényvezeték esetén: H(jω) = e -α(ω)·l - jβ(ω)·l amplitúdó fázisforgatás A vezeték hosszának növelésével exponenciálisan nő a csillapítás, ez erős, durva. Ennek ellenére nagy távolságon (50100 km) használható Késleltetés: Azt szeretjük, ha a fáziskarakterisztika lineáris. β1 = (n1 / c) · ω (csak mag) β(ω) módusok β2 = (n2 / c) · ω (csak köpeny) ω ωü fényvezető fáziskarakterisztikája Ha csak a köpeny vagy csak a mag törésmutatójával számolunk, akkor lineáris a karakterisztika. Ha viszont egyszerre jelen van a kettő, végtelen sok megoldás van, ezeknek a megoldásoknak a neve: módus. Nagy hullámhossz

esetén a hullám észre sem veszi a magot. Kis hullámhossz esetén olyan, mintha csak a magban menne a hullám. A módusra egy hasonlat: Két végén rögzített, rezgő húr. Tiszta esetekben, egyszerű kezdeti feltételekkel a hullámhossz felének egész számú többszöröse a húr hossza. Bonyolultabb kezdeti feltételek esetén venni kell egyszerű kezdeti feltételek megoldásait (nevezzük ezeket módusoknak), ezek szerinti sorfejtéssel állítjuk elő a megoldást. Fénynél is hasonló a helyzet: Egy üzemi frekvenciánál ha megnézzük, a módusgörbéket, látjuk, hogy többféle meredekségűek ezek a görbék egy adott gerjesztésre. Ha sok módus viszi az információt különböző késleltetéssel, az probléma, mert akkor szétkenődik az impulzus a kimeneten. A módusszám SI szálban körülbelül 1000. Mit lehet tenni ez ellen? Egyetlen törésmutató megoldást jelentene, de akkor nem lehetne hajlítani a kábelt. Ezért összetett szerkezeteket, összetett

módusképet használnak, erre két megoldás: 1. Megtűrjük a sok módust, de SI szál helyett folyamatosan változó törésmutatójú szálat (GI, Graded Index) használnak, aminek a hely–törésmutató függvénye láncgörbe (ch x, koszinusz hiperbolikusz) alakú. Ezáltal igaz, hogy van sok módus, de a módusok késleltetése közelebb van egymáshoz. GI szálat nehéz gyártani. 2. Egymódusú (SM, Single Mode) szál: ez ugrásos törésmutatójú, de úgy van méretezve, hogy az egyes módusok határfrekvenciái az üzemi frekvencia fölött helyezkednek el. Méretek: Mag átmérője: 5-10 μm Köpeny átmérője: 50-100 μm Mag törésmutatója: n1 ≈ 1,5 112 Köpeny törésmutatója: n 2 ≈ n1 - 0,005 A törésmutatók különbsége kicsi, ezért a behatolási mélység is kicsi (olyan, mintha csak a magban terjedne a hullám.) Az egymódusú szálat is nehéz legyártani! A fényvezetékekre a B · L szorzatot (sávszélesség és hossz szorzata) szokták megadni:

SI: 10-100 MHz · km GI: 0,5-1,5 GHz · km SM: >100 GHz · km (Kérdés lehet vizsgán: Hogyan lehet eldönteni, hogy milyen szálat használjunk, ha pl. 1000 km-t kell áthidalni?) Más szempont is van: például multiplexálásra SM szál alkalmasabb. Többnyire SM szálat használnak. A probléma ezzel az, hogy az ωü üzemi frekvencia valójában nem egy konkrét frekvencia, hanem egy frekvenciasáv. A jel ezért szétkenődik, ezt nevezzük hullám-diszperziónak. Módus-diszperziónak nevezzük azt, ha több módus van, és ezek késleltetése eltérő. Ez erősebb a hullám-diszperziónál Egymódusú szál gyártásakor a szennyezésprofilt úgy kell kialakítani, hogy a módus inflexiós pontja az üzemi tartomány közepére essen. A szennyezésprofil (n(r) függvény) lépcsős Vezeték nélküli átvitel A legnagyobb probléma: fading (elhalkulás) Csak földfelszíni rádiós átvitelnél jelentkezik, űrtávközlésnél nem. Például földfelszíni mikrohullámú

átvitelnél (a 900 MHz-es GSM sáv is annak tekinthető) próbálunk fókuszálni a vevő felé, de van egy visszaverődő hullám (180°-os fázisugrással), ami gyengít. GSM-nél az adó magassága hA = 50 m, a vevőé hV = 1,5 m. GSM: 0,9 GHz hA = 50 m hV = 1,5 m c1 · ( 1 / r 2 ) (fading nélkül ilyen) PV (vett telj.) c2 · ( 1 / r 4 ) r [m] 112,5 225 450 fading GSM-nél 900 Ha nem lenne fading, a teljesítmény négyzetesen csökkenne a távolság növelésével. Ez jobb, mint vezetékes esetben, mert nem exponenciális. Műholdas távközlésben ezért nagyobb távolságot át lehet hidalni, mint vezetékesen A fading miatt viszont ΔPV ≈ 20-30 dB teljesítményingadozás van, ami rosszabb, mint az exponenciális csillapítás! Erősítés nem jó ötlet a probléma megoldására, mert egyrészt a kis teljesítményű jel beleolvad a zajba (az erősítéssel a zajjal együtt erősítenénk), másrészt az erős jelnek élettani hatásai is lehetnek. Az emberi testben

az elektromágneses hullám olyan, mint a fény: a magasabb frekvenciájú nem hatol át rajta, de van egy behatolási mélysége. (A mobiltelefon ugyanazon a frekvencián működik, mint a mikrohullámú sütő, ezért telefonáláskor olyan, mintha sütnénk az agyunkat a mobillal, persze kisebb teljesítménnyel. Akik nagyon sokat használják a mobiljukat, azok ezért fülhallgatóval beszélnek.) Összehasonlítás: A vezeték nélküli átvitel az alábbiakban tér el a vezetékestől (előnyök és hátrányok): 113 - frekvenciával gazdálkodni kell, mert természeti kincs + gyorsan telepíthető + lehet mozgó is - a táplálás ilyenkor problémásabb, nincs távtáplálás - drága - fading földfelszíni esetben - BER (bithiba valószínűség) nagyobb - szűk a sávszélesség (A TCP-t üvegszálra találták ki, ezért a rádiós megoldás becsapja a TCP-t.) 114 6. ÁTVITELI ÉS KAPCSOLÁSI RÉTEG Fő hálózati funkciók a TH-ban: Hozzáférés Kapcsolás

kapcsolási réteg hálózati réteg funkciók Rendezés átviteli réteg Nyalábolás Elvek, megvalósítás: SDM TDM FDM CDM Minden funkciót meg lehet valósítani mindegyikben. 6.1 Forgalomirányítás Forgalomirányítás elemei: Kapcsoló és rendező kapcsoló mező (switching fabric) 1 . . . . . . N 1 N jelzés: kapcsoló vezérlő menedzselés: rendező kapcsoló/rendező A vezérlő dönti el, melyiket melikkel kapcsolja össze. A vezérlést kapcsolónál a felhasználó indítja, jelző hálózaton keresztül. Rendezőnél a hálózatmenedzser indítja, menedzselő hálózaton keresztül. Technológiai eltérések: Kapcsoló mező: analóg digitális Vezérlő: jelfogós logika huzalozott logika tárolt programvezérlésű (TPV) logika A technológiákat kombinálni is lehet. A ’90-es években Magyarországon az analóg kapcsolókat kidobták. Nyugat-Németországban megtartották, csak a vezérlőt cserélték ki. Honnan kapják a vezérlést? 115 Milyen

gyakran? Milyen gyorsan lehet elvégezni? Hány áramkört kapcsol egyszerre? Ki vezérli? Hálózati részek, amelyek előfordulnak kapcsoló (switch) Gyakori - pl. 10 percenként Gyorsan, valós időben: μs - ms tartományban 1-et Előfizető Jelhálózat (jel átvivő hálózat) Jelzéshálózat (kevésbé távközlő szemlélettel: erőforrás foglaló protokoll) digitális rendező (DXC) Ritkán, ha a forgalom tendenciája változik, pl. havonta Nem gyors, lehet s nagyságrend, vagy lassabb sokat, pl. egyszerre 30 ezret Hálózatmenedzser Jelhálózat (jel átvivő hálózat) Menedzserhálózat (kevésbé távközlő szemlélettel: hálózatmenedzselő protokoll, pl. SNMP) Csak elméletben valósul meg! 6.2 Forgalomsűrítés Mit jelent a forgalom? A forgalom valamilyengyakoriságú igény, ami a hálózatot éri. Az igény lehet: bérleti szerződés (pl. 1 évre kötik meg, de sok felhasználó esetén gyakran) hívás börszt csomag 116 Bérelt hálózat:

hálózatmenedzser A város B város 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl nincs forgalomsűrítés Hálózatmenedzser állítja be, ha két felhasználó bérelt vonalat akar létesíteni. Mikor szükséges/érdemes bérelt hálózatot választani? – Nagy forgalmi igény – Rögzített felhasználópár: pl. ha egy elhelyezett szerverrel akarok kommunikálni TH-n keresztül A TH itt egy hordozó hálózat, a kapcsolást a szerver végzi. Elképzelhető, hogy ez a legolcsóbb megoldás; össze kell hasonlítani a kapcsolt hálózattal. (Otthon is lehetne bérelt hálózat, de ott többnyire kapcsoltat használnak.) Jelen példában rögzített felhasználópárok vannak; ebben a bérelt hálózatban nincs forgalomsűrítés, mindig ugyanolyan a forgalmi igény. Kapcsolt hálózat, nagy forgalmi igény: A város 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl B város 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl 0,8 Erl

nincs forgalomsűrítés (Itt a 0,8 Erlang azt jelenti, hogy szegény felhasználó nem is alszik; itt azonban nem 24 órára kivetítve kell nézni a forgalmat, hanem a forgalmas órára, amikor pl. a titkárnő fecseg) Mikor van ilyen? – Nagy forgalmi igény – De: változó felhasználópár Ilyenkor: Nincs forgalomsűrítés. Nincs hívásblokkolás; gerinchálózatban ugyanannyi vezeték, mint a hozzáférői hálózatban. 117 Kapcsolt hálózat, kis forgalmi igény: A város 0,1 Erl 0,1 Erl 0,1 Erl 0,1 Erl B város 0,2 Erl 0,2 Erl 0,1 Erl 0,1 Erl 0,1 Erl 0,1 Erl forgalomsűrítés 0,1 Erlang forgalom: amikor pl. a nagymama akar néha kommunikálni az unokájával A gerinchálózati vezetékeken a forgalom csak legtöbbször 0,2 Erlang, de lehet 0,3 vagy 0,1 is. Valójában itt a forgalomkoncentrátort és a kapcsolót összevontuk. (Példa: Ha középen a fenti vonal foglalt: a felső 2 felhasználónál igény van; ha a lenti foglalt: az alső 2 felhasználónál van

igény. Ha a fenti vonal már foglalt, akkor az új forgalom megy a lentin Az nem teljesen egyenletes, hogy hogyan találkoznak az igények.) Hosszú átlagra a forgalom 0,2 - 0,2 Erlang. Rövid átlagra előfordulhat, hogy nem egyenlő, van egy kis szórás: pl. 0,1 - 0,3 Erlang Méretezni 0,3-ra kell, hogy a blokkolás valószínűsége kicsi legyen. Akkor alkalmazzák, ha: – Kicsi a forgalmi igény – Változó felhasználó pár van Ilyenkor: Van forgalomsűrítés Van hívásblokkolás (A kapcsolót is meg lehet csinálni olyanra, hogy blokkoljon.) (Vizsgakérdés: Lehet-e olyan kapcsolt hálózatot csinálni, amiben nincs blokkolás? Lehet, de ritka! Nagyvárosi hálózat nem ilyen!) 6.3 Forgalomirányítás elvei Mi az, hogy forgalomirányítás? Csomópontok útválasztó képessége az egész hálózatra összesítve. Elvek kiválasztása: Mitől függ, hogy milyen forgalomirányítási stratégiát választok? – Csomópontok száma – Hálózat topológiája (gyűrűk

rendszere, teljes háló-e stb.) – Csomópontok és átviteli utak megbízhatósága – Forgalmi statisztika becsülhető-e? – Speciális forgalmi követelmények (pl. mobilitás, többes adás) – Algoritmus komplexitása – Mit lehet gazdaságosan megvalósítani az adott technológia szinten? (Például egy 10 Gbit/s-os útválasztónak iszonyú számítási igénye van.) Példa: Internet Sok csomópont, nem megbízható Ritkásan helyezkednek el Forgalmi statisztika nem becsülhető 118 Lehet mobil Komplexitást igyekeznek egyszerűen megvalósítani TH: Sok csomópont, nagyon megbízható Hálózat nem ritkás Forgalmi statisztika jól becsülhető Speciális követelmények nincsenek (igaz, hogy lehet mobil, de az a hozzáférői hálózatban van elintézve) Komplexitás itt is szempont Elvek: (Nem algoritmusok!) Egyenrangú (demokratikus): A csomópontok között nincsenek kitüntetettek, mindegyik egyenrangú. Az egyenrangú forgalomirányítás lehet:

Központosított: van egy központi intelligencia, ami gyűjti minden csomópont adatát, befolyásolja a forgalomirányítást. Elosztott: nincs központi csomópont Ezek mellett lehet: Statikus: előre meghatározott útvonal van (ha meghibásodik egy csomópont, akkor persze be kell avatkozni) Dinamikus: a forgalom függvényében változhat az útvonal Hierarchikus: Vannak kitüntetett csomópontok, esetleg több hierarchia szinten is. Az Internet egyszerre hierarchikus és demokratikus. A TH szintén Ezek ugyanis csak modellek, de együttesen alkalmazzák őket. 119 Hierarchikus forgalomirányítás: még magasabb hierarchia szint magasabb hierarchia szint hierarchikus fa Miért jó? Mert egyenrangúnál ha túl sok csomópont van, akkor nagy útválasztó táblák kellenek a csomópontokba. Mikor használjuk? Ha nagy a csomópontok száma. Itt egyértelmű az útvonalválasztás: közvetlen forgalomirányítás elve. Ez jól fog működni? Nem. Legnagyobb baja, hogy nem

megbízható (Jön az ellenség, tönkre akarja tenni a hálózatot: a központra ledob egy bombát.) Megoldás: Kettős fa kettős fa Megkettőzzük a gyökércsomópontot, éleket. 120 Hierarchikus gyűrűk hierarchikus gyűrűk Kettős gyűrűket használnak (pl. két üvegszál vagy két hullámhossz) Haránt útvonalak haránt összeköttetések nagy forgalmú csomópontok tandem csomópont haránt útvonalak, tandem csomópont Hierarchikus fánál probléma az is, hogy a gyökér csomópont terhelése nagy lesz. Ezért elhelyeznek egy tandem csomópontot is, csak azért, hogy a forgalomirányítást megoldják. 121 Hierarchikus hálózatot nem a végtelenségig szokták építeni, hanem csonkolják a gyökér felől: demokratikus Szekunder központok hierarchikus Primer központok a gyökér felől csonkolt hierarchikus hálózat Itt a szekunder csomópontok demokratikus viszonyban vannak. A távbeszélő hálózatok ma így épülnek fel Magyarországon 10

szekunder csomópont van. Ezek nem azonosak a tandem csomóponttal (az a Városmajorban van)! Szekunder csomópont van 1 Budán (Kelenföld), 1 Pesten (Józsefváros), 4 az Alföldön és 4 a Dunántúlon. Ez teljes hálót alkot, legalábbis a PDH rendszerben. Primer központból kb. 40 van USA-ban kb. 200 szekunder és 10000 primer központ van Nem mindig volt így, volt olyan, amikor 5 szintű hierarchia volt. 200 csomópont alkot teljes hálót, ez (200 · 199) / 2 = 19900 szakasz. Ebben kell útvonalat választani, változó forgalomra Ez ma teljesen dinamikusan működik: ha nem tud egy szakaszon átmenni a forgalom, akkor olyan megoldást keres, ami két útszakaszból áll. A hierarchia szintek száma nagyjából megegyezik az Internetben és a TH-ban. Ha tisztán hierarchikus a háló, akkor a címzés és a számozás igazodik (ezek is hierarchikusak). Ez teszi lehetővé a forgalomirányítást. 6.4 Torlódásvédelem Teljesítőképesség: Ha van forgalomsűrítés:

kiszolgált forgalom rendkívüli hívásblokkolás, de azért működik a hálózat 1,5 ideális 1 valóságos, szabályozott 0,5 szabályozatlan 0,5 1 1,5 felajánlott forgalom 2 átbocsátás görbe (throughput) Ideális esetben a görbe lineáris; forgalomsűrítés esetén egy idő után nem nő. A valóságban nem ilyen, mert a hálózatban más forgalom is van: útválasztás, stb. A dinamikus útvonalválasztásról azt gondolná az ember, hogy jó, mert az új forgalom másik útvonalon mehet. Csakhogy telítéskor keresgélni kell útvonalat; a csomópont ilyenkor azzal van elfoglalva, és nem azzal, hogy átengedje a forgalmat. (Túl sokat variálunk, a végén összeomlik) 122 Ezért: Kis forgalom esetén hasznos a dinamikus forgalomirányítás Nagy forgalom esetén hasznos a statikus forgalomirányítás Szabad akkora forgalmat megengedni? Nem, hogyha kis blokkolási valószínűséget akarunk elérni, például 0,3-nál van a munkapont. Dugóban mindenki

mobilról telefonál, hogy késni fog, akkor megnő a forgalom. A hívásblokkolás valószínűségét 0,3-ra tervezem. Viszont vannak más követelmények is, ezért nem oda kell tervezni. Ez ellentmondó követelményekhez vezet Torlódásvédelmi módszerek: A forgalomirányítás módja is befolyásolja a torlódást. Forgalom kezelés: Módszerei: Forgalom beléptetés (pl. CAC) Vagy úgy léptetem be a forgalmat, hogy áramkört felépítek, és ha sikerül felépíteni, beléptetem Vagy: mérés alapon: be lehet-e léptetni a forgalmat? Passzív mérés: Nem viszek be mérőforgalmat, csak azt mérem, ami van. Aktív mérés: Beviszek mérőforgalmat a hálózatba. Vagy: sávszélesség ügynök (bandwidth broker) használata: IP hálózatban elsőbbséget ad beszédjelre. Ez egy ügyes ördög: tudja, milyen forgalmat léptetek be, merre megy. Központi intelligencia, mindent tud a hálózatról. Forgalmi rendszabás (policing) Megtartja-e a megállapodást a felhasználó? Ha

nem, akkor szankcionálni kell. Forgalom osztályozás Például beszéd máshogy kerül továbbításra, mint adat. Sebesség szabályozás Visszaüzen: „Adjad lassabban!” - ez az üzenet az adóig mehet vissza. Erőforrás kezelés: Módszerei: Túlméretezés Jó drága lesz a hálózat. Erőforrás foglalás Fizetni kell érte! Minden forgalomhoz, amit beengedek, lefoglalom az erőforrásokat (buffer, számító kapacitás stb.) Ez is költséges. Mi alapján döntjük el, hogy melyiket használjuk? Ha becsülni lehet a forgalmat, akkor foglalást alkalmazunk. Ha nem lehet becsülni, akkor túlméretezést. Foglalás esetén biztos, hogy be is kell léptetni. A beléptetés eszköz a minőségre Foglalás fajtái: – valós áramkörkapcsolás – látszólagos áramkörkapcsolás – dinamikus útvonalkezelés – elsőbbség kezelés Valós és látszólagos áramkörkapcsolásnál ki kell építeni egy összeköttetést. Összeköttetés minden OSI rétegben lehetséges, de

most csak a hálózati réteg összeköttetéses megvalósítását vizsgáljuk: 123 Megnevezés Összeköttetés Áramkör Csomag Technológiai példa valós áramkörkapcsolás látszólagos áramkörkapcsolás összeköttetéses áramkör alapú nem csomag alapú PDH, X.25, SDH, ATM optika dinamikus útvonalválasztás adatcsomag alapú (datagram) ök. nélküli áramkörmentes csomag alapú MPLS, QoS IP IP (A gerinchálózatok már ki vannak építve; ami fejlődni fog: szélessávú hozzáférés.) 7. TH TECHNOLÓGIÁK 7.1 PCM/PDH technológiák PCM = Pulse Coded Modulation (impulzuskód moduláció) (l. Információelmélet) Kompanderes kódolás: (kompresszor + expander) Európában az A karakterisztikájú, USA-ban és Japánban a μ szort használják. Két lehetőség van kompanderes kódolásra: 1. A kompresszoron keresztülvezetett jelet lineárisan kvantáljuk 2. Elvégezzük a lineáris kvantálást, és utána átalakítjuk A vagy μ karakterisztikára

karakterisztikájú A karakterisztikájú kódolás: 111 110 101 100 011 010 001 000 256 512 osztva a bemeneti tartomány 1024 szegmensekre van 2048 8 bites a kódolás: 1. bit: a polaritást határozza meg: 0, ha pozitív a feszültség és 1, ha negatív 2-4. bit: melyik szegmensben van: pl 111 jelentése: 2048-4096 mV közötti bemenő jel 5-8. bit: lineáris kódolás a szegmensen belül (2 4 = 16 kvantálási szint) Példa: 1970 mV kódolása: 4096 mV kompresz- 124 01101110 0: 110: 1110: mert pozitív érték 1024-2048 mV közötti szegmensben van a lin. kvantálásnál itt 1 lépcsőfok 64 mV (1970 - 1024) / 64 = 14,72 – ez a 15. kvantálási tartományban van, 0-tól számozva 14 lesz a kódja Egy másodperc alatt 8000 mintát veszünk a jelből, és 8 biten kódoljuk, így 8000 minta/s · 8 bit = 64 kbit/s sebesség adódik. Ez az alapja a PDH rendszernek. PDH keret szerkezete: E1 szinten: 1 64 kbit/s E1 . . . 2048 kbit/s 30 még 2 csatorna, E1 mpx64 kbit/s

Oktet szervezésű (oktet: 8 bites egység, ugyanaz, mint byte) első 15 csatorna 15 16 17 31 kontroll bitek FAW 0 1 újabb 15 csatorna E1 keret A keretidő 125 μs. Az első oktet a FAW (Frame Alignment Word, keretszinkronszó), mintája: X0011011. Két ilyen keretet összefogva kapjuk a blokkot. Azért, hogy blokkhoz lehessen szinkronizálni, a blokk második keretében a FAW „B2”-es bitje nem 0, hanem 1, így a minta: X01110111. Egy blokk 250 μs-ig tart. Nyolc blokkot (vagyis 16 keretet) összefogva kapjuk a multikeretet. A multikerethez való szinkronizálásra szolgál a 16 időrésben négy multikeret szinkron bit. Egy multikeret 2 ms-ig tart. E2 szinten: 125 E1 E2 2048 kbit/s ± 50 ppm 8448 kbit/s ± 30 ppm nem pont 4x E2 mpx (ppm – parts per million – egymilliomod részt, 10 -6-t jelent.) Itt a korábbi keretet elfelejtjük, csak annak bitjeit visszük át ciklikusan. 4x52 bit 4 bit 4x52 bit 4 bit 4 bit 4x51 bit ctrl töltőbitek 4 bit ctrl 4x50

bit ctrl 2 bit fenntartva 10 bit A négy bemenő csatornáról érkező bitek ciklikusan E2 keret A keret összesen 848 bites. Minden csatornáról 50+52+52+51 = 205 bitet szállít egy ilyen keret; +1-et, vagyis 206-ot akkor, ha bitbeszúrást alkalmaztunk. Honnan tudjuk, hogy mennyit vittünk át? Erre szolgálnak a control (ctrl) bitek, amiből 3x4=12 van a keretben. Az egymást követő 4-ből az első bit mondja meg az első csatornára, hogy használunk-e plusz bitet a keretben (vagyis használjuk-e az első töltőbitet); a második a második csatornára és így tovább. Három helyen van ilyen négyes, vagyis minden csatornára három helyen jelezzük, hogy kell-e beszúrni. Ezek alapján többségi döntéssel állapítjuk meg, hogy beszúrunk-e vagy sem. Mennyit térhet el a bemenő sebesség? (fE2keret: E2 keretek száma másodpercenként) Minimális bemenő sebesség: fE1min = 205 bit · f E2keret = 205 bit · (8448 · 10 3 bit/s / 848 bit) = 2042,26 kbit/s

Maximális bemenő sebesség: fE1max = 206 bit · f E2keret = 206 bit · (8448 · 10 3 bit/s / 848 bit) = 2052,22 kbit/s A névleges sebesség 2048 kbit/s, ami közelebb van a 2052,22 kbit/s-os felső határhoz, mint a 2042,26 kbit/s-os alsóhoz. Ez azt jelenti, hogy több helyen kell plusz bitet használni, mint ahány helyen nem. E3 és E4 keret felépítése is hasonló, de több bitet használnak. Hogyan használjuk a keretszinkronszót? 126 tk δ=2 B2=1 C K D B2=0 B2=0 S B A α=3 szinkronizáció Először meg kell keresni a 0011011 sorozatot (a blokk első kerete itt kezdődik). Ha megvan a sorozat, akkor meg kell vizsgálni, hogy a „B2” bit helyén 1-es van-e. Ha nem, akkor újra keresés(K) állapotba megyünk Ha igen, akkor várunk még egy blokkot, és azután megyünk át szinkron(S) állapotba. A két blokk kivárása szinkron előtt (δ = 2) az utánzás elleni védelmet valósítja meg (mert a keretben máshol is előfordulhat olyan bitsorozat, mint a

keretszinkronszó). Ha kiesik a szinkronból a rendszer, mert nem jött megfelelő helyen keretszinkronszó, akkor további két szinkronszót kell várni. Ha ezek szintén rosszak, akkor lépünk a keresés állapotba Ez megakadályozza, hogy egy bithiba miatt újra kelljen szinkronizálni: a keretszinkronszónak egymás után 3-szor kell meghibásodnia (α = 3), hogy megszűnjön a szinkron. PDH rendszer előnyei/hátrányai Előnyök: Szinkronizáció nélkül is működik, noha eltérőek a sebességek (Korábban nem volt lehetőség szinkronizálni) Nem volt szükséges magának a szinkron jelnek a terjesztése Hátrányok: A nyalábolás bitenként működik, a magasabb szintek nem törődnek az alacsonyabb szintű keretekkel Van külön európai, észak-amerikai, japán rendszer, ami eltér: Karakterisztikában (μ / A) Hierarchia szintekben Abban, hogy a kvantálási szintek hol indulnak: midriser midstep Szintenként újra kell keretezni – bonyolult, költséges

Fejrészben csak 2 bit van, multikeretenként 4 bit jut jelzésre, csatorna információ továbbítására Helyreállítási, védelmi funkciókat nehéz megvalósítani, ha meghibásodás történik Modemes átvitel esetén a sávszélesség nagyon korlátozott 7.2 Kapcsolás PDH-ban Régen vagy minden előfizető össze volt kapcsolva minden más előfizetővel, vagy pedig csillagszerű kialakítás volt. Analóg rendszerben többféle megoldás volt a kapcsolásra: rotary és crossbar központ. Ma már csak digitális központot használnak. (A Lágymányos központban az egyes emeleteken megfigyelhetők a különféle megoldások: Az egyik szinten rotary rendszer van; a következő emeleten jelfogós crossbar rendszer, ill. ennek továbbfejlesztett változata, tárolt programmal; a következő emeleten már digitális rendszer van.) 127 Kapcsolási elvek: Térkapcsolás: Jele: S (space) A térkapcsolás kapcsolómátrix segítségével történik: kapcsoló j. kimenet i.

bemenet kapcsolómátrix Baj: N · (N-1) db. kapcsoló kell hozzá; N a vonalak száma Koncentrálható a forgalom, ha pl. a felhasználó csak a nap 1/10-ében használja a vonalat Egyik megoldás: az első néhány vonal csak egy csoportra tud csatlakozni, a második néhány egy másik csoportra stb. Többfokozatú kapcsolás: Itt nem egyetlen kapcsolómátrix van: N/n db. kapcsolómátrix n k db. kapcsolómátrix N/n db. kapcsolómátrix nxk kxn n kxn n N vonal n n nxk . . . . . . (N/n) x (N/n) . . . nxk (N/n) x (N/n) kxn 1. fokozat 2. fokozat 3 fokozatú kapcsolás - szimmetrikus szerkezet Előnye: így kevesebb kapcsolóra van szükség, mintha egyetlen mátrix lenne. A keresztpontok száma: Nx = 2·(N/n)·n·k + k·(N/n)·(N/n) = 2·N·k + k·(N/n) 2 (x: cross, kereszt) 1. fokozat N vonal (N/n) x (N/n) n 128 Példák: Nx(3) (3 fokozatú) N 128 8192 Nx(M) (mátrix) 7680 510096 16256 4,2 millió Legrosszabb eset: k = (n-1) + (n-1) + 1 = 2n - 1

szükséges Keresztpontok száma: Nx = 2·N·k + k·(N/n)2 = 2·N·(2·n-1) + (2·n-1)(N/n) 2 Ha N ∞, akkor n = (N/2)1/2. Nx (min) = 4·N·( (2·N) 1/2 - 1), ha azt akarjuk elérni, hogy ne legyen ütközés. Ha eltűrünk blokkolást kis valószínűséggel: q q k db. útvonal van Blokkolási valószínűség: B = P(összes belső út foglalt) = P (1 út foglalt) k = (1 - q2)k (q annak a valószínűsége, hogy egy szakasz szabad) Példák: N 128 8192 n k B = 0,02 8 64 5 15 k B=0 15 127 Következmény: Ha nincs blokkolás, akkor k >> n; ha kis valószínűséggel eltűrünk blokkolást, akkor k < n. Ötfokozatú kapcsolásnál a középső fokozatban újabb három fokozat van. Időkapcsolás: Jele: T (time). Az egyes időkereteket megcseréljük: A B C D E F E B C D T+S T + S kapcsolás F A 129 Lehet-e ez is többfokozatú? Igen, ilyen megoldások léteznek: TST: idő + tér + idő kapcsolás STS: tér + idő + tér TSSST: idő + 3 fokozatú tér + idő

130 7.3 ISDN Miben tud többet, mint a rendes távbeszélő? Többletszolgáltatást nyújt, többlet jelzésrendszerrel Plusz szolgáltatások, csak az ISDN-ben: Hívásvárakoztatás Hívásátirányítás: feltételes feltétel nélküli (pl. foglaltság esetén) Hívószám kijelzés: gerinchálózat fejlődése tette lehetővé Hívószám kijelzés tiltása Mobil: A GSM is ugyanazt a jelzésrendszert használja (a 7-est), mint az ISDN Konferencia beszélgetés Ébresztés Fax területén: G4-es szabvány (gyorsabb) ISDN előnye: Adatátvitel: Nagy kereslet volt beszéd mellett adat átvitelére; ezért alakították ki A meglévő hozzáférői hálózatot használja (kiépítése drága, nem érdemes hozzányúlni) ISDN hátránya: Keskenysávú - Mire elterjedt az ISDN, már kevés volt a hozzáférői hálózat sávszélessége. ISDN végberendezések: Ugyanazon a sodrott érpáron érkezik az ISDN, mint az analóg távbeszélő digitális S sín (S busz) sodrott érpár

analóg vonal TE1 ISDN végberendezés TE2 hagyományos, analóg végberendezés RS 232 USB ezt építik be a lakásba elvileg 12 Mbit/s a max. sebessége, de ISDN-nél nem lehet ilyen gyors ISDN végberendezések 131 4 eres, 192 kbit/s S referencia pont T referencia pont NT2 végberendezés (Terminal Equipment) hálózati végződés (Network Termination) S interfész TE1 U referencia pont NT1 LT vonali végződés (Line Termination) 4 eres 2 eres, 160 kbit/s R referencia pont TE2 ET 4 eres TA illesztő (Terminal Adapter) ISDN Referencia Modell S busz: Közös hozzáférésű csatorna, észlelni kell rajta az ütközéseket. Módosított AMI (Alternating Mark Inversion) kódolású 1 0 1 0 0 1 1 0 1 módosított AMI BRA (Basic Rate Access): 2B + D csatornából áll, ez 2·64 + 16 = 144 kbit/s sebességet biztosít. Az S busz sebessége 192 kbit/s, az itteni többlet a keretszervezésre és a többszörös hozzáférés megoldására kell. (A

végberendezések egyenként 48 kbit/s-os sebességgel működnek.) ≤ 200 m NT2 TR = 100 Ω lezáró ellenállás TE1 . TE8 8 végberendezés csatlakoztatása 132 ≤ 500 m NT2 10 m TR = 100 Ω 25 m TE1 TE2 TE3 TE4 4 végberendezés 500-1000 m NT2 TR 25-50 m, koncentráltan TE TE kiterjesztett busz (irodában megoldható) Keret az S buszon: (Vizsgán nem kell tudni fejből a keretszerkezetet!) Egy keret 48 bitből áll, 250 μs-ig tart. F L B1 E D A FA N 8 bit B2 E D M 8 bit B1 E D S 8 bit B2 E D L 8 bit NT TE keret L: egyenáramú kiegyenlítés - felváltva + / - komponenseket kell küldeni E: Echo (visszhang) B1, B2: a két B-csatorna A: aktiválás 250 μs alatt átviszünk: B1 csatornáról: 16 bitet B2 csatornáról: 16 bitet D csatornáról: 4 bitet Hogy találjuk meg a keret elejét, végét? F bit: keretjelző bit Az F biten kívül használjuk az előtte és utána levő L bitet is. A keretet kódsértés jelöli ki L B1 8 bit L

D L FA L B2 L D L 8 bit TE NT keret L: keretszinkron bit 2 bites ofszet van az NT TE kerethez képest. B1 8 bit L D L B2 8 bit L D L 133 Szimmetrikus kommunikációt tesz lehetővé: a B1 és B2 bitek száma ugyanannyi a két keretben. Ezeket a kereteket az NT küldi folyamatosan, a TE rászinkronizálódik: akkor küldhet keretet, ha az Echo bitek üresek. Ekkor a B1/B2/D csatornát használhatja. Amikor az NT megkap egy ilyen keretet, az Echo bitben visszaküldi a D bitet. A TE megszakítja az adást, ha az Echo nem rá vonatkozik. Jelzésrendszer: Távbeszélő hálózatban szükség van rá. Kapcsolás: Jelezzük, hogy melyik féllel szeretnénk kommunikálni; tárcsázás. Ez régen szaggatással (pulse) történt - a vonalat rövid időre megszakították. Ma a DTMF-et (Dual Tone Multi Frequency) támogatják a készülékek, itt a jelzés két különböző frekvenciájú hanggal működik. (Megoldották a jelzésrendszerben a híváskijelzést, a Matáv

hálózatában az SMS küldést.) SS7 vagy CCS7 (Common Channel Signaling) jelzésrendszer: Közös jelzése van a berendezéseknek, ezen osztoznak. DSS1 (Digital Subscriber Signaling) jelzésrendszer: ISDN-ben a végberendezés a hálózattal így kommunikál. ISDN kapcsolás: PSTN (hagyományos távbesz. hálózat) bérelt vonalas ISDN csomagkapcsolt (IP) ISDN kapcsolás Mindhárom esetben ugyanazzal az SDH gerinchálózattal szállíthatunk. Az N-ISDN (Narrowband) és a B-ISDN (Broadband) is az ITU-T ajánlása. B-ISDN: Technológiája: ATM Referencia modell és jelzés hasonló, mint N-ISDN-nél. A sávszélesség lehet több Mbit/s, de nem lehet ugyanazt a hozzáférői hálózatot használni. BRA mellett a másik sebesség: PRA (Primary Rate Access): Ez 30B + 2D csatornából áll. Keretszervezése ugyanaz, mint a BRA-nak PRA-t ISDN alközpont bekötéséhez használják: pl. vállalaton belül ingyenes a hálózat használata; a határon PRA vonalon csatlakozik. U

referencia ponton: 2B1Q kódolást használnak, vagyis 2 bitet egy négyes jellel kódolnak. 134 Ez telepíthető: Huzal átmérője [mm] Huzal hossza [km] 0,4 4 0,6 6 0,8 13 7.4 Hozzáférési technológiák Beszédsávi modem: (Dial-up service) Fő hátránya, hogy beszédsávi (300-3400 Hz sávban működik, ez hallható sáv), és több kapcsolóközponton érjük el a másik felet. Szabványok: V.34: 33,6 kbit/s V.90: 56 kbit/s Beszédsávon kívüli modemek: xDSL (Digital Subscriber Line): IDSL: ugyanaz, mint ISDN, 144 kbit/s érhető el modemmel. HDSL (High Datarate DSL): Lefele és felfele 2 Mbit/s a sebesség. Áthidalható vele 5 km távolság (ismétlőkkel 12 km). Hátránya, hogy két érpár kell hozzá. HDSL2: Ugyanaz a sebesség. Előnye, hogy itt már elég egy érpár. ADSL (Asymmetric DSL): Aszimmetrikus, azaz felfelé lassabb az átvitel. Legfeljebb 8 Mbit/s a sebesség lefelé. (Magyarországon legfeljebb 1,5 Mbit/s. Korlátozza a sebességet a sodrott

érpár minősége és a szolgáltató üzleti szempontjai.) Felfelé legfeljebb 768 kbit/s a sebesség. (Magyarországon 64 - 256 kbit/s közötti a felfelé irányú sebesség.) Miért jó ez? Azért, mert az alkalmazások (levelezés, browser) inkább a lefelé irányuló sávszélességet igénylik. Áthidalható: max. 3,6 km Egy érpár elég. ADSL-II: Ezzel már 4 km hidalható át. RADSL (Rate-adaptive ADSL): Menet közben dinamikusan tudja a bit/s-ot állítani. Áthidalható távolság: 6 km. SDSL (Symmetric): 768 kbit/s a sebesség felfele is és lefele is. (Azóta ez a sebesség nőtt) Áthidalható távolság: 4 km. VDSL (Very high datarate DSL): 52 Mbit/s a letöltési sebessége. Ez sok beszédcsatornát, vagy jó minőségű HDTV-t (video) tud biztosítani Felfele 1,5 Mbit/s a sebesség. 135 Áthidalható távolság: 300 méter. VoD (Video on Demand) megvalósítására fejlesztették ki. Jelenleg sem az ADSL a korlátozó tényező, hanem a mögötte levő hálózat.

Hogyan működik az ADSL? spektrum beszéd és ISDN 2B+D 80 kHz alcsatorna: 4,3125 kHz feltöltés letöltés f 100 kHz 400 kHz ADSL 4,3125 kHz-es alcsatornákra van osztva a sáv. Az ADSL-t az ITU-T specifikálja: G.992x (legújabb: 2003 január-február) Két kódolási fajta: ( CAP (Channel Access Protocol) ) DMT (Discrete Multi Tone): Lényege: alcsatornákat definiál a sávban: 4,3125 kHz · 256 ≈ 1,1 MHz (HDSL-ben 2,2 MHz) 1-6. csatorna: PSTN (hagyományos telefon) 32 csatorna felfelé 218 lefelé Baj: a vonal sebessége előre nem ismert: például beázott, vagy csavarodás van benne; ilyenkor egy-egy csatornát nem lehet használni. Nagyobb baj: kötegelt vezetékekben áthallás van! Ezért: dinamikusan kell kiválasztani a csatornákat - ez az FDM. Másik lehetőség: TDM: Egy csatornát mindkét irányban használnak. Ilyenkor visszhangtörlés szükséges QAM kódolást használnak. Az adat keretekbe szerveződik. Az adó oldalon egy soros/párhuzamos

átalakítás, a vevő oldalon pedig egy párhuzamos/soros átalakítás van. Egy szuperkeret 68 keretből és egy sinkronkeretből áll. A csatornákat tone-nak hívják. Másodpercenként 4000 szimbólum halad a vonalon. Ha nem tudjuk minden csatornát kihasználni, akkor csatornánként 32 kbit/s-os granularitással romlik a sebesség. A RADSL dinamikusan dinamikusan változtatja a bitsebességet és a használt csatornák számát. Hibajavítás: FEC (Forward Error Correction, hibajavító kód) 136 távbeszélő DSL modem PSTN D S L A M DSL Access Multiplexer ADSL felépítése ATM 137 Protokollszintű elemzés: TCP UDP IP PPP PPPoE PPPoAAL (PPP over ATM Adaptation Layer 5) (PPP over Ethernet) RFC 2516 Bridged Ethernet RFC 2684 AAL5 (ATM Adaptation Layer 5) ATM Fizikai xDSL Miért nem közvetlenül IP réteg épül a fizikai xDSL rétegre? Azért, mert az autentikáció és a sávszélesség ellenőrzése nem oldható meg IP szinten. Cable Modem (kábelmodem):

szétosztó csomópontok, 20-40 ezer IP 200-400 ezer Helyi kábelfejállomás IP/SDH ATM WDM PSTN kábelmodemes hozzáférés 500-100 m HFC (Hybrid Fiber Coax) Hogyan tudunk információt küldeni? Lefelé nem gond az információküldés. Felfelé problémás Egy DOCS IS (Data Over Cable Service - Interface Specification) nevű szervezet specifikálja a kábelmodemes megoldásokat. Lefelé: 64 vagy 256 szintű QAM-et használnak, 54 MHz (Európában 88 MHz) és 860 MHz közötti sávban. Ezt felbontják 6 MHz-es csatornákra - ahány ilyen van, annyi TV-csatorna fogható. Felfelé: Ritkább, 16 szintű QAM-et, vagy inkább QPSK-t használnak, 5 MHz és 42 MHz (Európában 65 MHz) közötti sávban. Ezt a sávot 200-3200 kHz-es csatornákra osztják fel, és időosztással is bővítik. Hátránya: 138 Ha nő a felhasználók száma: mindegyiknek kell biztosítani csatornát. Megoldás: szétaprózódás - a csomópontokat közel helyezni a felhasználókhoz. További

technikák: FTTx (Fiber To The): x lehet: C - curb C - cabinet B - building B - basement O - office H - home Lényegében azt definiálja, hogy az üvegszál meddig tart. Ha a háztartásig: FTTH-ról van szó; ilyennel Japánban próbálkoztak. Hátránya, hogy nagyon költséges, előnye, hogy nagy sávszélességet tesz lehetővé. Megoldás: az utcába elviszik az üvegszálat, onnan fémvezeték megy tovább. „Last Mile” megoldás azt jelenti, hogy az utolsó 10-100 méterig tart a fénykábel. Másik megoldás: a közelbe elviszik az üvegszálat, onnan rádióval sugároznak. Power Line megoldás: A hálózati áramforrást használja; a dugón szűrőkkel leválasztják a jelet. A baj az, hogy trafón keresztül nem hallatszik át. Nem terjedt el, ennek egyik oka, hogy a vezeték antennaként működik. Ethernet (IEEE 802.3x): 10 Mbit; 100 Mbit; 1 Gbit (terjed); 10 Gbit (nemrég jelent meg). Ígéretes megoldás: üvegszálon 1/10Gbit Ethernet, vagy üvegszál amíg lehet,

onnantól 100 Mbit/s. Előnye az, hogy olcsó. Az adatbiztonsággal azonban gondok vannak. Mobil hálózat: GPRS, Bluetooth, HSCSD, EDGE 139 7.5 SDH/SONET áttekintése Hozzáférés (hozzáférői hálózatok) Tartalom Gerinchálózat ez kell ahhoz, hogy forgalom legyen Régen az előrejelzések nem váltak valóra, ebbe sok szolgáltató belebukott. Nem elég a gerinchálózatot fejleszteni, kell a hozzáférést és a tartalmat is! Jelenleg a gerinchálózat megvan. Tartalom azért kell, hogy érdekeltté tegyük a felhasználót - ilyen a VoD. Az SDH/SONET szinte egyeduralkodó ma a gerinchálózatok terén, függetlenül attól, hogy mit szállít (az IP gerinchálózat is ilyen). Alapsebesség: Mint PDH/PCM esetében. E5 (ritka) x4 E4 274176 kbit/s x3 x4 x3 transzatlanti x6 E3 x4 Japán x5 x7 6312 kbit/s E2 USA x3 transzatlanti x4 2048 kbit/s x4 1544 kbit/s x30 Európa x24 64 kbit/s SDH hálózat alapsebessége A két rendszer könnyen átjárható.

Alapvető tulajdonságok: – Szinkron – Digitális – Hierarchikus – Elsősorban optikai átvitellel valósítják meg 140 hagyományos PDH forgalom SDH DXC / DCC (rendező) például IP, ATM ADM (Add-Drop Mpx) különböző bitsebesség, SONET SDH gyűrűrendszer Miért van külön SONET és SDH? SONET: korábbi, az ANSI (USA) szabványosította. Később: SDH kialakult, ami nagyon hasonló. Ezt az ETSI (Európa) szabványosította Az ITU-T kialakította az SDH szabványt. Ez már egységes, tartalmazza az ANSI és az ETSI elveit Nyalábolási hierarchia: Különböző sebességű jelek hogyan csatlakoztathatók? SDH: E4 E3 E1 139264 kbit/s 34368 kbit/s 2048 kbit/s 64 kbit/s SONET (USA): 44736 kbit/s 6312 kbit/s 1544 kbit/s 64 kbit/s OC1 STS1 141 Ezeket közvetlenül lehet csatlakoztatni a keretszervezéshez. STM64 10 Gbit/s OC192 STM16 2488 Mbit/s OC48 STM4 622,08 Mbit/s OC12 STM1 155,520 Mbit/s OC3 STS192 STS48 STS12 STS3 (OC: Optical Carrier: fizikai szintű

jelet jellemzi; STS: Synchronous Transfer Signal, STM: Synchronous Transfer Module: keretszervezést jellemzi) Hogyan tudjuk belehelyezni az STS vagy STM rendszerbe? STM-N AUG AU VC4 C4 Admin. Unit Group Admin. Unit Virtual Container Container E4 E4 keret beillesztése AU: Administrative Unit AUG: Administrative Unit Group VC: Virtual Container C: Container A keretszervezés: A1 B1 D1 STM1 A2 G1 E1 D2 D3 pointer K1 K2 VC4 B3 MSOH B2 Rakomány, 261 oktet Ezt itt olvassuk ki E2 POH RSOH Fejrész, 9 oktet keretszervezés Balról jobbra, fentről le kell olvasni a sorokat. Az STM-1-es keretek folytonosan jönnek. A virtuális konténerek is, de egymáshoz el lehetnek csúszva A fejrész: 9 sorból áll: Az első 3: RSOH (Regeneration Session Overhead) Hosszú szakaszokon elhelyeznek regenerátorokat, amelyek erősítenek, és a jelalakot szabályossá teszik. 142 MS (Multiplexer Session) RS (Regenerator Session) MPX MS RS RS regenerátor P (Path) regenerátor

szakasz, multiplexer szakasz és útvonal Két regenerátor között ez a 3x9 oktet a fejléc. Utána, a 4. sor: pointer a VC-re Utána: MSOH (Multiplexer Session Overhead), nyalábolók közötti fejléc. POH: Path Overhead Az RSOH-ban az 1. oktet (A1) és a 4 oktet (A2) a kerethatárt jelzi Ez egy rögzített minta, ezt kell keresni a szinkronizáláskor. Miért kell 2 oktetet kihagyni? Egy STM1 keretet úgy kapunk három STS1 keretből, hogy minden harmadik keret kerül át alacsonyabb szintről. Paritásellenőrzés: BIP-8 (Bit Interleaved Parity), 8 bitre BIP-24 24 bitre K1, K2: önműködő, meghibásodás elleni védelem Tudjuk jelezni a meghibásodást, és üzemi útvonalról védelmi útvonalra terelni a forgalmat. D1 - D3: adatcsatorna 125 μs-ig tart egy keret. Ez az adatcsatorna 3 · 64 kbit/s = 192 kbit/s sebességű Csomópontok közötti kommunikációra, és hálózatmenedzselési információk továbbítására használják. E1, E2: távbeszélő csatornák Amikor

szereltek az aknában, ezzel kommunikáltak a szomszédos regenerátorokban levő szerelőkkel. Pointer: Ez jelöli ki, hogy a VC4 hol helyezkedik el az STM1-en belül. (VC4-ben is van egy pointer, hogy az alacsonyabb keret hol helyezkedik el.) Hierarchikus nyalábolás következtében a keretezés is hierarchikus. E4 keretet hogyan tudjuk beilleszteni VC4-be? 155,520 Mbit/s sebesség hogy jön ki? 9 sor · 270 oktet/sor · 8 bit/oktet · 8000 keret/s = A fej nélkül: 9 sor · 260 oktet/sor · 8 bit/oktet · 8000 keret/s = 155,52 Mbit/s 149,76 Mbit/s – hasznos rakomány 139,264 Mbit/s – E4 keret sebessége Azért van tartalék, mert az SDH névleges sebességgel működik, de E4 sebessége eltér, ennek kiegyenlítésére lehetőséget kell biztosítani: 143 POH W 96 D X 96 D Y 96 D Y 96 D Y 96 D (adatbitek) egy sor a VC4-ben 20 · 96D + 8D + 6D = 1934 bit VC4 konténer egy sorában nem 260 oktet, hanem ennél kevesebb van! Lehetőség van arra is, hogy 1935 bitet

vigyünk át, ha eltérés van a sebességben. Ezt 5 ctrl bittel vezéreljük Hogyan lehet más bitsebességű jelet STM1-be betenni? Például E4 helyett ATM-et vagy IP-t: Fejrész után elhelyezünk egy-egy ATM cellát (53 oktet) vagy IP csomagot. STM-N AUG AU4 VC4 C1 x3 TUG3 ETSI/ITU-T VC3 C3 TU2 VC2 C2 TU12 VC12 C12 x7 SONET TUG2 x3 ATM vagy IP jel átvitele STM1 keretben A C2 konténer sebessége 6 Mbit/s, ebből 21-et rakunk a VC4-be. C12 egy E1 keretet jelent (2048 Mbit/s). Vannak gondok vele: nem minden multiplexer támogatja ezeket. Van azonban olyan multiplexer is, amelyik egy-egy beszédcsatornát (64 kbit/s) is kiágaztat. Ezek voltak az ETSI ágai a nyalábolási hierarchiának. A pointer: ATM/ IP 144 H1 Y Y NDF SS 4 bit 2 bit L/2 I D ’1’ I ’1’ D H3 I H3 D I H3 D I D Y: rögzített minta: 1001SS11 ’1’: 11111111 SS: miből épül fel a keret? (VC4 vagy VC3) NDF: New Data Flag: 1001: aktív a pointer, értéke változik.

0110: inaktív a pointer, egymást követő STM keretekben nem változik. I: Increment D: Decrement Ha az I biteket invertálom: nőni fog a mutató értéke a következő keretben. Ha a D biteket invertálom: csökkenni fog. Mikor kell a pointer értékét változtatni? SDH szinkron rendszer, vagyis minden csomópont a hálózatban ugyanarra az órára van szinkronizálva. Akkor miért kell mégis változtatni a pointert? szinkron PRC SDH gyűrűk Szinkronizálás két módja: GPS (Global Positioning System): Műholdas helymeghatározó rendszer, amit szinkronizálásra is lehet használni. PRC (Primary Reference Clock): Egy pontos cézium atomóra van (10 -12 pontosságú), az összes csomópont erre szinkronizálódik. A megfelelő frekvenciák előállítására minden csomópontban fáziszárt hurok van (Biztonság miatt több óra van, ebből egy elsődleges.) De ha két szolgáltató között kell átjárni (pl. Matáv és Vivendi), akkor nem garantálható, hogy teljesen

szinkron Ha nagyobb bitsebességű rendszerből kisebbe megyünk át, akkor több bit jön, mint amit át tudunk vinni. Ilyenkor a fejrészben a plusz három oktetet (H3) kihasználjuk. A VC három oktettel előrébb jön, vagyis csökkenteni kell a pointert. Ha eggyel csökken a pointer értéke, az három oktetet jelent (egységesítés miatt csak három oktettel lehet csökkenteni). Minden értékváltoztatás után minimum kétszer ugyanazt a pointer értéket kell kapni, nehogy hiba legyen. Ezért 1 másodperc alatt 2000-szer lehet változtatni ±24 bittel; így ±48000 bit/s sebességeltérést tudunk kiegyenlíteni. Ha lassú rendszerből gyorsba térünk át: néha ki kell hagyni egy-egy részt. Ha az 5 I bitet invertáljuk, a mutató utáni három oktetet kihagyjuk. 145 (HF: 16 kbit/s eltérés; hány keretenként kell pointert változtatni?) A gyűrűben STM-N keretek haladnak mindkét irányban. A VC4-eseket nem késleltetjük, attól függetlenül, hogy az STM1-esek hogy

helyezkednek el! SDH hátránya: 1. Bérelt vonal kapacitása adott lesz, pl 2048 kbit/s 2. Ez egy menedzselt bérelt vonali háló, vagyis ha valaki akar egy vonalat, akkor a hálózatmenedzser kiszámítja egy algoritmussal az útvonalat, beállítja. Ez 1-2 évig fennáll, akkor is, ha nem használják Előnyösebb lenne a kapcsolt megoldás. Jobb lenne, ha lehetőség lenne vegyes forgalommal (ATM, IP stb.) feltölteni a keretet: ez a Multi Service Switching General Framing Procedure (GFP): egy STM1 egységbe több különböző keretet teszünk. Összefűzés (concatenation): ha nagyobb sávszélesség kell, mint 155 Mbit/s, lehessen összefogni VC-ket. Pl VC-4C azt jelenti, hogy négyet fogtunk össze, ennek sebessége kb. 600 Mbit/s 146 7.6 ATM (Asynchronous Transfer Mode) Áttekintés: Milyen hálózatok vannak ma? Nagyon sok féle létezik, ezek egy része együttműködésre képes. Távbeszélő hálózatok (távközlőre általánosodott): Vezetékes/vezeték nélküli

Különböző kapcsolási technológiájú Műsorszórás/műsor szétosztás Számítógép-hálózatok (adatátviteli): Területi kiterjedés szerint: PAN (Personal Area Network) LAN (Local Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) WAN (Wide Area Network) GAN (Global Area Network) Hogy kötik össze? Sokféle technológia van: X.25, DQDB, FDDI N-ISDN (Narrowband): ITU-T specifikálta. Fő előnye, hogy már meglévő infrastruktúrára épített (sodrott érpárra) Hátránya, hogy keskenysávú B-ISDN (Broadband): Alapelv: olyan technológiát kidolgozni, amely: – szélessávú – integrált szolgáltatásokat nyújt – összefogja az összes hálózati technológiát. Az ATM összefogja: Áramkörkapcsolást: Előnye: QoS-t biztosít, mert lefoglalunk erőforrást. Hátránya: Az erőforrás foglalt az összeköttetés ideje alatt akkor is, ha nem használjuk. Csomagkapcsolást: Előnye: Az erőforrás-gazdálkodás rugalmas. Hátránya: Hagyományos csomagkapcsolt

hálózatokban nincs QoS. Hogy lehet e kettőt összefogni? Úgy, hogy virtuális (látszólagos) áramkört alakítunk ki, amiben az információt felcímkézett adategységekben, rögzített méretű csomagokban, ún. cellákban küldjük Az ATM-ben az erőforrás-kihasználás hatékonysága is megfelelő, és QoS-t is biztosít a hálózat. Ennek viszont ára van: rendkívül bonyolult! 147 bonyolultság QoS erőforrások kihasználásának hatékonysága csomagkapcsolt pl. hagyományos IP virtuális áramkörkapcsolt; ATM áramkörkapcsolt pl. SDH ATM bonyolultsága ATM jellemzők: B-ISDN ajánlott technológiája A B-ISDN az ITU-T keretrendszere; egy olyan követelményrendszer, amelyre az ATM a legalkalmasabb. Cellakapcsolt elv Csomagkapcsolt, rögzített csomaghosszal. Nagyon gyors kapcsolás Adategységek irányítása a fejrészen múlik. Az ATM-ben kicsi a fejrész; hibajavítás és folyamszabályozás nincs A gyors hardver teszi lehetővé a gyors kapcsolást.

(’94 körül fektették le az alapját) Látszólagos áramkör Útvonal kijelölése, erőforrások lefoglalása. De: rögzített kapacitást foglal, amelyet teljesen elkülönítünk a többitől. Szükséglet szerint tudunk erőforrást foglalni SDH-nál meg volt adva: ha VC12-t foglaltunk, az 2 Mbit/s sebességű, lehetett még VC3-at, VC4-et foglalni, de mást nem nagyon. Ezért az SDH-nak rossz a szemcsézettsége (granularitása) Másik hátránya az SDH-nak, hogy egy bérelt, menedzselt hálózat. ATM-ben a kapcsolt összeköttetéseknek jól szemcsézetten tudunk lefoglalni erőforrást (pl. 17,3 Mbit/s-ot) 148 bps áramkörkapcsolásnál lefoglalt sebesség ATM sebessége átlag t ATM sebessége Tud QoS-t biztosítani Sőt, tetszőleges QoS-t tud biztosítani! Például: Ha két fél beszélget: késleltetés, késleltetésingadozás ne lépjen túl egy értéket. Honlap böngészéséhez: ha elveszik, újra kell küldeni. Többféle követelménynek képes megfelelni.

ATM műszaki alapjai: Az ATM aszinkron. Hogy értjük a szinkronitást? Két szinten lehet érteni: Bitszintű szinkron: Ugyanarra az órára szinkronizálnak. (SDH: igen; PDH: nem) Keretszervezés hogyan alakul? ATM-nél ez a szempont. 1 . 2 3 2 1 1 2 3 3 4 4 keretszervezés Szinkron, hogyha az időbeli pozíció alapján egyértelmű, hogy melyikhez tartoznak az egyes adategységek. (Pl. PDH: az egyes biteket viszi át szinkron módon, SDH: az egyes okteteket) Ez kis adategységekre jó. Az aszinkron viszont akkor jó, ha a sebesség jelentősen ingadozik, vagy egy bemenetről sok adat érkezik. Ha időbeli pozíció alapján nem azonosítható, akkor kis fejrészt kell tenni minden keret elejére. ATM cella miért rögzített hosszúságú? Rögzített és változó hossz előnyei és hátrányai: Rögzített + Egyszerűen kezelhető - Adatveszteség lehet: a küldendő információ nem biztos, hogy pont akkora, mint a cella Változó - Nehezen kezelhető (ez csak

korábban volt probléma, ma már a hardver elég gyors) 149 Kicsi és nagy cellaméret előnyei és hátrányai: kicsi (32 oktet) + Késleltetésingadozás is kicsi lesz. - Fejrész jelentős. nagy (64 oktet) – A késleltetésingadozás nagy, mert időben összevissza érkeznek a vételi oldalon a cellák, noha adási oldalon periodikusan küldték őket: az egyik nagy cellának mindig ki kell várnia a másikat, hogy az teljesen megérkezzen. Megoldás: pufferelni, de ekkor a késleltetés nagy lesz. + Fejrész elhanyagolható (pl. 5 oktet; ha a rakomány nagy, akkor jelentéktelen lesz) + Nem teljesen kitöltött celláknál kicsi az adatvesztés. Európában az ATM-et beszédre tervezték; ehhez minél kisebb cella kell. USA-ban viszont adatátvitelre, IP csomagok átvitelére tervezték. Az ottaniaknak volt igazuk, főleg adatot szállítanak ma ATM-ben Végül is 5 oktetes fejrészt és 48 oktetes rakományt használnak; ez összesen 53 oktet. A fejrész miatti

veszteség tehát kisebb, mint 10%. 150 ATM cella, UNI-ban (User-to-Network Interface): 5 oktetes fejrész GFC VPI VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC 48 oktetes rakomány GFC (Generic Flow Control): Általános folyamszabályozás. Ha például több felhasználó küld forgalmat, vagy egy felhasználó több alkalmazása (beszéd, fax stb.), akkor ez azonosítja, hogy egyetlen összeköttetés-csoportról van szó. (Pl. ADSL-ben lehet 1,5 Mbit/s vagy ennek a fele, negyede a sebesség - lehet ellenőrizni, hogy belefér-e az adatforgalom.) Nem használják, 0000-t tárolnak benne. VPI (Virtual Path Identifier): 8 bites. VP (Virtual Path): összefog több összeköttetést, és egy adott útvonalon szállítja. A VPI jelzi, hogy melyik VP-hez tartozik a cella. VCI (Virtual Channel/Circuit Identifier): Az adott VP-n belül melyik konkrét összeköttetésről van szó? GFC-re nincs szükség, ha már nem UNI-ban, hanem NNI-ben (Network-to-Network Interface) vagyunk, de ilyenkor ki

kell terjeszteni a VPI-t. Ezért a GFC bitjeit megkapja a VPI rész, vagyis négy bittel hosszabb lesz a VPI Így 16 bit (VCI) + 12 bit (VPI) = 28 bites lesz a cella címzése. (IPv4-ben 32 bit; IPv6-ban 64 bit.) Miért elég 28 bit? Azért, mert ez csak egy lokális azonosítás; a következő szakaszon más címzés van. Az IP cím viszont a célpontot azonosítja. A 28 bit viszont csak címke. Címezni ATM-ben (többek között) az E164 módszerrel lehet: nemzetközi szám (Mo.: 36) Melyik szolgáltató/milyen szolgáltatás (pl. ingyen hívható) konkrétan melyik előfizető országon belül PT vagy PTI (Payload Type Identifier): Rakomány azonosító: mit szállít a cella? Például: Felhasználói állomány (hasznos adat, amit egyik felhasználó küld a másiknak) Control/Manager információ - ATM-ben a menedzsment információnak nincs hely a fejrészben, ezért az „OAM” (menedzsment) információnak külön összeköttetés van (menedzsment sík). PT, VPI, VCI

mezők együttes használatával derül ki, a cella mit szállít. PT-ben van egy torlódásbit is, amely a torlódást jelzi. Control sík: 151 Összeköttetés szabályozása, vezérlése (felépítés, bontás). Erre külön összeköttetés van, ugyanúgy, mint OAM-nek Amelyik cellában VCI=5, az a cella jelzést hordoz, előre kiépített csatornán. CLP (Cell Loss Priority): 1 bit, cellavesztési prioritás. Ezzel két állapotot tudunk megkülönböztetni: 1, ha el lehet veszíteni a cellát, 0, ha nem lehet elveszíteni. Mire használjuk? Például az előfizető kevesebbet fizet eldobható cellák használatáért. De főleg: Forgalmi szerződés megkötése a felhasználó és a hálózat között. Itt rögzítik, hogy hány bit/s-mal lehet küldeni QoS biztosításához le kell foglalni erőforrásokat, és ellenőrizni kell, hogy betartja-e a felhasználó a szerződésben meghatározott sebességet. Ha például túllépi a felhasználó az előírt sebességet, akkor

a hálózat az ő celláit eldobhatónak jelöli meg, de azért megpróbálja átvinni. Így hogyha nincs torlódás, akkor átmegy az adat, ha viszont torlódás van, akkor a megjelölt cellákat dobjuk el elsőként. Itt az 1 bites prioritás nem azt jelenti, hogy csak két forgalmi osztály van! Pl. IP-ben van 1, 2, 3, 4, 5 osztály A különböző osztályoknak külön tudunk erőforrást foglalni. A forgalmi szerződést nem a felhasználó és a hálózat köti meg, hanem automatikusan köttetik meg kapcsolódáskor, jelzésrendszerekkel. A hálózat válaszol: Rendben / Csak gyengébb követelményekkel / Nem tudja teljesíteni. HEC (Header Error Control): Több funkciója van: Csak a fejrészt (első négy oktet) elosztja az adó a generátor polinommal: x 8 + x2 + x + 1, ennek maradékát írja be a HEC mezőbe. A vételi oldalon is elosztja, megnézi, hogy a kapott maradék ugyanaz-e, mint a HEC. Egy bithibát lehet javítani, egynél többet nagy valószínűséggel lehet

észlelni. Honnan tudjuk, hol kezdődik a cella? A kerethatárt úgy lehet megtalálni, hogy az első 32 bit összhangban kell legyen a következő 8 bittel. Így a HEC segítségével meg lehet találni a cellahatárt. Utánzás elleni védelem ugyanúgy van megoldva, mint a PDH-ban: t0 (arrébbtoljuk az ablakot) keresés HEC-t megtaláltam előszinkron α-szor rossz HEC szinkron δ-szor jó HEC utánzás elleni védelem ATM-ben Ha a jó HEC-t megtalálta, akkor az utána következő 48 oktet (rakomány) után is helyes HEC-t kell kapnia δ-szor, hogy szinkronba álljon. Rossz HEC-nek α-szor kell jönnie, hogy kiessen a szinkronból α = 7; δ = 6, ha SDH-t használunk ATM cellák átvitelére; 9, ha cella alapú a hálózat. Ez takarékos megoldás, mert nincs keretszinkronszó. 152 Mi van, ha nem küldünk hasznos információt tartalmazó cellát? Tétlen cellákat (idle cell) küldünk, amit csak a fizikai réteg használ: nem küldi föl magasabb rétegekbe, mert csak a

szinkronhoz van rá szükség. A lényeg, hogy az első 40 bit összhangban legyen, a többi 48 byte mindegy. Ezekben CLP = 1, hogy lehessen tudni, hogy nincs benne hasznos információ. A kapcsoló elkezdi önteni az üres cellákat, erre a szomszédos kapcsoló rászinkronizál. B-ISDN referencia modell: Néha ATM referencia modellnek is nevezik. Kicsit hasonlít az OSI modellhez M: menedzsment sík ISO/OSI rétegek: C 4 U AAL 3 ATM 2 1 réteg menedzsment az egyes rétegekhez PHY B-ISDN referencia modell A menedzsment sík összefogja az egészet. C: kontroll sík - összeköttetés létesítése. U: felhasználói sík - hasznos információ. Illesztési réteg, AAL (ATM Adaptation Layer): A magasabb rétegek illesztését végzi: Pl. IP csomagot felaprítja 48 oktetes darabokra, kiegészíti fejjel Vételi oldalon: jön a bitfolyam, az ATM réteg leszedi ezeknek a fejrészeit, az illesztési réteg a 48 oktetes darabokból összeilleszti az IP csomagot. Az illesztési

rétegnek saját fej- és farokrésze van, és időzítést biztosít. (Az időzítés tehát az AAL vagy magasabb rétegek segítségével történik.) Fizikai réteg, PHY: Feladata: Bitszintű időzítés, vonali kódolás, HEC adás, HEC kiértékelés. Az ATM több technológiára épül; az egyik legkedveltebb az SDH: A VC4-es konténerekbe tesszük az ATM cellákat. A VC4 mérete nem egyezik meg az ATM cella méretével, egy VC4 konténerben sok cella van. Mit tegyünk, ha szeretnénk gyorsabban (pl. 600 Mbit/s sebességgel) küldeni az ATM cellákat? Össze kell fogni több ATM összeköttetést. Úgy tesszük be a cellákat a hálózatba, hogy vissza is tudjuk alakítani: az adásnál soros/párhuzamos átalakítás kell, a vételnél párhuzamos/soros átalakítás. Lehet nyers cellás átvitelt is megvalósítani: a cellákat úgy, ahogy vannak, kitesszük a fénykábelre. ATM réteg: A cella fej első négy sorának, VP-nek és VC-nek a kialakításával és a forgalom

menedzsmenttel foglalkozik. 153 kapcsolás VC szinten: kapcsolóval VC-k: kis szálak VP átterelés A csatorna fizikai kapacitása kapcsolás VP szinten: rendezővel VP és VC forrás egyik lehetőség cél másik lehetőség két lehetőség adatátvitelre VP csövek előnye és hátránya: QoS-t kiválóan lehet vele biztosítani, forgalmi osztályokat elkülöníteni, vagy pedig VPN-eket (Virtual Private Network, virtuális magánhálózat) kialakítani. De: Lenne értelme az egész hálózatot becsövezni? Akkor ugyanott tartanánk, mint SDH-ban. Rossz lenne, mert a forgalmat nem lehetne statisztikusan multiplexálni: mindenhol a csúcsértéket kellene lefoglalni! Cella irányítása: A kapcsoló a célcím alapján kitalálja, merre menjen a forgalom. 154 be-port VPI VCI ki-port VPI VCI cella irányítása Lefoglalunk kapacitást, kijelöljük a kapcsolóban, hogy mely bemenő port VPI/VCI-nek mely kimenő port VPI/VCI felel meg. Minden kapcsolóban van egy

ilyen táblázat Ez hardverrel van megoldva, gyors Ha VPI/VCI változik, a HEC-t újra kell számolni. Mit értünk forgalom menedzsment alatt? Mindent, amitől ATM az ATM: a hatékony kihasználtság és tetszőleges minőség biztosítását. Milyen paraméterek kellenek; forgalmi szerződést mi alapján kötnek? Összeköttetés forgalmi leírói: Több paraméterrel írjuk le: Forrás forgalmi leírói: (Hogy viselkedik a forrás?) PCR (Peak Cell Rate): csúcs cellasebesség SCR (Sustainable Cell Rate): fenntartható cellasebesség MBS (Maximum Burst Size): leghosszabb börszt (sok cella egymás után) MFS (Maximum Frame Size) MCR (Minimum Cell Rate) CDVT (Cell Delay Variation Tolerance): Cella késleltetés ingadozás tűrés. (Mit tűr el a folyam?) Periodikus küldéskor sem lesz periodikus az érkezés. Ez valós idejű beszédnél kritikus! Konformancia definíció: (Hogy állapítjuk meg, hogy a forrás megfelel-e a forgalom leíróinak és a CDVT-nek?) Ehhez a lyukas vagy

szivárgó vödröt (leaky bucket) alkalmazzák. A vödör szivárgási sebessége állandó 155 Forrás forgalmi leírói: bps PCR SCR MCR PCR, SCR és MCR PCR: Amit maximálisan elérhet a bitsebesség. Mértékegysége: cella/időegység: 1/s. t SCR: Mit jelent, hogy fenntartható? Olyan, mint az átlag, de nem az. Menet közben ugyanis nem lehet a teljes időtartamra ellenőrizni az átlagot, ezért kis intervallumra számolják. MBS: (Legfeljebb hány cellát tudunk küldeni PCR sebességgel egymás után?) Mitől függ? A puffertől. Ha több puffer van, nagyobb börszt is megengedett MFS: Érdekes paraméter. Amikor egy nagy csomagot (pl IP) akarunk átvinni, azt a kapcsoló felaprítja, külön cellaként küldi el az egyes részeket. Mi van, ha az egyik cella elveszik? Újra kell küldeni az egészet! MFS azt adja meg, hogy mekkora az a legnagyobb keret, amelynek az együtt kezelését az ATM megoldja. Együtt kezelés azt jelenti, hogy ha az egyik cella elveszik, a

többi küldését felfüggeszti. MCR: Kérünk valamekkora kapacitást, fixen foglaljuk le: ezt a minimum garanciát a hálózatnak vállalnia kell. ATM üzenet: BOM (Beginning Of Message) COM (Continuation Of Message) Ha rövid az üzenet, akkor az egész egyetlen SSM (Single Segment Message). Forrás típusok: CBR (Constant Bit Rate): Állandó bitsebességű. PCR-rel jellemezhetjük, bár ez megegyezik az SCR-rel. rt-VBR (Real Time Variable Bit Rate): Szigorú késleltetési korlátai vannak. EOM (End Of Message) 156 Jellemzi: PCR, SCR, MBS. Az MBS-t korlátozzuk, mert ha nagy a börszt, akkor a késleltetés is nagy lesz. nrt-VBR (Non Real Time Variable Bit Rate): késleltetési megkötések nem olyan szigorúak. Jellemzi: PCR, SCR, MBS. ABR (Available Bit Rate): A hálózatban mindig van szabad kapacitás - mert nem folyton van az erőforrás lefoglalva, nem mindig használjuk - csak nem tudjuk, hogy mikor. A szabad kapacitást ki lehet használni. ABR-nél az a

megkötés, hogy nem engedjük a cellákat elveszni (vagy csak nagyon kis arányban engedjük). Visszajelzéses mechanizmus működik benne: visszaküldünk RM (Resource Management) cellákat a forrásnak. Az összeköttetés több szakaszon halad, a kapacitás ingadozik. szakasz Csz3 Csz2 Csz1 visszajelzéses mechanizmus Csz1, Csz2: szabad kapacitás. Ha Csz2 kisebb, mint Csz1, felülírjuk, és azt küldjük tovább. A forrást értesítjük, mi a minimális kapacitás az élek mentén. Így lehet jelezni a forrásnak, milyen sebességgel adjon (TCP-ben fűrészélszerűen.) Nemcsak felezni vagy növelni lehet a sebességet, hanem meg lehet adni, mennyivel csökkenjen vagy nőjön. Hátránya: Ha nagy a hálózat, akkor nagy a hurok, ezért nagy a késleltetési idő, így későn vesszük észre, hogy lecsökkent a kapacitás. Torlódáskor a puffer valameddig bírja, de az is kicsi! ABR ezért kis távolságra jó, pl. ATM alapú LAN-ban UBR (Unspecified Bit Rate): Nincsenek

elvárásai. Küldjük a kereteket, semmi felelősség nincs, hogy megérkeznek-e (IP is ilyen, a TCP törődik a forgalomszabályozással.) Jellemzi: PCR. GFR (Guaranteed Frame Rate): Jellemzi: PCR, MCR, MBS, MFS. Ez az, aminél nézzük az MFS-t is. Minőségi paraméterek ATM hálózatokban: QoS: Kialkudandó: Forgalmi szerződés megkötésekor erről eshet szó, lehet alkudni róla. Nem kialkudható: A hálózat felépítésétől függ: CER (Cell Error Ratio): Bármilyen hiba. SECBR (Severely Errored Cell Block Ratio): Blokkra vonatkozik; börsztök hibája. 157 CMR (Cell Misinsertion Rate): Milyen gyakran van olyan, hogy kapunk cellát, noha nem küldtek. Ez a kapcsoló hibája miatt lehet, vagy amiatt, hogy a FEC pont úgy hibásodik meg, hogy nekünk érkezik a cella. Kialkudandó QoS paraméterek: Idő: Peak-to-Peak CDV (Cell Delay Variation): Sok cella érkezik hirtelen, utána elkenődik. bps fix átv. késleltetés Peak-to-Peak CDV t itt sok cella érkezik,

utána elkenődik Peak-to-Peak CDV Maximum CTD: Mi az a cellakésleltetés, amit még elfogadunk? (Ha később jön a cella, akkor többé nem kell.) Meghibásodás, torlódás: CLR (Cell Loss Ratio): Meghibásodik a fejrész (egynél több hiba van) Puffer túlcsordul Eltéved a cella Forgalom menedzsment funkciók: (Amelyek törődnek azzal, hogy a fenti paraméterek mellett QoS-t biztosítson.) CAC (Connection Admission Control): Összeköttetés engedélyezés szabályozása. QoS biztosításához le kell foglalni erőforrást, és ellenőrizni kell, hogy betartják-e a szerződésben foglaltakat. Erőforrást lefoglalni viszont csak akkor lehet, ha van elég szabad erőforrás. A CAC feladata ilyen útvonalat találni Feedback Controls: Visszacsatolásos szabályozás. (Például az RM cella ilyen.) UPC (Usage Parameter Control): Ellenőrzi, hogy egy adott forrás megszegi-e a forgalmi szerződést vagy sem, lyukas vödörrel: 158 üzenetek: S T S: szerver T: tokentár

konstans seb. lyukas vödör Konstans sebességgel generál tokeneket. Mindig annyi cellát tudunk továbbítani, ahány token van Ellenőrizni lehet vele az SCR paramétert, de a PCR-t is. A tokentár mérete meghatározza, hogy mekkora börsztöket tudunk elfogadni. CLP (Cell Loss Priority) Control: Hogy kezeljük a prioritást? Torlódás esetén melyik cellát dobjuk el előbb? Kétféle módszer van: 1. Ha a puffer telítettsége egy bizonyos küszöbértéket túllép, akkor a továbbiakban csak olyan cellákat fogadunk el, amelyek nem eldobhatók. 2. Kilökéses (push-out) módszer: Minden cellát elfogadunk, de ha tele a puffer, és jön egy nem eldobható, akkor eldobjuk a pufferben lévő (hátulról az első) eldobható cellát. Traffic Shaping: Forgalom formázás, „szebb alakot” adunk a forgalomnak. bps formázott forgalom forgalom formázás t Ha nagy csúcsértékek vannak, az nem előnyös, mert nagy sávszélességet kell lefoglalni. Ezért időben szétnyomjuk

ezeket a csúcsokat, így időben tovább tart az átvitel, de sokkal kisebb lesz a PCR. Mivel lehet megformázni a forgalmat? 159 puffer S T S: szerver T: tokentár konstans seb. forgalom formázása ezzel lehet Olyan, mint a lyukas vödör, azzal a különbséggel, hogy a bemenő pufferre vonatkozik. Ha a bemenő puffer nem üres, akkor minden token érkezésekor egyet lehet fogadni. Ha üres, akkor jönnek a tokenek, ilyenkor egy ideig jöhet börszt, de egy idő után leáll, amikor elfogynak a tokenek. Forgalom formázás hatására többlet késleltetés jelentkezik, ezért csak akkor formázzuk a forgalmat, ha azt a forgalom eltűri. NRM (Network Resource Management): Minden, ami a hálózati erőforrásokkal kapcsolatos: például VPI/VCI. A hálózat üzemeltetője konfigurálja be a VP-ket. Az NRM feladata meghatározni, hogy milyen kapacitásokat rendelünk ezekhez. FD (Frame Discard): Keret eldobás. Paramétere: MFS (Maximum Frame Size), vagyis hogy mekkora lehet egy

keret. GFR (Guaranteed Frame Rate) osztályban van FD, ez törődik azzal, hogy az egész keretet dobjuk el, ha az egyik celláját eldobtuk. Útvonalválasztás ATM hálózatban: PNNI (Private Network Node Interface): Magánhálózati csomópont interfész. (Ezt az ATM-ben találták ki, a QoS IP hálózatokból jött az ötlet. Az optikai hálózatokban is átvették az elvet) Definiálja, hogy egy magánhálózati csomópont hogyan csatlakozik a hálózathoz. A hálózatot felosztjuk kis részekre, csoportokra, más néven PG-kre (Peer Group): 160 magasabb szintű csoportvezető csoport (PG, peer group) csoportvezető (peer group leader) PNNI csoportok Minden csoportban van egy kitüntetett csoportvezető (peer group leader) csomópont. Minden csomópont ismeri a saját alhálózatát (csoportját), ezen belül megtalálja a célcsomópontot. Ha a célcsomópont nincs a saját alhálózatban, akkor a csoportvezetőhöz fordul. A csoportvezető magasabb szinten látja a

hálózatot: egy csoportot lát egy csomópontnak. Ő tudja, hogy a célcsomópont a szomszédos csoportban van, ezért a szomszédos csoport csoportvezetőjéhez fordul. Hierarchikus útvonalválasztás van a PNNI-ben: OSPF / BGP-4 protokoll. ATM illesztési rétegek: AAL (ATM Adaptation Layer). Feladata, hogy nagyon különböző funkciókat egyetlen hálózat valósítson meg. Négy különböző réteg van: AAL1 AAL2 AAL3/4 (Régen volt külön AAL3 és AAL4) AAL5 (a ¾ helyett egy egyszerűsített illesztési réteg) AAL5: – IP forgalmat támogat ATM fölött – LAN-t (MAC alréteg) emulálja az IP réteg felé – Frame-Relay – A jelzésrendszer az AAL5-ben van. AAL1: CES (Circuit Emulation Service): állandó bitsebességet tud biztosítani. Van még egy mAAL (Mini AAL) is, ez beleolvadt az AAL2-be. Ezen kívül létezik egy AAL0 is: ez a cella 48 oktetes részéhez közvetlen hozzáférést tesz lehetővé. Az ATM három területen egyeduralkodó: – 3G mobil (UMTS)

szállító hálózata is ATM – ADSL hozzáférés esetén 161 – IP gerinchálózatban (városok, országok között): Minden jelentős központ között ki lehet alakítani egy-egy csövet (közvetlen VPI-ket). Sőt, lehet védelmi utat is definiálni Miért nem jó az IP kapcsolás? Azért, mert ha sok az IP csomag, akkor nagy a késleltetés, és drága berendezések kellenek. 3G mobil: A rádiós interfész jelenti a szűk keresztmetszetet. Ha kicsik a cellák, akkor nagyobb sávszélesség jut egy felhasználóra Hogyan tudjuk megoldani, hogy nagy sebesség mellett kis késleltetés legyen? 1. Nem hatékony megoldás: 8 bitet viszünk át egy cellában; nagyon sok cella van 2. Megvárjuk, míg megjön sok adat, ezt összegyűjtjük, és egyszerre küldjük tovább Nagy késleltetést, de jó kihasználtságot eredményez. 3. Begyűjtjük egy-egy összeköttetésbe őket Az a baj, hogy tudni kell, hogy melyik adategységhez melyik összeköttetés tartozik. Az AAL2 ezt oldja

meg AAL5: 8 oktetes fejrészt tesz rá az IP csomagra: IP csomag Padding LI (Length Indicator), (Kitölti Nx48 oktetre hossz az egészet) (2 oktet) CRC Nx48 oktet Az LI 2 oktet hosszú, tehát a rakomány legfeljebb 216 oktet hosszú lehet. Az AAL5 beceneve: SEAL (Simple and Efficient Adaptation Layer) IP forgalmat hogyan tudunk ATM felett továbbítani? Protokoll beágyazás: (RFC 1483) Alapgondolata: Csöveket, alagutakat (tunnel) alakítunk ki PVC (Permanent Virtual Channel) segítségével. A PVC-ket a hálózat üzemeltetője konfigurálja, nem a felhasználó! Ezeket az alagutakat az OSI 3. rétegében lehet kialakítani CLIP (Classical IP) over ATM: (RFC 1577, továbbfejlesztett változata: RFC 2225) A hálózatot felosztjuk LIS-ekre (Logical IP Subnet) Úgy történhet a kapcsolás, hogy: 1. Előre be van konfigurálva (az IP címhez előre be van írva egy ATM cím) 2. Felkeresi a legközelebbi name servert ARP (Address Resolution Protocol), IP cím ATM cím átalakítás

A1 A2 CLIP kapcsolás Minden ilyen összeköttetés megszűnik, ha nem küldünk sokáig. Ezért eltároljuk a címet, hogy ne kelljen folyton a name serverhez fordulni. 162 LANE (LAN Emulation) v1: Nemcsak IP, hanem bármilyen LAN hálózat emulációját is megoldja. Itt az ATM olyan, mintha egy MAC (Medium Access Control) réteg lenne. Vagyis emulálja az Ethernet osztott közegét (a CSMA/CD-t), amelyben a broadcast természetes dolog. LEC1 LES . . . LEC2 BUS LANE szerver-kliens architektúra LEC1, LEC2: kliensek. LES: szerver. Amit a BUS-nak (Broadcast and Unknown Server) küldünk, azt elküldi az összes többi kliensnek. Az üzenet a legkésőbbi ponton válik szét, hogy hatékony legyen (ne terjedjen fölöslegesen több útvonalon ugyanaz). MPOA (Multi Protocol over ATM) LANE v2: C nyelvű függvénykönyvtárak vannak a hardverhez. MPLS: hagyományos IP erre nem irányít példa: útvonalválasztás Ebben a hálózatban a hagyományos IP nem tudja biztosítani a

legjobb útvonal kiválasztását. VPC-k használatával viszont el lehet dönteni, merre küldjünk. Ötlet: Az ATM hardveren cseréljük le a szoftvert, IP címzést használjunk! LDP (Label Distribution Protocol): Megválasztottuk az útvonalakat, az LDP címkézi őket lokális, rövid címkékkel. 163 LSR LSR LER LER MPLS LER: Label Edge Router. LSR: Label Switching Router. Ha a peremre ér egy IP session, akkor az LER csomópont fogja eldönteni, hogyan továbbítjuk. Beállítja a címkéket; a belső csomópontok (LSR-ek) csak a címkék alapján küldik tovább. Útvonalválasztó protokoll:OSPF. (Az MPLS azért Multi Protokoll, mert elvileg bármilyen technológiát rá lehet ültetni; de csak ATM-ben alkalmazzák.) LSP (Label Switched Path): Nem megy minden csomópont felé külön út, hanem összefogjuk azokat. VC merge: Minden egyes szakaszon csak egy címke van. 164 7.7 Optikai hálózatok 1. generációs optikai hálózat: Például: SDH - az alap átviteli

közeg: egymódusú fényvezető. (ATM) FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - itt a fiber a fényvezető szálat jelenti. Az 1. generációs optikai hálózatokban csak az átviteli szakasz optikai A jel regenerátorok és a csomópontok elektronikusak! Egy kapcsolónak a bemenetein optikai/elektronikus átalakítás, kimenetein eletronikus/optikai átalakítás van. 2. generációs optikai hálózat: A teljes jelút optikai, tehát a rendezőkön, kapcsolókon átalakítás nélkül megy a jel. Magyarországon is van ilyen: az akadémiai hálózat; ez WDM-en (hullámhosszosztásos nyalábolás) alapszik. 3. generációs optikai hálózat: A gyakorlatban még nincs ilyen. Ebben nemcsak a jelút optikai, hanem a vezérlés teljes síkja is az: a kapcsoló is optikai elven működik. Mi szükséges az optikai hálózathoz? 1. Fényvezető szál: Nem üvegszálnak nevezzük, mert lehet műanyagból is. α [dB/km] 6 műanyag 5 I. ablak 4 II. ablak III. ablak 3 2 λ [nm] 1 0,3

600 850 800 1000 1200 1300 1400 1550 1600 1800 üvegszál csillapítási görbéje Csillapítási ablakok vannak, ezekben a tartományokban használják átvitelre a szálat. Kezdetben a technológia csak az I ablak kihasználását tette lehetővé, ma már a másik két ablakot is kihasználják. A görbén a második csúcs a hidroxidionok miatt van, amelyek a gyártás során belekerülnek a szálba. A technológia fejlődésével ez a csúcs csökkenni fog, sőt, végül annyira lecsökken, hogy a II. és III ablakot egybenyitják A III. ablakban WDM-et valósítanak meg, több hullámhosszt alakítanak ki Ehhez az ITU-T definiálta az ún hullámhosszrácsot: 33 64 1 2 32 1534 nm 1546 nm 1547 nm 1559 nm 165 hullámhosszrács 50 GHz távolságra helyezik el a hullámhosszakat. A központi, elsődleges hullámhossz kapja az 1-es sorszámot. Jobbra haladva nő a sorszám, egészen 32-ig Balra is folytatjuk a hullámhossz-kiosztást; a bal szélső hullámhossz

kapja a 33-as sorszámot. Kb. 1000 csatornát lehet kialakítani fényvezetőben: nem 100 GHz-re kell venni a távolságot, hanem 50-re, sőt 25-re vagy 12,5-re. A gyakorlatban kb. 30 csatornát használnak Magyarországon: 2001 őszén alakították ki az akadémiai hálózatot. Tartalmaz: 13 csomópontot +3-at Budapesten. Összhossza: 2000 km. Három gyűrűből áll, amelyek Budapesten találkoznak. 24 hullámhossz van, 100 GHz a távolság köztük. Egymódusú fényvezetőt használ: ITU-T G652-est. Bár van több olyan fényvezető, ami jobban ki van élezve a WDM-re, elterjedtsége miatt mégis a hagyományos egymódusút használják Magyarországon. (Matávnak rengeteg fényvezető kábele van, ebben sok a „sötét szál”, vagyis az olyan, amelyet nem használnak.) Az egymódusú vezetőnek jelentős diszperziója van a III. ablakban Ezt le kell küzdeni: hosszú fényvezető pár méter nagy negatív (inverz) diszperziójú rész, kompenzálja a diszperziót

diszperzió leküzdése - felváltva helyezünk el ilyen szakaszokat Másik megoldás: úgy előtorzítjuk, erősítjük a jelet, hogy mire célba ér, a kívánt formájú lesz. 2. Erősítő: Lehet erősíteni tisztán optikai tartományban is! EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier): Erbium-ionnal (Er3+) adalékolt erősítő. Egy 1-3 m hosszú Er3+ adalékolt fényvezető szálat iktatunk be, ennek bemenetére egy 980 nm hullámhosszú pumpát küldünk, amely gerjeszti az elektronokat a szálban. A gerjesztett elektronok magasabb pályára kerülnek, és ha foton éri őket, akkor azzal koherens fotonokat bocsátanak ki. Ez az elv hasonló a lézerhez, például a rubinlézer is hasonlóan működik. Hátránya: A kívánatos kiváltott emisszió mellett van spontán emisszió, amely zajszerű, zavaró. Az EDFA-val több, mint 10 dB erősítést lehet elérni, de zajt generál! (EDFA-val alakították ki az első ilyen optikai hálózatot: ezzel körülvették Afrikát,

összekötötték Ázsiát Amerikával stb. A nagy távolság miatt kellett az EDFA.) Másik megoldás: Minden szálra egy vevő: Ez elektromos jellé alakítja a fényt. Az a baj, hogy nem tud tetszőleges számú hullámhosszt kezelni Ha EDFA-t használunk, akkor jobban lehet fejleszteni. 166 (Lehet ritka földfémekkel adagolva eltolni a sávot, így még szélesebb tartomány kihasználható.) SOA (Semiconductor Optical Amplifier): Szilícium alapú technológia. Erősítése kisebb, zaj nagyobb, de lehet gyorsan ki/be kapcsolni, ezért használható kapcsolóban is. (Van ezeken kívül még egy optikai erősítő, amely a Raman effektuson alapul.) 3. Csatoló: Ötlet: Két fényvezetőt elég közel és elég hosszan helyezünk el egymás mellett. Ha az egyiken beküldünk egy jelet, akkor ennek egy része átkerül a másik vezetőbe. 3 dB csillapítás d 3 dB csillapítás l csatoló Ezt egy szilícium lapkára lehet integrálni, mérete néhány milliméter. Előnye: A

paraméterek beállításával nemcsak 3-3 dB-es, hanem tetszőleges csillapítást el lehet érni. O/E átalakítás, bithibaarány ellenőrzés leágaztatás 4. Kapcsoló/rendező: SOA + csatolóval megvalósítható: SOA csatoló SOA optikai kapcsoló/rendező Az egyik SOA-t bekapcsoljuk, és enyhén erősítünk vele. Milyen kapcsoló van még? Elektro-optikai kapcsoló: Olyan speciális anyagból van, amely elektromos tér hatására változtatja a törésmutatóját. Ilyen anyag a LiNbO 3 Piezo-elektromos kapcsoló: Ha nagy feszültséget kapcsolunk egy bizonyos kristály ellentétes oldalaira, akkor változik a mérete, és fordítva. 167 Termo-optikai: A hullámvezetőre kis fűtőszálat helyezünk. A vezető átmelegszik, ennek hatására megváltozik a törésmutatója Hologram alapú kapcsoló: Ilyen is van. MEMS (Micro Electromechanical Systems): Új megoldás; ez a legfontosabb kapcsoló! Elektromos vezérléssel mechanikailag végzi el a kapcsolást. Egyszerű

esetben ilyen: Állítható pozíciójú tükör Ilyen tükrök mátrixba szervezve: 2D MEMS kapcsoló Ennek hátránya: Be/kimenetek négyzetével nő a kapcsolók száma. Előnye: Könnyű, olcsó, tisztán optikai vezetés. 3D: Nemcsak két állás, egy szabadsági fok van: a tükröt felfüggesztik két tengellyel, így tetszőleges irányba nézhet. 2 tengellyel felfüggesztett tükör Mátrixban: Szembehelyezett mátrixok: mátrix mátrix vákuum 3D MEMS kapcsoló Előnye: Nem N2 tükör kell. Hátránya: Pontosan kell pozicionálni. A MEMS hátránya általában: Mechanikai rezgésekre érzékeny, és kopik. 168 Ettől függetlenül ígéretes megoldás. Bubble switch: Ötlet: Kapilláris csövekben buborék van, amelynek más a törésmutatója, mint a folyadéké. melegítő buborék SiO2 folyadék bubble switch Ha nincs buborék, akkor a fény továbbhalad. Ha a folyadék felmelegszik, buborék keletkezik, amelyen tükröződés történik. Ez egy 1x2-es

kapcsoló. Ennél nagyobbat úgy lehet csinálni, hogy több ilyent egymás után elhelyezünk 5. Szűrők: Mire használjuk? WDM-ben: szétválogatni a különböző hullámhosszakat. Meg lehet oldani prizmával is, de optikai hálózatban prizma helyett szűrőt használnak. Legegyszerűbb szűrő: Rács: λ1 λ1 + λ2 λ2 periodikusan megváltoztatott törésmutató rácsok Hosszában is lehet rácsot csinálni: ibolyántúli sugárral periodikusan „beleírnak” a fényvezetőbe, vagyis megváltoztatják a törésmutatóját. FP (Fabry Perot) dielektromos reflektorok: Ez egy rezgő üreg. Olyan, mint két szembe helyezett tükör, amelyen ide-oda verődik a fény Bizonyos hullámhosszok így jobban elnyelődnek, míg mások kevésbé. AWG (Arrayed Waveguide Grating): Tömbös hullámvezető rács. Szűrők helyett használják: 169 λ1 λ2 hullámvezető λ3 bemenet AWG Az egymás melletti hullámvezetők között állandó a hosszkülönbség. A fáziskülönbség miatt

különböző kimeneteken jelennek meg a hullámhosszok. A magyar WDM hálózat is így működik. Az nem használ kapcsolót/rendezőt, hanem kézzel kell konfigurálni Optikai hálózatok fejlődése: Kezdetben: Egy hullámhossz: egyetlen jel Hullámhosszosztásos ötlet: Egy szálon két jelet vezettek át, két különböző vezetési ablakban. Sőt, két irányban is Ez ritka megoldás; a jelet erősíteni kell. Első hullámhosszosztás: Pont-pont WDM szakasz. A kábelt régen lefektették - 12 kábel van. Mi van, ha ez kimerül? 1. Új kábeleket kell lefektetni 2. WDM rendszer bevezetése (Az SDH-nak színes interfésze van: egy transzponder egy adott hullámhosszú jelet egy keskeny jellé alakítja.) Következő lépés: Ha két város között nem szükséges olyan nagy kapacitás, akkor leágazást csinálunk OADM-mel (Optical Add-Drop Multiplexer): OADM leágazás OADM ROADM: Reconfigurable OADM Következő lépés: Gyűrűk legyenek Előnye: Választhatunk küldési

irányt; hiba esetén védelem. De: Nincs értelme egész kontinenseket gyűrűvel kiépíteni. Szövevényes háló Hierarchikus gyűrű Jelenleg: Városok között gyűrű van; országok, kontinensek között pedig szövevényes háló. Szövevényes hálón belül: OTN (Optical Transport Network): 170 ITU-T ajánlás menedzser M λ4 λ4 λ4 optikai rendező OTN A menedzser eld0nti, melyik a megfelelő (legrövidebb, végig szabad) útvonal, beállítja a rendezőket. SDH-val megegyezik a működése, de itt most nem bérelt vonalak, hanem bérelt hullámhosszak vannak. (A magyarországi hálózatban nincs konfigurálható OADM, hanem be van drótozva.) Hogyan lehetne ezt dinamikussá tenni? (Például tárcsázást megvalósítani.) MPλS (Multi Protocol λ switching): Ez az IETF elképzelése. Hullámhossz információval vezéreljük az egészet: O/E E/O S O/E térkapcsoló, tisztán elektronikus MPλS ASON (Automatic Switched Optical Network): Jelzésrendszer,

független attól, hogy S kapcsolót vagy MEMS-et használunk. Itt tartunk most (2002 októberében építettek egy teszthálózatot Torino-ban). Következő lépés: Nemcsak dinamikussá, hanem többrétegűvé tenni: különböző technológiákat egymásra rétegezni: GMPLS (Generalized MPLS): IETF ajánlása. Általánosított, mert nem címkekapcsolt, hanem a címkekapcsolás elvén működő, több technológiát egymásra rétegző módszer. Útvonalválasztás: domain-en belül OSPF; domain-en kívül BGP4. Label Distribution Protocol-t használ. ASTN (Automatic Switched Transport Network): Transport, nem Optical: általánosítás. 171 ITU-T ajánlása. Rétegek: PSC (Packet Switching Capable): Csomagkapcsolásra alkalmas, például tudunk közvetlenül IP csomagokat, ATM cellákat vagy MPLS csomagokat szállítani, de nem az optikai tartományban. (L2SC: kapcsolás - pl. Ethernet rétegű) TDM: Időosztásos nyalábolás: – SDH – Digital wrapper - SDH-hoz hasonlóan ez

egy keret, négy soros: Fej (16 oktet) Fej (16 oktet) Fej (16 oktet) Fej (16 oktet) FEC (256 oktet) FEC (256 oktet) FEC (256 oktet) FEC (256 oktet) 4080 oktet Fel lehet tölteni IP csomaggal, ATM cellával stb. FEC (hibavédelem) megéri, hogy ilyen nagy, mert jelregenerálás nélkül nagy távolságokat át lehet hidalni. Innentől tisztán optikai: λSC (λ Switching Capable): hullámhosszkapcsolásra képes. (WBSC (Waveband Switching Capable): a teljes hullámsávot képes kapcsolni.) FSC (Fiber Switching Capable): egyes fényvezető szálak kapcsolására alkalmas; ez rengeteg hullámhosszt jelent. (A Torino-i hálózatban GMPLS-t használtak.) Fejlődés továbbmenetele: OPS (Optical Packet Switching) / OBS (Optical Burst Switching) Most áramkörkapcsoltak az optikai hálózatok. Akkor érdemes OPS/OBS-t használni, ha börsztös a jel, vagyis rövid ideig tartó és nagy kapacitásigényű. OBS: Burst assembling: érkező forgalom összegyűjtése ugyanarra az irányra.

burst assembling OBS A börszt előtt egy fejrészt küldünk egy kontroll hullámhosszon (λctrl), utána a hasznos információt küldjük. Hullámhosszban és időrésben gondolkodunk. Ha nincs szabad időrés vagy hullámhossz: – más útvonalat kell keresni, – vagy pufferelni kell: ezt az optikai tartományban nehéz! 172 OPS: Minden csomag el lesz látva fejrésszel. A fejrész és a rakományrész között, de két csomag között is el kell telnie egy bizonyos időnek (GT, Guard Time): GT bemenet késleltető vonal O/E FR GT 2x2 kapcsolómátrix kimenet vezérlő O/E OPS A késleltető vonal az optikai jelet késlelteti addig, amíg a vezérlő a fejrész alapján beállítja a kapcsolómátrixot. Törekvés: a vezérlést tisztán optikaivá tenni, hogy ne legyen szükség optikai/elektromos átalakításra. 173 8. TÁVKÖZLÉSI SZOFTVEREK Csopaki Gyula, TTT csopaki@ttt.bmehu Távközlési szoftverek lefőbb jellemzői: Beágyazott rendszerként

működik: Igen erős interakció van a hardver elemekkel. A távközlési rendszerek nagyon nagy rendszerek (a Világháló is). Erős interakció valósul meg a jelzésrendszer során: kapcsolat felépítése – információ átvitele – kapcsolat bontása. Kapcsolatok módja: – circuit switched (áramkörkapcsolt) – tolódik el a csomagkapcsolt felé Hardver és szoftver igen erősen kommunikál. Mindig valós idejű Üzeneteket és timer-eket (időzítők) várunk. Adott idő után a rendszertől választ várunk az üzenetünkre. Ha a válasz nem érkezik meg a timer idő alatt, akkor újra elküldjük az üzenetet. Ez egy stimulus-response (gerjesztés-válasz) működés: ConnReq Tx ConnResp stimulus-response Vagy megérkezik a válasz, vagy lejár timer. Hányszor küldjük újra az üzenetet? Az is le van időzítve: pl. 2-szeres vagy 3-szoros próbálkozás után adjuk fel Erősen párhuzamos és elosztott működésű Nincs központi főprogram. Együttműködés,

kooperáció jellemzi (A távközlésben a kapcsoló központok együttműködnek, nincs kitüntetett közülük.) Implementációs (megvalósítási) vonatkozásai: Az implementáció mindig: – nagyon precíz – nagyon egyértelmű Ezért formális nyelvű specifikációkon alapul: formális nyelven leírjuk, mit kell csinálni, ebből a leírásból készülnek el az implementációk. Három nyelv: SDL (Specification and Description Language): ITU-T szabvány. Ezzel foglalkozunk részletesen Matematikai háttere: CEFSM (Communicating Extended Finite State Machine, kommunikáló kiterjesztett véges automata). LOTOS: ISO szabvány. Temporális logikán alapuló leíró nyelv (A mérnökök nem nagyon szeretik ezt használni, mert túlságosan matematikai megközelítésű.) 174 ESTELLE: ISO szabvány. Ez is a CEFSM-en alapul Egy matematikai modellre (a CEFSM-re) két nyelvet definiáltak: az SDL-t és az ESTELLE-t. CEFSM: Communicating (C): üzeneteket küldenek, fogadnak

Extended (E): globális változói vannak a véges automatának (veremautomatának sem voltak!) Finite State Machine (FSM): véges, de nem korlátos állapotszám A sima véges automaták (FSM) nem képesek másik véges automatával kommunikálni, csak annyit tudnak, hogy egy bejövő sztringről megállapítják, hogy jó-e. Ez a távközlő szoftverekhez kevés, itt szükség van kommunikációra, stimulusresponse-ra SDL: Két változata van: GR: Grafikus: ez nagyon népszerű, manapság SDL-GR-rel írják le a távközlési szoftvereket. PR: Számítógép ezt használja, a szintaktikai elemzők (parser-ek) ezzel tudnak megküzdeni. (LL(1) vagy LR(1) elemzőt használnak.) 175 www.sdlforumorg Az SDL-t egy példán keresztül mutatjuk be: Példa: InRes rendszer (Azért az InRes rendszert nézzük, mert ez is ISO szabvány ,és egyszerű, lehet csak a lényegre koncentrálni.) A user B user InRes szolgálati primitívek: InRes system InRes szolgálati primitívek: ICONconf

IDISind ICONind IDATind ICONreq IDATreq IDISreq ICONresp Initiator entitás CC DR AK InRes protokoll (PDU-k) CR DT Közeg SP Response entitás Közeg SP Medium (közeg) InRes SP: Service Primitive, szolgálati primitív PDU: Protocol Data Unit, protokoll adategység ICON: Initiator Connection IDIS: Initiator Disconnect IDAT: Initiator Data req: request ind: indication resp: response conf: confirmation CC: Connection Confirm DR: Disconnect Request AK: Acknowledge CR: Connection Request DT: Data Az InRes egy kapcsolat-orientált információátviteli rendszer. A közeg itt egy megbízhatatlan átviteli közeg. (Megbízhatónál is hasonlóan működne, de kevesebb időzítő és kevesebb ismétlési igény lenne.) Kapcsolatfelépítés (Connection Establishment): Ábrázolás MSC-vel (Message Sequence Chart): 176 A user InRes service B user ICONreq ICONind CR T1 timer ICONresp ICONconf Sikeres (successful) kapcsolatfelépítés CC IDISreq Sikertelen (unsuccessful)

kapcsolatfelépítés IDISind DR Ez szerencsésebb eset, mert itt a „B user” legalább válaszol. Olyan eset is előfordulhat, hogy nem válaszol Honnan tudjuk, hogy nincs válasz? Ha a T1 timer adott idején belül nem jön válasz, akkor újra elküldjük a kérést. ICONreq count = 1 T1 ICONreq T1 Az ismétlések számát be lehet állítani. count = 2 IDISind 177 Miért építünk fel kapcsolatot? Azért, hogy adatátvitel történjen: Adatátvitel (Information Transfer): (Egyelőre szolgálati primitívek szintjén.) A user InRes service B user IDATreq IDATind DT Sikeres AK IDISind Sikertelen adatátvitel Kapcsolat bontása (Disconnect): A user InRes service B user IDISreq IDISind DR kapcsolat bontása InRes-ben mindig a válaszoló fél bontja a kapcsolatot. (Ez így van fax esetén is) (Vezetékes telefon elnevezése: „földrajzi”. A kék/zöld stb számokra mondják, hogy „nem földrajzi”) AJÁNLOTT IRODALOM: Ellsberger–Hogrefe–Sarma: SDL –

Formal Object Oriented Communicative Systems (Prentice Hall 1997) Venieris–Zizza–Magedanz: Object Oriented Software Technologies in Telecommunications, From Theory To Practice (John Wiley & Sons 2000) (+ Online könyv) Az SDL tipikusan top-down moduláris leíró nyelv. SDL megfelel egy CEFSM leírásának. 178 System block b1 block b2 . (véges, de nem korlátos számú) block bn struktúra processzek block b1,1 process p1 . block b1,m process pk SDL A processzek írják le a CEFSM viselkedését (behavio(u)r). Ezek fölött egy struktúra van, mert egy nagy rendszert kötelező modularizálni. A struktúra akárhány szintes lehet, de legalul mindig ott vannak a processzek. A blokkok típusok, ezeket példányosítjuk (objektum-orientáltság, típusdefiníció). 179 InRes: processz System InRes block InRes service block St Ini blokk Isap Ini Isap Res Isap1 Rsap1 block St Res Isap process Initiator process Responder Ipdu Rpdu process Coder Ini

block Medium Rsap process Coder Resp Msap Msap Msap1 Msap2 Msap r1 Msap r2 process Msap Manager Internal process Msap Manager InRes processzek, blokkok St: Station Msap: Medium Service Access Point Egy blokkban legalább egy processznek kell lennie, felső korlátja nincs a processzeknek. Minden processzt és blokkot el kell nevezni. (A „block InRes service” elhagyható.) Kommunikációs utak: Blokkon belül: jelutak (signalroute): Processzek közötti ill. blokkfelülettel való kommunikációra szolgálnak Ezek mindig késleltetés nélküliek (no delay) Blokkok között: csatornák (channel): Ezek lehetnek késleltetésesek (delay) vagy késleltetés nélküliek (no delay). (Itt a csatornák: Msap1, Msap2, Isap1, Rsap1, Isap Ini, Isap Res.) Grafikus jelölésük: 180 no delay delay 181 Emlékeztető: A távközlési szoftverek: – erősen interaktív rendszerek – erősen beágyazottak a hardverbe (A befektetett emberi erő 80%-át a szoftver elkészítése

teszi ki) – jól definiált, formalizmusokkal SDL: Egyértelmű, gondos specifikációra ad lehetőséget. SDL (formális leírás) Implementáció (C, C++, Java) készülhet belőle. Támogatja: – optimalizálást, tesztelést – implementáció – verifikációt, validációt – specifikáció InRes specifikációja: Struktúra, architektúra leírására eszközök: – System: egy van belőle – Block: akárhány, de minimum egy; lehet többrétegű Viselkedés leírására: – Process Processzek: Nem statikus elemek, dinamikusan létrehozhatók. Hányat lehet létrehozni? process Initiator (1, 1) A processz neve alatt zárójelben lévő számok jelzik. Az első szám azt jelenti, hogy hány ilyen processz van kezdetben, amikor a rendszer működésbe lép. A második szám pedig azt jelenti, hogy legfeljebb hány lehet egyidejűleg (Jelen esetben az Initiator processzből egy van kezdetben, és mindvégig egy marad.) process p1 (0, ) Üresen hagyjuk a szám helyét

akkor, ha tetszőleges. (Ebben a példában „az élet kezdetén” nincs sehány p1 processz, és létrejöhet akárhány, nincs felső korlát – ilyen a mobiltelefon hívás.) bemeneti sor (input queue) process p1 process p2 process p3 182 Minden processznek egyetlen bemeneti sora van: ez egy FIFO sor, ebben vannak a signal-ok. A saját magának küldött jel például az időzítő (timer). Process Initiator: Időzítő deklarálása: Synonym p Duration := 5; Itt „Duration” lényegében a „p” változó típusa; intervallum. („Time” jelentene abszolút időpontot) Nem kell megadni, hogy 5 s-ról, 5 ms-ról vagy 5 μs-ról van-e szó; modellezéskor választunk valamilyen mértékegységet az időegységre, pl. itt: s q0 (kezdőállapot) vár a jelre disconnected INITIATOR RESPONDER érkezik input ICONreq ICONreq CR ICONind output T CR ICONresp CC ICONconf counter := 1 PDU-k set(now+p, T) wait CC ICONconf pozitív válasz, sikeres kapcs. felép. p

idő múlva kell megjönnie az időzítésnek sikertelen DR reset(T) szolgálati primitívek jött a timer jel T false counter < 4 true reset(T) IDISind IDISind CR number := 1 disconnected disconnected incr(counter) connected set(now+p, T) wait 183 Ha T időn belül nem érkezik CC, akkor baj van, újra el kell küldeni a CR-t. A „counter” az ismétlés-számláló. InRes-ben 4-szer próbálkozik, mielőtt feladja (Egy valós rendszer, pl mobil, csak kétszer próbálkozik; de ezt be lehet állítani a központban.) Mennyire választják a timer értékét? Magyarországi ISDN-nél például 1 másodperc (a helyi központtal történő kapcsolat létesítésekor – nagyobb távolságra lehet több). Mi van akkor ha a „wait” állapotban nem e három jel (CC, DR, T) egyike érkezik? Akkor az a jel elvész. Minden jelről, ami számít, nyilatkozni kell A későbbi felhasználásra szánt (for later use) jelekről külön lehet nyilatkozni. connected INITIATOR

RESPONDER IDATreq(d) IDATreq(d) DT DR IDATind T DT(d, number) counter := 1 set(now+p, T) sending IDISind disconnected AK 184 Elvárok egy nyugtát (AK). Ha nem jön T időn belül, akkor újra elküldöm az adatot sending AK(num) T IDATreq(d) reset(T) Érkezhet új kérés, nem tudunk vele mit kezdeni, de nem akarjuk eldobni: „save”: maradjon a sorban, nézzük a következőt false num = number negatív ACK pozitív ACK true false counter < 4 number := succ(number) true connected IDISind DT(d, number) disconnected incr(counter) set(now+p, T) sending A nyugtával (AK) kapunk egy sorszámot (num). Ezt összehasonlítjuk azzal a sorszámmal, amivel elláttuk a küldött üzenetünket. Pozitív nyugtát az jelenti, ha ugyanazt a sorszámot kaptuk a nyugtával, mint amit küldtünk 185 (A többi processz ennél kisebb lesz!) Process Responder: Ez elég passzív szerepet játszik. wait INITIATOR RESPONDER ICONreq disconnected ICONresp CR ICONind T CR

number := 0 ICONresp CC ICONconf ICONind wait CC connected Itt nincs szükség timer-re, mert az Initiator oldalon le van időzítve. connected INITIATOR RESPONDER IDATreq(d) DT(d, num) DT IDATind T num = false succ(number) true AK AK(number) IDATind(d) – AK(num) „Dash”: itt azt jelenti, hogy ugyanabba az állapotba lép vissza, ahonnan érkezett number := succ(number) Legegyszerűbb esetben a sorszám (number) egy bites; értéke 0 vagy 1. connected 186 * IDISreq Az összes állapotot jelenti. Ezt az ágat rá kell kapcsolni minden állapotra. DR disconnected Ha majdnem minden állapotot szeretnénk jelölni: *(St1, St2) kivételek Ha néhány állapotot szeretnénk jelölni: St3, St4, St5 ezekre az állapotokra vonatkozik 187 Process Coder Ini: Feladata: Protokoll-adatelemeket (PDU-kat) lekódolni a Medium blokk szolgálati adatelemeivé (SDU-vá). CR DT CC AK DR PDU Coder Ini idle SDU MDATreq átkódolás PDU CR DT(d, num) MDATind(sdu)

sdu!id := DT sdu!num := num sdu!data := d sdu!id := CR sdu!id CC SDU MDATreq(sdu) CC AK AK(sdu!num) idle SDU (Service Data Unit): Szolgálati adatelem, amit átviszünk a közegen (Medium-on). id sdu!id: azonosító (identifier), PDU típusa, pl. CR , DT num sdu!num: sorszám; most szerény a protokoll, ezért itt 1 bit méretű MDATind idle data sdu!data: adat (ha valami egyéb érkezik, nem csinálunk semmit) DR DR other 188 A „save” művelet: A processzeknek mindig egyetlen bemenő soruk van. Ha egy „save” műveletet hajtunk végre, akkor a sor elején lévő jelet ott hagyjuk, de lehet venni a következő elemét a sornak. bemeneti sor (input queue) save: itt marad, de lehet venni a következőt process p1 189 Emlékeztető: Távközlési szoftverek főbb jellemzői: – beágyazott szoftverek, erős interakció a hardverrel (hw - sw arány 10% : 90%) – mindig valós idejű, stimulus-response kommunikációt végeznek matematikai háttere: CEFSM

– erősen párhuzamos, elosztott rendszerek – implementáció: precíz; formális leíró nyelven (FDT) alapul: SDL is ilyen Az SDL nem öncélú, hanem az SDL-ből tool-ok (SDT, SDL Design Tool) segítségével automatikusan készül el az implementáció. UML (nagy rokonsága van az SDL-lel) SDL / MSC (szimbiózisban élnek) TTCN (tesztsorozatok generálására) ASN.1 UML: Unified Modeling Language SDL: Specification and Description Language MSC: Message Sequence Chart TTCN: Tree and Tabular Combined Notation ASN: Abstract Syntax Notation SDL, UML között lehet transzformálni. – méret: nagyon nagy mai nyelvek régebbi nyelvek Régen is volt igény formális leírásra, mert szükség volt nagy szoftverekre. FORTRAN ALGOL COBOL PL/1 PASCAL C C++ JAVA AT&T Bell Laboratory terméke (mint ahogyan a Unix operációs rendszer is; távközlési szoftverek ösztönözték). 190 CORBA (Common Object Request Broker Architecture): Fejlesztőeszköz, metodológia,

technika az elosztott távközlési szoftverek fejlesztéséhez. http://www.corbaorg/gettingstarted szerver kliens Interface Repository Dynamic Invocation Interface Client IDL stubs ORB Interface Static Skeleton Dynamic Skeleton Interface Implementation Repository Object Adapter ORB1 ORB (Object Request Broker) Core ORBn Repository: tárház (adatbázis is lehet) Invocation: megszólítás, hívás IDL: Interface Definition Language Stub: csonk Skeleton: csontváz A CORBA egy általános célú, objektum-orientált szabvány elosztott programok fejlesztésére. Kliens-szerver párok kívánnak együttműködni: kliens a szervertől kér segítséget. A kliensen és a szerveren különböző nyelven írt programok futnak, ezek mégis harmonikusan együttműködnek. Ahhoz, hogy a kliens elérje a szervert, kell egy interfész definíciós nyelv (IDL, Interface Definition Language). Ez felülemelkedik a programon, egy közös felületet biztosít. Minden objektumhoz egy

csonk tartozik ORB (Object Request Broker): Miért felel? – Biztosítja a kommunikációs kapcsolatot a kliens és a szerver objektumok között egy elosztott környezetben. – Felismeri és azonosítja a kliens kéréseket: azonosítja a szerver objektumokat a kérések alapján, és aktiválja azokat. Több különböző implementáció (ORB1, . ORBn) létezik, ezek kommunikációja is megoldott Az ORB ebben az értelemben hasonlít az RPC-hez (Remote Procedure Call). A kliens nem tud a szerveren futó objektumokról semmit, csak az IDL-en keresztül éri el azokat: az IDL segítségével kommunikál az objektum interfészével. ORB szolgáltatások (ORB services): – Objektum lokalizációjának kezelése (hely: lehet ugyanazon a gépen vagy távoli gépen). – Objektum implementációjának transzparenciáját biztosítja: Nem tudjuk, milyen programozási nyelven íródott az objektum; az ORB ezt megoldja. – Objektumállapot transzparenciája: Semmit nem tudunk az

objektum állapotáról, de nem is érdekel; ORB nyújtja, kezeli. 191 – Objektum kommunikációs mechanizmus: A kliensnek csak a kliens kommunikációs szabályait kell ismerni. IDL (Interface Definition Language): Hasonlít a C++ nyelvre. Mit vállal fel? – Objektum interfészek deklarálását – Nyelvfüggetlen deklarációt biztosít DII (Dynamic Invocation Interface): Mit vállal fel? – Ha a szerver oldalon az objektum rendelkezésre áll, akkor abból a kliens oldali stub-ok kinyerését támogatja. Interface Repository: Runtime adatbázis; a szerver oldali objektumok IDL definícióit tartalmazza (hogy ne kelljen mindig legenerálni). A szerver oldali objektumok dinamikusan növekedhetnek – ezek IDL-je van elhelyezve a tárházban. Régen emiatt takarítani kellett, de manapság már nagyon nagy tárházak állnak rendelkezésre. Object Adapter: Szerver oldali objektumok többfélék lehetnek: 1. EXE file – ezt csak el kell indítani 2. Java implementáció

– ehhez kell Virtual Machine 3. Adatbázis objektumok Mit vállal fel? – Objektumok elindítását, karbantartását, működését biztosítja. – Az ORB számára egy érthető, kommunikációra alkalmas, kezelhető felületet nyújt. Static, Dynamic Skeleton: A szerver oldali objektumok, implementációk statikus, dinamikus hívását támogatja. Implementation Repository: Implementációs adatbázis. Szerver oldali implementációk tárolására szolgál: itt vannak az objektumok implementációi. A fejlesztés fázisában is együtt kell működniük az objektumoknak; a CORBA ezt is támogatja. Távközlés mellett Electronic Banking rendszerekben is használják a CORBA-t. Távközlési szoftverek – ASN.1 nyelv Ziegler Gábor, BME-TTT A fóliák itt érhetők el: http://leda.tttbmehu/~ziegler/TavkHal Távközlési szoftverek jellemzői: – Magas fokú megbízhatóság: az SS7 (ISDN utódhálózatok, pl. földi mobil) célja: „öt kilences” (vagyis 99,999%-os)

rendelkezésre állás. – Moduláris felépítés: struktúráltság, hierarchia. – Skálázhatóság: ugyanaz a szoftver fut a kis központokban, mint a budapestiben, csak máshogy paraméterezve. 192 – – – – – – Redundáns elemek Elosztott, beágyazott Multiprocesszing / multitaszking / többszálúság Eseményvezérelt: gerjesztés-válasz, vagyis reaktív rendszerek, szemben az ún. adattranszformációs rendszerekkel Adatbázis-kezelés: IN, PLMN stb. Speciális programozási nyelvek Magas fokú megbízhatóság: 99,999%-os megbízhatóság konkrét időben legfeljebb 5,256 perc kiesést jelent egy évben (ami 1,2 millió forint bevételkiesést okoz). Modularitás: Menet közben kell tudni verziót váltani! Távközlési szoftverek részei: Nyílt rendszereknek csak a külső viselkedését lehet számonkérni. „Belső” szoftverek: A belső vezérlése, működtetése a rendszernek. Ehhez senkinek semmi köze a gyártón kívül „Külső”

szoftverek: Ezek gyakorlatilag a protokollok. Külvilággal való interakcióval szemben szabunk követelményeket, azt vizsgáljuk White box tesztelést nem lehet végezni a távközlésben, mert a gyártó nem enged hozzáférni a belső szerkezethez. Protokollok: Három szabály: – Szintaktikai szabályok: Az üzenet formátuma hogy néz ki? Az ASN.1 nyelv erre való – Szemantikai szabályok: Mit jelent egy adott üzenet? – Időbeli szabályok: Mikor, milyen szituációban milyen üzenet következhet? Ez a vezérlési információja a protokollnak. Véges automata alapú; SDL, ESTELLE, LOTOS nyelv Protokollok technológiai problémái: Nem egyértelmű a protokoll: Egyre nagyobb mértékben használnak SDL-t, de sok szabvány még „plain English text-ben” (szövegesen, angolul) van specifikálva (pl. UMTS) Ez viszont nem egy formális leírás Automatikus kódgenerálás: Optimalizálni kell – Mire optimalizáljunk? Mivel nem egyértelmű a protokoll, tesztelni kell:

Például az „öt kilences” megbízhatóságot. Konformancia (alkalmasság, megfelelőség) vizsgálata: Megfelel-e a specifikációnak a protokoll? Sok opció létezik. Probléma még: OSI alapelve: Nem nézhetek bele a dobozba, hogy hogyan működik! Fekete a doboz, ezért végtelen hosszú megfigyelés kell! Például ha feltesszük, hogy a dobozban egy véges automata van: elvi szinten nem korlátos az állapotok száma. Vezérelhetőségi probléma: Héjakra van bontva, a belsejéhez nem férünk hozzá. Például UMTS-ben a rádiós kiosztás protokollját tesztelni: 193 RNC NBAP Radio Network protokoll Controller bázisállomás Ha a bázisállomást kell tesztelni: RNC-t egy tesztegységre cseréljük, NBAP üzenetekkel bombázzuk. Probléma akkor van, ha az RNC-t kell tesztelni: Hogyan kényszerítjük rá az RNC-t a kívánt viselkedésre? Megfigyelhetőségi probléma: InRes Service ICONreq User ICONind ICONresp ICONconf csak ennyit látunk Itt legalább három

interfészt kéne vizsgálni egyszerre. A baj az, hogy a gyártó nem engedi szétcincálni a rendszert Csak azt tudom ellenőrizni, hogy ICONreq hatására jön egy ICONconf; de lehetséges ez is: 194 InRes Service User ICONreq ICONconf ICONind ICONresp Itt ész nélkül küldte az ICONconf jelet, mégis ugyanazt látjuk, mint az előző esetben. 195 Különböző formális leíró eszközök (FDT-k) kapcsolata: Validálás/tesztgenerálás Követelmény meghatározás UML Követelmény meghatározás ASN.1 újrafelhasználás Követelmény meghatározás MSC validálás újrafelhasználás tesztgenerálás SDL Validálás/verifikálás TTCN kódgenerálás kódgenerálás IUT Megfelelősség (konformancia) Vizsgálat Vizsgált megvalósítás ASN.1: üzenet formátumát specifikálja Validálás: alternatíva a TTCN-hez képest. TS Vizsgáló rendszer TTCN (Tree and Tabular Combined Notation): Fa és táblázat egyesített jelölésrendszer. „Kifordított

SDL”: SDL-ben: reaktív rendszereket modellezünk. TTCN-ben: a reaktív rendszereket tesztelni tudjuk. UML (Unified Modeling Language): Sok hasonlóság van a többivel. (A többi korábban született) Az UML magasabb, absztraktabb szinten operál RS (Requirement Specification): Követelmény meghatározás. Az SDL specifikáció ritka, gazdaságossági okokból. 196 ASN.1 (Abstract Syntax Notation): Semmi mással nem foglalkozik, csak az üzenetek szintaxisával. (Az motiválta, hogy az ember a távközlésben folyton feltalálja a kereket: új szintaxist talál ki.) „Klasszikus módja” a protokoll tervezésnek és megvalósításnak Vezérlés + a protokoll üzenetek struktúrája és tartalma Kézi kódolása a protokoll üzeneteknek és vezérlésnek Szöveges/táblázatos (ritkán SDL/MSC) “ASN.1 módja” a protokoll tervezésnek és megvalósításnak Vezérlés Protokoll specifikácó a protokoll üzenetek struktúrája és tartalma ASN.1 abstact syntax A

vezérlés kézi kódolása Protokoll megvalósítás (újra és újra kifejlesztjük a kereket) Az ASN.1 elemek automatikus kódolása általános célú ASN.1 enkóderrel Ez akár 3. fél terméke is lehet ASN.1 transfer syntax Szétválasztja a vezérlési és az üzenet részeket. ASN.1-ben matematikai egészekkel lehet operálni – ebben benne van a ±∞ is Két része: – Absztrakt szintaxis – Átviteli szintaxis: hogy a vonalon való átvitelhez egységesen jelenjen meg az üzenet. Az átviteli szintaxisban kódolási szabályok (Encoding Rules, ER) vannak: – BER: Basic Encoding Rules – PER: Packed Encoding Rules – XER: XML Encoding Rules Feladata: Csak arra kelljen koncentrálni, mit üzenünk. Hogy hogyan, azzal az ER foglalkozik Ugyanígy a vevőnél: nem kell tudnia, hogy milyen üzenetet kap. A BER szószátyár: például egy Boolean-t három okteten visz át! Ez rádiós alkalmazásokban pazarlás. A PER ezzel szemben a Boolean-t egy biten viszi át, ennek

viszont az a hátránya, hogy a vevőnek tudnia kell, hogy egy Boolean-t kap. (TTCN-re nem maradt idő, nem foglalkozunk vele.) VÁLASZTHATÓ TÁRGY: IP alapú kommunikáció szoftver technológiája VITT9374