Struktura sieci telekomunikacyjnych:

Siec transportowa - SDH

Sieci dostępne - MAN, LAN, PAN, GSM - UMTS, PSTN - ISDN, BISDN, CATV NETWORKS, ATM - FRAME RELAY X25, USŁUGI MULTIMEDIALNE,

ISDN- Integrated services digital Network

GSM- Global system of mobile Communication

UMTS - Local Area Network

WAN - Wide Are Network

Typowy format pakietu

F [Nagłówek] [Pole danych] [suma kontrolna]

[adres docelowy] [numer pakietu] [informacje dodatkowe]

OSI, ISO -model

a)Warstwa aplikacji, -||- prezentacji, -||- sesji, -||- transport, -||- sieci, -||- łacza danych, -||- fizyczna [ medium transmisyjne]

b) Sieć [ wyposażenie końcowe przetwarzanie danych]

c) Warstwa aplikacji, -||- prezentacji, -||- sesji, -||- transport, -||- sieci, -||- łacza danych, -||- fizyczna [ medium transmisyjne]

Warstwa aplikacji 7 - tworzy zbiór programów będących źródłem danych w transmitowanym przez sieć

Warstwa prezentacji 6 - jest to warstwa translacji transkoduje dane, w tym celu zdefiniowano terminal wirtualny VT w którym stanowi zbiór standardów określających prawidłowej prezentacji poleceń wydawanych przez abonenta

Warstwa sesji 5 - realizuje dwie grupy zadań. Pierwszą tworzą funkcje administracyjne Najważniejszym z nich są: nawiązanie połączeń logicznych (poprzedzających wymianę danych) i likwidowanie ich po zakończeniu transmisji. Druga grupę zadań określa się mianem funkcji dialogowej składa się na nie synchronizacja, sterowanie wymianą informacji między dwoma połączonymi terminalami. Funkcje dialogowe są realizowane w czasie, gdy połączenie logiczne zostało już zestawione

Warstwa 4 powinna zapewnić wymaganą ilość procesu przenoszenia informacji chodzi tu głównie o uzyskanie możliwie wysokiej szybkości transmisji, dzięki maksymalnie efektywnemu wykorzystywaniu przepływności kanału przyznanego danemu procesowi:

Multipleksacja, rozdzielanie, segmentacja

Ważna funkcja jest numerowanie pakietów tworzonych w nadajniku i numerowanie nad prawidłową kolejnością przypadkowania ich w odbiorniku jak również zapewnienie możliwości retransmisji blików zgubionych lub uszkodzonych w czasie transmisji

Warstwa sieci 3 - routing

Odpowiada za transport pakietów między kolejnymi węzłami systemu. Jej głównym zadaniem jest optymalny dobór trasy (routing) pozwalający dostarczyć wiadomość do miejsca przeznaczenie w max. Krótkim czasie. Steruje również aktualnym obciążeniem systemu

Łącza danych 2 - odpowiedzialna za detekcje i korekcje błędów. Największymi funkcjami realizowanymi przez poziom, łącza danych jest synchronizacja i ramkowanie strumienia bitów oraz wykrywanie i korekcja zaistniałych błędów

Warstwa fizyczna 1 - zawiera definicje charakterystyk elektrycznych, mechanicznych, funkcjonalnych i proceduralnych wszystkich urządzeń i mediów transmisyjnych, wykorzystywanych do tworzenia struktury sieci.

Określa m. In. Rodzaj stosowanego kodu transmisyjnego poziomy napięć przypisane poszczególnym symbolom

Struktura sieci telekomunikacyjnych:

Siec transportowa - SDH

Sieci dostępne - MAN, LAN, PAN, GSM - UMTS, PSTN - ISDN, BISDN, CATV NETWORKS, ATM - FRAME RELAY X25, USŁUGI MULTIMEDIALNE, ISDN- Integrated services digital Network

GSM- Global system of mobile Communication UMTS - Local Area Network WAN - Wide Are Network

System WDM - WDM- wavelength division multiplexing,

Systemy ze zwielokrotnieniem falowym (WDM) zakładają transmisję wielu kanałów optycznych w pojedynczym włóknie światłowodowym. Każdy kanał optyczny powinien spełniać wymagania dotyczące przepływności i zasięgu transmisyjnego. Technologia WDM pozwala na zwiększenie pojemności transmisyjnej istniejących sieci bez potrzeby instalacji nowych kabli światłowodowych.

CWDM - Coarse Wavelength Division Multiplexing składa się więc z części aktywnej, odpowiadającej za transmisję sygnałów na określonej długości fali i odbiór sygnałów z drugiej strony, oraz części pasywnej, multipleksującej/demultipleksującej sygnały nadawane na różnych lambdach.

DWDM - Dense wavelength division multiplexing system transmisyjny z gęstym podziałem długości fali optycznej w jednym włóknie światłowodowym. W istniejących światłowodach można osiągać już krotności 400 kanałów DWDM, odpowiadających przepływności rzędu Tb/s.

Właściwości systemu SDH: - synchroniczność struktury ramki i synchronizowanie wszystkich współpracujących urządzeń

Jest to osiągane poprzez zastosowanie w systemie zegara głównego o wysokiej stałości częstotliwości 10

Podstawową jednostkę transmisyjną jest synchronizowany moduł transportowy STM-1 o czasie trwania 125 mikro sek. Zawierający 2430 bajtow.

Powstaje w ten sposób sygnał o przepływności 15520 kbps, w którym czas trwania jednego bajtu wynosi 51,44 ns, a czas trwania jednego bitu wynosi 6,43 ns.

Moduł transportowy pierwszego rzędu STM - 1 o przepływności 155 Mbps umożliwia też współpracę systemu SDH z systemem PDH

W systemie SDH zdefiniowano tez kolejne poziomy i struktury zwielokrotnienia sygnałów poprzez określanie synchronicznych modułów transportowych STM-1, STM-4, STM-16, zapewniający szybkość transmisji odpowiednio 155 Mbps, 622Mbps, 2,5Gbps

Przetwarzanie danych:

a)kodowanie AIC, b)kodowanie kompresyjne c)kodowanie kanałowe d)przeplot bitowy e)scrembling f)modulacje cyfrowe wielowartościowe g) modulator kwadraturowy

Rodzaje łączy: a)przewodowe - światłowodowe (SDM, ATM), Miedziane (XDSL, ISDN, ADSL, HDSL)

b)radiowe

Rodzaje transmisji: 1a)Transmisja wąskopasmowa - GSM, 1b) Transmisja szerokopasmowa - CDMA, DS.-SS, FH-SS (Wlan, Bluetooth)

2a)Transmisja synchroniczna - GSM, UMTS 2b)Transmisja asynchroniczna DRM, DAB, USB, RS

3a) Transmisja szeregowa - GSM, UMTS, 3b)transmisja równoległa OFDM (ADSL, WIMAX, OAB, kabel od drukarki (port LPT)

Systemy Transmisyjne:

a)systemy przewodowe: - PSTN, ISDN, PDH, SDH,

b)zasady transmisji w systemach bezprzewodowych

c)systemu bezprzewodowe - GSM, UMTS, MSDPA, HSDPA, Bluetooh, Wi-fi, Wimax

Techniki transmisji GSM

- max efektywność transmisji maksymalizacja odporności na zakłócenia czy też minimalizacja zakłóceń

C[bps]=B[Hz] *log (1+r) - przepustowość kanału telekomunikacyjnego.

r= = SNR - stosunek mocy sygnału P do mocy szumu N, natomiast N=NoB jest mocą szumu, gdzie No oznacza widmowa gęstość mocy szumu

Z zależności tej wynika, że taką samą przepustowość kanału C można uzyskać zarówno z kanale wąskopasmowym z odpowiednio  dużym stosunkiem mocy sygnału do szumu jak i w kanale szerokopasmowym z małym stosunkiem mocy sygnału do szumu, z powyższych dwóch zależności wynika: Es max= log (1+r) -max przepustowość kanału telekomunikacyjnego

Transmisja Szeregowa - SC

Przykładem takiej transmisji jest zastosowanie w systemach bezprzewodowych EDGE w GSM gdzie w kanale o szerokości pasma B=200Khz uzyskuje się szybkość transmisji ok. 271 kbps przy stosowaniu modulacji GMSK lub max ok. 813 kbps dla modulacji 8-psk przy SNR ok. 30 dB zapewni to : Es=1,35 [bps/Hz] oraz Es=4,06[bps/Hz] podczas gdy Emax = 9,96 [bps/Hz]

Struktura systemu Radiokomunikacyjnego:

1->2->3->4->5->6->7->8->9->10->

17<-16<-15<-14<-13<-12<-

1-zródło inf. 2)kodowanie źródłowe 3)kodowanie kanałowe 4) przeplot 5)szyfrowanie 6)formowanie symboli 7)scrambling 8)modulacja wielowartościowa 9)kanał radiowy

10)detekcja symboli 11)descrambling 12)odtwarzanie kodu binarnego 13)deszyfrowanie 14)rozplot 15)dekodowanie kanałowe 16)dekodowanie źródłowe 17)odbiorca informacji

Struktura sieci (GSM):

1)stacje GSM2) rejestry GSM

Ad.1)BTS- bazowa stacja nadawczo-odbiorcza BSC - bazowa stacja kontrolna (łaczy się w niej BTS), - sterownik stacji bazowe OMC -centrum operacyjne i strumieniowe MSC - centrum przyłączeniowe (centrala radiotelefoniczna)

Ad.2)AC- Centrum badania autentyczności HLR- rejestr użytkowników własnych ULR - rejestr użytkowników przyjezdnych EIR- rejestr danych identyfikacyjnych

Etapy przetwarzania: LPC -kodowanie z predykcją liniową, LTP - predykcja długoterminowa, RPE - regularne pobudzenie impulsowe

Metody te wykorzystują specyfikację sygnału jakim jest sygnał mowy. Aparat głosowy człowieka w dużym uproszczeniu można porównać do filtru o wolnozmiennych w czasie parametrach: - pobudzenie regularnym, - pobudzeniu szumowym, pobudzeniu pośrednim.

Etapy kodowania - filtracja dolnoprzepustowa, - próbkowanie 800 bps, - kwantyzacja 213 słów kwantyzacji równa się 104 kbity, - analiza odcinka czasu 20 ms mowy który zanika 160 próbek, - LPC liniowe kodowanie z przewidywaniem

Predykcja liniowa - predykcje rzędu k to przewidywanie kolejnej próbki w chwili n sygnału x na podstawie K poprzednich próbek:

Predykcja długoterminowa - na podstawie analizy większego fragmentu sygnału można dojść do wniosku, że bieżący odcinek sygnału jest zbliżony do pewnego odcinka w przeszłości znając odległość w czasie τ od tego odcinka i skalę podobieństwa k, możemy bieżący segment przewidzieć w postaci :

τ… n+N-1- τ)

Budowa kodera

-przetwarzanie wstępne (preprocesing)

Na wstępie pasmo sygnału mowy z mikrofonu zostaje ograniczone filtrem dolnopasmowym o fg = 4kHz a później sygnał zostaje spróbkowany z częstotliwością 8 kHz i skwantowany kwantyzerem i równomiernym 13-bitowym Tak przetworzony sygnał - już cyfrowy zostaje poddany preemfazie czyli w filtrze cyfrowym uwtadatnione są wysokie częstotliwości sygnału

Predykcja krótkoterminowa - dla ramki 160-probkowej obliczone zatają parametry filtru predykcyjnego 8 współ odbioru zakodowany na 36 bitach

Sygnał zostaje przepuszczony przez filtr LPC czyli na jego wyjściu pojawią się 160 próbek błędu predykcji (36 bitowe informacje o błędzie)

Do dalszej analizy sygnału zostaje podzielony na 4 ramki po 40 próbek (5ms)

Predykcja długoterminowa - dla każdej ramki 5ms znajdowany jest w przeszłości (w odległości 40-120 próbek) odcinek sygnału mowy najbardziej skorelowany z daną ramką Wartości opóźnienia zostaje zapisana jako parametr na 7 bitach a skala -wzmocnienie na dwóch. Przewidzimy w ten sposób sygnał zostaje odjęty.

Kodowanie splotowe - rola kodowanie splotowego w systemach bezprzewodowych stosuje się kodowanie splotowe koder splotowy może być zbudowany jako k rejestrów przesuwanych o długości k komórek objętych n gałęzi sumatorów modulo 2 opisanych +

Tech. Rozprzestrz. DSS pozwala na transmisje w tym samym paśmie widm strumieni danych pod warunkiem stosowania różnych ciągó rozprasz. Ze względu na konieczność jak najlepsz. spełnienia warunku ortog.ciągów rozpr. ich liczba jest ograniczona. W wielu systemach do tego celu służa ciągi pseudolosowe o max dł tzn m-ciągi. K-krotne poszerzenie szer.pasma prowadzi do k-krotnego zmniejszenia widma gęstości mocy syg.użytecznego. Z tego powodu przy odpowiednio dużym K widmo gęstości mocy syg użytecznego może znaleźć się poniżej poziomu widma gęstości mocy szumu addytywnego.

UMTS- Jest następcą GSM. System szerokopasmowy, gdzie zastosowano szerokopas.wielodostęp kodowy WCDMA. Wielodostęp kodowy opiera się na technice bezpośredniego rozprosz.widma sygnałów DSSS. Podział pasma jest powiązany z dwoma trybami pracy: z dupleksem częstotliw.FDD, z dupleksem czasowym TDD. FDD-transmituje w segmencie naziemnym jest realizowana w dwóch pasmach 60 MHz z odstępem dupleksowym 100 MHz. Są one podzielne na kanały dupleksowe 5MHz, po jednym do transmisji w łączu „w górę” i „w dół”. Mimo nominalnego odstępu między częstotli.środkowymi sąsiednimi kanałów radiowych wynoszącego 5MHz, może on być zmieniony w zakresie od 4,4-5,2 MHz z krokiem co 0,2 MHz w obrębie pasma należącego do tego samego operatora.

Transmisja w łączu „w górę” czyli od stacji ruchomych do stacji bazowych przewidziana jest w paśmie 1920-1980 MHz, a w łączu „w dół” w paśmie 2110-2170 MHz. W segmencie satelitarnym wykorzystane zostaną dwa pasma o szerokości 30 MHz. 1980-2010 MHz „w górę” i 2170-2200 „w dół”.

Dostępne kanały mają szerokość 5 MHz. Szybkość nadawania 3,84 Mchip/s. Zastosowana stały współczynnik rozproszenia SF=16. Ogranicznik współczynnika rozpraszania do SF=16 odpowiada przepływność 240 ksymboli/s co dla 15 kodów rozprasz.i modulacji QPSK odpowiada przepływność 7,2 Mbps, a dla mod 16QAM przepł.14,4 Mbps.

W UMTS rozróżnia się 3 podst.rodzaje kanałów:logiczne, transportowe, fizyczne. Fizyczne mają strukturę ramkową. Typowa ramka TTJ trwa 10 ms i składa się z 15 szczelin czasowych.

Scrambling-para ciągów rozproszonych za pomocą kodu OVSF może być interpretowana odpowiednio jako część rzecz I i część urojona Q zespolonego zapisu danych. Taki syg podlega dalej zespolonego scramblingu, gdzie sekwencja scramblująca jest również interpretowana jako zawierająca część rzecz i uroj. Polega on na mnożeniu ciągu nipów??? przez ciąg scramblingowy w celu nadania sygnałom dodatkowych cech indentyfikacyjnych oraz uzyskania jak najlepszych własności statystycznych sygnału zmodulowanego. Ciąg unipów?? otrzymany w wyniku scra.jest podawany na we modulatora. W lączu radiowym systemu UMTS zastosowano 4wartościową modulację fazy QPSK, realizowaną przy użyciu modulatora kwadraturowego. 2 rodzaje ciągow scramblujących: krótkie 256 chipów i długie 38400 chipów. Jak ciągi scramblujące stosuje się krótkie „w górę” i długie „w dół”(służą też do adresowania komórek i sektorów stacji bazowych. W ogólności w łączu „w dół” wykorzystywanych jest 8192 różnych ciągów scrambl.podzielonych na 512 zestawów po 16 ciągów w każdym zestawie

HSDPA-stosowana tutaj technika umożliwia transfer danych z max prędkością 14,4 Mbit/s, dzięki wprowadzeniu nowego kanału transportowego HS-DSCH, w którym dokonano wielu zmian w odniesieniu do standardowego WCDMA, w tym: -pięciokrotnie zmniejszono t trwania ramki TTI z 10ms i 15 szczelin do 2ms i 3 szczelin -zastosowano stały współcz.rozpr. SF=16 -wprowadzono adaptacyjny wybór modulacji QPSK lub 16 QAM -wprowadzono adaptacyjny wybór sprawności kodowania kanałowego R danych użytkownika, teoretycznie od R=1/4 do R=1 -we współdzielonym kanale 5MHz przewidziano możliwości stosowania do 5,10 lub 15 kodów rozpraszających jednocześnie dla pojedynczego użytkownika, w zależności od rodzaju posiadanego terminala. Ograniczeniu współczynnika rozpro. Do SF=16 odpowiada przepływność 240 ksymboli/s, co dla 15 kodów rozprasz.i modulacji QPSK odpowiada przepływność 72 Mbps. Rzeczywiste przepł. są mniejsze

HSUPA-zasady transmisji danych w łączu „w górę” określa technika HSUPA, w ramkach której dane użytkownika są przesyłane w kanale transportowym E-DCH. -współ.rozprasz. SF nie jest stały i może przyjmować wartości 256-2. -stosuję się modulacją BPSK -transmisja może być prowadzona w ramkach TTI=2 ms lub TTI=10ms, zmiana sprawności kodowania może być dokonywana z ramki za ramką w zależności od jakości łącza. Zakres zmian R jest taki sam jak w HSDPA -użytkownik może wykorzystywać do 4 kodów rozpraszających jednocześnie z ograniczeniem do 2 kodówz SF=2 i 2 kodów z FS=4. Minimalny wspólcz.rozpr. SF=2 odpowiada max przepływności 1920 kbps, natomiast wpółcz. SF=4 max 960 kbps. Zatem max teoretyczna przepływność dla R=1 wynosi 5,76 MBps.

GSM- w GSM do transmisji wykorzystuje się binarną modulację GMSK. Mod.ta jest stosowana także w EDGE, jednak zwiększenie transmisji w EDGE uzyskano dodatkowe zastosowanie modulacji 8-PSK, co skutkuje trzykrotnym zwiększeniem przesyłanej liczby bitów. Efektywna szybkość transmisji zależy od zastosowanej modulacji, sprawności kodowania kanałowego R i liczby szczelin czasowych w ramce TDMA dla poj użytkownika. Z EDGE stosowane jest sterowanie jakością transmisji poprzez adaptacyjny wybór modulacji i kodowania, zależnie od jakości kanału, głównie SNR. Stosuję się modulacje i kodowanie podzielone na 3 rodziny A, B, C.

Bluetooth-jest systemem bezprzewodowym krótkiego zasięgu. Pracuje w paśmie 2,4 GHz. Zakres częst. W granicach 2400-2483,5 MHz i jest podzielony na 79 kolejnych kanałów o szerokości 1MHz o częstotl. Środkowych danych zaleznością: fk=2402+ k MHz, gdzie k=0,1..78. Klasa nadajników: -klasa I-100mW(20dBm) -klasaII-2,5 mW(4dBm) -klasa III -1mW(0dBm). Nadajnik klasy I umożliwia uzyskanie zasięgu łączności ok. 100m Nadajnik klasy II-10m. W nadajnikach i odbiornikach stosuję się kilka typów anten, typowo o dookólnych charakt.promieniowania. Najczęściej dipol półfalowy, ćwierćfalowy lub antena mikropaskowa. Stacja B. współpracujące ze sobą na danym obszarze tworzą podstawową strukturę sieciową-pikośieć. W jednej piko sieci może pracować do 7 stacji slave. W B. zastosowano szerokopasmową technikę transmisji FMSS. Zmina kanałów następuje 1600 razy/s co tworzy szczeliny czasowe=625 us. W szczelinach o nr parzystych może nadawać stacja master, w nieparzystych slave. Dane są przesył.w pakietach krótkich lub dł. obejmujących 1-5 szczelin czas. Po stronie odbiorczej dopuszczalna jest tolerancja +-10 us momentu rozpoczęcia odbioru pakietu w stosunku do momentu początku szczeliny czaso. W systemie B.łączność dwukierunkowa jest realizowana przy zastosowaniu dupleksu TDD. Każdy pakiet rozpoczyna się od kodu dostępu. Jest on używany do synchronizacji kompensacji odchyłki częstotliwości. All pakiety wysyłane są w tym samym kanale fizycznym zaczynają od tego samego kodu dostępu. Do transmisji stisuję się binarną modulację GFSK. Przy modulacji GPSK dewiacja częst.musi mieścić się w zakresie między 140-175 kHz. Jedynka logiczna jest reprezentowana przez częstotliwość górną, a zero przez dolną. Prędkośc transmisji= 1Mbps. W B.stosuję się 3 rodzaje ochrony transmisji przed błędami: -kod z binarną korekcją błędów o sprawności R=1/3 Polega na trzykrotnym powtórzeniu transmitowanego bitu -kod Hamminga (15,10), sprawność R=2/3. Zapewnia korekcję wszystkich błędów pojedynczych i wykrywanie podwójnych-transmisja z decyzyjnym sprzężeniem zwrotnym ARQ. Polega na retransmisji błędnie wybranych pakietów. Liczba retransmisji jest ograniczona czasem.

W standardzie IEEE 802.11 w technice DSSS do rozpraszania widma stosuję się kod Barkera o dł 11 chipów o przepływności 11 Mchipów/s, przy czym dla szybkości transmisji 1 Mbit/s stosuję się binarne różnicowe fluszowanie?? Fazy DPSK, natomiast dla 2Mbut/s kwadraturowe coś tam fazy DQPSK.

OFDM- w technice transmisji równoległej pierwotny strumień bitów zostaje rezdzielony na wiele strumieni równoległych o znacznie mniejszej przepływności. Takie rozwiązanie jest możliwe pod warunkiem zapewnienia wzajemnej ortogonalności częst.podnośnych. Z widmowej analizy sygnałów wynika, że wszystkie podnośne są wzajemnie ortogonalne jeżeli odstęp delta pomiędzy sąsiednimi podnośnymi wynosi del.f=1/T.

Odstęp pomiędzy częstotliwościami podnośnymi wykorzystany w technice OFDM dobierany jest na podstawie odpowiedniego kanału na pobudzenie impulsem prostokątnym o Czesie trwania Ts. Odpowiedź kanału o czasie Ts można podzieliś na 2 częście Ts=Tg+Torg. Zaletą OFDM jest możliwość niezależnego stosowania różnych modulacji wielowartościowych na poszczególnych podnośnych. Związane z tym pojęcie symboli OFDM, razumianego jako zbiór symboli Sm różnych modulacji wielowartościowych nadawanych synchronicznie w czasie jednego odstępu modulacji Ts.

WiMAX-system bezprzewodowy oparty na standardach IEEE 802.16 oraz ESTI Hiper MAN. W celu umożliwienia szerokopasmowego dostępu do usług transmisji danych na obszarze o promieniu 30-50 km od stacji bazowej. Przewidywano 3 rodzaje dostępu do

sieci: - stały: dostęp bez możliwości przełączenia między sektorami co wyklucza aspekty mobilności -przenośny: zapewnia możliwość przełączania między sektorami ze stratami w transmisji, możliwość przełączenia do sieci z dowolnego miejsca znajdującego się w zasięgu sieci -mobilny: zapewnia szybkie przełączenie między sektorami z bardzo małymi stratami w trans. Akceptowanych przez aplikacje czasu rzeczywistego

---