Sieci Bezprzewodowe

Systemy i sieci

telekomunikacyjne

Wykład: 30 godzin

Laboratorium: 15 godzin

Wykład –

zaliczenie z oceną

Laboratorium – zaliczenie z oceną

Cele dydaktyczne



Celem kształcenia jest przekazanie

studentom kierunku elektronika i

telekomunikacja podstawowych

wiadomości na temat systemów i sieci

telekomunikacyjnych. Celem nadrzędnym

jest przekazanie umiejętności analizy

systemów i sieci telekomunikacyjnych z

punktu widzenia wyboru rodzaju usług i

technik sieciowych; rozumienia kierunków

rozwoju technik, systemów, sieci i usług

telekomunikacyjnych.

Efekty kształcenia



Opanowanie przez studentów znajomości

systemów i sieci telekomunikacyjnych.

Zdobycie wiedzy na temat ich projektowania i

działania. Opanowanie wiedzy w zakresie

stosowanych protokołów

telekomunikacyjnych. Nabycie przez

studentów umiejętności symulacji sieci

telekomunikacyjnych. Nabycie umiejętności

optymalizacji pracy oraz integracji sieci

telekomunikacyjnych. Zdobycie wiedzy na

temat analizy uzyskanych wyników

symulacyjnych oraz ich wiarygodności.

Program wykładu



Wprowadzenie do telekomunikacji.



Systemy przesyłania informacji.



Ruch telekomunikacyjny.



Modele warstwowe.



Protokoły komunikacyjne i systemy sygnalizacji.



Techniki transmisyjne.



Techniki multipleksacji.



Przeciwdziałanie zakłóceniom transmisji.



Kodowanie sygnałów.

Program wykładu



Techniki komutacji.



Podział sieci telekomunikacyjnych.



Usługi telekomunikacyjne.



Pojęcia QoS i GoS.



Urządzenia sieciowe.



Media transmisyjne.



Sieci telefoniczne, zintegrowane, komórkowe i

teleinformatyczne.



Integracja podstawowych usług

telekomunikacyjnych.

Program wykładu



Sieci bezprzewodowe.



Sieci dostępowe.



Sieci szkieletowe.



Sieci optyczne.



Zarządzanie sieciami i usługami.



Integracja sieci telekomunikacyjnych.



Sieci Następnej Generacji oraz Internet Następnej

Generacji.

Literatura



Dąbrowski M., Ostrowski P.: Systemy i sieci

teleinformatyczne, WKiŁ Warszawa 1997;



Norris M., Teleinformatyka, WKŁ, Warszawa,

2002r;



Jajszczyk A.: Wstęp do telekomunikacji,

Warszawa, WNT, 1998;



Kabaciński M., Żal M., „Sieci

telekomunikacyjne”, WKŁ, Warszawa 2008.



Kościelnik D.: ISDN. Cyfrowe sieci zintegrowane

usługowo, Warszawa, WKŁ, 1997

Pojęcie „Telekomunikacja”



z greki: tele - daleko, na odległość



z łaciny: communicatio - wymiana, łączność,

rozmowa

Definicja telekomunikacji wg. Encyklopedii

Powszechnej PWN:

„

Telekomunikacja

- dziedzina działalności

ludzkiej dotycząca przekazywania na

odległość

wiadomości

za pośrednictwem sygnałów

(zwykle elektrycznych).”

Rozwój telefonii

Linie telefoniczne

napowietrzne, 1911,

USA,

Pierwsza centrala

ręczna

w Niemczech, 1891,

Berlin

Rozwój telefonii

Wybierak

elektromechaniczny

Srowgera, 1889

Centrala

automatyczna,

1927, Monachium

Pionierzy sieci

bezprzewodowych

James Clark Maxwell (1831-1879)

w oparcie o rezultaty badań Gauss’a,

Faraday’a i Ampere’a sformułował

jednolitą teorię elektromagnetyzmu i

przewidział teoretycznie istnienie fal

elektromagnetycznych

Heinrich Rudolf Hertz

(1857-1894)

zademonstrował

doświadczalnie istnienie

fal radiowych

Pionierzy sieci

bezprzewodowych

Guglielmo Marconi (1874-1937)

pokazał możliwość

wykorzystania

fal radiowych w telekomunikacji

Pierwszy odbiornika

radiowy

A. S. Popow, 1895,

Telekomunikacja

bezprzewodowa - główne daty

historyczne



koniec XIX wieku – pierwsza transmisja

bezprzewodowa,



początek XX wieku – rozwój radia,



lata II Wojny Światowej – rozwój techniki radarowej,



lata powojenne – rozwój telewizji czarno-białej i

kolorowej,



1953 – początek komunikacji satelitarnej,



przełom lat 70 i 80 XX wieku – telefonia komórkowa

analogowa,



lata 90 i późniejsze – telefonia komórkowa cyfrowa

GSM, UMTS,



początek XXI wieku – bezprzewodowa komunikacja

ruchoma.

System telekomunikacyjny i

jego elementy



Połączeniem może być dowolne medium

transmisyjne: przewód miedziany (skrętka, kabel

koncentryczny), światłowód, fala radiowe, fala

świetlna (w wolnej przestrzeni).

Konfiguracja typu punkt-punkt

System telekomunikacyjny i

jego elementy

Sieć z N abonentami i bez węzła komutacyjnego

(połączenia „każdy z każdym”)

System telekomunikacyjny i

jego elementy

Sieć z N abonentami i z węzłem komutacyjnym

Sieć telekomunikacyjna



Sieć telekomunikacyjna jest zbiorem węzłów połączonych

ze sobą tak, aby możliwa była wymiana informacji

pomiędzy dowolnymi użytkownikami sieci (abonentami).



Są dwa rodzaje węzłów: węzły końcowe (np. telefon,

terminal, komputer, itp.) i węzły komunikacyjne (centrala

telefoniczna, przełącznik pakietów, koncentrator, router,

most, itp.)



Węzły końcowe są źródłem i odbiornikiem informacji w

sieci, węzły komunikacyjne przenoszą (transportują)

informację w sieci.



Oba rodzaje węzłów również przetwarzają informację (np.

routing, czyli wybór trasy, kodowanie i dekodowanie,

retransmisja, sygnalizacja, kompresja, pakietyzacja, itp.)

Wymagania stawiane sieci

teleinformatycznej



Jak najmniejsze opóźnienie przekazu informacji,



jak najlepsza efektywność wykorzystania zasobów

(pasmo częstotliwości, przepustowość). Żadna

część sieci nie powinna pozostawać bezczynna,



koszt budowy sieci, ew. późniejszej modernizacji

oraz bieżącego utrzymania powinny być jak

najniższe.

Sieć teleinformatyczna -

składniki

Wymiana wiadomości przez sieć telekomunikacyjną wymaga

rozwiązania problemów:



teletransmisji,



telekomutacji,



sygnalizacji.



Teletransmisja

zajmuje się transportem informacji pomiędzy

punktami końcowymi systemu telekomunikacyjnego.



Telekomutacja

zajmuje się budową i funkcjonowaniem węzłów

komutacyjnych oraz sposobami realizacji połączeń pomiędzy

wejściami i wyjściami węzła.



Sygnalizacja

określa zasady wymiany informacji sterujących

pomiędzy węzłami oraz między węzłami a użytkownikami.

Sygnał analogowy

Sygnał analogowy ma wiele ograniczeń:



jest bardzo podatny na wszechobecne zakłócenia i

szumy (które ze względu na charakter sygnału nie

da się oddzielić od sygnału),



jest trudny do przetwarzania i przesyłania,



ze względu na specyfikę wymaga stosowania

urządzeń wysokiej jakości, zatem drogich.

Telefonia – dobór pasma

Zakres słyszalności ucha ludzkiego 20Hz-20kHz

300

3400

]

[Hz

kHz





Pasmo telefoniczne

Próbkowanie sygnału

Jeżeli sygnał analogowy jest dostatecznie regularny to

można go przedstawić w postaci sumy sygnałów

sinusoidalnych o różnych częstotliwościach – widmo

częstotliwościowe.



Konwersję sygnału analogowego na cyfrowy umożliwia

tzw. zasada próbkowania (twierdzenie Shannona):

Aby odtworzyć wiernie sygnał analogowy na podstawie

próbek, szybkość próbkowania musi być dwa razy większa

niż najwyższa częstotliwość widma sygnału analogowego.

Kwantyzacja



Moc szumu kwantyzacji jest stała i zależy

wyłącznie od wartości skoku kwantyzacji.



Odstęp od szumu kwantyzacji jest mniejszy

dla próbek o mniejszych wartościach.

Kompresja i ekspansja

Kompresja polega na zwiększeniu wartości

małych

amplitud i zmniejszeniu dużych amplitud

sygnału

kodowanego, zaś ekspansja polega na

procesach

odwrotnych, tak aby wypadkowa

charakterystyka

przejściowa toru transmisyjnego była

liniowa.

Kompresja cyfrowa

Aproksymacja krzywej
kompresji linią łamaną

Odpowiada to dodaniu

kodu liniowego czterech
bitów, czyli pozornemu
zwiększeniu jego

długości

z 8 do 12 bitów

Kompresja cyfrowa



Zasada tworzenia sygnału kompresji cyfrowej np.

PCM:



przedział próbkowania jest dzielony na 4096

poziomów (2048 - dodatnich i 2048 ujemnych). Są

one kodowane słowem 12 bitowym (11 bitów wartości

poziomu kwantyzacji + bit znaku)



2048 poziomów dzieli się

nierównomiernie

na 8

przedziałów (kodowanych 3 bitami)



każdy przedział jest kodowany 4 bitami (16

poziomów)

Konwersja analogowo-

cyfrowa



Sygnał mowy o paśmie 4 kHz wymaga 8000 próbek na sekundę,

co daje sygnał cyfrowy 8000 próbek x 8 czyli 64 kb / sekundę

Document Outline