1
SYSTEMY
TELEKOMUNIKACYJNE
CZ. III
Dr inż. Ryszard Weisbrodt
e-mail:
wp.pl
Semestr III Rok akademicki
2011/2012
2
Refleksje
1.Każde z trzech ostatnich stuleci było
zdominowane przez pojedynczą technologię
2
2. Wiek XVIII – rewolucja przemysłowa – epoka
wielkich systemów mechanicznych
3. Wiek XIX – epoka maszyny parowej
4. Wiek XX – epoka gromadzenie, przetwarzanie,
dystrybucja informacji
Powstały ogólnoświatowe sieci telefoniczne,
wynalazek radia i telewizji, narodziny i rozwój
przemysłu komputerowego, satelity
komunikacyjne.
3
Mow
a
Informacja
Obraz (RvNR)
Dane
Mowa +
Obraz
Multimedialna
Terminal
Usługa
Przekazywanie informacji
Pobieranie informacji
Magazynowanie
informacji
Sieć
Narzędzie
Routing
Pakiety
Topologia
Strumień
Sygnały
Elektryczne
Optyczne
Radiowe
3
Rodzaje usług – kryterium „jedna (wiele) tras”
•
Usługi połączeniowe
•
Usługi bezpołączeniowe
Świadczenie usługi wymaga
utworzenia
na czas
realizacji usługi - stałego połączenia (fizycznego lub
logicznego) –w postaci kanału, łącza lub zbioru
kanałów, łączy (trasy).
Przesyłanie informacji (za pomocą sygnałów –E, O,
R) dla określonego połączenia odbywa się jedną
trasą (drogą)
Świadczenie usługi
nie wymaga
utworzenia
na
czas realizacji usługi - stałego połączenia
(fizycznego lub logicznego).
Przesyłanie informacji (za pomocą sygnałów –E,
O, R) dla określonego połączenia odbywa się
różnymi trasami (drogami)
4
Rodzaje usług - z p. widzenia abonenta
• Usługi interaktywne
(interactive)
-
przekazywanie wiadomości
(messaging) –
dwukierunkowa, symetryczna lub asymetryczna,
niekoniecznie w czasie rzeczywistym wymiana informacji,
zastosowaniem funkcji zapamiętaj i przekaż (store and
forward)
-
usługi konwersacyjne
(conversational) –
dwukierunkowa, symetryczna, w czasie rzeczywistym
wymiana informacji
(telefonia, wideotelefonia),
-
wyszukiwanie informacji
(retrival) -
dwukierunkowa
asymetryczna,
w czasie rzeczywistym
wymiana informacji (np. dostęp do baz danych);
przesyłanie do użytkownika, na jego żądanie,
informacji wcześniej zgromadzonych.
5
Rodzaje usług - z p. widzenia abonenta
• Usługi dystrybucyjne
(rozsiewcze)
Jednokierunkowe, jednoczesne przekazywanie
informacji
do wielu użytkowników (użytkownik nie
ma wpływu na szybkość i czas przesyłania danych
ani na ich treść).
- usługi z możliwością indywidualnego sterowania
prezentacją (telegazeta)
-
bez indywidualnego sterowania prezentacją
(telewizja programowa)
6
Kanały telekomunikacyjne dla realizacji
usług
•
Usługi wymagające pojedynczego kanału
w (transmisja sygnałów odbywa się
jednym kierunku)
•
Usługi wymagające dwóch kanałów – „łącza” -
(jeden kanał dla każdego kierunku transmisji
sygnałów)
7
Kanały telekomunikacyjne dla realizacji
usług
•
Usługi wymagające dwóch kanałów
asymetrycznych
– „łącze asymetryczne” (np.
ADSL)
•
Usługi wymagające dwóch kanałów
symetrycznych
– „łącze symetryczne”
8
•
Usługi wymagające kanałów/ łączy
wąskopasmowych
•
Usługi wymagające kanałów/łączy
szerokopasmowych
Przepływność do 2 Mb/s
Przepływność powyżej 2 Mb/s
Kanały telekomunikacyjne dla
realizacji usług
9
10
Sieć telekomunikacyjna
Łącza
dostępowe
Łącza międzywęzłowe
10
11
Postać informacji
mowa,muzyka, znaki,pismo,
rysunki,fotografia,obrazy,dane,
01101111000
Przekształcenie informacji w
wiadomość
KODOWANIE ŹRÓDŁOWE
11
12
Przekształcanie wiadomości w
sygnały
Proces przekształcania
KODOWANIE KANAŁOWE
SYGNAŁY
Medium transmisyjne
Jakie sygnały ?
12
13
Przekształcanie wiadomości w
sygnały
Proces przekształcania
KODOWANIE KANAŁOW
E
Sygnały elektryczne
Kabel miedziany
13
14
Przekształcanie wiadomości w sygnały
Proces przekształcania
KODOWANIE KANAŁOWE
Sygnały optyczne
Kabel światłowodowy
14
15
Wiadomoś
ć
nadawana
Proces
przekształcania
Kodowanie
kanałowe
e
Sygnały
Medium transmisyjne
Sygnały
Proces
przekształcania
Dekodowanie
kanałowe
Wiadomoś
ć
odebrana
Warstwa ta
realizuje procesy i
mechanizmy
dotyczące
przenoszenia
sygnałów do
medium i
odbierania z niego
sygnałów
15
16
Sieć telekomunikacyjna
Kodowanie
żródłowe
Kodowanie
kanałowe
Dekodowanie
żródłowe
16
Kryteria klasyfikacji
i charakterystyka sieci
telekomunikacyjnych
SIECI USŁUGOWE
SIECI TELEFONICZNE
SIECI KOMPUTEROWE
SIECI TELEWIZYJNE
17
SIEĆ IP - INTERNET
18
Komunikacja sieciowa
Sieci, niezależnie od tego, czy służą do
zapewnienia wymiany postaci informacji
(komunikacji) między terminalami
(komputerami) – tworzą łącza dla transmisji
sygnałów pomiędzy komputerami
(terminalami) można podzielić na dwa
rodzaje:
•
sieci z komutacją łączy
(kanałów,
obwodów -
circuit - switched)
•
sieci z komutacją pakietów
(wymianą
pakietów - packet - switched)
18
19
Sieć z komutacją obwodów (kanałów) i tryb
połączeniowy
Sieci zorientowane na połączenia
(Connection oriented)
19
20
Sieć z komutacją obwodów (kanałów)
Sieci zorientowane na połączenia (Connection oriented)
Działanie sieci z komutacją kanałów polega na
tworzeniu dedykowanych połączeń (łączy, kanałów,
obwodów) między dwoma punktami
Połączenie polega na tworzeniu obwodu (ciągu
łączy) od terminala do terminala, przez węzły
komutacji kanałów
Nadawca ma gwarancję, że sygnał - cyfrowy jest
poprawnie przesyłany przez stworzony z odcinków
łączy (dwa kanały przez sieć) o określonej
przepływności
20
Charakterystyka sieci z komutacją
kanałów (łączy)
•Tworzą na czas świadczenia usługi stałe połączenie
(trasę) pomiędzy komunikującymi się terminalami -
wymiana informacji jest poprzedzona fazą zestawienia
połączenia, które utożsamić można z rezerwacją zasobów
(kanałów),
• P
ełne połączenie zawiera ciąg kanałów i węzłów
komutujących te kanały od terminala zamawiającego
usługę do terminala odbiorcy.
• S
ygnały (cyfrowe) przenoszące informację są
transmitowane przez wiele kanałów, nie koniecznie
tworzących jedno ciągłe fizyczne łącze
telekomunikacyjne.
• K
anały (łącza) telekomunikacyjne wchodzące w skład
drogi połączeniowej są do wyłącznej dyspozycji tego
połączenia.
,
21
22
Sieć zorientowane na połączenia (Connection
oriented)
w
)
Zalety:
• Gwarantują przepustowości łącza (kanałów);
po utworzeniu połączenia zapewniona jest stała
przepływność informacji przez sieć
Wada:
• Koszt utworzonego połączenia jest stały, bez
względu na ilość przesyłanej informacji.
• dla telefonii czas przesyłania informacji
mniejszy od 40% czasu trwania połączenia.
22
23
Sieć z komutacją pakietów
Informacja nadawana przez terminal podczas sesji
połączeniowej dzielona jest na porcje nazywane
pakietami
Pakiet przenosi ograniczoną liczbę bajtów danych
Pakiet zawiera informację identyfikacyjną, dzięki
której sieć wie, jak dostarczyć dany pakiet pod
wskazany adres
INFORMACJA
ADRES
23
24
Zasada świadczenia usługi multimedialnej
O
M
+
Mowa
Obraz
PAKIET
ZINTEGROWANY
TERMINAL WIDEA
TERMINAL generuje strumień bitów lub strumień pakietów
24
Pakiet (packet) – blok danych, przesyłany w
sieci stosującej przełączanie (komutację)
pakietów
Zamiennie z nazwą „pakiet” stosowane są
często określenia ramka i datagram.
W sieci z komutacją pakietów, pakiety wysyłane
z terminala nadawcy zawierają dodatkową
informację, która pozwala zidentyfikować ich
nadawcę i miejsce (adres) przeznaczenia.
Sieć z komutacją pakietów jest obarczona
zadaniem rozwiązania problemu dostarczania
pakietu do odbiorcy.
25
26
Tryb połączeniowy
Sieć z komutacją pakietów (packet switching
network
)
26
27
Sieć z komutacją pakietów - tryb
bezpołączeniowy
27
Sieć
pakietowa
LCN=5
6
LCN=2
3
LCN=1
6
LCN=1
1
UNI - User - Network
Interface
NNI - Network Node
Interface
28
System telekomunikacyjny zapewnia świadczenie
usług wtedy, gdy umożliwia każdemu terminalowi
komunikację (połączenie) z dowolnym innym
terminalem
W celu utworzenia powszechnego systemu
komunikacyjne-go trzeba określić globalnie stosowaną
metod identyfikacji każdego terminala dołączonego
do sieci
Identyfikatory terminali są często dzielone na nazwy,
adresy i trasy
Gdzie jest obiekt?
Czym jest
obiekt?
Jak dotrzeć do
obiektu?
ADRESACJA
29
Sieć telekomunikacyjna o strukturze hierarchicznej
Ma (trzy) płaszczyzny:
•
miejscowa, strefowa
– obsługująca abonentów
zlokalizowanych na obszarze bliskich sobie
miejscowości;
•
międzymiastowa
– do realizacji połączeń
pomiędzy abonentami różnych stref;
• międzynarodowa
Sieć telekomunikacyjna na każdej z płaszczyzn jest
niehierarchiczna (nie ma struktury) hierarchicznej –
i dlatego nazywana jest
strukturą płaską
30
31
Struktura sieci
telekomunikacyjnej
31
32
ADRESACJA W SIECI (PLAN NUMERACJI)
OGÓLNY NUMER Z KODEM OPERATORA
00
Kod kraju
CC
Prefiks Kod
między- operat.
narodowy
Kod
obsza
ru
Numer
lokalny
Numer
lokalny
Numer krajowy
CO
00 xxxx 49 58
3471045
32
33
ADRESACJA W SIECI (PLAN NUMERACJI)
OGÓLNY NUMER MIEDZYNARODOWY
00
Kod kraju
CC
Prefiks
międzynarodo
wy
Kod
obsza
ru
Numer
lokalny
Numer
lokalny
Numer krajowy
33
34
ADRESACJA W SIECI (PLAN NUMERACJI)
OGÓLNY NUMER Z KODEM OPERATORA
0
Prefiks Kod
między- operat.
miastowy
Kod
obszar
u
Numer
lokalny
Numer
lokalny
Numer krajowy
CO
0
0
xxxx
58
3471045
34
35
ADRESACJA W SIECI (PLAN NUMERACJI)
NUMER LOKALNY
Identyfikator abonenta
551
Identyfikator
węzła
35
36
Struktura sieci
telekomunikacyjnej
52 387
547
Strefa 52
5
Węzeł
387
5
Linia
5475
52
A
A
B
C
36
37
Technika sieciowa wymaga określenia zasady
adresowania
Mechanizm adresowania stosują terminale
(komputery) w celu określenia miejsca, do którego
należy dostarczyć dany pakiet.
Każdy terminal dołączony do sieci powinien mieć
przypo-rządkowany własny unikalny adres.
Pakiet przesyłany przez sieć ma pole adresu
docelowego – które zawiera adres odbiorcy.
Wskazane jest aby adres docelowy umieszczony w
pakiecie znajdował się na tym samym miejscu;
sprzyja to łatwości dostępu do adresu.
37
Nadawca powinien znać adres odbiorcy i musi go
umieścić w polu adresu docelowego, zanim pakiet
zostanie wysłany.
Technika sprzętowa określa sposób przydzielania
adresów terminalom.
Od rodzaju sprzętu zależy liczba bitów adresu oraz
położenie pola adresu docelowego w pakiecie.
Niektóre techniki mają zgodne ze sobą sposoby
adresowania, ale wiele różni się między sobą.
Treść
Adres nadawcy
Adres odbiorcy
38
39
Nadawca powinien znać adres odbiorcy i powinien
umieszczać go w polu adresu docelowego, zanim
pakiet zostanie wysłany.
Technika sprzętowa określa sposób przydzielania
adresów terminalom.
Od rodzaju sprzętu zależy liczba bitów adresu oraz
położenie pola adresu docelowego w pakiecie.
Niektóre techniki mają zgodne ze sobą sposoby
adresowania, ale wiele różni się między sobą.
39
40
Założenia do adresacji IP dla wersji 4
1
. Adresy IP definiowane są w obrębie przestrzeni
matematycznej o długości 32 bajtów. Maksymalna
liczba adresów wynosi 4 294 967 295
2
. Wykorzystanie systemu dziesiętnego do
definiowania adresów
3
. Podział adresu numerycznego na cztery równe
części
4
. Podział przestrzeni adresowej na logiczne klasy
adresów
40
41
Formaty adresów
0
0000000.00000000.00000000.00000000
Format
kropkowo-dziesiętny
192.168.99.1
41
42
Hierarchia w przestrzeni adresowej
1. W każdym adresie IP wyróżniono dwa poziomy
Każdy adres IP składa się z dwóch części:
adresu sieci i adresu hosta
Klasy adresów definiowane są w oparciu o alokację
bitów na obu poziomach.
Zdefiniowano klasy adresów : A, B, C, D i E
42
43
ROUTE
- trasa, marszruta, szlak, droga - przez
sieć
Route
- wyznaczać trasę (w sieci)
Routing
- zbiór mechanizmów, które pozwalają
na znalezienie i skomunikowanie się ze sobą
odległych terminali telekomunikacyjnych
Routing
-
zbiór mechanizmów doboru tras
-
kanałów, łączy (drogi dla przepływu pakietów)
w sieciach telekomunikacyjnych
Routing –
zastosowanie w usługach
telekomunikacyjnych
44
Co to jest routing
?
• W telekomunikacji ruting (routing) jest
to wyznaczenie trasy połączenia w sieci
ISDN/PSTN/ (POTS) realizowane przez
węzły komutacji kanałów (łączy)
• W sieciach komputerowych, routing
(trasowanie, ruting) to wyznaczanie
trasy dla pakietu danych, a następnie
wysłanie go tą trasą.
44
45
Węzeł tranzytowy
Węzeł lokalny
Ab A
Ab B
45
46
Tablice routingu (kierowania)
Tablicami routingu
(kierowania)
nazywamy zestawienie adresów oraz
wyjść w węźle komutacyjnym, na które
kierowane są przez węzeł połączenia.
a
ADRES
NR WYJŚCIA/PORT WYJ
a
22
a
55
334
4
155.11.33
.5
7
47
Routing
-
statyczny
- wszystkie trasy są ustalone na
dłuższy czas (na sztywno)
-
dynamiczny
- trasy są tworzone
dynamicznie (z wykorzystaniem
odpowiednio zaimplementowanych
protokołów routingu), uwzględniając
aktualną topologię i obciążenie sieci; Trasy
są tworzone dynamicznie.
-
hierarchiczny
• wewnętrzny (w obrębie lokalnej sieci),
• zewnętrzny
48
Routing
-
statyczny
- wszystkie trasy są ustalone na
dłuższy czas (na sztywno)
-
dynamiczny
- trasy są tworzone
dynamicznie (z wykorzystaniem
odpowiednio zaimplementowanych
protokołów routingu), uwzględniając
aktualną topologię i obciążenie sieci; Trasy
są tworzone dynamicznie.
-
hierarchiczny
• wewnętrzny (w obrębie lokalnej sieci),
• zewnętrzny
48
49
Jakie kryteria decydują o
dobieraniu tras ?
Najważniejsze kryteria wyboru tras:
• Przepływność
• Obciążenie
• Dostępność
49