Távközléstechnika

Távközléstechnika

A tantárgy felelős oktatója: Maros DóraElmélet: 39 óra

Oktatók: Maros Dóra, docens: bevezetés, alapfogalmak (6 óra)Gudra Tibor, óraadó: hálózati ismeretek (12 óra)Antók Péter, óraadó: optikai hálózatok (3 óra)Lukács György, óraadó: rádiós átvitel (6 óra)Gyányi Sándor, adjunktus: IP (9 óra)Kármán József, óraadó: hálózatmenedzsment (3 óra)ZH: 2 óra

Specifikációk, szabványok és

testületek

Comité Européen de Normalisation Électrotechnique;

Világszervezetek:

Európai szervezetek:

European Telecommunications Standards Institute

International Telecommunication Union

International Electrotechnical Commission

International Organization for Standardization

Szabályozási szervezetekSzabványosítási szervezetek

Institute of Electrical and Electronics

Engineers

Internet Engineering Task Force

International Federation for Information

Processing

Szakmai szervezetek

Nemzetközi Távközlési Únió(www.itu.int)

Az ENSZ keretein belül működő szervezet, amely nemzetközi szinten szabályozza a távközlési és informatikai rendszerek egységes működését, összekapcsolhatósági feltételeit.

193 ország tagja az ITU-nak

A szabályozások létrehozásában több mint 700 akadémiai (egyetemek) és ipari szereplő is részt vesz.

A világ legnagyobb ICT (Information and Communication Technologies) szabályozási szervezete

International Telecommunication Union

Nemzetközi Távközlési Únió

Szektorok:

ITU-R: Rádiókommunikációs szektorITU-T: Távközlés szabályozási szektorITU-D: Távközlés fejlesztési szektor

https://www.youtube.com/watch?v=S_BCkvTM4wk

Nemzetközi Távközlési ÚnióITU-R

Fő feladatai:

•Rádiós spektrum menedzselése, harmonizálása, globális szabályozása és felügyelete (földi, tengeri, űr)•Műholdas kommunikáció, műholdak működésének szabályozása és felügyelete

Területek: fix és mobil telekommunikáció, műsorszórás, GPS, amatőr rádiózás, űrkutatás, meteorológia, veszélyhelyzeti kommunikáció, környezetvédelmi megfigyelések

Nemzetközi Távközlési ÚnióITU-T

Fő feladatai:

•Nemzetközi szabályozások (ITU-T Recommendations) megalkotása a telekommunikáció minden érintett területére. •Hálózatok interoperabilitásának (átjárhatóság, együttműködés) biztosítása közös szabályozási környezetre alapulva

Területek: hang- (beszéd), audio-, video-, adatátvitel (kódolási eljárások, átviteli megoldások és protokollok)

Nemzetközi Távközlési ÚnióITU-D

Fő feladatai:

•A z ICT szempontjából elmaradott térségek (fejlődő országok) felzárkóztatása, technológiák, hálózatok fejlesztése, szakemberek képzése•Veszélyhelyzeti kommunikáció (előrejelzés, riasztás, tájékoztatás, mentés)•Környezetvédelem, klímaváltozás, fenntartható fejlődés (energiafogyasztás, káros anyagok, újrahasznosítás)

Nemzetközi Távközlési ÚnióStudy Groups (SG)

ITU-R ITU-T (2013-2016)

Nemzetközi Távközlési ÚnióITU-T

ITU-T Recommendations: normatív ajánlások vagy dokumentumok (több mint 4000) Nem kötelező, csak akkor ha az a nemzeti szabályozásokban megjelenikNem normatív dokumentumok: Technical papers (SG-ok által összeállított anyagok, tanulmányok stb.)Kézikönyvek: Handbooks (hálózattervezés, szolgáltatás minőség, elektromágneses zavarok, tesztek, stb.)Most nézzünk bele: www.itu.int


Európai Távközlési Szabványosítási Intézet

(www.etsi.org)

Európai Unió alá tartozó szabványosítási szervezet

ICT-hez kapcsolódó szabványokat hoz létre, amelyek nem csak európai országokban érvényesek (pl.GSM)

Non-profit szervezet, 5 kontinens, 63 ország, 750 különböző szervezete vesz részt a szabványosításban

Nemzeti Média és Hírközlési Hatóság

ETSI tagok(www.etsi.org)


ETSI tevékenységek(www.etsi.org)

Műszaki specifikációk és szabványokIpari és európai szabályozásokTesztelési eljárások (berendezés és hálózat)Interoperábilitás teszt eljárások


ETSI dokumentumok fajtái

European Standard (EN) – Európában használatos szabványok, amelyek az Európai Bizottsággal (European Commission EC) való együttműködéssel jön létre, és amelyeket a nemzeti szabványosítási szervezetek is elfogadnak. ETSI Standard (ES) – Szabványok részletes technikai leírásokkalETSI Guide (EG) – Általános ETSI segédanyagok a műszaki szabványok létrehozása, nyilvántartása és kiadása kapcsán. Minden ETSI tag részére azonos alapelvek.

ETSI Technical Specification (TS) – Rövid technikai leírások gyors használatraETSI Technical Report (TR): Műszaki dokumentumokhoz kapcsolódó kisegítő anyagok (magyarázatok, alkalmazás stb.)ETSI Special Report (SR) – Különböző célú és tartalmú jelentések, leírások, állásfoglalásokETSI Group Specification (GS) – Egy adott munkacsoport által ajánlott specifikáció


ETSI dokumentumok fajtái


ETSI szabványok keresése, letöltése

Fontos!

Ha technikai specifikációkra vagyunk kíváncsiak MINDIG HITELES FORRÁSOKBÓL DOLGOZZUNK!

Azaz vegyük elő az eredeti szabványokat, amelyek ingyenesen letölthetők a szabványosítási szervezetek honlapjairól!

Nézzünk néhány példát: www.etsi.org

http://www.etsi.org/


ETSI Clusterek

Így is kereshetünk!

Válasszunk egy Clustert és ott megtalálunk

minden szükséges

dokumentációt!

Third Generaton Partnership Project

3GPP speciálisan

mobil szabványokkal

foglalkozik

Technikai bizottságok

3GPP a mobil szabványosítás fellegvára

Tagjai (6 szabványosítási szervezet):A 3GPP által létrehozott specifikációkat az ETSI szabványként fogadja el!www.3gpp.orgA mobil szabványokat inkább itt keressük!

http://www.3gpp.org/

3GPP specifikációk struktúrája, számozása

A specifikációk időben un. RELEASE-ekben kerülnek kiadásra.Az első a R99 volt, amely kb. 2000-ben került kibocsátásra ! Utána: R4…..R12 (nézzünk egy példát!)

Internet Engineering Task Force www.ietf.org

Szlogen: „The goal of the IETF is to make the Internet work better” Internet szabványok létrehozására alakult nemzetközi szervezet, mérnökökből áll.Technikai megoldások kidolgozása a különböző hálózatok interneten keresztüli kommunikációjának összehangolásáraTagjai önkéntesek, bárki csatlakozhat.Szoros együttműködésben az Internet Society-velSzabványok un. Request for Comments (RFC) dokumentumokban

IETF WG-kwww.ietf.org

Working Group-ok (WG) egyes speciális területeken dolgoznak

IETF RFC-kwww.ietf.org


Engineers

Eye-triple-E www.ieee.org

•A világ legnagyobb műszaki-tudományos egyesülete•A területen a legújabb tudományos eredmények publikációs helye (konferenciák, cikkek, tanulmányok stb.)•Oktatás, tehetséggondozás•Technológiai szabványok kidolgozása, ajánlása

•Bárki beléphet•Előnyök: a legújabb trendek, technológiák megismerése, szakmai kapcsolatépítés, publikálás, konferenciák, szakmai segítség


Engineers

IEEE tagságwww.ieee.org

Több mint 430.000 tag 160 országból 120.000 hallgató 80 országból 333 szekció a világ minden részén (HS) 432 egyéb, nem műszaki kérdésekkel foglalkozó csoport, pl. Women in Engineering, vagy Life Members (hátrányos helyzetűek kommunikációja)


Engineers

IEEE Xplore http://ieeexplore.ieee.org/

Újságok 1872-től!


Engineers

IEEE Xplore Standards http://ieeexplore.ieee.org/

xpl/standards.jsp

http://ieeexplore.ieee.org/

Institute of Electrical and Electronics Engineers

IEEE szabványok www.ieee.org

A legismertebb IEEE szabvány az IEEE 802.11 WLAN szabvány

NMHHwww.nmhh.hu

A hazai elektronikus média és infokommunikációs rendszerek/hálózatok zavartalan (együtt)működésének felügyelete, szabályozása.

Az NMHH jogalkotói státuszba került az Elektronikus Hírközlési törvényben (Eht.) foglalt módon.

Részt vesz a nemzetközi szervezetek szabályozási munkájában (ITU, ETSI)

NMHH főbb tevékenységek

Nemzetközi előírások harmonizálása (ITU, ETSI, EU) a magyar környezetre, illeszkedve a magyar jogszabályokhoz (elektronikus kommunikáció, postai szolgáltatások, IT és média piac)

Hivatalos állásfoglalások kiadása ha a jogszabályok ezt előírják. Az állásfoglalás leírja egy adott eljárás azon jellemzőit, amelyek a jogszabályi megfelelőséget támasztják alá és tájékoztatják az előfizetőket és a szolgáltatókat bizonyos fontos kérdésekről


Frekvenciagazdálkodás feladatai, annak érdekében, hogy a különböző rádiós átviteli rendszerek egymást és más rendszereket ne zavarjanak.

Szolgáltatók, szolgáltatások nyilvántartása, engedélyek kiadása annak érdekében, hogy a műszaki és működtetési feltételek megfeleljenek a magyar és nemzetközi előírásoknak

Rádióberendezések forgalmazásának engedélyezése, figyelembe véve az európai szintű követelményeket


Hívószámok kiosztása (belföldön), karbantartása, számhordozás kezelése

Szolgáltatás azonosítók meghatározása, nyilvántartása (szolgáltatás fajtája, típusazonosítója)

E-aláírás felügyelete, engedélyek kiadása, ellenőrzés


Piaci tevékenységek:

• Riportok• Piaci analízisek• Piacfelügyelet• Statisztikák• Piackutatás

Távközlési hálózatokalapfogalmak

Hálózati oldal (amiből a végfelhasználó nem sokat lát)

Felhasználói oldal (amiből a szolgáltató nem sokat lát)

…és ami közte van(amiből senki nem lát semmit)

Távközlési hálózat Definíció

•Az információ elektronikus távolsági továbbítására alkalmas hálózat, melyben a forgalmat (ma már) számítógépek vezérlik.(Régebben nem így volt).

•Az információ lehet hang, szöveg, kép, video és adat.

•A mai hálózatok számítástechnikai/informatikai és távközlési hálózati elemekből (hardver és szoftver) állnak, egyesítik a távközlési és informatikai hálózatokat ezért infokommunikációs hálózatoknak hívjuk őket.

•A technológia: Information and Communications Technology (ICT).

Távközlési hálózat Komponensek

1. Terminálok: hálózati végpontok 2. Számítógépek amelyek irányítják, feldolgozzák és tárolják az információt 3. Összeköttetések amelyeken keresztül az információ eljut az egyik pontból a másikba4. Berendezések amelyek biztosítják az információ küldését, fogadását a különböző összeköttetéseken.5. Szoftverek, amelyek mindent elronthatnak

Távközlési hálózat Földrajzi kiterjedés

Wide Area Network

Metropolitan Area Network

Local Area Network

Personal Area Network

Földrajzi kiterjedéstől függő technológiák mobil

alkalmazásoknál

Földrajzi kiterjedéstől függő technológiák számítógép

hálózatoknál

Alap topológiák

Wide Area Network WAN kapcsolás

Típusok:

1. Bérelt vonal (leased line): csak a bérlő használja (pl. ATM automaták) és fix havidíjat fizet. „Kapcsolni” nem kell, hiszen a végpontok közvetlenül össze vannak kötvehátrány: drága, előny:biztonságos

2. Áramkörkapcsolt (circuit switched, SC): pont-pont összeköttetés egy dedikált úton, a kapcsolat idejére az adott csatorna kizárólagos rendelkezésre áll (az idő után fizetünk), pl. hagyományos telefonkapcsolat (PSTN: Public Switched Telephone Network)hátrány: hívásfelépítése lassú, előny: olcsó


Típusok:

3. Csomagkapcsolt (packet swiched): Az információ változó hosszúságú csomagokra bontva kerül küldésre, de az átviteli közeget több kapcsolat használja egy időben

Kapcsolatorientált (connection oriented): a csomagok csak azután kerülnek elküldésre, ha a szabad útvonal már biztosított, azaz egy virtuális áramkör (virtual circuit) épült ki (X.25, Frame Relay)

Kapcsolat nélküli (connectionless): a csomagok nem előre meghatározott úton mennek, hanem amerre van szabad út (IPV4, IPV6), datagram


Típusok:

4. Cell relay : hasonló a csomagkapcsoláshoz, de kicsi, fix hosszúságú csomagok (cellák) átvitele virtuális áramkörökön keresztül (ATM: Asynchronous Transfer Mode), 2000 előtt használt megoldás, a beszéd és adatcsatornák egyidejű továbbítására)

Áramkörkapcsolás (CS)

Telefonhívás (vezetékes és mobil)Adathívás (modem)Problémák: a kapcsolópont túlterhelt, nincs szabad vonal, a kapcsolat nem építhető ki egyáltalánHa igen, a kapcsolat minősége jó!

Csomagkapcsolás (PS)

Internet (vezetékes és mobil)Adat, beszéd (VoIP), video, audioProblémák: csomagok késnek, mert más utakat járnak be, a kapcsolat elindul, de torlódásnál csomagvesztés lehet (romlik a minőség)

Cell relay (ma már elavultnak számít)

telefon

adat 1

adat 2

Többszörös hozzáférés (Multiple Access, MA)

FDMA (Frequency Division Multiple Access)

Frekvencia

Idő

TDMA (Time Division Multiple Access)

1 csatorna = 1 időrés

CDMA (Code Division Multiple Access)

1 csatorna = 1 kód

Frekvencia

Idő

Frekvencia

Idő

MA: Több felhasználó megosztva használja a rendelkezésre álló frekvenciasávot

NMT 450 GSM UMTS

1 csatorna = 1 frekvencia

Többszörös hozzáférés (Multiple Acces, MA)

OFDMA Space Division Multiple Access, SDMA

4G hálózatok és Wlan 4G-5G hálózatok jövő

FDMA: a felhasználók különböző frekvenciasávokat használnak a rendelkezésre álló spektrum megosztására

TDMA: a felhasználók különböző időréseket (timeslot) használnak a rendelkezésre álló spektrum megosztására

FDMA és TDMA

CDMA adó DS CDMA esetén

twAtctstctstctsS cnnTx cos)]()(...)()()()([ 2211

• A felhasználók ugyanazt a frekvenciasávot használják egy időben, az eredeti infót meg kell szorozni egy kóddal

• Kódjaik alapján vannak megkülönböztetve

c1(t)

s1(t)

c2(t)

s2(t)

cn(t)

sn(t)

∑

Acos(ωct)

f(Hz)

Teljesítmény

f(Hz)

f(Hz)

f(Hz)

f(Hz)

f(Hz)

f(Hz)

Power

STXPseudo-zaj 1

Pseudo-zaj 2

Pseudo-zaj 3

Háttérzaj

Teljesítmény

Teljesítmény

Teljesítmény

Teljesítmény

Teljesítmény

Modulátor

Kiterjesztés

DS: Direct sequence

C1-Cn: csatornakódok

1)()(,1)()(cos)()()(cos])()()([)()(

)(cos)]()(...)()()()([)()(

111'

111'

211

1'

22111

tctctctctwAtctctstwAtctctstctS

tctwAtctstctstctstctS

icc

n

iiiRx

cnnRx

f(Hz)

Kívánt jel

fc = c/2

c1(t)

fc = c/2

Sáváteresztő szűrő

A vett jel az összes vivőre ültetett kommunikációs csatorna

jelét tartalmazza

A jel szűkítése (despreading) az átviteli csatornán vett jel és a csatorna kódjának XOR logikai leképezésével történik.

SRX

nemkívánt jelek (interferenciák) kívánt jel

Átviteli csatornán vett jel

Demodulátor

CDMA vevő DS CDMA esetén

Csatorna nyereség

Csatornakódok (I.)

NCCCCACF ACF értelmezése bitsorozatra: → L hosszúságú bitsorozat bitjeit összehasonlítjuk ugyanazon bitsorozat eltolt változatának bitjeivel (az eltolás mértéke: 1-L)

CC: Egybevágó bitek a két bitsorozatban

NCC: Nem egybevágó bitek a két bitsorozatban

Auto-korreláció és keresztkorreláció definíciója digitális kódokra

NCCCCCCF CCF értelmezése két bitsorozatra

→ két különböző bitsorozat bitenként összehasonlítása

Ortogonális kódok: CCF = 0

Csatornakódok (II.)A Walsh kód

NN

NNN MM

MMM 2

• Walsh, vagy Walsh-Hadamard kódok: • A kódok ortogonálisak egymással ugyanabban a

mátrixban (CCF = 0)• Walsh mátrix: Négyzetes mátrix

1001

0011

0101

1111

0110

1100

1010

00000110

1100

1010

0000

0110

1100

1010

0000

0110

1100

1010

0000

10

000 8421 MMMM

miW

81W

10101010

m: mátrix méretei: mátrix sora (0…n)

CDMA FH-Frequency hoppingFH: Több keskenysávú vivőfrekvencia váltogatása az átvitel közben

Minden csatornához más frekvencia szekvencia van rendelve, egy időben nem esik egybe uaz. a vivő

B csatorna: 7-9-1-14-10-5-13-2-11

C csatorna: 9-2-4-11-8-14-10-6-3

Vivőfrekvenciák ortogonalitása: az alvivők nem zavarják egymás

OFDMA jellemzői

LTE (4G) spectrum: egy csatorna egyszerre több alvivőt használ az átvitelkor (HTI mobil labor

Keskeny és szélessávú átvitel

Narrow band: keskenysávú Wide band: szélessávú

GSM csatorna spektrumképeCsatorna sávszélesség: 200 KHz

3G UMTS spektrumképeCsatorna sávszélesség: 5 MHz

OFDMA vs. FH CDMAOFDMA: más frekvenciák egy időben

FH CDMA: más frekvenciák különböző időben

Csatorna 1 Csatorna 2Pilot

frekvenciák

Csatorna 3: C-HCsatorna 1: A-F Csatorna 2: C-H

TDMA:más időkben

vagyCDMA:

egy időben, más

kódolással

FDMA: egy időben más

frekvenciasávok

OFDMA: egy időben több

frekvenciasáv

Egyvivős (Single Carrier) és többvivős (Multi Carrier) rendszerek

FH: más időben más frekvenciasáv

t1 (c1)

t2 (c2)t3 (c3)

t1 t2 t3

f1 f2 f3 f4 f5

f1f2 f3 f4

f1

f1 f2 f3 f4 f5

t1t2

t3

Downlink

Uplink

FDD: Két különböző frekvenciasáv a két irányban (2G és 3G)

TDD: Egy frekvenciasáv a két irányra, UL és DL időben változik (4G)

B(dl):sávszélesség

B(ul)

B(dl)=B(ul)

fk(dl)

fk(ul): középfrekvencia

fk(dl)-fk(ul)= duplex távolság

Downlink

Uplink

idő

Duplexelés (mobil)

Duplexelés (ADSL kábel)

Védőidő: guard time

keretidő

Csatorna

t

t

f

fCsatorna

Csatorna

Duplex távolság

Védősáv: guard band

FDD vs. TDD

Forgalmi problémák a hálózatokban A kapcsolat nem épül fel mert nincs szabad csatorna, (1) tipikus mobil hálózatokban)A kapcsolat nem épül fel mert a kapcsolópontok (2) túlterheltekA kapcsolat nem épül fel, mert az átviteli utak (3) túlterheltek

1

2

3

Forgalmi problémák a hálózatokban

A torlódás okozói: baleset (szoftverfrissítés)


A torlódás okozói: egy felhasználó sok erőforrást igényel (youtube, on-line játékok)A közös erőforrást kevesebben oszthatják meg!


A torlódás okozói: szolgáltató szűkíti az átviteli erőforrásokat (karbantart éppen)

Köszönöm a figyelmet!

Távközléstechnika

Documents