Informatika | Távközlés » László-Molnárka - Távközlő hálózatok jegyzet

Távközlő Hálózatok 1 órai jegyzet Szerkesztette: 1 László Katalin Molnárka Gábor kat@inf.bmehu gabrio@inf.bmehu Dr. Henk Tamás, doc TTT St 206 463-4188 henk@ttt.bmehu Dr. Cinkler Tibor, adj TTT St 212 463-1861 cinkler@ttt.bmehu Máthé Judit, asszisztens TTT St. 215 463-2085 judit@ttt.bmehu Ziegler Gábor TTT St. 214 463-1356 ziegler@ttt.bmehu Segédanyag a http://hsnlab.tttbmehu, illetve a http://ledatttbmehu/~cinkler/TavkHal címeken található Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Tartalomjegyzék 1. ALAPISMERETEK 6 1.1 TECHNOLÓGIAI HAJTÓERŐK 6 1.11 Intelligens eszközök és alkalmazásuk távközlő hálózatokban 6 1.12 Távközlő technológia jelenlegi, dinamikus fejlődésének fő komponensei 6 1.2 FEJLŐDÉSI TRENDEK VILÁGMÉRETEKBEN 6 1.21 Mozgó távközlés fejlődése 7 1.22 Mozgó Internet fejlődése 7 1.23 Technológiák tipikus életgörbe-modellje7 1.3 INFORMÁCIÓKÖZLŐ HÁLÓZATOK FEJLŐDÉSE MAGYARORSZÁGON 8

1.31 Összefoglaló táblázat a fejlődés szakaszairól8 1.32 Távközlő hálózatok fejlődése Magyarországon 1990 után 8 1.33 Távbeszélő hálózatok fejlődése Magyarországon 1990 után 9 1.34 Mozgó távközlő hálózatok Magyarországon 9 1.35 VoIP szolgáltatás Magyarországon9 2. INFORMÁCIÓKÖZLŐ HÁLÓZATOK OSZTÁLYOZÁSA ÉS ÁTTEKINTÉSE 10 2.1 BEVEZETÉS 10 2.11 Jelek 10 2.12 Hálózatok építőelemei 11 2.13 Hálózatok összekapcsolása 12 2.14 Hálózati rétegbeni feladatok 13 2.15 Hálózatok skálázhatósága14 2.2 HÁLÓZATOK OSZTÁLYOZÁSA 15 2.3 INFORMÁCIÓKÖZLŐ HÁLÓZATOK ÁTTEKINTÉSE 16 2.31 Bevezetés16 2.32 Keskenysávú távközlő hálózatok16 2.321 Távíróhálózat és távgépíró hálózat 16 2.322 Távbeszélő hálózat 17 2.323 Bérelt vonali, PDH hálózatok18 2.324 Áramkörkapcsolt és csomagkapcsolt adathálózatok 20 2.325 (N)ISDN20 2.326 Mozgó hálózatok 21 2.327 Másodlagos adatátvitel keskenysávú távközlő

hálózaton 21 2.33 Szélessávú távközlő hálózatok 23 2.331 Kerettovábbítás (Frame Relay)23 2.332 ATM hálózatok 24 2.333 SDH hálózatok 26 2.334 Optikai hálózatok 28 2.34 Számítógép-hálózatok áttekintése28 2.341 IP alapú (klasszikus Internet) hálózatok 29 2.342 QoS IP hálózatok, IETF 29 2.343 Mozgó számítógép hálózatok 30 2.4 INFORMÁCIÓKÖZLŐ HÁLÓZATOK FEJLŐDÉSE 31 2.41 Jelzésrendszerek fejlődése31 2.42 Információközlő hálózatok funkcionális modellezése 31 2.43 Távközlő hálózatok és számítógép hálózatok összehasonlítása 34 2.44 Hálózati technológiák összehasonlítása 35 2 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.45 Konvergencia 35 3. JELÁTVITELI KÖVETELMÉNYEK 36 3.1 JELÁTVITEL 36 3.11 Analóg jelek 36 3.12 Digitális jelek 36 3.2 BESZÉDÁTVITEL 37 3.21 Analóg beszédátvitel37 3.211 Jel szintű jellemzés37 3.212 Forgalom szintű jellemzés38 3.22 Digitális beszédátvitel:38

3.221 Beszéd kódolás38 3.222 Beszédkódolók jellemzése39 3.223 Legfontosabb kódolási eljárások összefoglaló táblázata40 3.23 Digitális jelforrás jellemzése40 3.24 Digitális jelátvitel forgalmi jellemzése 40 3.25 Digitális jelátvitel QoS jellemzése41 3.3 DIGITÁLIS INTEGRÁLT HÁLÓZATOK 41 4. FIZIKAI ÁTVITEL 42 4.1 DIGITÁLIS JELÁTVITEL (DSP)42 4.11 Adatátviteli alapfogalmak 43 4.12 Visszaállító áramkörök működése 43 4.13 Mintavételezés45 4.131 Mintavételezési alapfogalmak 45 4.132 Analóg jel mintavételezése46 4.133 Digitális jel mintavételezése46 4.2 HULLÁMTAN SZEMLÉLET 48 4.21 Alapok 48 4.22 Vezetékes és vezeték nélküli átviteli lehetőségek áttekintése49 4.3 VEZETÉKES ÖSSZEKÖTTETÉSEK 50 4.31 Fémvezetékek 50 4.311 Általános tudnivalók 50 4.312 Hullámterjedés fémvezetőkben 51 4.313 Hullámterjedés fémvezetőkben 53 4.32 Fényvezetékek 53 4.321 Bevezetés 53 4.322 Csillapítás:54 4.323 Csatlakoztatás55 4.324

Fényimpulzusok előállítása 56 4.325 Fényvezetők torzítása 56 4.4 VEZETÉK NÉLKÜLI ÖSSZEKÖTTETÉSEK 59 4.41 Bevezetés59 4.42 Rádióhullámok csoportosítása 59 4.43 Űrtávközlés (műholdas távközlés) 60 4.431 GEO műholdak60 4.432 LEO, MEO műholdak 61 4.433 MOLNYIJA rendszer 62 4.44 Földfelszíni távközlés 62 4.441 Rádiófrekvenciás átvitel 63 4.432 Mikrohullámú átvitel63 3 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4.433 Infravörös és milliméteres hullámú átvitel 64 4.434 Látható fényhullámú átvitel64 4.5 2-4 HUZALOS ÁTALAKÍTÁS 65 5. ÁTVITELI ÉS KAPCSOLÁSI RÉTEG 67 5.1 KAPCSOLÁS ÉS RENDEZÉS 67 5.11 Bérelt hálózat 67 5.12 Kapcsolt hálózat67 5.13 Kapcsolt hálózat68 5.14 Forgalom jellemzés 68 5.15 Hálózatok együttműködése 69 5.2 FORGALOMIRÁNYÍTÁS70 5.21 Forgalomirányítás elemei 70 5.22 Forgalomirányítás alapelvei 71 5.221 Egyenrangú forgalomirányítás 71 5.222 Hierarchikus

forgalomirányítás 72 5.223 Kevert modellek 73 5.3 TORLÓDÁSVÉDELEM 75 5.31 Forgalomirányítás 76 5.32 Forgalomkezelés 76 5.33 Erőforrás-kezelés 77 5.35 Hálózat nyeresége 77 5.4 TOPOLÓGIAI MODELLEK 78 6. TÁVKÖZLŐ TECHNOLÓGIÁK 81 6.1 PDH HÁLÓZATOK 81 6.11 PCM beszédkódolás 81 6.12 PCM jelek továbbítása 82 6.13 PDH keretek szinkronizálása E1 hierarchia szinten83 6.14 Keretszervezés magasabb hierarchia szinteken83 6.141 E2 hierarchia szint83 6.142 E3 hierarchia szint84 6.143 E4 hierarchia szint85 6.144 Magasabb hierarchia szintek összehasonlítása 85 6.15 PDH értékelése 86 6.2 SDH HÁLÓZATOK 86 6.21 SDH hierarchia szintek 86 6.22 SDH hálózatok felépítése 87 6.23 SDH keretszervezés 88 6.24 Keretezés magasabb hierarchia szinteken89 6.25 SDH nyalábolási struktúra90 6.26 SDH hálózatok értékelése91 6.3 TÁVBESZÉLŐ HÁLÓZATOK (VONAL) KAPCSOLÓI 91 6.31 Keresztrudas kapcsoló 92 6.32 Térosztásos kapcsolók 92 6.33 Időosztásos kapcsoló

94 6.34 Kombinált megoldások95 6.4 ISDN 96 6.41 ISDN szolgáltatások 96 6.42 ISDN rétegek97 6.5 HOZZÁFÉRŐI HÁLÓZATOK 97 4 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.51 xDSL hálózatok 97 6.52 Optikai hozzáférő hálózatok 98 6.53 Vezetéknélküli hozzáférő hálózatok 98 6.54 Hibrid hálózatok 98 6.6 ATM, IP ATM FELETT, ATM-LAN ÉS MPLS99 6.61 Bevezetés99 6.62 Az ATM jellemzői 100 6.63 Műszaki alapok 100 6.64 Az ATM kapcsolata az OSI referenciamodelljével 101 6.65 ATM címzés és összeköttetések 101 6.66 ATM forgalommenedzsment 102 6.67 Számítógép-hálózatok ATM felett: MPLS 102 6.7 OPTIKAI HÁLÓZATOK 103 6.71 OSDM 103 6.72 OTDM 103 6.73 (D)WDM 104 7. TÁVKÖZLÉSI SZOFTVEREK 105 7.1 BEVEZETŐ 105 7.11 A távközlési szoftverek jelentősége 105 7.12 A távközlési szoftver növekvő szerepe 105 7.13 A távközlési szoftverek jellemzői 105 7.14 Távközlési szoftveres módszertanok 106 7.2 PROTOKOLL TECHNOLÓGIA

108 7.21 Protokoll specifikáció 108 7.211 Adatok leírása 108 7.212 Dinamikus viselkedés 108 7.22 Protokoll validáció és verifikáció 109 7.23 Protokoll implementáció 109 7.24 Protokoll tesztelés 109 7.241 Automata alapú teszt sorozat generálás 110 7.25 A formális leíró technikák kapcsolódása 114 7.3 A LEGFONTOSABB FDT-K ÁTTEKINTÉSE 114 7.31 UML 114 7.32 Message Sequence Charts (MSC) 118 7.321 MSC diagram 118 7.322 Magas szintű (High-level) MSC diagram 119 7.4 SPECIFIKÁCIÓ 120 7.41 Dinamikus viselkedés - SDL 120 7.42 Adat leírás: ASN1: Abstract Syntax Notation 120 7.43 Tesztelés 121 7.431 TTCN: Tree and Tabular Combined Notation 121 FELHASZNÁLT IRODALOM . 122 5 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 1. Alapismeretek 1.1 Technológiai hajtóerők 1.11 Intelligens eszközök és alkalmazásuk távközlő hálózatokban • • • • jelfogó: Boole algebra jelfogós logikával történő megvalósításához illetve

memóriaként; papír lyukszalag: távgépíró hálózatokban; elektroncső: számítógépekben (állandóan cserére szorult), távbeszélő technikában; mikroprocesszor; 1.12 Távközlő technológia jelenlegi, dinamikus fejlődésének fő komponensei • mikrotechnológia: napjainkig exponenciálisan fejlődött, azonban a megvalósítható tranzisztorok méretének alsó határát lassan elértük, azaz: gyártási szinten: ~120nm; labori körülmények között: ~70nm. Azonban a mikrotechnológia mellett már megjelent a nanotechnológia: labori körülmények között már működik (molekulaszintű operációk). • átviteli technológia: fémvezetős technológia; rádióhullámú átvitel; fényvezető technológia: fejlődésének korlátjai még nem érezhetőek; Napjainkban: ~1-10 Tbit/s sebességű átvitelre alkalmas, elvi határa ~200Tbit/s. 1.2 Fejlődési trendek világméretekben IH: információközlő hálózatok SZGH: számítógép-hálózatok TH:

távközlő hálózatok 5 4 20 0 3 20 0 2 évek Mozgó távközlés Távbeszélő hálózat Internet 20 0 1 20 0 0 20 0 9 20 0 8 19 9 7 19 9 19 9 6 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 19 9 #felhasználók (millió) IH = SZGH + TH 1.2 ábra: Információközlő hálózatok fejlődése napjainkban, világszerte 6 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 1.21 Mozgó távközlés fejlődése • 1G NMT1: analóg távközlés, (Magyarországon: 60-as számok, 450 MHz) • 2G GSM2: digitális távközlés, (Magyarországon: 20-as, 30-as, 70-es számok, 900 MHz) Szolgáltatások: SMS3, WAP4. 1.22 Mozgó Internet fejlődése • 2.5G GPRS5 UMTS6 • 3G Jelenleg: recesszió. 2000 végétől kezdődött, bekövetkezésének okai: gazdasági okok: a .com vállalatok túl sok pénzt fektettek be, ugyanakkor az UMTS-re sokan álltak rá a tőzsdei siker reményében. A verseny elszabadult, a bankok nem szívesen adtak ki több hitelt. Az

európai országok előnye eltűnni látszik általánosabb okok: például 2001.0911 1.23 Technológiák tipikus életgörbe-modellje mérőszám idő Szakaszai: exponenciális növekedés, lineáris szakaszok, telítés, hanyatlás. 1 Nordic Mobile Telecommunication, északi mozgó távközlő rendszer Global System for Mobile Telecommunication, világméretű rendszer mozgó távközléshez 3 Short Message Service, rövid szöveges üzenet szolgáltatás 4 Wireless Application Protocol, vezetéknélküli alkalmazás protokoll 5 General Packet Radio System, általános csomagalapú rádió rendszer 6 Universal Mobile Telecommunication System, egyetemes mozgó távközlő rendszer 2 7 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 1.3 Információközlő hálózatok fejlődése Magyarországon 1.31 Összefoglaló táblázat a fejlődés szakaszairól II. VH előtt 1945 - 1990 1990 - jelen Ipar 1838 a lefedettség 10%-os; vállalatok: Standard Siemens

Tungsram. Ipar és szolgáltatás egyensúlyban vannak. államosítás 150 000 munkás a szakmában. Lassú hanyatlás. Fejlettebb a szolgáltatásnál, hiszen exportra termel (KGST országokba). 1990-re 15 évnyi technikai lemaradás. Szolgáltatás 1846 távíró hálózat (vasút, hadsereg); 1881 távbeszélő szolgáltatás megjelenése; 1884 első távbeszélő központ Budapesten; Kutatás és fejlesztés 1838-ig: Tungsramnál, egyetemeken. BME: Bay Zoltán – radar kísérletek, Kozma prof. – kísérletek jelfogókkal 1878 Puskás Tivadar: távbeszélő központ feltalálása. Sok cég működött: Videoton Orion A politikai hatások miatt (rossz kommunikáció, embargó) nincs fejlődés. 1990-ben 1 millió távbeszélő készülék üzemel. A cégek leszakadnak az anyavállalattól, nincsenek kutatási eredmények. Az élcsapat követte a technológiai fejlődést, de a gyártáshoz nem lehetett a szükséges dolgokat importálni. Távközlési Kutatási Intézet (TKI)

SZTAKI 1990 TKI: 30 kutató marad, ekkor megszűnik. Jelentős fejlődés, SZTAKI privatizáció (pl.: Magyar Jelentős mennyiségű intelligens Posta több részre oszlik). munkaerő. Napjainkban a szolgáltatás szoftverházak: bedolgozással, majd nemzetközi színvonalú. önálló felelősséggel (pl.: Nokia, 2001. dec 23 a Matáv Siemens); monopólium vége. mérnöki tudásközpontok (pl.: 2002-ben 4 millió COMPAQ); távbeszélő előfizető és kutató laborok (pl.: Ericsson) valamivel több mozgó előfizető. 1.32 Távközlő hálózatok fejlődése Magyarországon 1990 után A szolgáltatás dinamikusan fejlődik, a szükséges tőkemennyiség rendelkezésre áll. Privatizálják a Magyar Postát, így abból az alábbi szervezetek jönnek létre: • Posta • Matáv • Antenna Hungária • Hírközlési Főfelügyelet (HIF) • Miniszteri képviselet 8 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 1.33 Távbeszélő hálózatok fejlődése

Magyarországon 1990 után (azaz a Matáv története röviden) A Matáv rendszerválasztó tendert írt ki a távbeszélő hálózat kiépítéséhez szükséges eszközök beszállítására. Öt jelentkező közül a Siemens és az Ericsson nyert A győztes cégek leányvállalatokat hoztak létre Magyarországon. A rendszer fejlesztése körülbelül 6 évig tartott, ekkorra a felhasználói arány közel 40%-os. Mivel a befektetés megtérülési ideje szintén 6 év, a Matáv szolgáltatási monopóliuma 2001 év végéig tartott. A monopólium kiterjedt: • a helyi körzetek többségében a körzeten belüli, • a helyközi, és • a nemzetközi rögzített (vezetékes - rádiós szakaszokat is beleértve, de csak rögzített állomások esetén - nyilvánosan kapcsolt ) távbeszélő szolgáltatásokra. A monopólium nem terjedt ki: • mozgó távközlésre, • adatátvitelre, és a • bérelt vonali szolgáltatásokra. 2001. december 23-án a monopólium hivatalosan

megszűnt A kifeszített vezetékeket birtokló Matáv ez után az előfizető szolgáltató-változtatásakor a vezetékek birtoklásának jogát köteles átadni az új szolgáltatónak (unbounding). 1.34 Mozgó távközlő hálózatok Magyarországon Jelenleg három nagy vállalat uralja a piacot (Westel, Pannon, Vodafone). A komoly informatikai háttérrel rendelkező vállalatok a hívási adatokat 5 évig tárolják, a hívásokba való belehallgatás csak ügyészi felhatalmazással lehetséges. Az állandó piaci verseny miatt a fejlődés dinamikus, a piac telítődés felé konvergál. 1.35 VoIP szolgáltatás Magyarországon A Pantel – amely a MÁV nyomvonalán épített ki optikai kábelrendszert – szándékában állt a szolgáltatás megvalósítása, ám ez a törekvés komoly nehézségekbe ütközött, míg végül sikerült eldönteni: a VoIP jogilag a Matáv monopóliumokhoz tartozik-e, vagy sem. A szolgáltatás bevezetéséhez végül a Matáv 2 feltételt

szabott: • a késleltetés legyen min. 250 msec, • a csomagvesztés legyen min. 1% Ezen minőségi korlátozások beszédátvitelnél nem voltak igazán zavaróak, napjainkban már nincs is rájuk szükség. 9 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2. Információközlő hálózatok osztályozása és áttekintése 2.1 Bevezetés A hálózatok különféle információ típusok (pl. beszéd, hang, dokumentum, szöveges vagy multimédia üzenet, mozgókép, üzenetfolyamú adat, bájtfolyamú adat, interaktív adat) külön-külön vagy integrált átvitelére szolgálnak. Az átvitt információ típusoknak megfelelően különféle hálózatok alakultak ki, amelyek különféle szolgáltatásokat nyújtanak, a hálózat lehet például távbeszélő szolgáltatású hálózat, vagy röviden távbeszélő-hálózat; integrált szolgáltatású hálózat, vagy röviden integrált hálózat. A különféle szolgáltatásokat nyújtó hálózatok gyakorlati

megvalósításuk során részben közös elemekre épülhetnek, de a nyújtott szolgáltatásuk alapján elvileg külön-külön értelmezhetők (pl. távbeszélő-hálózat, bérelt-vonali hálózat). A hálózatok fejlődnek, változnak, közelednek egymáshoz, a sokféleségüket együttesen hagyományosan távközlő hálózat névvel illetik, legújabban elektronikus hírközlő hálózatnak nevezik. A továbbiakban a hálózat kifejezést a legtágabb értelemben használjuk A hálózat által nyújtott szolgáltatás alapvetően kétféle, hordozó szolgáltatás vagy távszolgáltatás lehet. A hordozó szolgáltatás végberendezés nélküli és alkalmazás nélküli elektronikus információátvitelt például 64 kbit/s-os átlátszó adatátvitelt jelent. A hordozó szolgáltatást hordozó hálózat nyújtja. A távszolgáltatás a hálózati végberendezés által megvalósított műszaki alkalmazást, például távbeszélő vagy távmásoló szolgáltatást is magában

foglalja. A műszaki alkalmazás különféle társadalmi célú alkalmazásokat támogathat (pl. nyilvános távbeszélő-hálózat, távoktatás), amelyet a felhasználó(ember vagy gép) vesz igénybe. Ebben az alfejezetben a hálózatok egy nagy csoportját, az információközlő hálózatokat vizsgáljuk. Információközlő hálózatok alatt a távközlő hálózatokat és a számítógép hálózatokat együttesen értjük. A fentiek szellemében a hálózatokon átvihető jeleket, a hálózatok építőelemeit, összekapcsolási lehetőségeit és feladatait ismertetjük. 2.11 Jelek A hálózaton átviendő jelet több szempont szerint csoportosíthatjuk. • A jel forrása szerint lehet beszéd , kép, vagy adat; • Értékkészlete szerint lehet analóg (folytonos) vagy digitális (diszkrét); • Időskála szerint az időtartam egységének tekinthetjük a bérelt időszakot (felhasználó bérleti szerződést köt a szolgáltatóval határozott vagy határozatlan

időtartamra) vagy a hívás időszakot (a hálózat csak a párbeszéd idejére van igénybe véve); • A jelátvitel egysége lehet az üzenet (párbeszéd egyirányú része), a csomag (maximált hosszal, például IP1 csomagoknál ~65 kB), a cella (rövid, egységes hosszúságú csomagok, például ATM2 hálózatoknál 53 byte), illetve a bit, mint a digitális jel elemi összetevője. A cella és a bit kivételével mindegyik felbontás értelmezhető mind analóg, mind digitális jelekre. A jelátviteli követelményekről bővebben a 3. fejezetben lesz szó 1 2 Internet Protocol Asynchronous Transfer Mode, aszinkron átviteli mód 10 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.12 Hálózatok építőelemei A hálózatok – a hálózati rétegben – csomópontokkal és azok között az információt továbbító útszakaszokkal modellezhetők. A hálózat e modelljét logikai vagy fogalmi hálózatnak is nevezik Az útszakaszokat az alsóbb rétegek

valósítják meg. A fizikai rétegben irányított közegben (elágazásmentes vezeték, irányított földfelszíni vagy műholdas rádió), vagy osztott közegben (sínvezeték, szétsugárzott földfelszíni vagy műholdas rádió) terjed a jel. Osztott közegről akkor beszélünk, ha az adó jele fizikailag sok vevőhöz jut el. A fizikai réteg e modelljét fizikai hálózatnak is nevezik Figyelembe véve a hálózatra csatlakoztatható végberendezéseket, valamint a hálózatok összekapcsolásának lehetőségét is, a hálózat az alábbi elemekből áll: • csomópontok, amelyek be-és kimenetekkel rendelkeznek, • egy- vagy kétirányú útszakaszok, (röviden gyakran csak út vagy szakasz) • hálózati végződések végberendezések, csak távszolgáltatás esetén illesztő egységek, ha a végberendezés és hálózat többi részének technológiája eltérő együttműködtető egységek vagy átjárók, hálózatok összekapcsolására, • hálózati

csatlakozópontok, amely a hálózati végződéseket a hálózat többi részéhez csatlakoztatja. A hálózat csatlakozópontja a hálózat határcsomópontjához csatlakozik. A hálózat többi csomópontját belső csomópontnak nevezzük. A végberendezéseket, a végberendezésekhez csatlakozó határcsomópontokat, valamint e kétféle elem közötti hálózatrészeket együttesen hozzáférési hálózatnak (access network) nevezzük. A határcsomópontokat, a belső csomópontokat, és az ezek közötti hálózatrészeket együttesen törzshálózatnak (core network) nevezzük. belső csomópont Határpont határcsomópont Hozzáférési hálózat törzshálózat 2.12 ábra: Hálózatok építőelemei A hálózat csomópontja valamelyik bemenetére érkező információt • tárolhatja, törölheti, átalakíthatja, illetve • továbbküldheti egy kimeneti útra (egyesadásos csomópont) több kimeneti útra (többesadásos csomópont) az összes kimeneti útra

(szórtadásos csomópont) osztott közegre (sínvezeték, földfelszíni vagy műholdas szóró rádiós összeköttetések) Egyesadásos vagy többesadásos csomópont esetén a csomópont útválasztó képességgel rendelkezik. A hálózat csomópontjainak útválasztó képességét együttesen forgalomirányításnak nevezzük. Megemlítendő továbbá a csomópontok meghatározó szerepe a torlódásvédelemben 11 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.13 Hálózatok összekapcsolása Hálózatok egyenrangúan és/vagy hierarchikusan kapcsolhatók össze. Így összetett hálózatot kapunk, amely elemi hálózatokból és az ezeket összekapcsoló együttműködtető egységekből (vagy más szóval átjárókból) áll. Az elemi hálózatok technológiájukban, területükben, igazgatási valamint üzemeltetési egységükben különbözhetnek egymástól. Egyenrangúan együttműködő hálózatokról akkor beszélünk, ha az elemi hálózatok vagy

csak távszolgáltatást, vagy csak hordozó szolgáltatást nyújtanak, továbbá az általuk külön-külön nyújtott szolgáltatásoknak vannak közös elemei, amelyek egy részét vagy egészét nyújtja az összekapcsolt hálózat. Az összekapcsolás vázlata egyszerű, példaként említhetjük két azonos vagy különböző technológiájú helyi távbeszélő-hálózat összekapcsolását nagyobb földrajzi terület lefedése érdekében. A 2.13a ábrán látható összekapcsolásnál a két különböző hálózat lehet egy GSM hálózat (H1) illetve egy hagyományos távbeszélő hálózat (H2), arra az esetre korlátozva, hogy csak beszélgetni szeretnénk a két hálózat végberendezéseinek (V1, V2) használatával. Számítógép-hálózatokra értelmezve H1 lehetne például IPv4, míg H2 IPv6 alapú. Hierarchikusan együttműködő hálózatokról akkor beszélünk, ha a hordozó hálózat hordozó szolgáltatást nyújt egy másik, hordozó vagy távszolgáltató

ráépített hálózat számára. A ráépített hálózat részei közrefogják a hordozó hálózatot az összekapcsolás vázlatán (2.13b ábra) Hálózatok többszörösen is egymásra építhetők. A hordozó és ráépített hálózatokból felépített összetett hálózatot hálózatarchitektúrának vagy hálózatépítménynek nevezzük, amely hálózatrétegekből áll. Az ábrán látható kialakításra példa számítógép hálózatok esetében az IPv6 mint ráépített hálózat és az alatta levő IPv4 mint hordozó hálózat. Az ilyen kialakítást alagutazásnak is nevezik Távbeszélő hálózatoknál jól kivehető a réteges szerkezet, ha az optikai-SDH-ATM-PDH hálózatok mint hordozó hálózatok képezik az IP hálózat, mint távbeszélő hálózat alapját. V1 H1 V1 H1 E E H2 V2 2.13a ábra Egyenrangúan együttműködő hálózatok H1 V1 2.13b ábra Hierarchikusan együttműködő hálózatok V1 2.13c ábra Hierarchikusan együttműködő

hálózatok, ahol a H1 hálózat végberendezéssé fajult E H2 V1 I I H2 Jelölés: Hn: hálózat Vn: végberendezés 12 E: együttműködtető egység I: végberendezés illesztő egység Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév A legfelső hálózatréteg az egyik vagy mindkét oldalon elfajulhat csak végberendezéssé is (2.13c ábra) Az együttműködtető egységet ilyen esetben végberendezés illesztő egységnek is nevezik Példa erre a másodlagos adatátvitel igénybevétele hordozó távközlő hálózaton modemmel, mint illesztő egységgel. A felhasználó által elérhető szolgáltatás készletet csak a legfelső hálózatréteg határozza meg, de a szolgáltatás minőségére az alsóbb hálózatrétegek is hatással lehetnek. A hálózatépítményre réteges modell is rajzolható (2.13d ábra) Ez a modellezés azt emeli ki, hogy az információátvitel során egy felsőbb hálózatréteg igénybe veszi az alatta lévő hálózatréteg

szolgáltatását. A modellre egy másik példa a H1 mint PDH hálózat, illetve a H2 mint SDH hálózat. PDH ATM SDH Optikai Hálózat Távszolgáltató hálózat 2.13d ábra Példa hálózatépítmény réteges modelljére távbeszélő hálózat esetén Hordozó hálózat IP A különböző összekapcsolási módok nagy szerepet játszanak a lépésről lépésre történő technológiai áttéréseknél is. Példa erre az IPv4-ről IPv6-ra történő áttérés, amelynél a következő átmenetek képzelhetők el: 1. Kezdetben kisebb IPv6-s hálózat aránya el kezd növekedni, miközben az IPv4 aránya lecsökken A két hálózattípus között az átjárhatóságot átjáró (gateway) biztosítja (egyenrangú együttműködés esete). 2. Több kisebb részhálózatban kezd kiépülni az IPv6 és ezek egy-egy együttműködő egységen keresztül kapcsolódnak az IPv4-hez (hierarchikus együttműködés esete). Távközlő hálózatoknál is előfordulhat ilyen áttérés,

például a Vivendi - Matáv hálózat kommunikációja esetében. Ekkor az összekapcsolás nem technikai eltérések kiküszöbölésére szolgál, csak az adminisztráció miatt van rá szükség. Az analóg/digitális rendszer lecserélése hasonló problémákat vetett fel. 2.14 Hálózati rétegbeni feladatok A hálózatok működtetésénél alapvető a hatékony forgalomirányítás és torlódásvédelem. E kettő módja függ attól, hogy az információ továbbítása során áramkör felépítésére illetve csomagokra bontásra sor kerül-e. Valós áramkör alapú hálózatokban valós áramkör épül fel a végberendezések között és az információt nem bontjuk fel csomagokra. Ilyenkor az áramkör felépítését kezdeményezheti a felhasználó vagy a hálózatmenedzser. A valós áramkör rögzített útvonalat jelent a hívás vagy bérlet teljes idejére a hálózatban, amely csak a végberendezések mozgása miatt változhat (mobil hálózatokban). Egy-egy

csomóponton vagy útszakaszon sok (2 – 100 000 – 20 000 000) áramkör fut keresztül a fizikai csatornák nyalábolása révén. A valós áramkör a fizikai és az adatkapcsolati rétegben valósul meg, de forgalomirányítási és torlódásvédelmi szempontból a hálózati rétegben is értelmezzük. Csomag alapú hálózatokban az információt csomagokra bontjuk, és a csomagok továbbítására két lehetőség van: a csomagok útvonalát rögzítjük a hívás vagy bérlet teljes idejére, ezzel látszólagosan áramkört, úgynevezett látszólagos áramkört hozunk létre a hálózati rétegben; vagy nem rögzítjük a csomagok útvonalát a hívás vagy bérlet teljes idejére, vagyis látszólagosan sem hozunk létre áramkört a hálózati rétegben. Az utóbbi esetet hálózati rétegben áramkörmentes hálózatnak, röviden áramkörmentes hálózatnak nevezzük. Az elektromos jeleket a fizikai rétegben ilyenkor is áramkörök, fizikai jeláramkörök viszik

át. 13 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.14a ábra: csomagalapú látszólagos áramkör: az útvonal rögzített, de az időrésen már lehet osztozni 2.14bábra: csomagalapú, áramkörmentes kapcsolat: nem rögzített az útvonal két felhasználó között A fentiek alapján a hálózatokat így csoportosíthatjuk: • valós áramkör alapú hálózatok (áramkör alapú, nem csomag alapú), • látszólagos áramkör alapú hálózatok (áramkör alapú, csomag alapú), • áramkörmentes hálózatok (nem áramkör alapú, csomag alapú). 2.15 Hálózatok skálázhatósága Egy hálózat térbeli szinten jól skálázható, ha ugyanarra a hálózati technológia minél jobban alkalmazható kishálózatokra (LAN1) és nagy hálózatokra (GAN2) is. Bitsebesség szintjén akkor beszélhetünk jó skálázhatóságról, ha adott kialakítás mellett például 1 kbit/s – tól 10Gb/s – ig is változhat a sebesség. 1 2 Local Area Network,

helyi hálózat Global Area Network, világméretű hálózat 14 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.2 Hálózatok osztályozása mobil távközlő hálózatok (1G, 2G, stb.) kerettovábbító (FR) hálózat ATM hálózat SDH hálózat optikai hálózat Internet hálózat QoS IP hálózatok mobil Internet hálózatok (3G,WLAN,stb.) 2.326 2.331 2.332 2.333 2.334 2.341 2.342 2.343 2.21 táblázat: Elektronikus hírközlő hálózatok osztályozása A műsorszétosztó hálózatok többesadásos hordozó szolgáltatást nyújtanak a műsorszóró hálózati adók és kábel-TV tápfejek számára. A hagyományos műsorközlő hálózatokban (analóg műsorszóró vagy kábel-TV hálózat) minden hozzáférési ponton ugyanazok az információk vehetők, vagyis e hálózatok szórtadásos távszolgáltatást nyújtanak. Az interaktív műsorközlő hálózatokban (digitális műsorszétosztó és műsorszóró-hálózat, interaktív

kábel-TV hálózat) az uralkodó szórtadáshoz járulékos forgalomirányítási képesség is társul. Az információközlő hálózatok osztályozhatók az alkalmazott összeköttetés alapján is (hálózati rétegben): Megnevezés Összeköttetés alapú Áramkör alapú Csomag alapú Pl.: Valós áramkör + + PDH, SDH, Optikai hálózat Látszólagos áramkör + + + Dinamikus útvonal + + Adat csomagalapú + X.25, FR, ATM MPLS, QoS IP IP, No.7 15 más számítógép-hálózatok (N-)ISDN hálózat 2.325 csomagkapcsolt adathálózat (X.25) áramkörkapcsolt adathálózat bérelt-vonali hálózatok, PDH 2.323 2.324 távbeszélő-hálózat 2.322 távgépíró-hálózat távíróhálózat 2.321 interaktív kábel-TV hálózat kábel-TV hálózat digitális műsorszóró-hálózat analóg műsorszóró-hálózat digitális műsorszétosztó hálózat analóg műsorszétosztó hálózat Az elektronikus hírközlő hálózatok osztályozását a 2.21

táblázatban mutatjuk be a hálózatok mai fejlettségi szintjének megfelelően. Az osztályozás többféle szempont szerint történhet, a 221 táblázat szerinti osztályozás a hálózatok forgalomirányító és torlódásvédelmi képességeinek 2.14 szakaszban bemutatott csoportosításain alapul. Elektronikus hírközlő hálózatok Műsorközlő hálózatok Információközlő hálózatok Áramkör alapú Áramkörmentes MűsorMűsorMűsorTávközlő hálózatok Számítógépelosztó szóró szétosztó hálózatok hálózatok hálózatok hálózatok Keskenysávú távközlő Szélessávú hálózatok távközlő hálózatok Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.3 Információközlő hálózatok áttekintése 2.31 Bevezetés Az információközlő hálózatok forgalomirányítással, vagy elsősorban forgalomirányítással és járulékosan szórtadással működnek. Az áramkör alapú hálózatokat a továbbiakban – a gyakorlati

szóhasználatot követve – röviden távközlő hálózatoknak nevezzük. A távközlő hálózatok az áramköralapú működésnek köszönhetően – a hálózat felépítésének koncepciójától függően – garantálják a szolgáltatás minőséget, továbbá területi kiterjedésben és sávszélességben jól skálázható közegmegosztást valósítanak meg. 2.32 Keskenysávú távközlő hálózatok A táblázatban felsorolt keskenysávú távközlő hálózatok között vegyesen találunk mindkétfajta szolgáltatást nyújtó hálózatokat. A távszolgáltatást nyújtó keskenysávú távközlő hálózatokban a végberendezés általában egyszerű és olcsó, ami lehetővé teszi a széleskörű felhasználást. Az egyszerű végberendezés csak egy-két féle szolgáltatást tesz lehetővé egyféle szolgáltatásosztályban. Az intelligencia döntően a hálózatban valósul meg A hozzáférési hálózat tipikusan analóg, a törzshálózat digitális. A

keskenysávú távközlő hálózatok a következő felső sebességhatárokig működnek: hozzáférési rögzített hálózatokban 2 Mbit/s, hozzáférési mobil hálózatokban 64 kbit/s, fémvezetékes törzshálózatokban 140 Mbit/s. Az összehasonlíthatóság érdekében érdemes azonban a történeti áttekintéssel kezdeni. 2.321 Távíróhálózat és távgépíró hálózat A távíróhálózat kézi üzenetkapcsolást valósított meg. Ez azt jelenti, hogy az információt üzenetegységekbe foglalva továbbították úgy, hogy az üzenetet csomópontról csomópontra újra áttáviratozták. Az üzenet tárolása egy-egy hálózati csomópontban papírszalagra írt a Morse kód (kételemű kódtábla) formájában valósult meg. Adás közben az üzenet első részét még az adóoldali, másik részét már a vevő oldali papírszalag tárolta. Minden hálózati csomópontban eldöntötték, hogy melyik úton továbbítsák az üzenetet. A távíróhálózat volt az első

elektronikus távközlő hálózat, amely a „tárolj és továbbíts” elvet alkalmazta – üzenet szinten. A csomópontok között légvezeték húzódott, melyen keresztül a fenti módszerrel körülbelül 1 bit/s sebességgel lehetett üzenni. Jelíró Papír Papírszalag Papír A távgépíró-hálózat eleinte szintén üzenetkapcsolással működött, azonban a Morse kódos papírszalag helyét lyukszalag vette át. Itt már nem volt csomagonkénti ellenőrzés, hogy továbbítsák-e, az üzenet automatikusan átment a hálózaton. Öt elemű kódtábla használatával 50 bit/s sebességet tudtak elérni. A későbbiekben a távgépíró-hálózat áramkörkapcsolásra tért át, átvéve a távbeszélő-hálózati megoldást. Az áramkörkapcsolás előnye a gyorsabb átvitel és az, hogy amíg fennállt a kapcsolat, párbeszédet is lehetett folytatni. Hátránya volt a módszernek a hívásblokkolás, amelynek következtében romlott a hálózati kihasználtság. 16

Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.322 Távbeszélő hálózat • Analóg: 0,3-3,4 kHz-es frekvenciasáv használatával, eleinte szénmikrofonnal. A nyalábolás FDM1-mel történt. A sávszélességet később 4 kHz-re (analóg beszéd csatorna) növelték, hogy legyen hely a védősávoknak. Például 10.000 csatorna * 4kHz = 40 MHz + védősávok = 60 MHz Jelfogó logika Kapcsolómező 2.3221 ábra Analóg távbeszélő központ elektromechanikus kapcsolása • Digitális: A gerinchálózat a legtöbb helyen már teljesen digitális alapokon fekszik. A digitális megvalósításban mind a TDM2 nyalábolás, mind a kapcsolás digitális. Ezzel szemben a hozzáférői hálózat általában továbbra is analóg (analóg végberendezéssel). Az A/D és a D/A átalakítást a beszéd kodek végzi, amely analóg készülék esetén a távbeszélő központban lévő vonali kártyán van. Általában minden előfizetőnek saját kodekje van, de

megvalósítható dinamikus hozzárendelés is a beszélgetés idejére. Digitális végberendezések a kodeket tartalmazzák. A A D D K D A kodek PCM3 alapján működik, ahol a mintavételezési frekvencia fmv=8 kHz. Általában 8 bitre kódolunk, tehát az átvitel 64 kbit/s sebességet igényel. A PCM-ről bővebben a 3.22 fejezetben lesz szó 1 Frequency Division Multiplex, frekvencia osztású nyalábolás Time Division Multiplex, időosztásos nyalábolás 3 Pulse Coded Modulation, impulzus-kódolt moduláció 2 17 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Digitális eszközök alkalmazása számos előnnyel jár: • Olcsóbb gyártás • Nincs hangolás és hangolási költség • Kisebb térfogat és fogyasztás • Nagyobb megbízhatóság • Nyalábolás és kapcsolás kombinálható • Első TDM szinten kapcsolható (utolsó 30 beszédcsatornát nem kell lebontani) 2.323 Bérelt vonali, PDH1 hálózatok Az egyes keskenysávú távközlő

hálózatokat manapság döntő mértékben a valós áramkör és PCM alapú PDH továbbá a látszólagos áramkör alapú X.25 technológia valósítja meg E technológiák egyaránt alkalmasak távszolgáltatásra és hordozó szolgáltatásra. A PDH hálózatokat a növekvő számú távbeszélő összeköttetések nyalábolására, szállítására és kapcsolására dolgozták ki 1967-ben. E megoldások sajnos közel sem voltak egységesek világszerte. Az alábbi ábra szemlélteti az eltérő nyalábolási hierarchiákat Nézzük, mit is jelent a PDH rövidítés: • • • Pleziokron (közel egyidejű): Az egyes hálózati eszközök (nyalábolók) órajelei csak bizonyos tűréshatáron belül azonosak (0,9.1,1), fázisviszonyuk nem kötött, mivel nincsenek összehangolva, mert nincs szinkronizáló hálózat. Itt fontos megjegyezni, hogy ez elsősorban a PDH hierarchiaszintekre vonatkozik, ugyanis a 64 kb/s nyalábok egymással szinkron kapcsolatban vannak, mivel

jellemzően ugyanaz a berendezés végzi valamennyi beérkező analóg jel PCM kódolását. Digitális: A folytonosan változó jel mintáit diszkrét értékekkel reprezentáljuk PCM segítségével. Hierarchia: többszintű, hierarchikus rendszerről van szó, melyben a magasabb szint jele magába foglalja az alatta lévő szint jeleit. E hierarchiaszintek jelölése: E1, E2, E3 és E4 (lásd: 2.323 táblázat) A hierarchiának 5 szintje is létezik 564992 Mb/s bitsebességgel, de a gyakorlatban nem terjedt el. 1 PCM E1 2 048 kb/s 64 kb/s 30 E2 8 448 kb/s E3 34 368 kb/s 31 32 E4 139 264 kb/s 4 4 4 1 Plesiochronous Digital Hierarchy, pleziokron digitális hierarchia 18 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév EU hierarchia szint Névleges sebesség [Mbit/s] Beszédcsatornák száma 0. E1. 0,064 2 1 30 Szimmetrikus vezeték E2. 8 120 E3. 34 480 E4. 140 1920 E5. 565 7680 Koax Földfelszíni, műholdas, rádiós Fénykábel Analóg közeg USA

hierarchia szint Névleges sebesség [Mbit/s] 0. 0,064 T1. 1,5 T2. 6 T3. 45 T4. 264 2.323 táblázat: E (Európa) és a megfelelő T (USA) hierarchia szintek összehasonlítása 2.323a ábra: PDH hierarchia szintek nyalábolása 1 1. Nyaláboló fokozat 2 Mbit/s primer f / 2 Mbit/s 0,9 1 30 2. Nyaláboló fokozat (analóg) mintavételezés 4.0 44 seconder 1 4x 0,9 1 1. Nyaláboló fokozat 1 1,1 primer 30 (analóg) mintavételezés Mivel a hálózat csak közel egyidejű, vagyis tehát központi szinkron órajel, bitbeékelésre (Stuffing –EU, Justification –USA) van beékelt bit jelzőbit szükség a keretszinkron tartásához. Ez rugalmas tár alkalmazásával oldható meg. Gondot jelent azonban, hogy a bitbeékelés 0,9 1 után a vevő oldalon mindenhol meg kell szüntetni azt. Rugalmas Tár 2.323b ábra: Bitbeékelés rugalmas tár segítségével óra 19 0,9 1 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Hosszú távú átvitel (50

– 120 km) esetén jelfrissítő regenerátorokat alkalmaznak. A magasabb hierarchia szintekről le kell bontani az első nyalábolási szintre, mivel csak azon valósítható meg a kapcsolás. Egy E4-es hierarchia szint egyik csatornájának kapcsolásához szükség van tehát a 140 Mbit/s (E4) 34 Mbit/s (E3) 8 Mbit/s (E2) 2 Mbit/s (E1) 2 Mbit/s (E1) 8 Mbit/s (E2) 34 Mbit/s (E3) 140 Mbit/s (E4) lebontásra és összefogásra. E módszer hátránya, hogy rendkívül műveletigényes. Budapest 140 Mbit/s Győr 140 Mbit/s ADM: Add Drop Multiplexer Biatorbágy 2 Mbit/s 2.323c ábra: E4 hierarchia szintről történő lebontás egy biatorbágyi csatorna kapcsolásához A PDH hálózatokról bővebben a 6. fejezetben lesz szó 2.324 Áramkörkapcsolt és csomagkapcsolt adathálózatok Az adathálózatokat kifejezetten adatok átvitelére tervezik, optimalizálják, ezért elsődleges adatátvitelről beszélhetünk. Az adathálózatok jellemzően optikai és hordozó hálózatok A

későbbiekben (2.327 szakasz) lesz szó távközlő hálózaton keresztüli másodlagos adatátvitelről Másodlagos adatátvitelnél a hálózaton bonyolítható adatátvitel, de az adat szempontjából nem optimálisan. PCSDN1: PDH alapú rendszer: n * 64 kbit/s átviteli sebesség [n = 1 30] Egyenletes forgalomnál megfelelő. PPSDN2: X.25 protokoll, azaz látszólagos áramkör alapú 1972-ben került bevezetésre, és mivel ekkor még nem volt optikai kábel, emiatt minden csomópont között hibaellenőrzés és sebességszabályozás van (lefojtó csomagokkal). Löketszerű forgalomnál ez optimális. • • 2.325 (N)ISDN3 • beszéd, adat, kép egyidejűleg • PDH hálózat és X.25 protokoll alkalmazásával • Multirate Switching (Többsebességes kapcsolás): B+4B+8B csatorna • részletesen szó lesz róla a 6.4 fejezetben 1 Public Circuit Switched Data Network, nyilvános áramkörkapcsolt adathálózat Public Packet Switched Data Network, Nyilvános

csomagkapcsolt adathálózat 3 (Narrow-band) Integrated Services Digital Network (keskenysávú) integrált szolgáltatású digitális hálózat 2 20 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.326 Mozgó hálózatok • Földfelszíni (hagyományos mobiltelefon-hálózat) Cellás kialakítású, vagyis a lefedett terület körzetekre van bontva. Nagy a lefedett terület, bázisállomástól mérve analóg rendszereknél 50 km, digitális rendszereknél 30 km-es sugárban. A bázisállomások közötti átadást handovernek nevezzük. A végberendezés fogyasztása alacsony, mérete kicsi. Beszédátvitel mellett jellemző az üzenettovábbítás (SMS) és internet-elérés biztosítása (WAP). Generációk: 1 generációs (NMT), analóg, Magyarországon a 06 60–as számok 2 generációs (GSM) beszédátvitel 9,3 kbit/s 20 ms késleltetés átlátszó másodlagos adatátvitel: 9,6 kbit/s; n*14 kbit/s n ≤ 4 áramkörkapcsolás: HSCSD1 • Műholdas:

Körülbelül 50 – 350 db műhold 500 – 1500 km magasan körpályán kering a Föld körül. Beszéd és adatátvitel Irridium műholdaknál 2,4 kbit/s, Globalstar műholdaknál 64 kbit/s sebességgel történik. 2.327 Másodlagos adatátvitel keskenysávú távközlő hálózaton Másodlagos adatátvitel alatt a távbeszélő hálózaton vagy műsorközlő, vagyis nem kifejezetten erre a célra kifejlesztett hálózaton keresztüli adattovábbítást értjük. Az átvitel átlátszó, tehát a távbeszélő hálózat részén, például a PCM kodeken átmegy az adatjel. LE V I Távbeszélő I V Szg. Modem hálózat Modem Szg. 2,4 – 56 kbit/s LE Local Exchange Beszéd codec 2.327a ábra: másodlagos adatátvitel távbeszélő hálózaton keresztül 1 High Speed Circuit Switched Data, nagysebességű áramkörkapcsolt adat 21 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév ADSL1 Alapötlet: minden előfizetőhöz megy már csavart érpár,

valósítsunk meg ezen keresztül másodlagos adatátvitelt. Aszimmetrikus volta abban rejlik, hogy a frekvenciatartományt két részre bontják, az egyiken beszédátvitelt, a másikon adatátvitelt biztosítanak, és e két rész nem egyforma sávszélességű. A felhasználó felé nyújtott adatátviteli sávszélesség feltöltésre 16 – 800 kbit/s, letöltésre 100 – 8000 kbit/s között választató. Az ADSL alapjaként ATM hálózat szolgál • ~ ~ Beszéd codec aluláteresztő szűrő + felhasználó ~ ~ ~ ADSL modem IP ATM szerver sávszűrő 2.327b ábra: ADSL szolgáltatás blokksémája Távbeszélő hálózat upstream downstream 1 MHz f 2.327c ábra: frekvenciatartomány megosztása ADSL-nél • GSM: a végberendezésben kodek és VAD (Voice Active Detector) érzékelő van. Ezen keresztülhalad az adatjel (átlátszó átvitel). Beszéd codec mikrofon + Beszéd codec csatlakozó 2.327d ábra: átlátszó átvitel beszéd kodeken keresztül GSM

hálózatokban • 1 ISDN Ismertetést lásd a 2.325 alfejezetben és a 64 fejezetben Asymetric Digital Subscriber Loop, aszimmetrikus digitális előfizetői hurok 22 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • ADSL, ISDN 2B+D esetén használható együtt PLL1 és VCO2 együttes alkalmazása jellemző Digitális végberendezésnél egy beszédcsatorna távtáplálással is használható, ha a végberendezés számára nincs hálózati feszültség. VCO Kvarc oszcillátor PHD fázisdetektor Középfrekvencia (frekvencia osztó) 2.327e ábra: ADSL és ISDN együttes alkalmazása 2.33 Szélessávú távközlő hálózatok A szélessávú távközlő hálózatok közül a látszólagos áramkör alapú FR3 és ATM hálózatok elvileg távszolgáltatást is nyújthatnának, a gyakorlatban azonban eddig csak hordozó szolgáltatást nyújtanak. A valós áramkör alapú SDH4 és az optikai hálózatok csak hordozó szolgáltatásra alkalmasak. Az egyes

szélessávú távközlő hálózatok megnevezései ezért a megvalósító technológiára utalnak. 2.331 Kerettovábbítás (Frame Relay) A kerettovábbítás leginkább egy virtuális, bérelt vonalhoz hasonlítható. Az ügyfél egy állandó virtuális áramkört bérel két pont között és azon keresztül küldhet kereteket egyik helyről a másikra. A keret maximális mérete 1600 byte lehet Az állandó virtuális áramkör egy adott hely és több másik hely között is használható, ugyanis minden keret tartalmaz egy 10 bites mezőt annak kiválasztására, hogy melyik virtuális áramkört használjuk. A kerettovábbítás tartalmaz csomóponti szintű hibajavítást. A hibás keretet a csomópontok egyszerűen eldobják A két rétegnek köszönhetően a hálózat egyszerűbb és 64 kbit/s – 40 Mbit/s bitsebességgel érhető el. • Keret HDLC5 protokollok öttagú családja LAP-B6, X.25 LAP-D7, ISDN-D, FR 1 Phase Locked Loop, fáziszárt hurok Voltage Controlled

Oscillator, feszültségvezérelt oszcillátor 3 Frame Relay, kerettovábbítás 4 Synchronous Digital Hierarchy, szinkron digitális hierarchia 5 High-level Data Link Centre, magasszintű adatkapcsolati központ 6 Link Access Procedure – Balanced, kapcsolatelérési eljárás kiegyenlítéssel 7 Link Access Procedure – for D Channel, kapcsolatelérési eljárás a D (jelzés) csatorna számára 2 23 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.332 ATM hálózatok Lehet úgy tekinteni, hogy az ATM az X.25-ből fejlődött ki, de nincs a második rétegben feladata. Az ATM technológia részben egyszerű, hiszen nincs hibakezelés és fényvezető kábelre épül, tehát egyszerűbbek a csomópontok és nagyobb sebesség érhető el vele. Részben bonyolult azonban amiatt, hogy torlódásvédelmet igényel, tehát bonyolultabb a kódolása. Az ATM hálózatokról részletesen a 6.6fejezetben lesz szó • ATM feladatai a hálózati rétegben:

Torlódásvédelem Rövid csomag Állandó csomag A minőségbiztosítás azért hálózati szintű, hogy a késleltetés ne nőjön. • Szolgáltatás követelményosztályok: lásd 6.66 alfejezet • ATM sebességei: Hozzáférői vezetéken: 64 kbit/s . 2 Mbit/s Gerinchálózaton: 34Mbit/s . 622 Mbit/s • ATM funkciói: Nyaláboló, bontó, statisztikus multiplexer Látszólagos áramkörkapcsoló + rendező Hívás, erőforrás foglalás, bontás • ATM réteg felépítése: látszólagos áramkör (virtual channel), max. 4096 db látszólagos útvonal (virtual path) Vc Vc Vc ATM Vp Vc : kapcsolás / rendezés Vp : kapcsolás / rendezés Vc 2.332a ábra: látszólagos áramkör és útvonal ATM hálózatokban a Vc kapcsolás ritka, Vp kapcsolást pedig a szabvány nem írja elő, mivel úgy gondolták, hogy az ATM fogja hordozni a B-ISDN1-t (ITU-T2 koncepció, 1990) • ATM IP alapú technológiák (elterjedtség szempontjából az utóbbi a nyertes, annak

ellenére, hogy QoS3-t alapértelmezésben csak az előbbi tud garantálni) 1 Broadband ISDN, szélessávú ISDN International Telecommunication Union – Telecommunication Standardisation Sector, Nemzetközi Távközlési Egyesülés – Távközlési Szabványosítási Ágazat 3 Quality of Service, szolgáltatás minősége 2 24 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • ATM statisztikus multiplexer PDH ATM SDH v a gy n * 64 kbit/s Ez az egyik főalkalmazás: ADSL PDH szintek 100 Mbit/s FDDI ATM Multiplexer SDH szintek 155; 622 Mbit/s IP ATM SDH 2.332b ábra: ATM multiplexer és bemenetei Az ATM multiplexer bemeneteire a fent látható módon köthető 64kbit/s-os csatornák, ADSL, különböző PDH és SDH szintek, és FDDI1. • ATM multiplexer PDH és SDH között Szokásos megvalósításban a PDH és SDH multiplexerek közvetlenül össze vannak kötve, így valós áramkört alkotva. Ez a megoldás azonban nem rugalmas 34 Mbit/s 34 Mbit/s -

PDH Multiplexer 140 Mbit/s SDH - 622 Mbit/s Multiplexer 34 Mbit/s 34 Mbit/s - PDH Multiplexer 140 Mbit/s 2.332c ábra: PDH és SDH hálózat összekötése ATM nélkül Ha azonban ATM multiplexert helyezünk a két hálózat multiplexere közé, flexibilis hálózatot kapunk, amely látszólagos áramkört alkot. Hatékonyabb ez a kialakítás, de a forgalomsűrítés miatt veszteség is felléphet. 34 Mbit/s 34 Mbit/s - PDH Multiplexer 140 Mbit/s SDH ATM Multiplexer 155 Mbit/s 34 Mbit/s 34 Mbit/s - PDH Multiplexer 140 Mbit/s 2.332d ábra: PDH és SDH hálózatok összekötése ATM nyalábolón keresztül 1 Fiber Distributed Data Interface, fényvezetős osztott adat határfelület 25 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.333 SDH hálózatok Az ANSI 1984-ben kialakította a SONET1-et, elsősorban a transzatlanti összekötés hierarchiájának támogatására. Ezt követően az ETSI specifikálta az SDH-t, majd végül (noha már

korábban is foglalkozott az SDH szabványosításával) az ITU-T (akkor még CCITT) kialakította a SONET-et és SDH-t egyesítő szintén SDH nevet viselő rendszert. Az első ajánlások a G707, G.708 és G709 1988 végén jelentek meg Kezdetben PDH hálózatok szállító hálózataként használták, de adatátvitelre is kitűnő. Azért szinkron, mert ellentétben a PDH hálózatok multiplexereivel, itt van (műholdról sugárzott) valódi közös órajel. SONET szintek (USA) SDH szintek (EU) Névleges átviteli sebesség STS2-1 52* Mbit/s STS-3 STM3-1 155 Mbit/s STS-12 STM-4 622 Mbit/s STS-48 STM-16 2,5 Gbit/s 3x 4x 4x Koax Földfelszíni, műholdas, rádiós Fénykábel Analóg közeg STS96 STM-48 10 Gbit/s 4x * azért 52 Mbit/s, hogy a 45 Mbit/s-os amerikai PDH gerinchálózatra kapcsolható legyen. 2.333 táblázat: SDH hierarchia szintek összehasonlítása • SDH nyalábolás A multiplexer bemenetére kapcsolható: az összes PDH hierarchia szint bármely

alacsonyabb SDH hierarchia szint ATM cellák Határ: 10 Gbit/s, mivel a fényadó lézeroszcillátor nem modulálható gyorsabban. 2 Mbit/s – 140 Mbit/s PDH SDH SONET Összes kisebb SDH ATM 155 – 672 Mbit/s Különböző átviteli közegek 2.333a ábra: SDH multiplexer lehetséges bemenetei 1 Synchronous Optical Network, szinkron optikai hálózat Synchronous Transport Signal, szinkron szállítási jel 3 Synchronous Transport Module, szinkron szállítási modul 2 26 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév PDH STM-1 155 Mbit/s Szinkronizált órajel PDH STM-4 STM-1 Szinkronizált órajel 2.333b ábra: SDH hierarchia szintek nyalábolása • SDH felépítés, bontás PDH esetén kapcsoló volt SDH esetén rendező (120000 csatorna). SDH szinteken nincsen kapcsolás, mivel a hálózat nem megy 64 kbit/s sebesség alá. DCC vagy DXC1: A rendezőkön a hálózati menedzser szoftveresen változtathatja az átviteli sebességet. Hálózat Itt

alkalmazzák a DCC-t öngyógyítás: az SDH csomópont érzékeli, ha sérül az összeköttetés. Ha gond van, visszahurkol, ilyenkor a következő csomópont úgy látja, hogy ő áll a lánc végén. (kettős gyűrű alapú) Az SDH hálózatokról részletesen szó esik majd a 6.2 fejezetben 1 Digital Cross Connect, digitális rendező 27 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.334 Optikai hálózatok A csomópontok is optikai elven, frekvenciaosztással működnek. Rendező: OXC1, nyalábolás 20 millió beszédcsatornáig is elvégezhető. Lézer-oszcillátor segítségével különböző hullámhosszon adják le az adatot. ∆ ∆ n. max. n. max. ∆ ∆ A két ∆ pont között elvileg nem lehet különbség. Az optikai hálózatokról a 6.7 fejezetben részletesen szólunk még 2.34 Számítógép-hálózatok áttekintése Számítógép-hálózatokat számítógépek közötti információközlésre tervezik és optimalizálják. A

számítógép-hálózatok csomag alapúak, és látszólagos áramkört nem építenek fel A bonyolult végberendezés működési mechanizmusai alapvetően hozzájárulhatnak a hálózatok szolgáltatás minőségének kialakításához, pl. forgalomszabályozás révén A szolgáltatási paraméterekre azonban garancia vagy nem adható, vagy legfeljebb csak relatív garancia adható. A csomóponti útválasztók hozzáférési sebessége jól skálázható: e sebesség több nagyságrendben változó tartományt fed le (1 kbit/s – 10 Gbit/s). Bár a hálózat elemei gyakran nem eléggé megbízhatóak, az útválasztó algoritmusok dinamikus tulajdonsága és a végberendezés intelligenciája együttesen megbízható átvitelt eredményeznek. A legelterjedtebb számítógép-hálózat az Internet, amely az IP családon alapul A család lényegesebb tagjai: Ethernet vagy PPP2 hozzáférés, MPLS3 (bővebben a 6.67 alfejezetben), IP alapú útválasztás, TCP4 szállítás

forgalomszabályozással vagy UDP5 szállítás forgalomszabályozás nélkül. A távközlő iparban egyfelől a számítógép-hálózatot gyakran egyszerűen távközlő adathálózatnak tekintik. A számítógépiparban másfelől a távközlő hálózatot gyakran nem is említik, vagy egyszerűen a számítógép-hálózat fizikai összeköttetést megvalósító részeként kezelik. A 234 alfejezet szemléletmódja a fenti két szemléletmód között egyensúlyt tart. Ennek megfelelően a számítógéphálózatok többnyire hordozó távközlő hálózatokra építve működnek a már kiépített távközlő hálózatok felhasználásával: pl. hordozó távközlő törzshálózaton TCP/IP/ATM/SDH felépítéssel, vagy hordozó távbeszélő-hálózaton modem illesztő egységgel, stb. Másrészről távközlő hálózat is ráépülhet számítógép-hálózatra, ilyen például a beszédátvitel hordozó IP hálózaton. Harmadrészt, távközlő hálózat és

számítógép-hálózat egyenrangú együttműködése is lehetséges, például WAP képességű GSM végberendezés és a hálózat WAP átjárója között adathálózati átvitel valósul meg áramkörkapcsolt hálózaton, majd a WAP átjáró és a WWW6 kiszolgáló között számítógép-hálózatot működik. A számítógép-hálózat interaktív műsorközlő hálózatokra is ráépülhet és viszont. 1 Optical Cross Connect, optikai rendező Point-to-Point Protocol, pont-pont protokoll 3 Multi-Protocol Label Switching, többprotokollos címkekapcsolás 4 Transmission Control Protocol, átvitel-szabályozó protokoll 5 User Datagram Protocol, felhasználói adatcsomag protokoll 6 World Wide Web, világháló 2 28 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.341 IP alapú (klasszikus Internet) hálózatok • hálózati réteg: IPv4, IPv6 hozzáférés: Ethernet, PPP társulhat ADSL-lel és modemmel gerinchálózati menedzselhetőség alapvetően nem

jó IP útválasztó: ~ 1kbit/s 10 Gbit/s menedzselhetőség: MPLS IETF: IPv4, IPv6, IPX, Apple Talk IP ATM IP MPLS fejléc MPLS IP csomag 2.341 ábra: IP ATM és MPLS felett útkezelés: dinamikusan megváltozhat az összeköttetés. • Szállítási rétegben: TCP (megbízható) UDP (nem megbízható) Összeköttetés nem áramkör alapú (forgalom közben az útvonal változhat). 2.342 QoS IP hálózatok, IETF Egyelőre főleg kísérleti hálózatok szintjén találkozhatunk velük. • VoIP1 H.323 (EU) ITU-T ajánlás Jelzés: H.225 szerint Viszonykezelés: SIP2 • IS IP3 Hozzáférői hálózat (külön QoS feltételek és szolgáltatások) Call Admisson Control (Hívás beléptetés) Jelzés, erőforrás-foglalás: RSVP/TCP/IP Beszédátvitel: RTP4/UDP/IP 1 Voice over IP, Internet protokoll feletti hangátvitel Session Initiation Protocol, viszonykezdeményező protokoll 3 Integrated Services IP, integrált szolgáltatású IP 4 Real Time Protocol, valósidejű

protokoll 2 29 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • DS IP1 Gerinchálózat, több forgalmi igényt tud kielégíteni IPv4: ToS2, IPv6: TC3 itt is MPLS forgalmi osztályokon alapul magánhálózatoknál (VPN4) IP TH 1 TH 2 VPN (MPLS) Erőforrás foglalás: RSVP5 Beszédátvitel: UDP/IP Adat-, jelzésátvitel: TCP/IP 2.342 ábra: virtuális magánhálózat MPLS alapon 2.343 Mozgó számítógép hálózatok • GPRS Integrált távközlő és számítógép hálózat áramkör kapcsolt ~ GSM SzgH. IP forgalom ~ 30 kbit/s (Elvi határ: ~ 110 kbit/s) • UMTS Európában ~ 1950 MHz Csak IP alapú beszéd-, és adatátvitel Mozgó sebesség (300 km/h): 387 kbit/s Sétáló sebesség: 2 Mbit/s • WLAN6 A végberendezések egymással rádiós összeköttetésben Pl.: IEEE 80211: 2 Mbit/s, sétáló sebesség Itt a mozgás a bázisállomáshoz képest szögsebesség-változást jelent. Ha a bázisállomás műholdon van, a szögsebesség-változás

kisebb. • Űrtávközlés, Teledesic 1 Differentiated Services IP, megkülönböztetett szolgáltatású IP Type of Services, szolgáltatás típusa 3 Traffic Class, forgalmi osztály 4 Virtual Private Network, látszólagos magánhálózat 5 Resource reSerVation Protocol, erőforrásfoglalási protokoll 6 Wireless LAN, vezetéknélküli helyi hálózat 2 30 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.4 Információközlő hálózatok fejlődése BICC SIP Analóg távbeszélő hálózat Digitális távbeszélő hálózat GSM UMTS ISDN X.25 DSS ½ No.7 ATM LAP-B Több technológia ATM, IP, QoS IP BICC RSVP, H225,SIP 2.41 Jelzésrendszerek fejlődése Jelzés = adatjel. Szigorú biztonsági elvárások, a jelzésrendszer megvalósítása technológiától függő. ISDN-nél kezdetben DSS1, később Nr.7, fejlettebb hálózatoknál már BICC2 jelzésrendszer • ISDN jelzésrendszer Nr.7 adatcsomag alapú DSS ½ DSS ½ No.7 LAP-D No.7 No.7 2.42

Információközlő hálózatok funkcionális modellezése A hálózatok funkcionális modellezése során az általuk ellátott feladatokat hierarchikus funkcionális rétegekbe csoportosítjuk. Az elektronikus hírközlő hálózatok funkcionális modellje nem terjed túl az információközlő hálózatok modelljén, a műsorközlő hálózatokban ugyanis az információközlő hálózatokhoz képest kevesebb fajta hálózati feladat valósul meg. Az információközlő hálózatok modelljét pedig úgy nyerjük, hogy összevetjük a számítógép-hálózatok és a távközlő hálózatok különböző funkcionális modelljeit. A hálózat funkcionális modellezése azt jelenti, hogy az egyes hálózati feladatokat megvalósító protokollokat hierarchikusan csoportosítjuk. Egy-egy ilyen csoportot (funkcionális) rétegnek nevezünk, amelyekből hierarchikus funkcionális építményt képezünk. Két hálózati eszköz közötti információközlést úgy modellezzük, hogy a

két hálózati eszköz azonos rétege között látszólagos információátvitel történik. Valójában a rétegek egy eszközön belül, hierarchikusan közlik egymással az információt. Csomag alapú hálózatokban pl a funkcionális réteget protokollrétegnek (röviden rétegnek) nevezik, és az információ továbbítása úgy történik, hogy az adó oldalon a hierarchiában lefelé haladva minden réteg úgynevezett adatcsere-egységét az alatta lévő réteg újabb csomag-fejléccel látja el. A két hálózati eszköz között a tényleges információátvitel a fizikai közegben valósul meg. A vevő oldalon a 1 2 Digital Signaling System, digitális jelzőrendszer Bearer Independent Call Control, hordozófüggetlen hívás vezérlés 31 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév hierarchiában felfelé haladva minden réteg lebont egy fejlécet. Az egyes rétegek a hálózat – részben különböző – részeinek működését modellezik. A

hierarchikus modellezés azt emeli ki, hogy a információátvitel során egy felsőbb funkcionális réteg igénybe veszi az alatta lévő funkcionális réteg szolgáltatását. Az OSI1 modellt eredetileg csomag alapú számítógép-hálózatok modellezésére dolgozták ki. A hét rétegű OSI modell protokolljai azonban – az 1990-es várakozásokkal ellentétben – a gyakorlatban nem terjedtek el. A megvalósított csomag alapú számítógép-hálózatok nem az OSI modellt követik, és egymáshoz képest is sokfélék. De az OSI modell mai napig a különböző protokollépítmények összehasonlítási alapja maradt. Az OSI modellben a hálózat részei az alábbiak szerint rendelhetők rétegekhez: 1 – 2. réteg: • • • 3. réteg: 4 – 7. réteg: hálózat két szomszédos csomópontja között, hálózati végződés és a határcsomópont között, illetve végberendezés és az illesztő egység között, hálózati határcsomópontok között, hálózati

végződések között. 1, 2 3 4, 5, 6, 7 Az első három rétegben az adatcsere-egységnek külön neve is van: 1. rétegben bit, 2 rétegben keret, 3. rétegben csomag Az OSI modell általánosításához a csomag alapú hálózatokon belül maradva sem ragaszkodunk a bit-keret-csomag struktúrához, sőt digitális valós áramkör alapú, továbbá analóg hálózatok modellezését is tekintjük. Az alsó négy rétegben együttesen alkalmazzuk az üzenet megnevezést, ebbe beleértve a fejlécet és az adatot is. A 2.421 táblázatban feltüntettük az OSI modellt, a főbb rétegfunkciókat és az öt rétegű hibrid Internet modellt. A távközlő hálózatokat szintén sokféle réteges modellel írják le Az OSI modellt csak a távközlő hálózatok speciális esetére, az adathálózatokra adaptálták az ITU-T ajánlásaiban. A távbeszélőhálózatot négy rétegű, az ATM hálózatot három rétegű, az SDH hálózatot másfajta három rétegű modellel írják le,

stb. A 2421 táblázatban feltüntettük az információközlő hálózatok általunk javasolt öt rétegű modelljét, amely – célszerű engedményekkel – lehetővé teszi a különböző távközlő és számítógép hálózatok együttes modellezését. Az együttes modellezést úgy végezzük el, hogy a 213 alfejezetben az a), b) valamint c) pontokban felsorolt rétegek fő feladatait összehasonlítjuk és megfeleltetjük egymásnak, függetlenül attól, hogy egy hálózat csomag alapú vagy sem. A modellezés során tett engedmények abból fakadnak, hogy a különböző hálózatok funkcionális réteges modelljeinek határvonalai nem esnek pontosan egybe. 1 Open System Interconnection, nyílt rendszerek összekapcsolása 32 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév A számítógép-hálózatok világában a bérelt vagy kapcsolt távközlő hálózatot csak „alhálózatnak” tekintik, amely a fizikai réteg része. Az FR és az MPLS

protokollokat pedig a 2 rétegben helyezik el Ezzel szemben az információközlő hálózatok réteges modelljét úgy állítottuk össze, hogy minden forgalomirányító eszköz (áramkörkapcsoló, útválasztó, digitális rendező, címkekapcsoló) az OSI modell hálózati rétegének megfelelően helyezkedjék el. Ezért a digitális rendezőt, és címkekapcsolót magába foglaló átviteli réteg felnyúlik a hálózati réteg magasságába. A valós áramkörkapcsoló, a látszólagos áramkörkapcsoló és az útválasztó a kapcsolási rétegben helyezkedik el. Az FR keretkapcsolót és az ATM cellakapcsolót a látszólagos a látszólagos áramkörkapcsolók egyik fajtájának tekintjük. 3. Hálózati réteg • forgalomirányítás • torlódásvédelem • közegmegosztás 2. Adatkapcsolati • forgalomszabályozás réteg • hibakezelés 1. Fizikai réteg • 2/4 huzalos átalakítás • adó/vevő funkciók • jelátvitel Információ-közlő hálózatok

modellje 5. Alkalmazási réteg 5. Alkalmazási réteg 4. Szállítási réteg 4. Illesztési réteg 3. Hálózati réteg 3. Kapcsolási réteg 2. Hálózatelérési réteg 2. Átviteli réteg 1. Fizikai réteg 1. Fizikai réteg Információközlő részhálózatok rétegterjedelme Hozzáférői hálózat 7. Alkalmazási • távszolgáltatás réteg 6. Megjelenítési • forráskódolás réteg • titkosítás • iránykezelés 5. Viszony réteg • összehangolás • forgalomszabályozás 4. Szállítási réteg • nyalábolás/bontás Internet hibrid modell Kapcsolt törzshálózat Rétegfunkciók Szállító törzs hálózat OSI modell 2.421 táblázat Információközlő hálózatok funkcionális modellezése Az információközlő hálózatok réteges modelljében az illesztési réteg egyrészt a számítógéphálózatok végberendezései közötti forgalomszabályozást modellezi, másrészt az ATM-IP együttműködtető egységben történő cím

nyalábolást/bontást modellezi. A 2421 táblázat utolsó oszlopa arra utal, hogy az információközlő hálózatok réteges modelljében az átviteli réteg a szállító törzshálózat, a kapcsolási réteg pedig a kapcsolt törzshálózat leírására szolgál. Megfigyelhető, hogy a digitális rendezőkből álló szállító törzshálózat azért lehet igazán nagy sebességű és megbízhatóságú, mert kevés réteget alkalmaz. Hierarchikusan együttműködő összetett hálózatok protokollépítményében a hálózati rétegek (2.13/c ábra), és esetleg az adatkapcsolati és a szállítási rétegek is egymásra építve többszörösen megjelennek. A 2.421 táblázat réteges modelljei az információt átvivő hálózatokra vonatkoznak A vezérlő és segédhálózatokra hasonló módon, de más funkcionális modellek állíthatók fel. 33 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.43 Távközlő hálózatok és számítógép hálózatok

összehasonlítása Hagyományos távközlő hálózat Hagyományos számítógép hálózat Végberendezés egyszerű Útválasztás áramkör alapú QoS garantált Végberendezés intelligens Útválasztás nem áramkör alapú QoS legjobb szándékú Díjszabás: hozzáférés átalány Díjszabás: sávszélesség időtartam időszak távolság QoS paraméterek üzleti alapon • Távközlő hálózat közegmegosztás jól skálázható (térben, sebességben) megbízhatóság nagyobb (nyaláboló, kapcsoló meleg tartalékok) gerinchálózat rendezők segítségével jól menedzselhető forgalmi statisztika jól becsülhető, a forgalom jól modellezhető a hálózat sűrűn összekötött • Számítógép hálózat útválasztó sebesség jó skálázható területi sebesség jól skálázható nem nagy megbízhatóságú MPLS jól konfigurálható, ha nem csak IP alapú a szolgáltatás forgalmi statisztika a löketszerű forgalom miatt nem becsülhető ritkásan

összekötött • Következtetés o forgalomirányító algoritmusok megfelelő megválasztása o hálózati rétegezés kell (technológiai) IP MPLS ATM SDH Optikai IP MPLS Optikai 34 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 2.44 Hálózati technológiák összehasonlítása A szolgáltatásminőséget a funkcionális réteges modell (2.13 szakasz) valamennyi rétege befolyásolja. Ennek érdekében minden rétegben lehet erőforrásokat igénybe venni, amelynek egyik eszköze az összeköttetés felépítése. Elvileg az OSI modell valamennyi rétege lehet összeköttetéses vagy összeköttetés-mentes. Összeköttetés felépítése azonban csak a hálózati rétegben jelenti áramkör vagy dinamikus útvonal kijelölését. A többi rétegben az összeköttetés más eszközökkel valósul meg A különböző információközlő hálózati technológiák különböző rétegekben fektetnek súlyt a QoS szempontokra. A 2441 táblázatban a + jel azt

jelenti, hogy az adott réteg jelentősen hozzájárul a QoS biztosításához a szóban forgó hálózati technológiában. Technológia Szállítási réteg Hálózati réteg Adatkapcsolati réteg Fizikai réteg X.25 ATM TCP/IP + + + - MPLS, QoS IP + + + - - - - - + + + Távbeszélő hálózat + 2.441 táblázat Az egyes rétegek hozzájárulása a QoS biztosításához A fizikai rétegben a fémvezetős technikák rossz (például 10-5), míg a fényvezetős technikák jó (például 10-12) hibaarányt eredményeznek. Az adatkapcsolati rétegben védelmi kapcsolással vagy nyugtázással és ismétléssel, azaz adatkapcsolati rétegben megvalósított összeköttetéssel lehet megbízható átvitelt elérni. A hálózati rétegben a torlódásvédelem jelenti a QoS probléma megoldását A szállítási rétegben a forgalomszabályozás járulhat hozzá a QoS biztosításához. 2.45 Konvergencia Az információközlő hálózatok fejlődésére visszatekintve

megállapítható, hogy a forgalomirányítási és torlódásvédelmi technológia spirálszerűen fejlődött: üzenetkapcsolás távíróhálózatban, valós áramkörkapcsolás távbeszélő hálózatban, látszólagos áramkörkapcsolás adathálózatban, útválasztás csomagszinten IP hálózatban, dinamikus útvonalkezelés címkekapcsolással MPLS hálózatban. Hasonló fejlődési spirál figyelhető meg az átviteli közegmegosztási technológiában is: térosztás, frekvenciaosztás, időosztás pl. a távbeszélő hálózatban, majd az optikai hálózatokban is A spirális fejlődés értelmezhető a forgalomirányítási algoritmusok elveire és a topológiai modellek hálózatformáira is. Az egyes technológiák és elvek megjelenésükkor gyakran egyes információtípusok átvitelére szolgáló hálózatokhoz kötődtek, majd kiterjedtek más információtípusok másodlagos átvitelére, illetve más információtípusok átvitelére szolgáló hálózatokra,

valamint célszerűen többféle információtípus egyidejű átvitelére szolgáló integrált hálózatokra is. Ezt a folyamatot tekintjük hálózati konvergenciának. A fejlődés és a konvergencia folyamatát gazdasági és szakmapolitikai tényezők befolyásolják. 35 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 3. Jelátviteli követelmények 3.1 Jelátvitel Az információközlő hálózaton átvitt jeleket meglévő háttérforgalom mellett tudjuk vizsgálni. Háttérforgalom (Background Traffic) Forgalom (Foreground Traffic) Vizsgált jel IKH Vett jel QoS 3.11 Analóg jelek • • • • • • Távtáplálás, DC1 Beszédjel Zene (audio) Videó Műsor jel (CATV) FDM alapsávi analóg jelek 3.12 Digitális jelek • • • • • • • • • 1 Jelzés Beszédjel Zene (audio) Videó Digitalizált műsor jelek TDM Adatjelek Üzenetfolyam LAN összeköttetés alapsávi digitalizált jelek Direct Current, egyenáram(ú komponens) 36

Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 3.2 Beszédátvitel 3.21 Analóg beszédátvitel 3.211 Jel szintű jellemzés • Mondatérthetőség: 95–97%, szótagérthetőség általában rosszabb • Csillapítás: 30–40dB (ez a 2/4 huzalos átalakításnál hasznos is) • Késleltetés (főleg a párbeszédek miatt fontos, egy irányban értelmezzük) Visszhangtörlővel: ≤ 250 ms Visszhangtörlő nélkül: ≤ 12,5 ms • Csillapítás ingadozása (nagyobb a hangerő, mint amit a fül érzékel): Sávközépen (1kHz) < 2dB Sávszéleken (0,3 – 3,4kHz) < 15dB • Késleltetés ingadozása (frekvenciatartományban történő ütemezés) : Sávközépen ≤ 30 ms Sávszéleken < 60 ms Időben ≤ 30 ms • Additív frekvenciahiba (vivőjelre ültetés és visszakeverés): Beszédérthetőség: ±20 Hz Másodlagos adatátvitelnél: ±7 Hz (visszhangtörlővel) • Multiplikatív frekvenciahiba (szalagsebesség változik): 0,9 – 1,1 •

Nem lineáris torzítás: Uki az erősítő telítésbe kerül kimeneten levágja a szinuszjelet Ube kis jelek: lineáris Krill-faktor: K= felharmonikustok teljesítménye / alapharmonikusok teljesítménye. K értéke régen ≤ 30%, ma ≤ 10% • Jel/zaj A nem érthető zaj: 10 – 20dB (alapzaj) Érthető zaj: 25 – 30dB (áthallás, visszhang). • Fázishiba: Beszédnél és másodlagos adatátvitelnél is tetszőleges (modem kijavítja). 37 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 3.212 Forgalom szintű jellemzés • Hívás intenzitás: időegység alatt érkezett hívási igények száma (Poisson-eloszlás szerint) 1 3 1 λ =3 = = 0.05 óra 60 perc perc • Hívás tartás: fogadott hívások időtartama Átlagos tartás: a fogadott hívások átlagos ideje 3 perc (exponenciális eloszlást követ). • Forgalom intenzitás: egy áramkör átlagosan ennyi ideig foglalt 1 A = λ ⋅ h = 0.05 ⋅ 3 perc = 0.15 erlang ,ahol h az átlagos tartási

idő [Itt: 15%] perc 3.22 Digitális beszédátvitel: Digitális beszédátvitelnél beszéd kodeket (kódoló + dekódoló) alkalmaznak, amely a beszédhangot szűri, mintavételezi, kvantálja, kódolja, és esetleg tömöríti. 3.221 Beszéd kódolás • Hullámforma kódolók • PCM (nincs benne beszédtömörítő) Sávszűrő Sávhatárolt analóg jel Mintavételező Mintavételezett analóg jel Kvantáló Kvantált analóg jel A-törvény (A-law) Eu µ-törvény (µ-law) USA 8 kHz • Vokóder (Voice codec) Prediktív beszédkódolók - LPC1 Formáns beszédkódolók • Hibrid kódolók (Hybride coders) CELP2 RPE3 1 Linear Predictive Coding, lineáris prediktív kódolás Code Excited Linear Prediction 3 Regular Pulse Excitation 2 38 Kódolás Digitális jel 64 kbit/s 8 bit Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 3.222 Beszédkódolók jellemzése Beszéd minőség 5 4 Hibrid 3 Hullámforma 2 Vokóder 1 2 4 8 16 32 64

Bitsebesség (kbit/s) 1. Sebességigény: 64 kbit/s – 2,4 kbit/s 2. Szubjektív értékelés: MOS1 Beszédkódoló Távbeszélő H. Beszéd dekódoló Beszéd minőség 3. Késleltetés (Delay): 0,125 ms – 80 ms 4. Érzékenység bithibára (Roboustness) : A PCM 10–4 –es BER2-ig elfogadható minőségű marad. Ez fémvezetékes távközlésben mindenképpen teljesül, azonban rádiótávközlésben hibajavító kódolásra (FEC3) van szükség. 5. Bonyolultág (Complexity) Helyigény Árigény Teljesítményigény: mozgó eszközöknél, beszédszünet közben kikapcsolják, illetve beszéd detektort (VAD4) alkalmaznak a zaj és a beszéd megkülönböztetésére 6. Átlátszóság (Transparency): átlátszó átvitelre példa a modem alkalmazása távbeszélő hálózaton keresztül. Ekkor, ha a telefon helyére modemet teszünk, akkor a modem jele is átmegy a PCM kodeken, mert a PCM kódoló csak a kvantálás nemlineáris voltában használja ki az emberi hang

jellemzőit és ez nem okoz gondot. Vokóder esetén azonban nem lehetne a ilyen modemet használni. Nem átlátszó az átvitel, ha az adatjelet nem vezetjük be a helyi kapcsoló központba, így a jel kikerüli a beszédcsatornát. 7. Kvantálási zaj: láncba kapcsoláskor (tandemezés) az analóg és digitális szakaszokat láncba kapcsolva a kvantálási zaj felhalmozódik. PCM esetén 8 bitet 13-szor tandemezhetünk (Európa); 5 PCM minden 6. keretéből egyet jelzésre használva 7 bitet 12-szer 6 tandemezhetünk (USA); PCM globális űrtávközlésben: csak 7 bitet használnak, így 10-szer tandemezhető lesz. A 7 bit használata előnyös, mert ezáltal sávszélességet takarítunk meg, a 10 tandemezés pedig globális űrtávközlésben tűrhető, mert egy lépésben nagy távolságot hidal át, és így kevesebb A/D –D/A átalakítás szükséges. ADPCM1: 4 bites verziójánál 11-szer tandemezhető. 1 Mean Opinion Score, átlagos vélemény Bit Error Rate,

bithiba-valószínűség 3 Forward Error Correction, megelőző hibajavítás 4 Voice Activity Detector, hang aktivitás érzékelő 2 39 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév ADPCM globális űrtávközlésben 3,5 bites verziója 7-szer tandemezhető. Szintén nemlineáris torzítást okoz az átkódolás (konverzió), például ha az USA-ba telefonálunk mobiltelefonról. Ilyenkor minden átalakítás hozzáad egy kis zajt az átvitelhez. An/GSM GSM/PCM PCM/ADPCM ADPCM/PCM PCM, A/PCM,µ PCM/ADPCM ADPCM/PCM PCM/An 3.223 Legfontosabb kódolási eljárások összefoglaló táblázata Ajánlás ITU-G.711 ITU-G.721 ITU-G.728 GSM-FR GSM-EFR ITU-G.729 US. kormány Év 1972 1984 1992 1989 1995 1995 1977 Típus PCM-8 ADPCM LD-CELP2 LTP-RPE3 ACELP4 CSA-CELP5 LPC-10 kbit/s MOS MIPS 64 32 16 13 13 8 2,4 4,3 4,0 4,0 3,7 4,0 4,0 2,2 0,34 14 33 2,5 15 20 n.a Késleltetés (ms) 0,125 0,125 0,625 20 20 15 22,5 * *: ITU-T elutasította, ETSI elfogadta. Gond:

nagy késleltetés visszhangtörlővel használható 3.23 Digitális jelforrás jellemzése • • • • • • Videotelefon (64 kbit/s – 2 Mbit/s) Videokonferencia (5 Mbit/s) TV (20-50 Mbit/s) MPEG6-1 (15 Mbit/s) MPEG-2 (10 Mbit/s) LAN összeköttetés (0,01 – 10 Gbit/s) 3.24 Digitális jelátvitel forgalmi jellemzése • • • • • csomagok Hívás csúcs Csomó, löket (Burst) – egyenletes vagy löketszerű a forgalom. Löketszerűségi paraméter: átlag csúcs sebesség = 1.200 átlagos sebesség Nyalábolt tömörített beszédjeleknél és adatjeleknél a löketszerűség nő! Fenntartandó minimális sebesség (beléptetés) Csomag Bit 1 Adaptive Difference PCM, adaptív különbségi PCM Low Delay CELP, kis késleltetésű CELP 3 Long Term Prediction RPE, hosszútávú predikciós RPE 4 Adaptive CELP, adaptív CELP 5 Conjugate Structure Algebraic CELP, konjugált algebrai struktúrájú CELP 6 Motion Pictures Experts Group, mozgókép szakértői

csoport 2 40 t Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 3.25 Digitális jelátvitel QoS jellemzése Csomagkapcsolt hálózatok Cellakapcsolt (pl. ATM) hálózatok PD (packet delay) csomagkésleltetés CD (cell delay) cellakésleltetés PDV1 (packet delay csomagkésleltetésCDV (cell delay cellakésleltetésvariation) ingadozás variation) ingadozás PLR (packet loss csomagvesztési cellavesztési CLR (cell loss ratio) ratio) arány arány PIR (packet csomagbeszúrásCIR (cell insertation cellabeszúrásinsertation arány ratio) arány ratio) BER (bithibaarány) 3.3 Digitális integrált hálózatok Digitális integrált hálózatokban több különböző típusú digitális jelet, például adat-, videó-, és beszédjelet továbbítunk egyidőben. Osztályozásuk történhet forgalmi paraméterek, forgalmi osztályok, és QoS paraméterek, szolgáltatás osztályok szerint. Mivel az adatjel késleltetésre nem érzékeny, a beszéd-, illetve a tömörített

videojel számára megadható minimális állandó kapacitás, ún. biztonsági sáv, amelyen belül ezek a jelek mindenképpen átvitelre kerülnek. Adott esetben megadható viszont minimális adatsebesség, ilyenkor az adatátvitel nem csökkenhet ez alá, még akkor sem, ha nincs forgalmazás. Információ típusa Késleltetés érzékenység Bitsebesség Beszéd Tömörített videó Érzékeny Állandó Adat Nem érzékeny Változó Gerinchálózat, útszakasz sebesség Sebesség kapacitás Adat Tömörített videó t Digitális beszéd 3.3 ábra: adatjel, videojel, és beszéd együttes átvitele digitális integrált hálózaton keresztül 1 Csökkentése lehetséges beépített tárolóval (dejitter buffer), amely az ingadozást kiegyenlíti, viszont a késleltetést növeli 41 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4. Fizikai átvitel Információt úgy lehet vezetéken továbbítani, hogy valamilyen fizikai jellemzőt, például

feszültséget vagy áramerősséget megváltoztatunk rajta. Ha a feszültség vagy az áramerősség változását egy egyváltozós időfüggvénnyel írjuk le, akkor modellezni tudjuk a jelek viselkedését. 4.1 Digitális jelátvitel (DSP1) An. jeladó a Analóg csatorna A/D b DSP An. vevő DSP-1 Digitális csatorna D/A óra D c A Csatorna kiegyenlítő Analóg csatorna I, II A Alapsávi digitális jelátvitel D óra D I, II A Modulátor d Csatorna kiegyenlítő Analóg csatorna vívő Demodulátor A D Modulált jelátvitel óra Jelölések: I - Analóg jel digitalizálva: beszédátvitel digitális módon; II - Digitális jel; a - Sávhatárolt analóg jel: periodikus mérőjel, diszkrét spektrum; b - Digitális jel: diszkrét jel, periodikus spektrum; c - Szélessávú analóg jel: rövid analóg impulzus, széles spektrum; d - Keskenysávú, modulált analóg jel: hosszú analóg impulzus, kismértékű interferencia. Megjegyzendő, hogy a

moduláció nem befolyásolja a sávszélességet, illetve, hogy a DSP-1 nem tekinthető szigorú inverznek. 1 Digital Signal Processing, digitális jelfeldolgozás 42 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4.11 Adatátviteli alapfogalmak Az adatátviteli vonalak fő problémáit a csillapítás, a késleltetési torzítás, és a zaj jelentik. Az alábbiakban ezeket ismertetjük részletesebben. • Csillapítás: energiaveszteség, amit a jel terjedése során elszenved. Vezetékes átviteli közegek (fémvezetékek és fényvezetékek) esetén a jel intenzitása a távolság szerint logaritmikusan csökken. Veszteség dimenziója: [dB/km] Az energiaveszteség mértéke a frekvenciától függ. Túl nagy csillapítás esetén a vevő képtelen detektálni a jelet Azonban mivel ismerjük az átviteli közeg csillapítási jellemzőit, erősítőket tehetünk a vonalra, hogy ezzel kompenzáljuk a csillapítást. • Késleltetési torzítás: annak a

következménye, hogy egyes szinuszos komponensek különböző sebességgel terjednek. Digitális adatoknál egy adott bit gyorsabb komponensei utolérhetik az előző bit lassabb komponenseit, ami megnöveli a hibás vétel valószínűségét. • Zaj: nemkívánatos energiatöbblet, amely nem a forrásállomástól származik. Termikus zaj: a vezetékben véletlenszerűen mozgó elektronok okozzák. Áthallás: olyan zaj, amely az egymáshoz közeli vezetékek között fellépő induktív csatolás következménye. Impulzusszerű zaj: a vezetéken megjelenő tüskék vagy más jelenségek okozzák. Digitális adatok esetén egy-két bitet ki is olthatnak. Ezen problémák miatt nem szerencsés, ha a jel széles frekvenciatartománnyal rendelkezik. Sajnos azonban a négyszöghullámok, tehát a digitális jelek spektruma igen széles, ezért digitális jeleknél jelentős a csillapítás és a vonalkésleltetésből adódó jeltorzulás. Emiatt az alapsávú (DC1) jelzés

digitális átvitel esetén nem járható út – legfeljebb kis adatátviteli sebességnél és kis távolságon belül. Az egyenáramú átvitel problémáját a telefonvonalak esetében úgy oldották meg, hogy váltakozó áramú (AC2) jelzést használtak. Bevezettek egy szinuszos vivőjelet, ami egy 1000 Hz és 2000 Hz közötti folytonos jel. A szinuszos vivőjel amplitúdójának, frekvenciájának vagy fázisának változtatása információ továbbítását teszi lehetővé. • Amplitúdómoduláció: két feszültségszintet használnak a logikai 0 és 1 ábrázolására. • Frekvenciamoduláció: két vagy több különböző frekvenciát használnak. • Fázismoduláció: a vivőjel fázisát egyenlő időközönként szisztematikusan eltolják. Modem (modulátor - demodulátor): eszköz, amely a bemenetére érkező bitfolyamból modulált jeleket állít elő a kimeneten (vagy fordítva). Az átalakítás sebessége többféleképpen növelhető mintavételi

frekvencia növelésével, különböző modulációs technikákkal, illetve adattömörítő és hibajavító eljárásokkal. 4.12 Visszaállító áramkörök működése Az analóg csatornán átvitt jelek visszaállítása nem egyszerű. Szükség van a csatorna kiegyenlítésére, ezután jöhet a demoduláció és az A/D átalakítás. Az órajel visszaállítása külön figyelmet érdemel. 1 2 Direct Current, egyenáram Alternating Current, váltakozó áram 43 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév A csatorna sávszélessége szerint két esetet különböztetünk meg: • szélessávú eset: A mintavételezési időpontokat a függőleges vonalak jelzik. A jelnek az időtengely metszésétől a mintavételi időpontig tartó szakaszát (1) felfutásnak, a (2) szakaszt lecsengésnek nevezzük. f(t) t (1) (2) • keskenysávú eset: mintát veszünk a vevő bemenetére érkezett jelből, és a mintát tartjuk. f(t) f(t) 1 t t Órajel

visszaállítása a következő módon zajlik: d’(t) 1. pozitív/negatív feszültségszintek meghatározása nullkomparátorral t a(t) 2. óra komparátor kiszűrése. t 3. A frekvencia kétszerezésével megkapjuk az ideális mintavételek helyét (a negatív átmeneteknél). o(t) t 44 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév S/H1 órajel visszaállítás blokkvázlata: f(t) d’(t) a(t) ~ ~ PLL o(t) Jelölések: f(t) szűrt jel d’(t) a(t) alternáló jel o(t) órajel d(t) vett jel f(t) 2x f(t) d(t) S/H o(t) Ezt a módszert alkalmazva akár fél órajelnyi csúszás esetén is megkaphatjuk a jó sorozatot. 4.13 Mintavételezés 4.131 Mintavételezési alapfogalmak a(t) Mintavételezés blokksémája. a(t) analóg jel, m(t) mintavett jel, fm mintavételi frekvencia. m(t) ~ ~ Mintavevő fm A(f) Analóg jel spektruma, b a jel sávszélessége. A(f) analóg jel spektruma, M(f) mintavett jel spektruma. f [Hz] fm M(f) f 2f m b fm

b b Shannon: Ha egy jel b sávra korlátozott, akkor fm ≥ 2b sűrűséggel vett mintáiból a jel egyértelműen visszaállítható. M(f) A Shannon-tétel határesete: fm = 2b. Nincsen átlapolódás. b b fm 2f m b 3f m b f M(f) b 1 fm 2f m 3f m f Sample and Hold, mintavételez és tart 45 A Shannon-tétel feltételei már nem teljesülnek, a visszaállítás nem egyértelmű. Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév M(f) Négyszög-ablakkal vettünk mintát. Az intenzitás csökken, van burkolóegyenes. Megjegyzés: Hammingablak használata előnyösebb lenne. burkológörbe b fm f 2f m 4.132 Analóg jel mintavételezése Mintavett jel időfüggvénye Jel időfüggvénye ~ ~ ~ ~ AÁ szűrő AÁ szűrő δT (t) AÁ szűrő ablaka Mintavételezett jel spektruma - fm fm 2 fm f [kHz] 4.133 Digitális jel mintavételezése • Jelölések: b: a jel sávszélessége [Hz] mintavételezés előtt; B: a csatorna sávszélessége

[Hz], amin a jelet átvisszük; T. periódusidő [sec]; fm: mintavételi frekvencia [1 / sec]; L: kvantálási szintek száma; • Következmény: b ≤ B és b ≤ fm / 2 ≤ B • b≤B T = 1 / fm B = 1 / 2T fm ≤ 2B log2L Beszédátvitel esetén az átvitt sávszélesség 3,4 kHz, ehhez tartozik még egy 0,6 kHz széles védősáv. Így kapunk egy 4 kHz-es sávot Tudjuk, hogy 4 / 3,4 = 1,18 Ekkor: f 1 b ⋅1.18 = m = ⇒ B = 1.5 ⋅ b ahol 1,3 egy tipikus, gyakorlatban használt érték 2 1,3 ⋅ B 46 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév analóg, diszkrét mintavett jel + kvantálási zaj DI mintavett jel ~ ~ kvantáló döntő AÁ szűrő δT (t) a vevő oldalon adószűrő csat.(időben változó) csatorna korrektor (adaptív) vevő szűrő (zaj sávhatárolása) H(j2πf), h(t) • Nyquist ekvivalens: spektrumok szabdalásából, összetolásából és összegzéséből áll elő. Tétel: Ha a Nyquist ekvivalens ideális aluláteresztő

szűrő, akkor az időfüggvény mintái hűek maradnak (¬ B). • Túlidealizálások: nincs kódolás (ha van kódolás (n biten), akkor teljesül, hogy n fm / 2 <= B); kvantálási zaj elhanyagolható; H(jω) ideális aluláteresztő (AÁ) szűrő helyett legyen lekerekített, véges meredekségű szűrő karakterisztika és nyúlvány (a gyorsabb csillapodás végett); arc H(j2πf) Lineáris fáziskarakterisztika ω. tk telítés f kauzalitás: megoldásként a késleltetés megengedése; g(t) Késleltetés: tk t Ha ezen a részen kinullázunk, akkor a kauzalitás nem sérül f(t) Késleltetés: tk tk-T 47 tk tk+T t Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév moduláció: Feltétel: fv vivőfrekvencia körül szimmetrikus kell legyen H(jω) fv-B fv+B fv fv-B fv fv+B Hea(jω) f -B B Ahol Hea(jω) az ekvivalens alapsávú karakterisztika. 4.2 Hullámtan szemlélet 4.21 Alapok Fényvisszaverődés törvénye (Euklidész, ie 300

körül): A visszavert sugár, a beeső sugár és a beesési merőleges a beesési síkban vannak, és a visszaverődési szög egyenlő a beesési szöggel. A törvény görbült falak és hullámfelületek esetén is érvényes, mert hiszen a fal egy P pontjának környezetében a fal és a hullámfelületek is síkoknak tekinthetők. A fentiek szabályos visszaverődésre vonatkoznak, azaz olyan esetekre, amikor a visszaverő felület sima. Ha a hullám két olyan közeg vagy tartomány határfelületéhez ér, amelyekben a terjedési sebesség különböző, akkor általában a visszaverődésen kívül törés is fellép, azaz a második közegbe behatoló hullám terjedési iránya megváltozik. Visszaverődött hullám α1 α1 Beesési merőleges Hullámforrás közeg 1 n1 Hullámtörés α2 n2 közeg 2 Snellius–Descartes törvény (1621 ill. 1629) α1 α1 α2 n1 > n2 α1 beesési szög; α2 törési szög; c1 terjedési sebesség az 1. közegben; c2 terjedési

sebesség a 2. közegben; n21 a 2 közegnek az 1 közegre vonatkozó törésmutatója. c1 sin α 1 = = n21 c 2 sin α 2 Speciális eset: az α2 törési szög maximális (90 fok). Ekkor a beesési szög α0 = arc sin n. Az ennél nagyobb α’ beesési szögeknél a törés helyett teljes visszaverődés jön létre. Az említett α0 szöget a teljes visszaverődés határszögének nevezzük. Ha c2 < c1 és így α2 < α1, akkor a sugár a „beesési merőleges felé” törik (a 2 közeg optikailag sűrűbb 1-nél), ha c2 > c1 és így α2 > α1, akkor ellentétes értelemben. n12 = 1 / n21 48 f Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Valamely közeg vákuumra vonatkozó törésmutatóját abszolút törésmutatónak nevezzük és nnel jelöljük. Ha n1 > n2, az 1-et a 2-nél optikailag sűrűbb közegnek nevezzük A törés törvényét az általános hullámtannál tanultak során a Huygens-elvből levezettük, és az ott kapott

eredmények alapján mondhatjuk, hogy a 2 közeg 1-re vonatkozó törésmutatója c1 és c2 fénysebességek (fázissebességek) hányadosa: n21 = c1 / c2 Teljes visszaverődés bekövetkezésének okai: • a beesési szög nagyobb a határszögnél; vagy • a két közegben olyan nagy a csillapítás, hogy abban a hullám gyakorlatilag képtelen tovább haladni. Visszaverődött hullám Teljes visszaverődés α1 α1 Hullámforrás n1 2-es közeg nagy csillapítású Visszaverődött hullám α1 α1 Hullámforrás n2 n1 Visszaverődött hullám α2 Behatolási mélység α1 α1 Hullámforrás n2 n1 n2 Behatolási mélység (b): a hullámhossz függvénye. Nagy hullámhossz és kis frekvenciák esetén a behatolási mélység nagy. 4.22 Vezetékes és vezeték nélküli átviteli lehetőségek áttekintése kHz – km MHz –m 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 HH V E Z E T É K E S THz – µm

GHz – mm légvezeték KH RH µH TV, URH IR látható fény áthallás 150kHz szimmetrikus vezeték áthallás áthallás csillapítás 600kHz 30MHz koaxiális kábel 60kHz csillapítás cső hullámvezető 140MHz 25GHz 80GHz dielektrikum 150THz mozgó távközlés VEZETÉK NÉLKÜLI 70MHz 2 GHz µH sáv 1 GHz 30GHz Hozzáférői gerinc hálózat űrtávközlés földfelszíni A vezetékes és vezeték nélküli átvitellel részletesen foglalkoznak a következő alfejezetek. 49 300THz λ f Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4.3 Vezetékes összeköttetések 4.31 Fémvezetékek 4.311 Általános tudnivalók • csavart érpár: máig a legelterjedtebb átviteli közeg. Két szigetelt rézhuzalból áll, amelyek tipikusan 1 mm vastagságúak. A rézhuzalokat spirálszerűen egymás köré tekerik, így csökkentve az erek közötti elektromágneses kölcsönhatást. Megjegyzendő, hogy vékony drótokban a skineffect

viszonylag kisebb Több kilométeres szakaszon is lehet erősítés nélkül használni, nagyobb távolságok esetén azonban erősíteni kell. A csavart érpár analóg és digitális átvitelre egyaránt alkalmas A vezetékek sávszélessége függ a vastagságuktól és az áthidalt távolságtól. • koaxiális kábel: árnyékolása jobb a csavart érpárénál, ezért nagyobb sebességgel nagyobb távolságot lehet vele áthidalni. Hasznos frekvenciatartománya: 60kHz –150MHz Felépítése: rézmag szigetelőanyag fonott, külső vezető műanyag védőburkolat alapsávi koax: ellenállása 50 Ohm, elsősorban digitális átvitelhez használják. szélessávú koax: ellenállása 75 Ohm, elsősorban analóg átvitelhez használják. • hullámcső: főleg a rövidebb mikrohullámok továbbítására alkalmas, belül teljesen üres, többnyire téglalap, ritkábban kör keresztmetszetű fémcső. Az oldalfalakról való visszaverődések folytán kialakuló, a cső

tengelyének irányában terjedő csőhullámok két típusra oszthatóak: transzverzális elektromos (TE) vagy transzverzális mágneses (TM) hullámokra. Felépítése: levegő csővezető szigetelő • Skin-effect (bőrhatás, áramkiszorítás): A nagyfrekvenciájú áramok túlnyomó részben a vezető felületén, illetve egy vékony felületi rétegben haladnak (Maxwell, 1873; Hughes, 1885). A skin-effect a vezetékben fellépő önindukcióval magyarázható. Az effektus egyik fontos következménye, hogy a vezetékek „nagyfrekvenciájú ohmos ellenállása” egyenáramú ellenállásuknál lényegesen nagyobb. Továbbá: a nagyfrekvenciás technikában a vezetékeket, mivel belső részükben nem folyik áram, gazdaságosabb tömör drótok helyett vékony falú csövekből készíteni (cső hullámvezető), vagy pedig sok vékony, szigetelt drótból összesodorni (kötegelt csavart érpárok). 50 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév

Hengeres, tömör vezetőt tekintve a skin-effect azt jelenti, hogy az áramsűrűség a vezetőben nem egyenletes, hanem a felülettől a tengely felé haladva csökken. áramsűrűség ω=0 ω = közepes ω = nagy tengely tömör vezető hosszmetszete 4.312 Hullámterjedés fémvezetőkben Nagy frekvenciák esetében a szigetelő döntő szerepét támasztja alá az a kísérletileg és elméletileg igazolható eredmény is, hogy az ε (relatív) dielektromos állandójú és µ permeabilitású szigetelőbe ágyazott kettős vezeték mentén haladó hullámok sebességét a szigetelő anyagi minősége határozza meg, azaz a dróthullámok terjedési sebessége: c’ = c / (εµ)1/2 azaz (εµ)1/2-szer kisebb a vákuumbeli c fénysebességnél. A két párhuzamos drót egymástól való távolságához képest igen hosszú kettős vezetékre, amely a generátor és a fogyasztó között az energia átvitelére szolgáló tápvonalak egyik fajtája, fontos összefüggés

állapítható meg. A vezeték mentén az ellenállás, induktivitás, kapacitás és a tökéletlen szigetelésből származó „átvezetés” egyenletesen oszlik el, ezért a vezeték ún. elosztott paraméterű rendszer. Jellemzésére alkalmas négy paraméter: Paraméter neve Hosszúságegységre vonatkoztatott ellenállás Induktivitás Kapacitás Átvezetés R(ω)δ jele R L C G L(ω)δ Koncentrált paraméterű helyettesítő kép rövid szakaszra. Gδ Cδ 51 Mértékegység Ohm / km Henry / km Farad / km Siemens / km Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév A vezeték mentén a feszültség az ohmos ellenálláson (R) és az induktivitáson (L) fellépő feszültségesés miatt változik meg. A vezeték mentén az áramerősség is megváltozik A csillapítási tényező (α) és a fázissebesség (ν) is függ a frekvenciától. Ennek ténye nem csak ωnak a formulákban való explicit előfordulásával, hanem az R frekvenciafüggésében

megnyilvánuló skineffect jelenlétével magyarázható Ezen megállapítások (és az itt nem részletezett képletszerű összefüggések) igen fontosak a vezetékes híradás (táviratozás, távbeszélés) szempontjából. A távvezeték elejére ugyanis továbbítás céljából időben változó feszültséget kapcsolunk; és ez a jel különböző frekvenciájú és amplitúdójú szinuszrezgésekből összetettnek tekinthető. Mivel ezek a rezgések különböző csillapítással és sebességgel terjednek, akkor a jel a terjedés során torzítást szenved, két okból is (amplitúdó- és fázistorzítás). A csillapítás csökkenthető L induktivitás növelésével (Pupin-tekercsek, Krarup-kábel). A tápvonalakra vonatkozóan fontos megemlíteni – bizonyítás nélkül – a következőket. A szinuszosnak feltételezett feszültségre és áramerősségre a komplex írásmódot alkalmazva az alapegyenletekből kimutatható, hogy az x irányban haladó hullámnál az

U(x, t) feszültség és az I(x, t) áramerősség hányadosa, a helytől és időtől független hullámellenállás: Z0 = R + jωL G + jωC Veszteségmentes vezetéknél: Z0 ≈ L C A Z0 általában komplex értéke azt jelenti, hogy a (haladó) feszültség- és áramhullám között általában fáziskülönbség lép fel. Veszteségmentes vezeték esetében a fáziskülönbség zérus A vezetéknek a Z komplex ellenállású fogyasztóval lezárt végéről általában a feszültség- és az áramhullám egy része bizonyos „fázisugrással” visszaverődik, és a visszaverődés miatt az x és –x irányban haladó hullámokon kívül állóhullámok is kialakulnak. Abban a fontos speciális esetben, amikor a fogyasztó Z ellenállását a vezeték Z0 hullámellenállásával egyenlőnek választjuk (illesztés), nem keletkezik visszavert hullám – nincs visszaverődés - , tehát ekkor a vezeték végére jutó energiát teljes egészében a fogyasztó használja

fel. x G Z visszhang 52 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4.313 Hullámterjedés fémvezetőkben A fémvezetékek jellemzőit az alábbi táblázat foglalja össze: Megnevezés (típus) Légvezető HF (hangfrekvenciás) szimmetrikus vezető NF (nagyfrekvenciás) szimmetrikus vezető Koax kábel Koax kábel Cső hullámvezető Mérőfrekvencia f [Hz] 1 kHz 1 kHz 100 kHz 3 MHz 100 MHz 40 GHz α [dB/km] 0,03 1 3 4 20 1 Hullámellenállás Z0 [Ω] 600 300 150 75 75 50 A fémvezetékek alábbi fajtáit különböztetjük meg: • légkábel • földkábel • behúzó-kábel (kábelcsatornákban) • folyami kábel • tenger alatti kábel A fémvezetők átlagos gyártási hossza körülbelül 1 – 1,5 km, velük áthidalható távolság 50 és 150 km között mozog. • nyomvonal: olyan földterület, ahol a fémvezető kábel lefektethető.A következő technológiai cégeknek, illetve szervezeteknek saját nyomvonal hálózatuk van: MOL, MÁV,

MVM (Magyar Villamos Művek), FCSM (Fővárosi Csatornázási Művek). 4.32 Fényvezetékek 4.321 Bevezetés A fényvezetőszálas adatátvitel három fő komponense: a fényforrás (LED vagy lézer), az átviteli közeg és a fényérzékelő (detektor). A logikai 1-et a fényimpulzus megléte jelenti Az átviteli közeg egy üvegszál. A fényvezető szál másik végén levő fotodióda (detektor) fény hatására elektromos impulzusokat állít elő. Az üvegszál határán – amikor a fény átlép üvegből a levegőbe (vagy fordítva) – a közegek találkozásánál a fény megtörik. Tehát, ha a fénysugár beesési szöge egyenlő a határszöggel, vagy nagyobb annál, akkor a fénysugár az üvegszálon belül marad, és akár több kilométert is megtehet gyakorlatilag veszteség nélkül. A fényvezetékek átlagos hossza 1 – 5 km Üvegszál felépítése: Mag (üveg) Tükröző anyag (üveg) Köpeny (műanyag) A fény az üvegmagban terjed. A köpeny

törésmutatója kisebb a magénál, így a fénysugár a magon belül marad. A fényvezető kábelben általában több szálat fognak össze 53 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • Módus: két fal között kifeszített húrhoz hasonlítható. A húr rezgését a kezdeti feltételek határozzák meg. A húrból kialakuló görbe alakja szinuszos összetevőkből felírható Az ábrán jól látszanak a fent említett tartományok. • Többmódusú szál: egyszerre sok, különböző szögben visszaverődő fénysugár halad az üvegszálban. Minden egyes sugárnak más a módusa • Egymódusú szál: az üvegszál átmérője néhány fényhullámhossznyi, azaz gyakorlatilag hullámvezetőként viselkedik. A vezetékben a fény visszaverődés nélkül, egyenes vonalban terjed. 4.322 Csillapítás: csillapítás [dB] = 10 log10 kibocsátott teljesítmény vett teljesítmény Adatátvitelre 3 hullámhossztartományt használnak: a 0,85

mikronos (1. tartomány); az 1,3 mikronos (2. tartomány) és az 1,55 mikronos (3 tartomány) hullámhosszok környékét A 2 és 3. tartományokban a csillapítás kilométerenként kevesebb, mint 5% α  dB   km  ÜVEG minimális torzítású hely 3 I. II. III. 1 0,6 0,85 1,1 1,3 1,55 λ [µm] 4.322a ábra: üvegszál csillapítása 54 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév α  dB   km  MŰANYAG gyakorlati eset 50 elvi határ Fényvezető műanyagból is készíthető. A megoldás hátránya az üvegénél sokkal erősebb csillapítás, előnye, hogy olcsóbb. 5 0,6 0,85 1,1 1,3 λ [µm] 1,55 4.322b ábra: műanyag fényvezető csillapítása 4.323 Csatlakoztatás A fényvezető szakaszok az alábbi módokon csatlakoztathatók egymáshoz: • Mechanikus csatlakozókkal: a fényvezető szál végeit megfelelő csatlakozókkal (lencsék) látjuk el, és ezeket dugjuk össze. A szereléshez finom

műszer és pormentes környezet szükséges. Veszteség: 10 – 20 % (0,2 – 1 dB), viszont a mechanikus csatlakozók megkönnyítik a rendszer újrakonfigurálhatóságát. • Mechanikus illesztéssel: melyben mindkét szálat meghatározott szögben lenyessük, majd ezeket a nyesett végeket összeillesztjük, és egy szorítóval összefogjuk. Az illesztés pontossága úgy javítható, hogy az egyik üvegszálba belevilágítunk, és a két szálat finoman addig mozgatjuk, amíg a kijövő jel intenzitása a lehető legnagyobb nem lesz. Ennek a csatlakoztatási módnak a vesztesége 10%. • Összeforrasztás: a két szálat összeforrasztjuk (hegesztjük). A forrasztott szál majdnem olyan jó, mint egy gyárilag húzott szál, persze azért itt is van némi csillapítás, technikától függően 0,05 – 0,5 dB. Nagyon elterjedt módszer • Ragasztás: nem túl elterjedt módszer. A csatlakozásnál a veszteség 0,2 dB körüli 55 Távközlő Hálózatok órai

jegyzet 2002. tavaszi félév 4.324 Fényimpulzusok előállítása A fényimpulzusok előállítására kétféle fényforrást használnak: az egyik a LED1, a másik pedig a félvezető lézer. A fényforrások sok mindenben különböznek egymástól, a lényegesebb különbségeket az alábbi táblázat foglalja össze. Jellemző Adatátviteli sebesség Módus Távolság Élettartam Hőmérséklet érzékenység Ár Tartományok Max. modulációs frekvencia Spektrális jellemzők LED alacsony többmódusú kicsi hosszú (106 óra) kicsi olcsó 1., 2, 3 100 MHz Félvezető lézer magas többmódusú vagy egymódusú nagy rövid (105 óra) jelentős drága 2., 3 10 GHz 10-30 THz 15–15 THz λ (nm) 1000 1000 λ (nm) 4.324 táblázat: LED és félvezető lézer összehasonlítása 4.325 Fényvezetők torzítása Mérőszámok: (a minőséget itt a hossz * sávszélesség [l B] határozza meg) SI GI SM • ugrásos törésmutató átmenetes törésmutató egymódusú

szál 10 – 100 MHz km 0,5 – 1,5 GHz km > 100 GHz km minőség és ár növekedése SI2 szál 100 – 1000 µm n1 = 1,5 n2 = 1,485 mag köpeny 50 – 200 µm A köpenyt úgy kell méretezni, hogy vastagabb legyen a behatolási mélységnél (szaggatott vonallal jelölve az ábrán). Ilyenkor az exponenciális lecsengést is figyelembe kell venni Az SI szálban levő módusok száma a módusok szerinti sorfejtésből adódik. 2  100 µm  d  1.5 ⋅ (15 − 1485) = 1314 N mod ≈ π 2  1  n1 (n1 − n2 ) = π 2  λ  1.3µm  1 2 Light Emitting Diode, fénykibocsátó dióda Step Index, ugrásos törésmutató 56 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Felírhatjuk a hullámegyenletet (végtelen sok megoldása van). Kicsi frekvencia esetén nagy lesz a hullámhossz, a nagy hullámhossz miatt csak a köpenyben terjed majd a hullám. Hullámegyenlet: e-αl e-jβΩ Két esetet különböztetünk meg: β1: csak

mag van; β2: csak köpeny van. β β1 = n1 ω c 0 1 2 3 β2 = n2 ω c ωn1 ω Módus diszperzió: a módusok „szétkenődnek”, egymásba lógnak, alig lehet különbséget tenni közöttük. A másik két száltípus célja éppen ezért a módus diszperzió kiküszöbölése T =l • dβ (ω ) dω GI1 szál r Láncgörbe 125 µm 30 – 60 µm n Láncgörbe: fénysugarak fókuszálásához optimális. A GI struktúra fókuszálja a sugarakat, a magban változik a törésmutató. A törésmutató változásának hatására a sebesség is változik A GI típusú szál határozottan jobb, mint az SI szál. Legyen egy módus - nevezzük alapmódusnak – továbbá a magátmérő és az n1 – n2 legyen kicsi, képlettel: N mod ≈ π Példa: N mod ≈ π 1 d1 λ ⋅ n1 (n1 − n2 ) < 1.7 7 µm ⋅ 1.5 ⋅ 0005 = 146 < 17 1.3µm Graded Index, átmenetes törésmutató 57 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • SM1 szál A

mag és a köpeny törésmutatóinak különbsége (n1 – n2) kicsi. A behatolási mélység igen nagy, ezért vastag köpenyre van szükség. Itt már nincsen szó módus-diszperzióról r 50 – 100 µm Törésmutató profil 1,5 – 0,005 n2 5 – 10 µm n1 n β n1 ω c munkapont n2 ω c ωü (üzemi frekvencia) Célunk, hogy a hullámegyenlet megoldásából kapott munkapontot az inflexiós pontba „vigyük át”. ω adó spektrum ω β Hullám diszperzió munkapont inflexió ωü (üzemi frekvencia) β ω Anyagi diszperzió n1 (ω ) ⋅ω c n2 (ω ) ⋅ω c ω 1 Single Mode, egymódusú 58 Kromatikus diszperzió = Hullám diszperzió + Anyagi diszperzió. Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4.4 Vezeték nélküli összeköttetések 4.41 Bevezetés Az elektromos hullámok terjedésére alapjában véve a hullámterjedés általános törvényei érvényesek. Különböző közegek határfelületén ezek a hullámok is

visszaverődnek, megtörnek, akadályokon elhajlást szenvednek. A drótnélküli híradás szempontjából a térhullámok és a felületi hullámok egyaránt fontosak. A felületi hullámok bizonyos mértékben a felszíni rétegekbe, a talajba is behatolhatnak, és így a felszín menti terjedésük során abszorpciót szenvednek, a hullámhossz növekedésével csökkenő mértékben. Földön elhelyezett antennákat feltételezve a felszín mentén főleg a hosszúhullámok terjednek. Azonban, mivel a Földet kb. 80 – 400 km magasságok között ionoszféra veszi körül - amelyben a hullámok fokozatos töréseket szenvednek - rövidhullámokkal is meglepően nagy távolságokat lehet áthidalni. 4.42 Rádióhullámok csoportosítása • Ionoszféra: a Nap sugárzásának és a kozmikus sugárzásnak hatására erősen ionizálódott rétegekből áll, amelyek a Földet 80 – 400 km-es sávban veszik körül. Az ionoszféra hatása és egyéb tényezők miatt a

különböző hullámhosszú rádióhullámok terjedési tulajdonságai különbözők, és ennek figyelembevételével a rádióhullámokat általában a következő csoportokra osztják: hullámfajta hullámhossz sávszélesség hosszúhullám HH > 1000 m < 300 kHz 200 – 1000 m 300 kHz – 1,5 MHz 100 – 200 m 1,5 MHz – 3 MHz rövidhullám RH 10 – 100 m 3 MHz – 30 MHz ultrarövid hullám URH 1 – 10 m 30 – 300 MHz mikrohullám µH < 0,3 m > 1000 MHz középhullám KH átmeneti hullám 59 terjedés A Föld felszíne mentén terjed, követi annak görbületét. Több ezer km áthidalására alkalmas. Térhullámok és felületi hullámok egyaránt. Néhány száz km-ig hatásos Térhullámok szerepe jelentős. A hatótávolság több ezer km is lehet (kedvező esetben). Egyenes vonalban terjednek, csak magasan levő antennákkal (bázisállomás) sugározható. Terjedése a fényhullámhoz hasonlít. Egyenesen halad. Az adót látnia kell a

vevőnek. 4.42 táblázat: rádióhullámok összehasonlítása Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4.43 Űrtávközlés (műholdas távközlés) Az űrtávközlést parabola antennák és műholdak segítségével valósítjuk meg. A parabola antennák működését az alábbi ábrák szemléltetik: Parabola tükör ∅ 0,6m – 30m Parabola tükör ∅ 0,6m – 30m Parabola gyújtópont Parabola gyújtópont Vevő Adó Mikrohullámú parabola antennánál az átmérő 0,6-30 méter. 30 méteres átmérő esetén a nyereség Gf=60 dB is lehet, a sugárzási szög kb. fél fok Magyarország legnagyobb parabola antennája Taljándörögön (Bakony) található, átmérője 12 m. Az űrtávközlést jól modellezi az alábbi ábra: műhold Gm ff = 6 GHz fm = 4 GHz r h Gf Gf parabola antenna Gf: antenna nyeresége; Gm: műhold nyeresége; ff: Földről érkező frekvencia; fm: műholdról érkező frekvencia; h: Földfelszíntől számított

magasság. Föld  λ  PV = PA ⋅ G A ⋅ GV ⋅    4πr  C λ= f • 2 PA: adó teljesítménye; PV: vevő teljesítménye; GA: adó nyeresége (gain); GV: vevő nyeresége. A műholdas távközlés előnyei: nagy lefedhető terület nagy mozgási- és adatsebesség (kis szögsebesség) gyorsan telepíthető 4.431 GEO műholdak A GEO (geostacionárius) műholdak együtt forognak a Földdel, ezért egy adott pontból nézve látszólag mindig ugyanott helyezkednek el. A geostacionárius pálya az Egyenlítő felett helyezkedik el A műholdak körülbelül 36000 km-es magasságban keringenek. A geostacionárius pálya nem stabil, ezért a műholdak időnként a Földtől való távolságuk megváltoztatására kényszerülnek. Ezeket a pályakorrekciókat a rájuk szerelt kisméretű rakétákkal (pozícionáló meghajtókkal) hajtják végre. 60 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév A Föld lefedéséhez három műhold elegendő,

amint ezt az alábbi ábra is mutatja: Atlanti Óceán Amerika Csendes Óceán Európa Föld Indiai Óceán A fenti ábrának megfelelő paraméterek értékei: Gf = 60 dB; Gm = 13 dB; h = 36000 km. Késleltetés ideje (T) GEO műholdaknál: S 2 ⋅ (42 + 1) ⋅10 3 km Azaz a Föld egyik oldaláról a = = 287 ms másikra így jut el a jel a műholdon km V 300 ⋅10 3 keresztül (Föld – műhold – Föld). s 3 S 20 ⋅ 10 km Összehasonlításképpen, vezetékes esetben, T= = = 80ms amikor a megtett út egyenlő a Föld kerületének V 3 km 250 ⋅ 10 felével (azaz, K/2 = 2rπ / 2 = rπ = 6.3 * π= s 19.78 ≈ 20) T= * 103 km 42 36 6,3 1 Föld A GEO műholdak tulajdonságait az alábbi táblázat foglalja össze: Előnyök Állandó csillapítás Állandó késleltetés Állandó pozíció Nincs szükség antenna-követésre Hátrányok Nagy antennaméret Nagy csillapítás Nagy késleltetés Sarkvidékek nincsenek lefedve 4.432 LEO1, MEO2 műholdak A LEO műholdak

0,5 – 1,5 103 km magasságban, az Egyenlítőre merőleges vagy sarki körpályán, a MEO műholdak 6 – 12 103 km magasságban, az Egyenlítővel párhuzamos vagy sarki körpályán mozognak. A Van Allen sugárzási övezet 1,5 – 6 103 km magasságban van. Az ebben az övezetben fellépő kozmikus sugárzás tönkretenné a műholdak napelemeit, ezért ezt az övezetet a műholdak nem érintik. • 1 2 LEO, MEO műholdak tulajdonságai: élettartamuk kb. 5 év (körpálya fenntartása költséges) kis antennaméret alkalmazási területük: mozgó távközlés (IRIDIUM, GlobalStar műholdak) a Föld lefedéséhez kb.50 – 400 db műholdra van szükség Low Earth Orbit, alacsony magasságú műhold Medium Earth Orbit, közepes magasságú műhold 61 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4.433 MOLNYIJA rendszer Három műholdból áll, velük a sarkvidékek is lefedhetőek. A lefedéshez elliptikus pályára van szükség, melynek egyik

gyújtópontjában a Föld helyezkedik el. A rendszer hátránya, hogy a változó késleltetések miatt antenna-követésre van szükség. 1 000 km 40 000 km Föld 4.44 Földfelszíni távközlés hA: adó antenna magassága; hv: vevő antenna magassága; G: antenna nyeresége; P: antenna teljesítménye; r: antennák távolsága. G = 3 – 20 dB r hA hV Föld Visszaverődés Túlidealizált modell szerint a Földről való visszaverődés veszteségmentes, és 180 fokos ugrást eredményez. • Csillapítás (a vevő teljesítménye): 2 h ⋅h   λ  2 PV = PA ⋅ G A ⋅ GV ⋅   ⋅ 4 sin  2π A V  π λr  4 r     h ⋅h  PV ≈ PA ⋅ G A ⋅ GV ⋅  A V   r  2  h ⋅h  r >>  A V   λr  • Késleltetés (a műholdas távközlésnél leírtaknak megfelelően): S 20 ⋅ 103 km T= = = 80ms V 250 ⋅103 km s • Kioltás: 2π hA ⋅ hV = k ⋅π λrk k = 1,2,3,. 62 r≠0 rk = 2 hA ⋅ hV

⋅ λ k Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4.441 Rádiófrekvenciás átvitel A rádióhullámok egyszerűen előállíthatók, nagy távolságokra jutnak el és könnyen áthatolnak az épületek falain, ezért széles körben használják őket mind kültéri, mind beltéri alkalmazásokban. A rádióhullámok minden irányban terjednek, így az adót és a vevőt nem kell fizikailag precízen egymáshoz illeszteni. A rádióhullámok terjedési tulajdonságai frekvenciafüggők. • Alacsony frekvencián: a rádióhullámok minden akadályon áthatolnak, viszont a teljesítményük a forrástól távolodva erősen – levegőben 1/r3 szerint – csökken. • Nagy frekvencián: a rádióhullámok egyenes vonalban terjednek és a tárgyakról visszaverődnek. Az eső elnyeli a nagyfrekvenciás rádióhullámokat A rádióhullámokat a villamos motorok és elektronikus berendezések minden frekvenciatartományban zavarják. • Példa: GSM átvitel

PV f = 900 MHz 1 λ= m 3 h A = 50m Ha nincs visszaverődés C2 r4 hV = 1,5m hA ⋅ hV λ = 150 50m ⋅1,5m = 225m 1 m 3 2 ⋅ 225m = 450m k rk = 225m rk = C1 r2 225 450 r [m] 900 Minimum Erre kell méretezni! k =1 k=2 rk = 150m k =3 rk = 112,5m k =4 Plusz (autó belseje árnyékol) csillapítás (árnyékolt épület) Prmin Mozgó állomás (Városi elektronikus zaj +jel/zaj) Bázis állomás • Rádiófrekvenciás átvitel tulajdonságai: Előnyök Hátrányok Gyorsan telepíthető bithiba nagyobb a vezetékes megoldásoknál Extrém terepeken is Változó késleltetés Mozgó távközlő szolgáltatásra alkalmas Drága (szűk sávszélesség miatt) 4.432 Mikrohullámú átvitel Mivel a mikrohullámok egyenes vonal mentén terjednek, ezért a földfelszín görbülete problémát jelent, ha az adótornyok túlságosan messze vannak egymástól. Ezért meghatározott távolságonként ismétlőkre van szükség. Az ismétlők egymástól mért távolsága

durván az adótornyok magasságának négyzetgyökével egyenlő. 63 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • Mikrohullámú ismétlőlánc működési vázlata: Visszasugárzás f1 s1 s2 f2 Vevő Föld ~ ~ ~ f1 / f 2 ~ Adó ft =f2 - f1 a [dB] 60 Az ismétlőt fémdobozban helyezzük el. A fémdobozon belül ugyanis megváltozik a frekvencia, de mivel a fémdoboz jól árnyékol, nincs visszasugárzás. 1 f1 ft f2 f Sávszűrő karakterisztikája Az alacsony frekvenciás rádióhullámokkal szemben a mikrohullámok nem képesek áthatolni az épületek falain. Ráadásul a sugarak szóródnak a levegőben A hullámok egy kis része megtörhet az alacsonyabb légköri rétegeknél, így ezek a hullámok valamivel később érnek célba, mint azok, akik közvetlen beérkeznek. A megtört hullámok fázisa nem egyezik meg a közvetlen beérkező hullámokéval, így ezek akár ki is olthatják egymást. Ez a jelenség az elhalkulás

(multipath fading) A mikrohullámú átvitelt olyan széles körben használják a nagytávolságú távbeszélő rendszerekben, a celluláris távbeszélő hálózatokban, a televíziós műsorszórásban és még sok más területen; hogy komoly frekvenciahiány lépett fel. Jelentős előnyei az optikai kábellel szemben: olcsóbb, és a vezetékek nem igényelnek útvonalat. A nagytávolságú adatátvitelen kívül fontos alkalmazási területei az ipari és az orvosi célra használható sávok. 4.433 Infravörös és milliméteres hullámú átvitel A vezeték nélküli infravörös és milliméteres hullámokat elsősorban a kistávolságú adatátvitelben használják. Az infravörös hullám viszonylag jól irányítható, olcsó és könnyen előállítható Hátránya, hogy szilárd testeken nem képes áthatolni. (A televíziók, videomagnók és a hifi készülékek távirányítóiban mind infravörös hullámú adóegység található). 4.434 Látható fényhullámú

átvitel A vezeték nélküli fényjelzés modern változata, amikor két épület lokális hálózatát (LAN) a tetejükre szerelt lézerek segítségével kapcsoljuk össze. A lézert alkalmazó koherens optikai adatátvitel alapvetően egyirányú, így mindkét épületnek külön lézerforrásra és lézer érzékelőre van szüksége. Ez a megoldás nagy sávszélességgel rendelkezik, és nagyon olcsó. Viszonylag egyszerű egy ilyen rendszert kiépíteni, és szemben a mikrohullámmal, nincs szükség hivatalos engedélyeztetésre. 64 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 4.5 2-4 huzalos átalakítás Z Z Hibrid áramkör: a szemben levő kapura nem megy jel. A 2-4 huzalos átalakítás (2-4 wire conversion) megvalósítható transzformátoros rendszerrel, csőtápvonal szakaszokkal, illetve integrált áramkörrel. A teljes összeköttetés a következőképpen néz ki: Összcsillapítás = 0 Zbe Z0 Z0 Z0 ~6,7dB Z0 Z0 Átszivárgás: önhang

(jó) El Z ~20 dB disszipálódik ki Hallgató Mikrofon • Z0 Visszhang: (rossz) ~25 dB Késleltetés τ [ms] 10 30 50 Szükséges csillapítás [dB] 11 23 31 A 4 huzalos szakasznál az erősítés határát a hurokerősítés szabja meg. ∑ erösités = −∑ csillapitás A a szakasz hossza a 20 000 km-t is elérheti (emiatt a késleltetése jelentős), de drága lenne minden előfizetőhöz kiépíteni (a gerincvezetéket jobban ki tudjuk használni). Minden vezeték rendben Egy vezeték elszakad • Zárócsillapítás 25 dB 6 –7 dB Tartalék csillapítás 50 dB 12 – 14 dB A 2 huzalos szakasznál lehetőség szerint csak a rendszer szélein alkalmazunk erősítést. A szakasz hossza erősítő nélkül 100 km, erősítővel: 200 km. 65 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév A 2-4 átalakítás során visszhang keletkezik, ha a vezeték lezárása nem pontosan Z0, illetve akkor, ha a hibrid áramkör lezárása nem pontosan szimmetrikus.

A visszhang hatása a négyhuzalos szakasz végén a legjelentősebb. • Visszhangcsökkentés módszerei: visszhangzár Voice Activity Detector VAD: megkülönbözteti a zajt a beszédtől. Beszéd esetén le kell csavarni az erősítést. visszhangtörlő Echo Canceller Visszhang törlő A visszhangtörlő működése adaptív, hiszen nem ismerjük azt, hogy milyen messziről érkeznek a jelek. hibajel Használata elterjedt (pl.: ISDN összeköttetésekben) A visszhangtörlő zavarja a modemek kiegyenlítését. A visszhang a lezáráson és a vevő kimeneti ellenállásán disszipálódott jel miatt alakul ki 66 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 5. Átviteli és kapcsolási réteg 5.1 Kapcsolás és rendezés Kapcsoló mező 1n Vezérlő A kapcsoló és a rendező felépítése nagyjából megegyezik. Alapvető különbség abban mutatkozik, hogy honnan érkezik a vezérlő jel. 1n Vezérlőjel A kapcsolók és a rendezők (cross connect)

közötti különbségeket mutatja az alábbi táblázat: Ki vezérel? Milyen hálózaton történik a vezérlés? Hány áramkört vezérlünk egyszerre? Gyakoriság Kapcsoló Előfizető (hívással) Rendező Hálózat menedzser Jelzéshálózat Menedzselő hálózat 1 Akár 3 percenként Sokat (több ezret) Havonta1 Az alábbiakban rendezők és kapcsolók alkalmazására adunk példákat. 5.11 Bérelt hálózat Hálózat menedzser Rendező 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang A A városban és B városban 4 – 4 felhasználó van, akik hosszú ideig akarnak kommunikálni. B A 0,8 Erlang itt azt jelenti, hogy az idő 80%-ában igénybe veszik a hálózatot. Problémát okoz, ha sűrűn változnak a pont-pont kapcsolatok. Ekkor inkább kapcsolt hálózatot használnak 5.12 Kapcsolt hálózat Nagy forgalom esetén nincs forgalomsűrítés. Előfizetők Kapcsoló

0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang 0,8 Erlang A 1 Alközpont B Pl. jelentős, hosszútávú esemény bekövetkezésekor a forgalmi viszonyok megváltozhatnak (rendezvény vagy a gerinchálózat hibája) 67 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 5.13 Kapcsolt hálózat Előfizetők Kapcsoló Kis forgalomnál forgalomsűrítés a nagyobb kihasználtság érdekében 1. 0,1 Erlang 2. 0,1 Erlang 5. 0,1 Erlang – 0,3 Erlang 3. 0,1 Erlang 4. 0,1 Erlang Előfizetői vezetékes kapcsolás 6. 0,1 Erlang – 0,3 Erlang A Forgalom sűrítés B A kapcsolt hálózatokra igaz, hogy a jelzés drágább (olcsóbb rendezőket használni), ugyanakkor a gerinchálózat költségei alacsonyabbak (kevesebb, kisebb Erlang-os vonal fut A és B város között). A = λ ⋅b = 1 ⋅ 6 perc = 0,1Erlang 60 perc 5.14 Forgalom jellemzés Az alábbi ábrán a vízszintes sorok

a vonalakat jelképezik, az oszlopok arra adnak választ, hogy melyik vonal melyik időpillanatban ad. Az 1, 2, 3 és 4 vonalak az előfizetőkhöz tartoznak, az 5 és 6 vonalak mennek A és B város között. Természetesen kapcsolt hálózatról van szó Alapesetben: 1,2 -> 5; 3,4 -> 6. Ütközés esetén: 1,3 -> 5; 2,4 -> 6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 0,1 Erlang 2 0,1 Erlang 3 0,1 Erlang 4 0,1 Erlang 5 0,2 Erlang 0,2 Erlang 0,3 Erlang 0,1 Erlang 6 0,2 Erlang 0,2 Erlang 0,1 Erlang 0,3 Erlang Blokkolódik Blokkolódik Blokkolódik 0,1 Erlang 0,2 Erlang Blokkolási valószínűség: B = 10-2 0,1 Erlang 0,1 Erlang Blokkolási valószínűség: B = 10-3 Jól megfigyelhető az utolsó két oszlopban, hogy vannak esetek, amikor nem vihető át minden adat a blokkolás miatt. Ilyen esetekben az egyik kérést véletlenszerűen eldobjuk Az összes blokkolási

valószínűség: Σ B = 0,011 68 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Foglalt áramkörök száma Forgalmi óra méretezés Pl.: Kőbánya (munkahelyek) Forgalmi óra méretezés Pl.: Rákoskeresztúr (Otthon) Karbantartás Fejlesztés 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 óra 5.14ábra: kapcsoló forgalma A minimumokban és a maximumokban a születések és a halálozások száma egyensúlyban van, ezért a méretezés egyszerű. A karbantartási munkákat, fejlesztéseket célszerűen a minimumok ideje alatt kell elvégezni, hogy a legkevesebb rendszer-kiesést okozzuk. 5.15 Hálózatok együttműködése Az 5.15 ábra közepén levő négy digitális rendezőt a hálózatmenedzser vezérli, így az áramkörnyalábok számára a továbbhaladás iránya ezekben hosszú időszakokra, pl. hónapokra rögzített A négy digitális rendező szállító gerinchálózatot (transport network) alkot. A szállító

hálózatot áramkörkapcsolók veszik körül. Ezekkel együtt már kapcsolt gerinchálózatról beszélünk Ha a szállító és a kapcsolt gerinchálózat közötti különbséget nem akarjuk hangsúlyozni, akkor röviden csak gerinchálózatot mondunk. 5.15 ábra: kapcsolt hálózat felépítése rendező kapcsoló végberendezés Hozzáférői hálózat + + csak bérelt esetben részben Funkciók Hozzáférés Kapcsolás Rendezés Nyalábolás Hozzáférői Analóg + FDM részben Kapcsolt + - Rendező - - Nyalábolt + + Kapcsolt gerinc hálózat + + + PDH részben csak első szinten csak első szinten + Szállító hálózat Bérelt hálózat + + + + + SDH - Optikai - IP + MPLS - - - + - + + - + + + + + 5.15 táblázat: kapcsolás és rendezés különböző hálózatokban 69 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 5.2 Forgalomirányítás Egyesadásos vagy többesadásos csomópont esetén a csomópont útválasztó

képességgel rendelkezik. A hálózat csomópontjainak útválasztó képességét együttesen forgalomirányításnak nevezzük. 5.21 Forgalomirányítás elemei Információközlő hálózatokban a forgalmat úgy irányítjuk, hogy a hálózat csomópontjaiban megoldjuk az útválasztás problémáját. Az útválasztás megoldásának lehetőségeit és eszközeit az 521 táblázat foglalja össze. Az elnevezéseket részben a táblázat logikája, részben a nemzetközi szóhasználat határozza meg. Forgalomirányítás típusa áramkör alapú csomag alapú valós áramkör alapú látszólagos áramkör alapú áramkörmentes Felhasználói vezérlés Irányítás Irányítás neve eszköze Pl. Hálózatmenedzseri vezérlés Irányítás Irányítás Példa neve eszköze PDH hívás irányítás áramkörkapcsoló SDH áramkör rendezés digitális rendező ATM csomag irányítás útválasztó IP ATM útvonal irányítás címkekapcsoló MPLS 5.21táblázat:

forgalomirányítás elemei A hálózatmenedzser – a felhasználóhoz hasonlóan – ember vagy gép lehet. A hálózatmenedzser feladata, hogy a hálózat vagy elemi hálózat csomópontjainak és útjainak kapacitásait igény szerint csoportosítsa és lefoglalja: • nyilvános vagy magán kapcsolt hálózatok törzshálózatában • nyilvános vagy magán bérelt-vonali hálózatok törzs- és hozzáférési hálózatában • látszólagos magánhálózatokban. A forgalomirányítás az alábbi lehetőségek szerint következhet be: • felhasználó hívást kezdeményez és a hálózat forgalomirányító algoritmusai felépítik az áramkör útvonalát a hívás időszakára (hívás irányítás) • felhasználó csomagot küld egyedi címzéssel és a hálózat forgalomirányító algoritmusa csomagonként dönt a csomagküldés útvonaláról (csomag irányítás) • hálózatmenedzser áramkör nyalábokat vagy áramköröket hoz létre hosszabb időtartamra, pl.

több hónapra vagy évre (áramkör rendezés) • hálózatmenedzser látszólagos részhálózatot hoz létre, amelyben egyes küldő-fogadó párok csomagjai kijelölt útvonalakon haladnak, az útvonalak azonban dinamikusan újrarendezhetők a csomagok küldése közben is (útvonal irányítás). Egy csomópont egyidejűleg áramkörkapcsoló és digitális rendező funkciókat is megvalósíthat. ATM hálózatokban például nemcsak látszólagos áramkört definiálnak a hálózat hozzáférési pontjai között, de látszólagos útvonalat is értelmeznek látszólagos áramkörnyalábokra, amely a hálózat csatlakozópontjai között vagy az ATM hálózaton belül részhálózatokon halad. 70 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • Forgalomsűrítő áramkörkapcsoló: az áramkörkapcsoló bemeneti áramköreinek száma nagyobb, mint a kimeneti áramköreinek száma. Ilyenkor egy áramkör felépítése hívástorlódás következtében

blokkolódhat a hálózatban. • Forgalomsűrítő útválasztó: az útválasztó bemeneteinek sávszélesség összege nagyobb, mint a kimeneteinek sávszélesség összege. A forgalomsűrítés itt csomagtorlódást idézhet elő, ami szolgáltatási minőségromlással jár. Cserébe a hálózat kihasználtsága javul Valós áramkör alapú vezérelhető digitális rendezőben nincs forgalomsűrítési lehetőség, azaz a bemeneti sávszélesség összeg megegyezik a kimeneti sávszélesség összeggel. Ugyanakkor látszólagos áramkör alapú vezérelhető digitális rendezőnél és címkekapcsolónál van forgalomsűrítési lehetőség is. 5.22 Forgalomirányítás alapelvei Az útválasztó képességű hálózati réteg szintű csomópontok (ilyenek: áramkörkapcsolók, digitális rendezők, útválasztók vagy címkekapcsolók, de nem ilyen a szórtadásos csomópont), e szakaszban a továbbiakban röviden csomópontok, forgalomirányító algoritmusait

meghatározza: • a hálózat csomópontjainak száma • a hálózat topológiája • a hálózat csomópontjainak és útjainak megbízhatósága • az a maximális időtartam, amelyre a forgalmi statisztikák jól becsülhetők • speciális szolgáltatás követelmények (pl. mobilitás, többesadás, stb) • az algoritmusok megvalósíthatósága bonyolultság és időigény szempontjából az adott technológiai fejlettségi szinten. 5.221 Egyenrangú forgalomirányítás Kevés csomópontot tartalmazó hálózatban egyenrangú forgalomirányítás működhet: a csomópontok egyenrangúan választanak utat. Az útvonal kiválasztása során nincs olyan szempont, hogy valamely kitüntetett csomóponton át kelljen haladni. Az útvonal kiválasztását csak az egyes utak és csomópontok forgalmi terheltsége befolyásolja. Ettől függetlenül a forgalomirányító algoritmus lehet központosított vagy elosztott. • Központosított forgalomirányító algoritmus esetén a

forgalomirányító-központ előzetes vagy dinamikus forgalombecslés alapján kiosztja az útvonalakat és az alternatív útvonalakat. • Elosztott forgalomirányító algoritmus esetén az útválasztó csomópontok nem koncentrálják az irányítási képességeket, hanem tájékoztatják egymást szomszédaik elérhetőségéről és az utak, csomópontok forgalmi terheléséről. 71 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Az egyenrangú elv jelenléte azzal jár, hogy valamely hierarchikus forgalomirányítási hálózati síkon a közvetlen út torlódása esetén alternatív útvonal választható. • Statikus alternatív forgalomirányítás: a forgalomirányító algoritmus néhány előre meghatározott, kevés szakaszból álló alternatív útvonal szakaszait vizsgálja meg az alternatív útvonalakra előre megadott sorrendben. Jelentős mértékű torlódás esetén célszerű átváltani statikus forgalomirányításra. • Dinamikus

alternatív forgalomirányítás: sok, pl. száz és akár több szakaszos alternatív útvonal is megvizsgálható, és a megvizsgálás sorrendje függhet a hálózat forgalmi viszonyaitól. Kis forgalmi terhelésnél az átbocsátás szempontjából előnyös a dinamikus forgalomirányítás. Jelentős mértékű torlódásnál gondot jelenthet az, hogy a hálózat az információ továbbítása helyett ez alternatív útvonalak keresésével van elfoglalva. 5.222 Hierarchikus forgalomirányítás Nagyobb csomópontszám esetében - technológiától függően 5-200 csomópont felett - nagyon megnő az útválasztó táblák mérete. Ezért mind a távközlő, mind a számítógép-hálózatokban többnyire valamilyen hierarchikus forgalomirányítást alkalmaznak. A hierarchikus forgalomirányítás alapmodelljéhez úgy jutunk, hogy a hálózat csomópontjait csoportokra osztjuk, majd minden csoportnak kijelöljük a vezető csomópontját. • • Elsőrendű hierarchia: minden

csomópont a vezető és csak a vezető csomóponttal van összekötve egy közvetlen szakasszal. Másodrendű hierarchia esetén a vezető csomópontokból is csoportokat képezünk. Az alábbiakban ismertetjük a fontosabb hierarchikus struktúrákat. • Fa A magasabb hierarchikus forgalomirányítás alapmodellje végül is hierarchikus fastruktúrát követ, ahol a struktúra elemei a hálózati csomópontok. Az azonos szintű csomópontok hierarchikus hálózati síkokat alkotnak. Az útvonal a hierarchián keresztül egyértelmű, ezért közvetlen forgalomirányításnak nevezik. Ez a hálózat azonban sérülékeny, mert egy magasabb rendű út vagy csomópont kiesése a hálózat szétesését idézi elő. Hierarchia sík 72 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • Kettős fa Megbízható hierarchikus forgalomirányítást hierarchikus kettős fastruktúrával valósíthatunk meg: a gyökérben egy csomópont helyett kettőt alkalmazunk, és

minden csomópontot két magasabb szintű csomóponttal kötünk össze. Ha nem kellő körültekintéssel tervezzük az összeköttetéseket, könnyen előfordulhat, hogy valamelyik csomópont túlterhelt lesz. Túlterhelt csomópont Ha az alapmodellt nem építjük teljesen ki, akkor a fastruktúrát a gyökér felől csonkoljuk és a legfelső hierarchia sík csomópontjait legalább kétszeresen összefüggő topológiával kötjük össze. • Kettős gyűrű A megbízható hierarchikus forgalomirányítás megvalósítására másik elvi lehetőség a hierarchikus gyűrűk struktúrája: egy-egy csoport csomópontjait gyűrű topológiával kötjük össze, majd minden elsőrendű gyűrűből két vezércsomópontot választunk, és ezeket másodrendű gyűrűvel kötjük össze, stb. 5.223 Kevert modellek A gyakorlatban az egyenrangú és a hierarchikus, valamint a központosított és elosztott forgalomirányítási modelleket együttesen alkalmazzák. Az alábbiakban három

megoldást ismertetünk részletesebben. • AHR1 Haránt összekötés Az Egyesült Államokban a hálózat 5 hierarchia síkból áll. Az 5 szinten 10 csomópont, a 2 szinten 1300 csomópont helyezkedik el. 1 Alternative Hierarchical Routing, alternatív hierarchikus útválasztás 73 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • DNHR1 Helyi központok Az 1. sík csomópontjai teljes hálóba vannak kötve, a 2 sík csomópontjai között is van számos összeköttetés, de nincsen szó teljes hálóról. Az útválasztás úgy működik, hogy először megpróbálunk közvetlen összeköttetést létrehozni a két város között, amennyiben ez nem sikerül, úgy keresünk egy 2 hosszú alternatív útvonalat stb. Az alternatív útvonalak dinamikusan változnak Magyarországon az 1. síkon 54 primer központ, a 2 síkon 10 szekunder központ van Érdekesség, hogy az USA-ban 135 szekunder központ van. RTNR2 Valósidejű megoldás, a szekunder

központok (logikailag) teljes hálóval vannak összekötve. A Matáv szekunder központjai: Buda (Kelenföld), Pest (Józsefváros), Győr, Zalaegerszeg, Pécs, Székesfehérvár, Miskolc, Szeged, Szolnok, Debrecen. • Logikailag teljes háló: nem biztos, hogy külön árokban futnak a vezetékek, de pl. ami Budáról Győrbe megy, közös szálon fut Székesfehérvárig, de a Győrbe menő szál nem megy be Székesfehérvárra. Így valósul meg a Buda-Győr közvetlen kapcsolat A többi központtal (kb. 30 darab) kettős csillag + gyűrű hálózat van kiépítve Győr Miskolc Székesfehérvár Debrecen P B Szolnok Zalaegerszeg Pécs Szeged 5.223ábra: Matáv RTNR szekunder központjai A forgalomirányítás akkor hatékony, ha a hálózati síkoknak megfelelően a számozás illetve címzés (pl.: Internet címtartománya) is hierarchikus Minden hierarchia síkban megvalósulhat forgalomsűrítés is. Összetett hálózatépítmény esetén az egyes hálózatrétegek

gyakran külön-külön digitális rendezőkből, vagy áramkörkapcsolókból, vagy útválasztókból, vagy címkekapcsolókból állnak. A hierarchia rendszer követi a földrajzi kiterjedést és a forgalom összegződését a szóban forgó területen. 1 2 Dynamic Non-Hierarchical Routing, dinamikus, nem hierarchikus útválasztás Real-Time Non-Hierarchical Routing, valósidejű, nem hierarchikus útválasztás 74 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 5.3 Torlódásvédelem A csomópontok és az útszakaszok információtovábbítási képességét kapacitásuk szabja meg, például a kapcsolópontok száma, sávszélesség, stb. Ha egy csomóponthoz vagy útszakaszra érkező információ mennyisége meghaladja a csomópont vagy az útszakasz kapacitását, akkor a hálózatban torlódás keletkezik. A torlódás megelőzésére vagy feloldására a hálózat torlódásvédelmi képességekkel rendelkezik. A hét rétegű OSI hivatkozási modell

hálózati rétegének két fő feladata a forgalomirányítás és a torlódásvédelem. A torlódásvédelem a QoS biztosítás eszköze a hálózati rétegben A QoS biztosításához azonban a megfelelő forgalomirányítás is és a többi réteg is hozzájárul. A hálózatban két okból keletkezhet torlódás: • valamely csomópont nagyobb sebességgel kapja bemenetein az információt, mint ahogy összességében azokat fel tudja dolgozni; • valamely csomópont nagyobb sebességgel adná valamelyik kimenetére az információt, mint e kimenetéhez csatlakozó átviteli út maximális sebessége. Torlódásmentes hálózatban a hálózat átbocsátás görbéje ideális (5.3 ábra) Ez azt jelenti, hogy az összesített átvitt forgalom megegyezik a felajánlott forgalommal mindaddig, amíg az átvitt forgalom el nem éri a hálózat kapacitását, míg e felett az átvitt forgalom megegyezik a hálózat kapacitásával. A megvalósított hálózatokban mindig fellép

valamilyen mértékű torlódás. Megfelelő torlódásvédelem esetén az átbocsátás görbe monoton növekvő, és a görbe végérintője párhuzamos az ideális görbével. Torlódásvédelem hiányában az átbocsátás görbe visszafordulhat a nulla átbocsátás felé. Ilyenkor a hálózat befullad. A gerinchálózatot általában 70%-ig használjuk ki, ugyanis mindig szükség lehet egy kis tartalék kapacitásra. A hálózat kihasználásának egyik követelménye, hogy az átbocsátás görbe monoton növekvő legyen. kiszolgált forgalom 1,5 Ideális 1 Szabályozott 0,5 Szabályozatlan 0 0 0,5 1 Felkínált forgalom 1,5 2 5.3 ábra: tipikus átbocsátás görbék 75 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • A torlódásvédelem három fő eleme: forgalomirányítás forgalomkezelés, és erőforrás-kezelés A különböző hálózati technológiák különböző mértékben és különböző megvalósítási technikával élnek

ezekkel a lehetőségekkel. 5.31 Forgalomirányítás A forgalomirányítás a gyakorlatban egyenrangú és hierarchikus irányítási elvek kombinációjaként épül fel (lásd részletesebben az 5.2 fejezetben) 5.32 Forgalomkezelés A forgalomkezelés az alábbi eszközökkel valósítható meg: • forgalombeléptetés és rendszabás • forgalmi sebességkezelés: sebességszabályozás, forgalomformálás, részleges vagy teljes forgalomkiiktatás. Ha a hálózatban forgalombeléptetést (Call Admission Control) alkalmazunk, akkor beléptetés az alábbi két feltétel teljesítése esetében lehetséges: 1. Az új forgalom megjelenésével továbbra is teljesíthetőek a háttérforgalmakra vonatkozó QoS követelmények. 2. Az új forgalomra teljesíthetők a QoS követelmények a háttérforgalom jelenlétében A beléptetésről a hálózat hívás jelentkezésekor, valós időben dönt. Pozitív döntés esetén a hálózat és a hívó felhasználó szerződést köthet

a forgalomforrás és a QoS paraméterekről, valamint a díjszabásról. A hívás blokkolása esetén hívás várakoztatás vagy hívás visszautasítás lehetséges Az utóbbi esetben a felhasználó ismét kezdeményezhet hívást. Így végső soron a hívásblokkolás mindkét esete híváskésleltetést eredményez. A beléptetéshez rendszabás (Policying) is hozzájárulhat: a hálózat ilyenkor ellenőrzi, hogy az adott forgalomforrás üzem közben nem lépi-e túl a megállapodott sebességadatokat. Túllépés esetén a hálózat megemelheti a díjtételeket és alacsonyabb kiszolgálási rangsorba sorolhatja az adott forgalmat, ami akár az adott forgalom kiiktatásához is vezethet. A sebességszabályozás azt jelenti, hogy a torlódó csomópont jelzést küld a megelőző csomópontoknak, hogy lassítsák információtovábbítási sebességüket. Ez a mechanizmus láncreakciószerűen terjed az információtovábbítás útján visszafelé a hálózatban, és

végül a hálózat felkérheti az információforrást is adási sebességének csökkentésére. A forgalomformálás valamely útszakaszra jutó információ sebességének maximálása úgy, hogy a torlódó csomagokat a hálózat egy erre a célra kijelölt tárolóban tárolja. A forgalomkiiktatás jelentheti az adott forgalom teljes kiiktatását, vagy csomagjainak részleges eldobását. 76 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 5.33 Erőforrás-kezelés Az erőforrás-kezelés • erőforrás túlméretezéssel, és • erőforrás foglalással valósítható meg. Erőforrás túlméretezés alkalmazásakor olyan mértékű hálózati kapacitásokat építünk, amely biztosítja, hogy a becsült forgalmi adatok mellett csak egy tűrhető valószínűségi korlát alatt lép fel torlódás. A túlméretezés ugyan költséges, de egyszerű és a többi torlódásvédelmi módszernek is megvan az ára. Az erőforrás-foglalás összeköttetés

felépítését jelenti a hálózati rétegben. Ha a hálózati rétegben az adott hálózati technológia nem épít fel összeköttetést, akkor a hálózati réteget összeköttetésmentesnek nevezzük. Az összeköttetés felépítése tehát a QoS biztosításának olyan eszköze, amely garantálja a QoS paramétereket, ha az összeköttetést sikerült felépíteni. 5.35 Hálózat nyeresége Az 5.35ábra a hálózat nyereségét befolyásoló néhány tényező tendenciáját mutatja be néhány hálózati technológiára. A hálózat nyereségét pozitívan befolyásolja a hálózat kihasználása is és az elérhető QoS is, méghozzá a díjszabás révén. Ezzel szemben a hálózat nyeresége csökken, ha a hálózatot működtető algoritmusok (pl. torlódásvédelem) bonyolultabbak, mert növekszik az amortizáció és az üzemeltetés költsége. 5.35ábra: hálózat nyereségét befolyásoló tényezők működtető algoritmusok bonyolultsága QoS Az ábrán az egyes

hálózati technológiák balról jobbra haladva rendre a valós áramkör alapú bérelt hálózatot(bérelt), a valós áramkör alapú kapcsolt hálózatot (ISDN), a látszólagos áramkör alapú kapcsolt hálózatot (ATM), a dinamikus útvonal alapú hálózatot (QoS IP), a forgalomszabályozás alapú hálózatot (TCP/IP) és az adatcsomag alapú hálózatot képviselik (UDP/IP). hálózat kihasználása bérelt ISDN ATM QoS IP TCP/IP UDP/IP A hálózat kihasználásának javítása általában a QoS romlásával jár együtt. Ebből a szempontból az ATM által képviselt kompromisszum előnyös. A kompromisszum ára a hálózatot működtető algoritmusok bonyolultsága. Ebből a szempontból az ATM hátrányos Vagyis többféle hálózati technológiának is meg lehet a maga létjogosultsága a különböző felhasználói igények függvényében és összetett hálózati építményben történő alkalmazásban. 77 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002.

tavaszi félév 5.4 Topológiai modellek Az információközlő hálózatokat pontokból és élekből álló gráfokkal is modellezhetjük. A hálózati réteg szintjén a pontoknak a csomópontok, az éleknek az útszakaszok felelnek meg, a gráfot pedig forgalmi topológiának nevezik. Az előforduló főbb topológiai modelleket az 54 (a) és (b) táblázatokban tekintjük át. A gyakorlati hálózatokban ezek kombinációját alkalmazzák Topológiai jellemzés során vizsgált szempontok: • élek száma • utak sávszélesség terhelése (egy–egy kapcsolat és egy–több kapcsolat esetén) • hálózat hibatűrése • az összekötendő csomópontban van-e intelligencia igény • van-e igény kiemelt intelligenciájú csomópontra • adatvédelmet támogatja-e a topológia • terjedési késleltetés • alkalmazási példák. A fentiek közül az utak sávszélesség terhelése esetén tételezzük fel, hogy minden összekötendő csomópontban egységnyi

sávszélességű forgalomforrást helyezünk el. Kérdés, hogy mekkora sávszélességgel terheljük az egyes hálózatok útjait? A kérdés megválaszolásához az egy-egy kapcsolatot és az egy-összes kapcsolatot, mint két szélsőséges esetet vizsgáljuk meg. Egy-egy kapcsolat esetén feltételezzük, hogy minden összekötendő csomópont csak egyetlen másik összekötendő csomópontnak küld üzenetet úgy, hogy kétirányú forgalompárok jöjjenek létre. Így működik pl. egy távbeszélő végberendezés alapesetben Csillag és fa hálózatokban megengedhető, hogy az előfizetői vonalon 2/4 huzalos átalakítást alkalmazzunk. Így ezen hálózatokban az előfizetői utak sávszélesség terhelését felezzük. Egy-összes kapcsolat esetén feltételezzük, hogy minden összekötendő csomópont az összes többi összekötendő csomópontnak üzenetet küld. Így egyszerűen modellezhetők a törzshálózatok A csillag + kétirányú gyűrű topológia útjainak

sávszélesség terhelésének számítása során feltételeztük, hogy a gyűrű hálózatrészen az egymáshoz közeli csomópontok forgalmát vezetjük el. 78 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Topológia Sín Fa Csillag Gráf élek száma n-1 n-1 n n n 2n max. n 1 n/2 - n(n-1) max. n2/2 2n-2 n(n-1)/2 n2/4 vagy (n2-1)/4 Utak sávszélesség terhelése egy-egy kapcsolat esetén Utak sávszélesség terhelése egy-összes kapcsolat esetén Hálózati hiba tűrése Intelligencia igény az összekötendő csomópontokban Igény kiemelt intelligenciájú csomópontra Adatvédelmet támogatja-e Egyirányú gyűrű Kétirányú gyűrű rossz van nincs nincs gyökérben csillag-pontban nem nincs igen Terjedési késleltetés közepes Alkalmazás példa hierarchikus forgalomirányítás (ha csak a levelekben van hoszt); UMTS (ha minden csomópont hoszt) Ethernet van távbeszélő hozzáférői hálózat nincs nem nagy

közepes vezérjeles gyűrű (token ring) SDH hálózat, frekvencia alapú közegmegosztás 5.4a ábra: topológiák áttekintése 79 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Topológia Kettős sín Kettős fa Gráf élek száma 2n-2 2n-1 2n+1 2n 2n n(n-1)/2 n max. n/2 - - - - n(n-1)/2 max. n2/4 n-1 n2/8 vagy (n2-1)/8 ~ 2n+8-4√(2n+4,25) ≈n 2 nincs csillagpontban nincs Utak sávszélesség terhelése egy-egy kapcsolat esetén Utak sávszélesség terhelése egyösszes kapcsolat esetén Igény kiemelt intelligenciájú csomópontra Adatvédelmet támogatja-e Terjedési késleltetés Alkalmazás példa nincs Kettős csillag Kettős gyűrű gyökér-ben csillag-pontokban nem igen közepes jelzésDQDB1 hálózat, hálózat IP, ATM (No. 7) nagyvárosi távbeszlő hálózat Csillag + Teljes háló kétir. gyűrű nem nagyon minimális FDDI, SDH, távbeszélő PDH törzsMAN, nagyvárosi hálózat hálózat gerinchál. 5.4b

ábra: topológiák áttekintése II 1 Distributed Queue Dual Bus, osztott várósoros kettős sín 80 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6. Távközlő technológiák 6.1 PDH hálózatok A PDH hálózat PCM alapú nyalábolási technikán nyugszik, vázlatosan a 2.323 fejezetben már megismerhettük. Most nézzük át a technika alapjait, a hierarchiák keretszerkezeteit és értékelését! 6.11 PCM beszédkódolás A 300–3400 Hz-es frekvenciasávba eső analóg beszédjelet a Nyquist-Shannon tételnek megfelelően (és a szűrők tökéletlensége miatt egy kis ráhagyással) 8 kHz-cel mintavételezik, és kompanderes kvantálást alkalmaznak. A használt kompresszorfüggvény Európában illetve a tengerentúlon különböző.  Ax , ha x < 1  A=87,6 Európában az A-törvényt (A-law) használják a kompresszorfüggvény: y =  1 + ln A 1 + ln Ax  , ha x ≥ 1  1 + ln A Az Egyesült Államokban és Japánban a µ-törvényt

(µ-law) használják: y = ln(1 + µx) ahol µ=256. ln(1 + µ ) E közel logaritmikus kvantálási karakterisztika törtvonalas közelítését alkalmazzuk a gyakorlatban, így a kompresszálás illetve expandálás (kompandálás) és a kódolás illetve dekódolás közvetlenül végezhető. A kompandálás előnye, hogy így 8 bites kóddal valósítható meg közel ugyanaz a jel/zaj viszony mint egy 12 bites kóddal kompandálás nélkül ugyanazon a dinamika tartományon. Az alábbi ábrán az A-karakterisztika törtvonalas közelítése látható. szegmens [mV] 6.11a ábra: A-karakterisztika alapú kvantálás A kódolás 8 biten történik: az 1. bit a polaritás (pozitív 0 vagy negatív 1 a jel), a következő 3 biten kódolják a szegmenst, 4 biten pedig azon belül lineárisan kódolják a jel értékét (lásd az ábrát). A jel abszolútértéke 0 és 4096 mV közé eshet, a 8 szegmens határa a 32 mV, 64 mV, 128 mV, 256 mV, 512 mV, 1024 mV, 2048 mV és 4096 mV-nál

van. Egy-egy szegmensen belül lineáris kvantálást alkalmaznak, de az első két szegmensre (0-32 és 32-64 mV) azonos iránytangensű. Ez azt jelenti, hogy e kód "felbontása" a 0-32 illetve a 32-64 tartományban egyaránt 2mV, míg a további szegmensekben romlik (mindig megkétszereződik a"lépcső"): 4mV, 8mV, míg az utolsó szegmensben 128 mV. Példa: 1970 kódolása: Ez egy pozitív előjelű minta, mely az 1028-2048 szegmensbe esik. Az (1970-1028)/64=14.72, ami a 15 lineáris szakasznak felel meg, azaz 1110 lesz a megfelelő kód (Mivel az első szakasznak 0000 a kódja, a 16.-nak pedig 1111) 1970 = Polaritás 0 1 Szegmens 1 Lineáris kódolás a szegmensen belül 1 1 1 0 0 81 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév A karakterisztika 0 közeli viselkedése különböző a két karakterisztika (A és µ) között. Az A-karakterisztikához tartozó midriser 0-nál vált, míg a µ-karakterisztikához tartozó midstepnek a

0-nál vízszintes szakasza van, így ez utóbbiban nem okoz ugrásokat a 0 körüli kis zaj. Midriser, A karakterisztikával Midstep, µ-karakterisztikával 6.11b ábra: Midriser és Midstep kompander A fentieknek megfelelő kódolás eredménye egy 8 kHz × 8 bit=64 kb/s sebességű PCM jel. 6.12 PCM jelek továbbítása Az E1 elsőrendű digitális szakaszon1 30 beszédcsatornát és 2 egyéb csatornát (keretszervezési és kontroll funkciók számára) fogunk össze. Minden csatorna 64 kb/s-os Egy keret 32 bájtból (oktetből) áll, és 125 µs ideig tart. Egy ilyen keretben minden beszédcsatornának egy-egy 8 bites PCM jelét visszük át. Mivel 125 µs-onként viszünk át egy-egy mintát az adott csatornából, ez megfelel a 8000 Hzes mintavételi frekvenciának Egy blokk két keretből áll, tehát 250 µs ideig tart, és bemenő csatornánként összesen két PCM-el kódolt mintát hordoz. Az ábrán látható a keret, blokk és multikeret felépítése. A multikeret 16

keretből azaz 8 blokkból áll, tehát időtartama 2 ms. A multikereten belül a 16 darab 16. oktettből az első 4 bit a multikeretszinkronszó, a 6 hibajelzést biztosít, illetve többi a 30 csatorna 16-16 mintájához rendel 4-4 bitet ami jelzésinformáció továbbításra ad lehetőséget, azaz 16 oktett beszédre jut fél oktett jelzés multikeretenként, mind a 30 csatornára. Ez összeségében 2 kb/s jelzéssebesség beszédcsatornánként. Minden keret keretszinkronszóval2 kezdődik, mely segítségével a vételi oldal megtalálja a kerethatárokat. keretszinkronszó (FAW: Frame Alignment Word) kontroll 15 x 8 bit 15 x 8 bit 32 időrés x 8 bit = 256 bit / E1 keret 1 keret 64 kb/s PCM blokk E1 2 048 kb/s Multikeret 16 keret 30 31 32 6.12 ábra: keretezés PDH hálózat E1 hierarchiaszintjén 1 2 primér hierarchia Frame Alignment Word 82 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.13 PDH keretek szinkronizálása E1 hierarchia

szinten Minden blokk 0. bájtja szinkronszó, melynek alakja: 0. x 1. 0 2. 0 3. 1 4. 1 5. 0 6. 1 7. 1 A blokk második kerete az invertált keretszinkronszóval kezdődik, de a vételi oldal csak az ábrán megjelölt, 2. bitet figyeli, mely 1 kell legyen A szinkronizálás úgy történik, hogy minden keret elején megvizsgálják a szinkronszót. Ha megfelel, akkor szinkronban maradunk, ezt fejezi ki az alábbi ábra S állapota. Ha egy alkalommal nem találjuk meg a szinkronszót, akkor lehet, hogy csak bithiba történt, de az is lehet, hogy tényleg elvesztettük a szinkront. Ezért az állapotdiagram A állapotába kerül a rendszer Ha a következő szinkronszó helyes, akkor visszatér S-be, ha nem, akkor a B állapot következik, majd ha továbbra sem érkezik helyes keretszinkronszó átkerülünk a keresés állapotába. K állapotban a csatornát bitenként figyeljük, és megpróbáljuk ráilleszteni a szinkronszót. Amikor sikerül, átmegyünk C-be.

Természetesen, a szinkronszóval azonos bitsorozat a bitfolyam belsejében is előfordulhat, tehát lehet, hogy nem a szinkronszót találtuk meg, hanem egy "utánzást". C-ben megvárjuk a következő keretet, és megvizsgáljuk a 2. bitjét Ha 1, akkor D következik, egyébként egy T késleltetés után (ez a T nem egyezik meg a keretidővel) visszajutunk K-ba. Szinkronba csak akkor jutunk, ha D állapotban még egy helyes keretszinkronszó érkezik a megfelelő helyen. Nem találjuk a szinkronszót A Nem találjuk a szinkronszót S TB Van KS Van KS D Van KS B2=1 B Nem találjuk a szinkronszót C K B2=0 T késleltetés 6.13 ábra: keret szinkronizálás PDH hálózatokban Az algoritmusban utánzás elleni védelem van (δ=2). Ez azt jelenti, hogy egymás után kétszer kell megtalálni a szinkronszót a megfelelő helyen ahhoz, hogy visszakerüljünk szinkron állapotba. Van kiesés elleni védelem is (α=3), háromszor is megvizsgáljuk a szinkronszót,

mielőtt a szinkront elveszettnek tekintjük, ugyanis a bithibák is elronthatják a szinkronszót. 6.14 Keretszervezés magasabb hierarchia szinteken 6.141 E2 hierarchia szint A 6.14 ábrán látható módon egy másodrendű E2 szakasz 4 darab elsőrendű E1 szakaszt fog össze. Mivel az E1 nyalábolók egymástól független órára szinkronizáltak, jellemzően ezek frekvenciája eltér egymástól, illetve a névlegestől. Továbbá az E2 nyaláboló órája is az adott tűréshatáron belül eltérhet a névleges órától. Ezért szükség van a 4 bemenő csatorna mindegyikének sebességkiegyenlítésére külön-külön. A nyalábolás második szintjének keretszerkezete szintén a 6.14 ábrán látható A szinkronszó és a két fenntartási bit után a bitfolyamba bekerül minden csatorna első bitje, utána minden csatorna második bitje, és így tovább. A négy teljes E1 bitfolyam bekerül a szinkronszóval együtt, anélkül, hogy az E1 szintű keretszervezést

figyelembe vennénk. Tehát az E1 jeleket, mint folytonos bitfolyamokat bitenként nyaláboljuk össze E2 jellé. 83 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév E1 2 048 kb/s E2 8 448 kb/s 4 10 2 bit bit szinkron 4×50 bit adatbitek 4 bit 4×52 bit kontrollbitek 4 bit 4 bit 4 bit 4×51 bit beékelés 848 bit 1.:Fenntartás (Mainentance) 2.:Nemzeti használatra 4×52 bit 6.14 ábra: nyalábolás és keretszervezés E2 hierarchia szinten Az adatbiteket 4-bites kontrollbitcsoportok szakítják meg. E három csoport mindegyikében minden bemenő E1 csatornához egy-egy bit tartozik, mely azt mutatja, hogy az adott kimenő E2 keretben beékelt-e a nyaláboló 1 bitet a kiválasztott E1 bemenő folyamra vagy sem. A harmadik csoport után csatornánként többségi szavazással dől el, hogy melyik csatorna bitfolyamába kell beékelni egyegy többletbitet. Erre a következő 4 bites csoport megfelelő bitjét használják A beékelés lehetőséget

biztosít arra hogy kiegyenlíthessünk kis mértékű különbségeket a csatornák sebességében (azaz az egyes nyalábolók órajelében). Nincsen lehetőség arra, hogy egy csatornába 2 bitet ékeljünk be, még akkor sem, ha a többi csatornára e bitek nincsennek kihasználva. A teljes keret hossza 848 bit, ebből csatornánként 50+52+52+51(+1)=205(+1) bit kerül átvitelre. E többletbit használatának gyakoriságával állítjuk a kivánt sebességet. A keretenként és csatornánként átvitt 205-206 bit egy intervallumot ad meg az egyes csatornák sebességére, melynek alsó és felső küszöbét az lábbi módon számolhatjuk ki. 8448 ⋅10 3 bit/s = 2042,26 kb/s 848 bit/s 8448 ⋅10 3 bit/s = 206 ⋅ = 2052,22 kb/s 848 bit/s E2 f min = 205 ⋅ f kE 2 = 205 ⋅ E2 f max = 206 ⋅ f kE 2 A névleges E1 és E2 sebességek mellett a beékelési tényező η=0,42. Ez azt fejezi ki, hogy átlagosan 0,42 bitet ékelünk be egy keretbe, vagyis a keretek 42%-ában van az

adott E1 bemenőcsatornára 1 bit beékelés az adott kimenő E2 keretben. 6.142 E3 hierarchia szint Az E3 hierarchia szint a paraméterektől eltekintve megegyezik az előző szinttel, itt csatornánként 377(+1) bitet visznek át, a frekvenciahatárok pedig a következőképpen alakulnak. 34378 ⋅10 3 bit/s = 8435,375 kb/s 1536 bit 34378 ⋅10 3 bit/s = 378 bit ⋅ = 8457,75 kb/s 1536 bit E3 f min = 377 bit ⋅ f kE 3 = 377 bit ⋅ E3 f max = 378 bit ⋅ f kE 3 84 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév E2 8 448 kb/s E3 34 368 kb/s 4 10 2 bit bit szinkron 4×93 bit 4 bit adatbitek 4×95 bit 4 bit 4×95 bit 4 bit 4 bit 4×94 bit beékelés kontrollbitek 1536 bit 6.143 E4 hierarchia szint Az E4 negyedrendű digitális szakasznál több a beékelés-vezérlés és a keret is hosszabb, mint az előző szinteken. A keret 2928 bitből áll, ebből egy bemenő E3 csatornára 722(+1) bit jut E3 34 368 kb/s E4 139 264 kb/s FAW: Frame Alignment Word FAS

: Frame Alignment Signal 4 16 bit FAW FAS 4×118 bit 4 bit 4×121 bit adatbitek 4 bit 4×121 bit 4 bit 4×121 bit 4 bit 4×121 bit kontrollbitek 4 bit 4 bit 4×120 bit beékelés 2928 bit 6.14c ábra: keretszervezés E4 hierarchia szinten 6.144 Magasabb hierarchia szintek összehasonlítása E1 E2 E3 E4 Névleges sebesség [kbit/s] 2 048 8 448 34 368 139 264 Tűrés Kódolás 1 ±50 ppm ±30 ppm ±20 ppm ±15 ppm 1 HDB3 HDB3 HDB3 CMI3 Amplitúdó feszültség csúcstól – csúcsig [V] 2,37 vagy2 3 2,37 1 1 1 Csillapítás [dB/km] Keretméret [bit] Bit / keret / csatorna 6 6 12 12 256 848 1536 2928 8 205 (+1) 377 (+1) 722 (+1) ppm: parts per million. 1 ppm az alap egy milliomodrészét jelenti (ahogyan 1% egy századrészét) HDB3: High Density Bipolar Coding, 3 nullára korlátozva 3 2,37 V koaxiális kábelen, és 3 V sodrott érpáron 4 CMI: Coded Mark Inversion. Kódolt előjelváltás 2 85 Megjegyzés: Megjegyzés: Megjegyzés: Távközlő

Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.15 PDH értékelése • Előnyők Az egyes eszközök bitsebességei eltérhetnek a névlegestől a rendszer mégis zavartalanul működik, vagyis a kitöltés rugalmasan változhat. Nem kell terjeszteni a szinkronjelet a hálózatban (erre egyébként nem is volt lehetőség az eljárás megalkotásakor). • Hátrányok A PDH-nál szintenként újra kell keretezni. Erre láthattunk példát a 2323c ábrán, ahol egy kis falu E1-es ellátását kellett megoldani a közelben haladó E4-es vonal segítségével. A kapcsoláshoz a PDH minden szintjét végig kell járni A nyalábolás bitenként történik. Különbözik az európai, a japán és az amerikai változat. A fejrészben nincs elég hely az üzemeltetési/fenntartási és esetleg egyéb információk átvitelére. A védelem nehézkesen oldható meg. A modemes átvitelben korlátozza a használható sávszélességet 56 illetve 33,3 kbit/s-ra. 6.2 SDH hálózatok A 2.333

fejezetben már megismerkedtünk az SDH (illetve SONET) hálózatokkal E fejezetben részletesebben áttekintjük a különböző hierarchia szinteket, keretszervezésüket és a nyalábolási struktúrákat. 6.21 SDH hierarchia szintek Európa E5 564 992 kb/s 4× USA Japán 3× 4× T3 44736 kbit/s E3 34368 kb/s T3(Jp) 32064 kbit/s 3× E4 139 264 kb/s 4× 7× E2 8448 kb/s T2 6312 kbit/s 3× 4× 4× E1 2048 kb/s T1 1544 kb/s 30× 24× 64 kb/s 6.21a ábra: SDH hierarchia szintek és kapcsolódásuk a PDH hálózatokhoz 86 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév STM-64 9 953.28 Mbps OC-192 STS-192 STM-16 2 488.32 Mbps OC-48 STS-48 STM-4 6 220.08 Mbps OC-12 STS-12 STM-1 155.52 Mbps OC-3 STS-3 E4 139.264 Mbps 44.736 Mbps T3 E3 34.368 Mbps 6.312 Mbps T2 E1 2.048 Mbps 1.544 Mbps 1 OC -1 STS-1 T1 DS20 6.21b ábra: SDH hierarchia szintek és megvalósításaik 64 kbps 6.22 SDH hálózatok felépítése Főbb

építőelemek: • egymódusú üvegszál (pl. ITU-T G652), a hálózati eszközök összekötésére Helyette esetenként többmódusú üvegszál vagy UTP-53 rézkábel is használható kisebb távok áthidalására. • Regenerátor: jelfrissítést, erősítést, paritásellenőrzést végez • ADM4: leágaztató nyaláboló, segítségével egy nagyobb bitsebességű (pl. STM-1, 4 vagy 16) folyamból kisebb bitsebességű (pl.VC-4, VC-12 ) konténereket ágaztat le • DXC: digitális rendező, több nyaláboló szakasz virtuális konténereinek rendezésére szolgál. Pl két gyűrű korlátozások nélküli összekötésére alkalmas, de különböző topológiák alakíthatók ki segítségével: hierarchikus gyűrűk, szövevénnyel összekötött gyűrűk, szövevényes összekötés, szövevényes hálózat felett definiált gyűrűk, stb. A 6.22a ábrán látható, hogy a két jelfrissítő közti szakaszt regenerátor szakasznak (RS: Regenerator Section) nevezzük,

magasabb szinten csak a nyalábolók közti szakaszokat (MS: Multiplexer Section) különböztetjük meg, míg felső szinten útvonalakat (P: Path) kezelünk. P (path) RS M R RS R M M R R MS 6.22a ábra: szakaszhatárok SDH hálózatokban 1 OC : Optical Carrier, optikai továbbító DS : Digital Signal, digitális jel 3 Unshielded Twisted Pair Category 5, 5-ös osztályú árnyékolatlan sodort érpár 4 Add and Drop Multiplexer, csatlakoztató-leágaztató nyaláboló 2 87 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.23 SDH keretszervezés A 6.23a ábrán egy STM-1 keret felépítése látható A C1-4 hordozó 9 sorból áll, mindegyikük 260 oktettet tartalmaz. Ide helyezzük el folytonosan soronként a hasznos adatot, például E4 szintű PDH jelet, ATM cellákat vagy IP csomagokat. A keret kiolvasása balról jobbra, fentről lefelé történik majd Emellett az alacsonyabb szintű hordozóegységeket is összefogva e C-4-be helyezzük. A

hordozókat (Cx konténereket) POH2 azonosítóval kiegészítve kapjuk a VC3-t A POH értékét az út végpontjain állítjuk csak, hiszen a teljes útra vonatkozó információt tartalmaz. A VC önálló egység, mely tetszőleges helyre kerülhet a magasabb szintű keretszervezésben, de helyét a mutatók segítségével egyértelműen követni tudjuk. Ábránkon a VC-4 helyét az STM-1 kereten belül az AU4-4 mutató tartja számon. Az STM-1 keret mérete 9 sor x 270 oktett, amiből az első 9 oszlop (81 oktett) együttesen alkotja a SOH5 azonosítót. Az SOH utolsó 5 sora (45 oktett) az MSOH6 mely a nyalábolók közötti kommunikációhoz szükséges többletinformációt szállítja. A negyedik sor a már említett mutató, mely a hasznos rakomány, a VC-4 helyzetét mutatja az STM-1 kereten belül. E felett található a 3 sor (27 oktett) méretű RSOH7 azonosító, mely a jelfrissítők közötti többletinformációt szállítja. 9 okt 9 3 RSOH 1 AU PTR 5 MSOH

6.23a ábra: STS-1 keret felépítése 261 oktett STM-1 AU-4 VC-4 C-4 SOH VC-4 POH PRC Egy STM-1 keret nyalábolótól nyalábolóig megy. Annak ellenére, hogy az SDH nyalábolók közös szinkronjellel rendelkeznek, előfordulhatnak késések. Ezek kiküszöbölésére kinevezünk egy vagy több elsődleges referencia órát (PRC8) és a csomópontoknál meghatározzuk, melyik portjukon fogadják a referencia jelet. Az esetlegesen fellépő hibákat kiküszöbölendő, a bitfolyamot blokkokra osztjuk fel és minden 8. bitre paritásbitet teszünk (BIP-8) STM-1 6.23b ábra: referencia órák SDH csomópontok között 1 Container, konténer Path OverHead, út-fejrész 3 Virtual Container, virtuális konténer 4 Automatic Unit, automatikus egység 2 5 Section OverHead, szakasz-fejrész Multiplexer SOH, nyaláboló-szakasz fejrész 7 Regenerator SOH, jelfrissítő-szakasz fejrész 6 8 Primary Reference Clock 88 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév

6.24 Keretezés magasabb hierarchia szinteken Amint az SDH csomópontba érkezik egy VC-4-es, egyből áttesszük egy STM-1-es keretbe (pont belefér). Ezek az STM-1 keretek folyamatosan mennek, így a véletlenszerűen érkező VC-4-esek elcsúszhatnak hozzájuk képest. Valójában az a ritka esemény, ha pont egybeesik a két keretkezdet Két eltérő szolgáltató (például Matáv és Pantel) SDH hálózatának összekapcsolásakor mindenképpen van csúszás, ilyenkor pointer kiigazításra van szükség (hiszen az STM-1 kereten belül a pointer mutat a VC4-esre). Gondot okoz, ha a két szolgáltató eltérő referencia órát alkalmaz szinkronizációra. (Elvileg GPS1-szel lehetne szinkronizálni, de ez nem terjedt el). Ebben az esetben az egyik szolgáltatónál "kisebbek" lesznek a keretek, hiszen ha lassabban érkezik az információ, nem tudjuk tartani a szinkront. Valójában a keretek ugyanakkorák, csak lassabb/gyorsabb az óra, tehát hosszabb/rövidebb egy-egy

bit. • Lassabb rendszerből gyorsabb rendszerbe: ilyenkor később lesz a VC-4-es, mint ahol zárnánk. A fejrész után kihagyunk egy akkora részt, mint amekkorával elcsúszik a VC-4-s Ezt az elcsúszást előre jelezni kell. H1 H2 H3 H3 10 bit -- ez határozza meg a pointer értékét. (1024 pointer) 4bit S S I D I NDF (New data flag) aktív: 1001 inaktív: 0110 D Increment, növel Decrement, csökkent Kihagyjuk az eltolódásnak megfelelő helyet Példánkban 3 STS-1-ből 1 STM-1-est csinálunk. Ilyenkor kiolvassuk az első STS-1 első bitjét, ezután a második STS-1 első bitjét, majd a harmadik STS-1 első bitjét. Ez lesz az STM-1 első három bitje. Ha legalább 5 darab I bit van benne, akkor a pointer értéke nő eggyel A harmadik H3 bitet használjuk fel. Legfeljebb minden negyedik keretben lehet a pointerhez hozzányúlni A sebességeltérés ekkor 24*1/48000=±48 kbit/s lehet • 1 Gyorsabb rendszerből lassabb rendszerbe: ilyenkor a D biteket nézzük, ha

több van akkor pointert csökkentjük. A fejrészben használjuk ki azt az oktettet amit az arrébbcsúszás miatt nem használtunk ki. Felléphet azonban még egy probléma: a keret „rácsúszhat” az előzőre Global Positioning System, globális helyzetmegadó rendszer 89 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.25 SDH nyalábolási struktúra Az SDH rendszerhez sok különböző bitsebességen lehet csatlakozni. Az ITU-T G707-es ajánlását szemlélteti a 6.25a ábra ×1 ×N STM-N AUG AU-4 C-4 VC-4 ×3 ×1 AU-3 C-3 VC-3 44 736 kbit/s 34 368 kbit/s ×7 ×7 ×1 TUG-2 AU-4 VC-3 TU-3 TUG-3 ×3 139 264 kbit/s (Note) VC-2 C-2 TU-12 VC-12 C-12 TU-11 VC-11 C-11 TU-2 6312 kbit/s ×3 Pointer feldolgozás Nyalábolás ×4 Kiigazítás Mapping C-n 2048 kbit/s 1544 kbit/s Konténer- n 6.25a ábra: C-x konténerek továbbítása SDH hálózaton keresztül Vegyük észre, hogy ez az ábra mind az ANSI SONET mind az ETSI SDH

"utakat" tartalmazza. Például az AU1-3, TU2-11 és TU-2 elsősorban SONET specifikus, míg például a TU-3, TUG-3 és TU12 kialakítása ETSI SDH specifikus. Ha PDH szintet szeretnénk az SDH hálózathoz csatlakoztatni, azzal szembesülünk, hogy a PDH hálózat E4 hierarchia szintje is lassabb, mint az SDH hálózat STM-1 szintje, tehát a korábban látottaknak megfelelően bitbeékelésre van szükség. Ilyenkor soronként 5 vezérlő és 1 beszéd bitet kihagyunk. Ptr. 12 12 12 1 sor: 1934 / 1935 bit üres bájtok 6.25b ábra: PDH keret átvitele SDH hálózaton Ha ATM cellákat szeretnénk SDH hálózaton keresztül továbbítani. A cellák mérete 53 kB, ezeket sorra beírjuk VC-4-es konténerbe. Ha valamelyik vége már nem fér bele a konténerbe, a lemaradt rész gond nélkül betehető a következőbe. C-4-es konténer esetén ez 260*98 bit/keret8000 keret/s sebességen történhet. 1 2 Automatic Unit (Group), automatikus egység (csoport) Technical

Unit (Group), alkotó egység (csoport) 90 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév IP csomagok továbbítása esetén a kerethatárok figyelését az SDH hálózat és az IP hálózat közé beiktatott további rétegek oldják meg. Jól láthatók ezek a 625c ábrán: IP ATM/MPLS HDLC SDH PPP SDL1 MAPOS2 6.25c ábra: IP csomagok továbbítása beiktatott rétegeken keresztül 6.26 SDH hálózatok értékelése Az ITU-T alapjain nyugvó SDH hálózat előnyei, hogy talán ez az első olyan rendszer mely (noha vannak eltérések) világméretben is egységesnek mondható, és ezáltal együttműködésre képes. További előnye, hogy igen nagy bitsebességű átvitelt tesz lehetővé (STM-64 esetén közel 10 Gb/s), de például DWDM-mel együttesen használva akár ennek sokszorosa is elérhető. Az SDH a már meglévő PDH hálózatok forgalmának nyalábolására, szállítására kiválóan alkalmas, de emellett adatszállításra, bérelt vonalak

kialakítására is kitűnő. A szinkronitásból adódóan további előnye, hogy bármelyik magasabb hierarchiaszinten könnyen hozzáférünk egy-egy alacsonyabb szintű konténerhez, és ezáltal annak tartalmához is. Az SDH hátránya viszont, hogy igényli egy szinkronhálózat kialakítását. Másrészt, kapcsolási funkciók megvalósítására nem alkalams, csak rendezésre. Így két lehetőség adódik: vagy más hálózati technikával együtt (pl. PDH vagy ATM) használjuk, vagy meg kell elégedjünk a rendezési funkcióval, és bérelt vonalakként, vagy virtuális magánhálózatként használjuk. 6.3 Távbeszélő hálózatok (vonal) kapcsolói Mikor felhívunk valakit, vagy a számítógép végrehajt egy telefonhívást, akkor a távbeszélőrendszer kapcsolóberendezése keres egy olyan fizikai vonalat vagy áramkört (ami lehet rézvezeték, fényvezető szál vagy akár rádióhullám), amelynek segítségével a saját telefonkészülékünket a hívott fél

készülékével összekapcsolja. Ezt a kapcsolási módot vonalkapcsolásnak vagy áramkörkapcsolásnak (circuit switching) nevezzük.3 A vonalkapcsolás a szükséges sávszélességet statikusan, előre lefoglalja, a lefoglalt áramkörön a kihasználatlan sávszélesség kárba vész. Cserébe a küldött üzenetek garantáltan ugyanabban a sorrendben érkeznek meg, mint ahogyan elküldték őket. A kapcsolás teljesen transzparens Az adó és a vevő olyan adatsebességet, formátumot és keretezési módot használhat, amilyet csak akar. Mindezekről a szolgáltató nem tud és nem is érdekli őt.4 A felhasználó korábban impulzusos, manapság egyre inkább DTMF5 rendszerű betárcsázással igényli a központtól a kapcsolást. A kapcsoló központok a világ fejlett részein szinte kizárólag digitálisak 1 Simple Data Link, egyszerű adatkapcsolat Multiple Access Packing Over SONET/SDH, többszörös elérésű csomagtovábbítás SONET/SDH hálózaton keresztül 3

[1], 155. oldal 4 [1], 159. oldal 5 Dual Tone Multifrequency, kettős frekvencia 2 91 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.31 Keresztrudas kapcsoló A távbeszélőrendszerben a kapcsológépeknek számos változata van (volt). A legegyszerűbb a keresztrudas (crossbar) kapcsoló, amit kereszteződéses kapcsolónak (crosspoint switch) is hívnak. A kapcsoló működésének alapja a 6.31 ábrán látható 6.31ábra: keresztrudas kapcsoló működése Egy n bemeneti és n kimeneti vonallal (tehát n duplex vonallal) rendelkező kapcsoló esetén a keresztrudas kapcsolóban n2 kereszteződésnek (cross point) nevezett metszéspont található, amelyek a 6.31 ábra (a) részén látható módon egy bemeneti és egy kimeneti vonalat tudnak egy félvezető kapcsoló segítségével összekötni. Az ábra (b) részén azt az esetet láthatjuk, amikor a 0-s vonal a 4-es vonallal, az l-es vonal a 7-es vonallal és a 2-es vonal a 6-os vonallal van összekötve.

A 3-as és az 5-ös vonal nincs összekötve. Az összes bit, ami mondjuk a 4-es vonalon érkezik a kapcsolóhoz, rögtön továbbítódik a 0-s vonalon. Így tehát a keresztrudas kapcsolók a vonalkapcsolást ugyanúgy közvetlen villamos összeköttetés formájában valósítják meg, mint ahogy az összekötő kábelt használó első generációs kapcsolók, csak éppen automatikusan és a másodperc néhány milliomod része alatt. A keresztrudas kapcsolóval az a gond, hogy a kereszteződések száma a kapcsoló bemeneteinek számával négyzetesen nő. Ha feltételezzük azt, hogy az összes vonal duplex, és nincsenek önkapcsolások, akkor csak az átló felett levő kereszteződésekre van szükség. Még így is n(n-l)/2 kereszteződés kell. Ha n = 1000, akkor ez 499500 kereszteződést jelent Bár ennyi tranzisztorkapcsolót be lehet építeni egy VLSI1 chipbe, 1000 lábat már nem lehet egy ilyen eszközön kialakítani. Így a keresztrudas kapcsolók inkább csak

viszonylag kis helyi központok esetén használhatók.2 6.32 Térosztásos kapcsolók Ha a keresztrudas kapcsolót kisebb egységekre osztjuk, és azokat összekötjük egymással, akkor olyan többfokozatú kapcsolót kapunk, amelyben több kisebb keresztrudas kapcsoló van. Az ilyen kapcsolót térosztásos kapcsolónak (space division switch) nevezzük. Két lehetséges változatát láthatjuk a 6.32 ábrán 1 2 Very Large Scale Integrated Circuit, nagy bonyolultságú integrált áramkör [1], 161-162. oldal 92 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.32 ábra: térosztásos kapcsolók k=2 és k=3 paraméterekkel Hogy ne bonyolítsuk túl a helyzetet, csak a háromfokozatú kapcsolókat fogjuk megvizsgálni, bár ennél több fokozatú kapcsolók is lehetségesek. A most következő példában összesen N bemenettel és N kimenettel számolunk. Egy N x N-es keresztrudas kapcsoló helyett, a kapcsolót több kisebb és nem szimmetrikus keresztrudas

kapcsolóból fogjuk felépíteni. Az első fokozatban minden kapcsolónak n bemenete van, így tehát N/n darab kell belőlük ahhoz, hogy az N bemenő vonalat ki tudjuk szolgálni. A második fokozatban k darab keresztrudas kapcsoló helyezkedik el, és mindegyik N/n bemenettel, illetve ugyanennyi kimenettel rendelkezik. A harmadik fokozat megegyezik az első fokozattal azzal a különbséggel, hogy fordítva áll. Az összes közbülső keresztrudas kapcsoló összeköttetésben áll valamennyi bemeneti és kimeneti keresztrudas kapcsolóval. Ennek következtében bármelyik bemenetet bármelyik kimenettel össze lehet úgy kötni, hogy a közbülső keresztrudas kapcsolók közül a 6.32(a) ábrán akár az elsőt, akár a másodikat vesszük igénybe Lényegében két különböző útvonal létezik minden bemenet és kimenet között attól függően, hogy melyik közbülső keresztrudas kapcsolót használjuk. A 632(b) ábrán minden bemenet-kimenet párhoz három lehetséges

útvonal tartozik. Ha a középső fokozat k keresztrudas kapcsolót tartalmaz (ahol k egy tervezési paraméter), akkor k különböző útvonal lehetséges. Számoljuk most ki azt, hogy egy háromfokozatú kapcsoló esetén hány kereszteződésre van szükség. Az első fokozatban N/n keresztrudas kapcsoló van, és mindegyik nk kereszteződéssel rendelkezik. Ez eddig Nk kereszteződés A második fokozatban k keresztrudas kapcsoló van, és ezek mindegyike (N/n)2 kereszteződést tartalmaz. A harmadik fokozat megegyezik az elsővel A három szint kereszteződéseit összeadva a következőt kapjuk: kereszteződések száma = 2kN + k (N/n)2 Ha N = 1000, n = 50 és k = 10, akkor ez összesen 24000 kereszteződést jelent, szemben a 499 500-zal, ami egy 1000 x 1000-es egyfokozatú keresztrudas kapcsolóban van. Sajnos, szokás szerint, semmi nincs ingyen. Ez a kapcsoló ugyanis blokkolódhat Vegyük szemügyre megint a 6.32(a) ábrát A második fokozatnak nyolc bemenete van, így

egyszerre nyolc hívást tud fogadni. Amikor a kilencedik hívást kapja, akkor foglalt jelzést fog adni, pedig lehet, hogy a hívott fél szabad. A 632(b) ábrán látható kapcsoló valamivel jobb, ugyanis az 8 helyett 12 hívást tud 93 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév egyszerre fogadni, igaz, ez viszont több kereszteződést tartalmaz. Időnként előfordul, hogy még a tárcsázás befejezése előtt foglalt jelzést kapunk. Ennek valószínűleg az az oka, hogy az összeköttetés a blokkolás miatt nem tud létrejönni. Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb a k, annál drágább a kapcsoló, de persze annál kisebb a blokkolás valószínűsége. 1953-ban Clos bebizonyította, hogy k = 2n-1 esetén a kapcsoló soha nem blokkol (Clos, 1953).1 Ez alapján a blokkolás elkerüléséhez szükséges kereszteződések minimális száma: Nx min=4N*(√(2N)-1) N 128 8192 131072 1 fokozatú eset 16256 67 Millió 17 Milliárd 3 fokozatú eset 7680 4,2

Millió 268 Millió Ha feltételezzük, hogy nem akar mindenki mindig beszélni, akkor jelentősen csökkenthető a csomópontok száma. Továbbá igen kicsi blokkolási valószínűség bevezetése mellett a hálózat nagysága körülbelül tizedére csökkenthető. Hívás pakolás: egyes kapcsoló terhelése csökkenthető más kapcsolón keresztül vezető utak felhasználásával. Másik ötlet: már folyamatban lévő hívások áthelyezése Ez beszédnél kis kattanással jár, amit gyakran észre sem veszünk, viszont adatátvitelnél adatvesztést okoz. 6.33 Időosztásos kapcsoló A 6.33 ábrán egy teljesen másfajta kapcsolót, egy időosztásos kapcsolót (time division switch) láthatunk. Az időosztásos kapcsoló az n bemeneti vonalat sorban egymás után megvizsgálja, és egy n időrésből álló bemeneti keretet hoz létre. Mindegyik időrés k bitből áll T1 sebességű kapcsolók esetén az időrések 8 bitesek, és a kapcsolók másodpercenként 8000 keretet

dolgoznak fel. 6.33 ábra: időosztásos kapcsoló Az időosztásos kapcsoló lelke az időréscserélő (time slot interchanger), amely a bemeneti keretek alapján olyan kimeneti kereteket állít elő, amelyekben az időrések fel vannak cserélve. A 633 ábrán a 4-es időrés kerül az első helyre, aztán jön a 7-es időrés és így tovább. A kapcsoló kimenetén a kimeneti keret szétbomlik, és a 0-s időrés (a 4-es bemeneti vonal tartalmával) a 0-s kimeneti vonalra kerül, az l-es időrés (a 7-es bemeneti vonal tartalmával) az l-es kimeneti vonalra és így tovább. 1 [1], 162-164. oldal 94 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Valójában a kapcsoló a 4-es bemeneti vonalról a 0-s kimenetre, a 7-es bemeneti vonalról az l-es kimenetre stb. továbbítja a bájtokat Kívülről szemlélve a kapcsoló működése olyan, mintha vonalkapcsolt lenne, pedig nincs is benne fizikai összeköttetés. Az időréscserélő a következőképpen

működik. Amikor egy bemeneti keret készen áll a feldolgozásra, akkor minden egyes időrés (tehát a bemeneti keret valamennyi bájtja) beíródik az időréscserélőben található RAM1-ba. Az időrések beírása sorrendben történik, tehát az i-edik pufferhely az i-edik időrést tartalmazza. Miután a bemeneti keret összes időrése bekerült a pufferbe, a pufferhelyek kiolvasásával megkezdődik a kimeneti keret összeállítása. A kiolvasás azonban nem sorrendben történik. Egy számláló 0-tó1 (n-1)-ig számlál A j-edik lépésben a RAM-bó1 kiolvasandó szót egy leképzési táblázat j-edik szavának tartalma határozza meg. Így ha a leképzési táblázat 0-dik szava egy 4est tartalmaz, akkor először a RAM 4 szavát kell kiolvasni, és ennek következtében a kimeneti keret első időrésére a 4. bemeneti időrés tartalma kerül Így a leképzési táblázat tartalma meghatározza, hogy a bemeneti keret mely permutációja fogja a kimeneti keretet

alkotni, azaz melyik bemeneti vonal melyik kimeneti vonalhoz kapcso1ódik. Bár az időosztásos kapcsolókban a táblázatok mérete lineárisan, nem pedig négyzetesen függ a bemeneti vonalak számátó1, azonban ezeknek a kapcso1óknak is vannak bizonyos korlátjaik. Egy keretnyi periódusidő alatt, azaz 125 µs-onként n időrést kell a RAM-ban eltárolni, és abbó1 kiolvasni. Ha minden egyes memóriaművelet T µs-ig tart, akkor egy keret feldolgozásához 2nT µs-ra van szükség, tehát 2nT = 125, azaz n = 125/2T. Egy 100 ns hozzáférési idejű memória esetén legfeljebb 625 vonalat használhatunk. Persze meg is fordíthatjuk az egyenlőséget, és akkor azt határozhatjuk meg, hogy adott vonalszám esetén mekkorának kell lennie a memóriahozzáférési időnek. Akárcsak a keresztrudas kapcso1óknál, itt is érdemes olyan többfokozatú kapcso1ókat kialakítani, amelyek nagyobb vonalszám esetén a kapcsolási feladatot kisebb részfeladatokra dekomponálják. 6.34

Kombinált megoldások • STS2 S T S T N * k k * N T • TST 3 T T T S T T T 1 Random Access Memory, véletlenelérésű memória Space Time Space, tér-idő-térosztásos kapcsoló 3 Time Space time, idő-tér-időosztásos kapcsoló 2 95 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.4 ISDN A 2.325 fejezetben már találkoztunk vele Most elsősorban a technikai paramétereit fogjuk vizsgálni Referencia pontok: S T TE TE TE11: TE2: TA2: NT31: NT2: LT4: ET5: U NT2 TA NT1 V LT ET Gyakran egy dobozban van csatlakozás ISDN-nel kompatíbilis eszközök számára csatlakozás ISDN-nel nem kompatíbilis eszközök, pédául nem-ISDN terminál számára analóg telefonok csatlakozási pontjai hálózati berendezés (ez a doboz van a lakás falán) hálózati alközpont további ISDN eszközök csatlakoztatásához ISDN központban van szintén RS232 NT USB S busz központ TA a b 6.41 ábra: ISDN hálózati végpont (NT1)

blokksémája 6.41 ISDN szolgáltatások Számos ISDN csatorna létezik, ezek kombinációja határozza meg a nyújtott szolgáltatást. A - 4 kHz-es analóg telefoncsatorna B - 46 kbit/s-os PCM csatorna hang-, és adatátvitelre C - 8 kbit/s-os vagy 16 kbit/s-os digitális csatorna D - 16 kbit/s-os vagy 64 kbit/s-os digitális csatorna sávon kívüli jelzésre (tipikusan címzésre) E - 64 kbit/s-os digitális csatorna belső ISDN jelzésre F - 384 kbit/s-os, 1536 kbit/s-os, vagy 1920 kbit/s-os digitális csatorna • • Alapszolgáltatás (BRA6) 2B+D (64 kbit/s + 16 kbit/s) Primer szolgáltatás (PRA7) 30B+D Európában, 23B+1D USA-ban és Japánban. Itt a D csatorna sebessége már 64 kbit/s. 1 Terminal Equipment, csatlakoztató eszköz Terminal Adapter, csatlakoztató átalakító 3 Network Terminal, hálózati csatlakozás 4 Line Terminal, vonali csatlakozás 5 Exchange Terminal, átalakító csatlakozás 6 Basic Rate Access, alapsebességű elérés 7 Primary Rate Access,

elsőrendű sebességű elérés 2 96 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.42 ISDN rétegek • L1 – fizikai réteg 24 bit, 250 µs. Fizikai szintű kódsértés jelzi a kerethatárokat S busz (két érpár) RJ45 S busz kábel hossza csatlakoztatható berendezések száma 200m 8 500m 4 1000m 1 U interfész (két érpár): 160kbit/s-on 2B1Q kódolás. U interfész huzalátmérő 0,4 0,6 0,8 • • áthidalható távolság 4km 6km 13km L2 – adatkapcsolati réteg: LAP D (HDLC LAP B –hez hasonló) L3 – jelzés réteg: DSS1 (No.7 jelzésrendszer, SS7) 6.5 Hozzáférői hálózatok 6.51 xDSL hálózatok xDSL ADSL SDSL1 HDSL2 HDSL2 max ↓ 8 Mbit/s 768 kbit/s 2 Mbit/s 2 Mbit/s RADSL3 8 Mbit/s VDSL 4 13 Mbit/s 52 Mbit/s megjegyzés max ↑ 768 kbit/s a 2.327 fejezetben már találkozhattunk vele 768 kbit/s 2 Mbit/s 2 érpár 2 Mbit/s 1 érpár automatikusan konfigurálja a sebességet a 768 kbit/s távolság és a minőség függvényében

1,5 Mbit/s 1500m távolságig 2,3 Mbit/s 300m távolságig 6.51 táblázat: xDSL hozzáférések összehasonlítása Az xDSL hálózatok CAP5, illetve DMT kódolást alkalmaznak. 1 Symmetric DSL, szimmetrikus DSL High Data Rate DSL, nagysebességű DSL 3 Rate Adaptive DSL, adaptív sebességű DSL 4 Very High Data Rate DSL, nagyon nagy sebességű DSL 5 Channel Access Protocol, csatornaelérési protokol 2 97 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév TCP UDP IP PPP 6.51 ábra: xDSL rétegek PPPoEthernet (2516) PPPoAAL5 (PPP over AAL5) Bridged Ethernet (2516) AAL5 (ATM Adaptation Layer 5) ATM Fizikai réteg 6.52 Optikai hozzáférő hálózatok Aszerint, hogy az optikai kábel a központtól meddig van kiépítve: • FTTB: Fiber to the Building házig • FTTC: Fiber to the Cabinet (Curb) elosztószekrényig (járdaszegélyig) • FTTH: Fiber to the Home lakásig • FTTO: Fiber to the Office irodáig • FIFTL: Fiber in the Loop az előfizetői hurok

teljesen optikai 6.53 Vezetéknélküli hozzáférő hálózatok • • DECT : Digital Enhanced Cordless Telephone RITL : Radio in the Loop mikrohullámú, szabadtéri optikai átvitel P2MP1 (szektorantennával érik el az előfizetőket, már Mo.-on is van rá lehetőség) 6.54 Hibrid hálózatok A központtól a helyi elosztóig optikai kábel van kihúzva, onnan koax kábel megy az előfizetőkhöz (HFC2, CaTV3). Eleinte főleg műsorszétosztásra használták, mostanában adatátvitelt és távbeszélő szolgáltatást is nyújtanak. Előnyösebb az xDSL-nél, mivel szintén már kiépített hálózaton nagyobb sávszélesség érhető el. A felhasználókhoz az elosztókból koax kábelen jut el az adat HUB Központok és elosztók között optikai összeköttetés van HUB HUB 1 Point-MultiPoint, pont-többpont továbbítás Hybrid Fiber Coax, hibrid optikai-koax összeköttetés 3 Cable TV, kábeltelevízió 2 98 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi

félév • HFC, CaTV szolgáltatások műsor adat (Internet) hozzáférés beszédátvitel VoIP, VoD1 (Video On Demand) QoS IP • Lefoglalt frekvenciatartomány Irány ↑ ↓ • EU USA 5-65 MHz 88-860 MHz (sávok 8MHz-enként) 5-42 MHz 54-860 MHz (sávok 6MHz-enként) Specifikáció DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) 64 QAM 27 Mbit/s 256 QAM 38 Mbit/s 200 kHz QPSK 0,3 Mbit/s 16 QAM 0,3 Mbit/s 3200 kHz 4,6 Mbit/s (zajosabb) 9 Mbit/s 6.6 ATM, IP ATM felett, ATM-LAN és MPLS 6.61 Bevezetés Az ISDN technika kidolgozásánál az volt a cél, hogy a hagyományos távbészélő hálózatok legdrágább és legkevésbé kihasznált részét, az előfizetői vonalt újrahasznosítsák. Ebből adódott az ISDN hátránya is - keskenysávú lett, ezért sokszor N-ISDN néven emlegetjük. (A határt a keskeny és szélessávú vezetékes hozzáférésnél 2Mbit/s-ra teszik.) Az ISDN előnye viszont az volt, hogy viszonylag olcsón a távbeszélő szolgálat

mellett adatátvitelre, videokonferenciára, jobb minőségű és gyorsabb fax küldésre illetve értéknövelt szolgáltatások nyújtására is lehetőség nyílt. Ahhoz, hogy az egyre növekvő igényeket kiszolgálhassák, az ITU-T kezdett dolgozni a B-ISDN ajánlásokon. Az elvárás az volt, hogy olyan szélessávú integrált szolgáltatású digitális hálózatot alakítsanak ki, ahol a pont-pont kapcsolatok mellett pont - több-pont illetve több-pont - több-pont összeköttetéseket is lehet létrehozni, illetve támogatja mind a kapcsolt mind az állandó összeköttetéseket, úgy mint az áramkör és csomagkapcsolt szolgáltatásokat is, illetve mind az egyirányú mind a kétirányú (szimmetrikus vagy asszimetrikus) összeköttetéseket is. A B-ISDN-hez az ITU-T definiált referenciamodellt, az ISDN-éhez hasonló jelzésrendszert, és az ATM-et találta legmegfelelőbbnek a B-ISDN követelményrendszerének kielégítésére. 1 Video On Demand, hálózati

videózás 99 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.62 Az ATM jellemzői Az ATM tömören az alábbiakkal jellemezhető: • Az ATM a B-ISDN ajánlott átviteli technológiája. • Cellakapcsolt, az adatok rögzített méretű, kis csomagokban továbbítódnak. • Virtuális áramkör kapcsolást használ, ezért útvonal-választást csak egyszer kell végezni, utána csak a cellák egyszerű továbbítása szükséges. • A kapcsolás hardverből történik, sem folyamatszabályozás, sem javítás nincs a csomópontokban, csak a hálózat peremén. • Statisztikus multiplexelés révén tetszőléeges sávszélesség foglalható illetve használható az adott hozzáférői sebesség tartományban. • Tetszőleges minőséget tud biztosítani jó erőforrás kihasználtsága mellett. 6.63 Műszaki alapok Az átvitel azért aszinkron, mert multiplexeléskor különböző sebességű csatornák is összefoghatók, és a kimenten tetszőleges szabad

időrést használhatnak az adategységek, azaz nincsennek egy keretszervezéshez szinkronizálva. De ahhoz, hogy vételi oldalon szét tudjuk válogatni ezeket az egységeket, mindegyiket felcimkézzük. A B C D A|A|D|A|A 6.63 ábra: aszinkron nyalábolás • ATM cella felépítése VPI VPI VCI VCI VCI PT CLP HEC 3.62 ábra: Az ATM cella felépítése 48 oktet rakomány Az egyes sorok oktetteket jelentenek, balról jobbra, majd fentről soronként lefelé haladva olvassuk ki tartalmát. Az első 12 bit a VPI1, mely azt jelzi, hogy az adott cella mely VP-hoz tartozik A következő 16 bit a VCI2 mező mely a VPI értékkel jelölt úton belül azonosítja az összeköttetést. A hárombites PT3 mező a rakomány azonosításában illetve torlódásvezérlésben játszik szerepet, míg a CLP4 mező jelöli, hogy az adott cella eldobható-e, azaz magas vagy alacsony prioritással dobható el ha a hálózatban torlódás keletkezik [lyukas vödör algoritmus!] . A HEC5 mező

funkciója kettős: egyrészt fejrészhiba észlelésére és javítására, másrészt a cellahatárok észlelésére szolgál. Az 5 oktettes fejrészt 48 oktett hasznos adat követi, így a cella teljes mérete 53 oktett. 1 Virtual Path (Identifier), virtuális út (azonosító) Virtual Channel (Identifier), virtuális csatorna (azonosító),) 3 Payload Type, rakomány típus 4 Cell Loss Priority, cella elvesztési prioritás 5 Header Error Control, fejrészhiba vezérlés 2 100 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.64 Az ATM kapcsolata az OSI referenciamodelljével Az ATM az ITU-T által definiált B-ISDN referenciamodellnek felel meg, mely egy bonyolultabb háromdimenziós modell. Az ábran csak egy dimenziót emeltünk ki Az ATM-nél az ITU-T három réteget definiált csak. Látható, hogy az OSI referenciamodellhez képest az ATM fizikai rétege többet tud, és ez az elcsúszás a többi rétegnél is érzékelhető. Illesztési rétegből több

féle van, legelterjedtebb az AAL51 mely igen egyszerű, kevés funkciót valósít meg, elsődleges feladata a magasabbszintű adategységek tördelése az adásnál, illetev ezek újraegyesítése a vételnél. Az IP, FR illetve primér PDH forgalmat az illesztési réteg segítségével helyezzük az ATM hálózatra. Alkalmazási Megjelenítési B-ISDN referencia Viszony Illesztési réteg (AAL) Szállítási Hálózati ATM réteg Adatkapcsolai Fizikai réteg Fizikai 6.64 ábra: ATM és OSI rétegek megfeleletése 6.65 ATM címzés és összeköttetések Nyilvános ATM hálózatokban a távbeszélő hálózatokban is használatos ITU-T E.164 ajánlást használják. A magánhálózatokban használatos címzés ettől eltér, olyankor NSAP2okon keresztül történik a címzés. Nemzetileg fontos rész Nemzetközileg fontos rész Szolgáltatás / körzet Előfizetői szám 6.65a ábra: ATM címzés Az adatforgalmat szállító összeköttetés két végpont között

látszólagos áramkör vagy tükörfordításban egy "virtuális csatorna összeköttetés" (VCC). Ez a VCC több szakaszon keresztül több VP-t (látszólagos utat) használva valósul meg. VCI1 VCI2 VCI17 VPI1 VPI73 VCI1 VPI54 VCI2 VPI2 Kapcsoló 3.65 ábra: VP és VC kapcsolás és rendezés 1 2 ATM Adaptation Layer 5, ATM illesztési réteg 5 Network Service Access Point, hálózati szolgálatelérési pont 101 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Egy virtuális csatorna összeköttetés lehet állandó (PVC) vagy kapcsolt (SVC). Míg a PVC konfigurálással hálózat- vagy hálózati elem menedzsment rendszer révén hozható létre, az SVC-t az előfizető kezdeményezésére jelzésrendszer révén hozzák létre. A pont - pont összeköttetések mellett az ATM támogatja a pont - több-pont összeköttetéseket is, sőt ATM-beli összeköttetések felett összeköttetés mentes alkalmazások is megvalósíthatók. 6.66 ATM

forgalommenedzsment Az ATM hálózatoknak kiváló forgalommenedzsmentjük van. Mint említettük, az ATM egyetlen olyan megoldás, mely tetszőleges minőségi garanciák biztosítása mellett jó erőforráskihasználást valósít meg. Az ATM forgalommenedzsment specifikáció forgalmi és minőségi igényeik alapján több csoportba sorolja a forrásokat. • CBR1: például a bérelt vonalak • rt-VBR2 és nrt-VBR • ABR3: itt az adási sebesség a hálózat forgalmi terheltségének függvényében visszacsatolással szabályozható • UBR4: Forrás, ahol nincsenek minőségi paraméterek megadva. • GFR5: Olyan forrás, mely nagyobb méretű keretek továbbítását igényli. Itt a cellákra tördelt keretek összefüggését nyilvántartják. A forgalmi és minőségi paraméterek alapján történik az erőforrásfoglalás és betartásukat a felhasználó, illetve a hálózat részéről felügyelik az összeköttetés teljes időtartama alatt. 6.67

Számítógép-hálózatok ATM felett: MPLS Az ATM szerepe döntően az IP forgalom szállítására korlátozódott. Így felmerült a kérdés, hogy szükséges-e két útvonalválasztási technikát, két címzési módszert, különböző jelzésrendszereket bonyodalmak árán megfeleltetni, vagy inkább ötvözzük e technikákat? A döntés az "ötvözés" mellett szólt. A mai MPLS implementációk jellemzően ATM hardvert használnak, megőrizték a címkézett cella alapú információtovábbítást virtuális áramkörök mentén (itt LSP 6), ám az útvonalválasztás és címzés az IP hálózatokban használatos megoldásra támaszkodik. Az MPLS előnye a hagyományos IP hálózatokkal szemben, hogy az LSP-k révén egyenletesebben osztja el a forgalmat a hálózatban ami jobb kihasználtsághoz vezet. Dinamikus forgalommenedzsmenttel lehet terelgetni a forgalmat, lehet erőforrást foglalni és minőséget biztosítani, illetve nem kell minden egyes csomagnál

útvonalválasztási döntést hozni, hanem folyamonként csak egyszer, ez után csak címkealapú csomagtovábbítást végzünk. Az MPLS nem csak ATM-re képes építeni, hanem egyéb, pl. Ethernet, Frame Relay, Token Ring és egyéb technikákra is, de az ATM alapú megoldása a gyakorlatban a legelterjedtebb. Többprotokollosnak viszont azért nevezzük, mert felette nem csak IP hanem általánosan beszéd, video, multimédia és adatátviteli alkalmazások egyaránt megvalósíthatók. 1 Continous Bit Rate, konstans bitsebesség real-time Variable Bit Rate, változó bitsebesség 3 Arbitary Bit Rate, tetszőleges bitsebesség 4 Unspecified Bit Rate, nem specifikált bitsebesség 5 Guaranteed Frame Rate, garantált keretsebesség 6 Label Switched Path, címkekapcsolt útvonal 2 102 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 6.7 Optikai hálózatok Napjaink távközlésében az optikai hálózatok kulcsfontosságú szerepet játszanak. Az MPLS elvet

általánosították hullámhosszirányítású hullámhosszosztásos (WR-DWDM) hálózatokra ahol a cimke helyett a hullámhosszinformációra támaszkodnak. Ez az MPλS, ahol a lambda a hullámhossz információra utal. Így MPLS/MPλS kombinációval hatékonyabb kétrétegű hálózatokat lehet kialakítani, vagy tovább általánosítani GMPLS1-re ahol 4-5 hálózati technikát (réteget) helyeznek egymásra. GMPLS esetén az üvegszálkapcsolt rétegre hullámsávkapcsolt, vagy közvetlen hullámhosszkapcsolt réteget helyeznek. Ezt követi az időosztásos nyalábolt réteg nagyobb időkeretekkel (pl. SDH-szerű keretezéssel) majd erre épül a csomag-, vagy cellakapcsolt felső réteg • Optikai hálózatok három generációja 1G: csak az átviteli szakasz optikai, a csomópontok még elektronikusak (például SDH) 2G: a jelátvitel teljes útja optikai, de a hálózat vezérlése még elektronikus 3G: az jelátvitel és a vezérlés is optikai • Átviteli kapacitás

növelhető SDM/FDM/TDM-nek megfelelően OSDM, OTDM, OCDM és ortogonális optikai kódolással 6.71 OSDM2 Áramkörkapcsolt jellegű megoldás, üvegszálas rendezővel tetszőleges bemenetről tetszőleges kimenetre rendez. Egy kábel átmérője 2-3cm, körülbelül 1000 üvegszálat tartalmaz. 6.72 OTDM3 A kapcsolás módja szerint megkülönböztetjük, hogy folyamot (Flow), löketet (Burst), vagy csomagot (Packet) kapcsolunk. Ezeket rendre Optical F/B/P Switching névvel illetjük. Késleltetés Késleltetés O/E Optikai kapcsoló elem Optikai hálózatokban a késleltetést optikai kábel hozzáadásáva oldják meg (10-100m). vezérlő 6.71 ábra: optikai kapcsolás Az optikai csomag hasznos részét a fejrész után GT4 idővel küldjük. A GT értékét a kapcsoló elem kapcsolási sebessége határozza meg hasznos adat fej GT 1 Generalised MPLS, általánosított MPLS 2 Optical Space Division Multiplexing, optikai térosztásos nyalábolás 3 Optical Time

Division Multiplexing, optikai időosztásos nyalábolás 4 Guard Time, védőidő 103 hasznos adat GT fej Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • Torlódások elkerülésére több módszer létezik: választhatunk másik hullámhosszt (λ) előreküldhetjük a fejrészt, hasznos adatot csak akkor, ha az nem ütközött eltérítéses útvonalválasztást (DR1) alkalmazunk. Ilyenkor előre meghatározott az alternatív útvonal torlódás esetére. optikai puffert (késleltető vonalt) használunk (beiktatott hosszú vezeték, lásd fent) 6.73 (D)WDM2 Egy fényszálas vezetőn egyidőben sok jel továbbítható, ha különböző hullámhosszokon adjuk őket. Optikai csomópontoknál viszont szét kell választani őket vagy újakat kell hozzájuk adni Erre szolgál az állítható szűrőn alapuló hullámhossz-leágaztató és hozzáadó (OADM3). Az optikai hálózatokban használt optikai rendezők (OXC vagy OCC) rendelkeznek az említett

hullámhossz konverziós és irányításos képességekkel. 1 Deflection Routing, eltérítéses útvonalválasztás (Dense) Wavelength Division Multiplexing, (sűrű) hullámhossz-osztásos nyalábolás 3 Optical Add Drop Multiplexer, optikai hozzáadó-leágaztató nyaláboló 2 104 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 7. Távközlési szoftverek 7.1 Bevezető 7.11 A távközlési szoftverek jelentősége A távközlőhálózat informálisan úgy is meghatározható, hogy a műszaki eszközök olyan komplex rendszere, amely egymástól földrajzilag távol eső pontok között híranyagok cseréjét teszi lehetővé. Két fő részre osztható : 1. Az átviteltechnika a híranyagokat hordozó fizikai (villamos, optikai, stb) jelek továbbításának technológiájával foglalkozik. 2. A kapcsolástechnika a használók közötti kapcsolat megteremtésével, fenntartásával és megszüntetésével, azaz az összeköttetések kezelésével, az

útirányítással, a hívásvezérléssel foglalkozik. Ennek önmagában is fontos részterülete a hálózati elemek közötti vezérlési információk cseréjével foglalkozó jelzéstechnika. A szoftver alapvetően a kapcsolástechnikához tartozik, mert ez végzi a berendezések vezérlését. 7.12 A távközlési szoftver növekvő szerepe (1878) Az első telefonközpontok kezdetben tisztán manuálisak voltak, ezek egyszerű rendező, kapcsoló táblák voltak (1889) A kezdeti automata központok elektromechanikus vezérléssel rendelkeztek. huzalozott logikával • Minden újonnan bevezetendő funkció, a telefonközpont bővítése, gyakorlatilag a központ újratelepítését jelentett! Óriási befektetést, munkát, működés kiesést jelent • Egy mai központ rövid idejű (pár perces kiesése a szolgáltatásból) akár milliós nagyságrendű bevétel kiesést jelenthet! Pl. A MATÁV 2001-es forgalmi bevétele 1,23*1011 Ft volt (123 milliárd Ft), azaz percenként

több mint 200.000 Ft-!! (1949) Ezen segített az elektronikus vezérlésű központok megvalósítása, ami lehetővé tette az ún. tárolt program vezérlésű (TPV) központok fejlesztését. A kereskedelmi forgalomba kerülésük (1955, 1ESS1, AT&T) lehetővé tette, hogy a fenti feladatokat „újraprogramozással” valósítsák” meg, a központ fizikai átalakítása nélkül • Egy mai korszerű digitális központban „operációs rendszer cserét” kell tudni úgy végrehajtani, hogy közben a központ működik és a hívások nem szakadnak meg! • A mai központok már tisztán digitális elven épültek fel (első ilyen 4ESS, 1972). Ezen követelménynek miatt a telefonközpontok fejlesztésével foglalkozó cégek a modern informatika rendszerek alapelveit dolgozták ki és valósították meg2. Ez sokszor messze megelőzte a számítástechnikába való bevezetésüket, amit pedig ma a közgondolkodás az „informatikával” azonosít. 7.13 A távközlési

szoftverek jellemzői • • 1 2 Moduláris felépítés o A szoftver egyes részei jól el kell különüljenek, pl. az on-line frissíthetőség, a skálázhatóság, megbízhatóság miatt Magas fokú megbízhatóság o A cél az „öt kilences” rendelkezésre állás: 99,999%, ami évente kb. 5 perc kiesést enged meg! First Electric Switching Service, első elektronikus kapcsoló szolgáltatás Például a Unix operációs rendszer, vagy a C/C++ programozási nyelvek a Bell Labs-ban születtek 105 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • • • • • • • Elosztott rendszer o Az egyes entitások közötti kommunikáció alapvető fontosságú protokoll technológia!!! Multiprocesszing/multitasking o Egy azon adatstruktúrán időben egyszerre dolgoznak különböző folyamatok, processzorok entitások o Egy processzor egység időosztásos üzemmódban több folyamatot kell kiszolgáljon, sokszor valós időben Skálázhatóság o

Kiskunborzasztóra és Budapestre ugyanazt a szoftvert használják Eseményvezérelt működés, reaktív rendszerek Protokoll technológia o Egy tipikus adatfeldolgozó program elindul egy adaton, dolgozik X évig, majd kiköpi a számot: „42”. o Ezzel szemben egy ún. reaktív rendszer működése pont abból áll, hogy folyamatosan fellépő külső eseményre kell reagálni. Ez a speciális távközlési jellegből adódik, de pl grafikus felületek/GUI-k programozására is ez jellemző. Többszálúság o Konkurrens rendszerek elmélete: több folyamat kell hozzáférjen kritikus erőforrásokhoz, kölcsönös kizárást kell megvalósítani, stb. Adatbázis kezelés szükségessége o Az egyszerű régi telefon hálózatokban (Plain Old Telephone System, POTS) ez nem túl kritikus kérdés: elosztott módon történik a helyi központ a helyi előfizető adatait kezeli o Az intelligens hálózati (IN) funkciók (kék szám, zöld szám, számhordozhatóság,

hívókártyák, szolgáltató-által (át)definiálható kiegészítő szolgáltatások, stb.) már központi adatbázisokat igényelnek Fejlettebb jelzés rendszerek, megfelelő kapacitású adatbázis szerverek és lekérdező/módosító programok) o A mozgékonyság (mobilitás) kezelés már sokkal erősebb követelményeket állít: pl. földi közcélú mozgó távközlő hálózat (PLMN) HLR (központi adatbázis) és VLR (regionális átmeneti adatbázis) kérdései Speciális programnyelvek o Egy adott prg. nyelv csak eszköz lehet, cél nem „Programozni kell tudni”, nem pedig „divatos nyelvet” tudni. o Sokszor a fenti spec. követelményeknek könnyebb megfelelni speciális programnyelvekkel, formális leíró technikákkal (FDT). 7.14 Távközlési szoftveres módszertanok A távközlési szoftverek egy lehetséges felosztása két jelentős részt különböztet meg: 1. A központok belső vezérlő szoftverét, ezzel itt és most csak érintőlegesen

foglalkozunk. Ez praktikus és jogi okokból a gyártók belügye, ehhez senkinek semmi köze a gyártón kívül (lásd az OSI alapelve) 2. A központok közötti kommunikáció módját, a külső viselkedést leíró szabály készlet: protokoll 106 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Az Internet és a fejlett nemzetközi távközlő hálózatok elterjedését az ISO OSI modellje tette lehetővé. Maga a modell ma már túlhaladott, de kidolgozása során alapvető elveket mondtak ki Számunkra most a legfontosabb gondolat az OSI alapmodellnek a következő: „Only the external behaviour of Open Systems is retained as the standard of behaviour of real Open Systems". Lefordítva: nyílt rendszerek esetében csakis a külső viselkedést tekinthetjük a valódi nyílt rendszerekkel szemben támasztott szabványnak. Másképpen fogalmazva a belső megvalósítással szemben semmilyen követelmény nem támasztható, amíg a megvalósítás a

külsőleg megfigyelhető viselkedése a szabványból levezethető. Ennek sok előnye és sok hátránya is van, később látni fogjuk Egy távközlési rendszerben a felhasználó által igénybe vehető szolgáltatások alapvetően meghatározzák a távközlési hálózat felépítését, működését. Az ITU a fentiekkel összhangban az ISDN hálózatok fejlesztése során a nyílt távközlési rendszerek szolgáltatásainak tervezésére egy 3 fázisból álló fejlesztési módszertant határozott meg, melynek végig gondolása más nem-távközlési informatikai projektekben is hasznos lehet (I.130-as ITU-T ajánlás) A 3-fázisú módszer szempontjából a szolgálatok és szolgáltatások ugyanúgy kezelendőek, ezért a 3 fázisú módszer leírásakor csak szolgáltatásról beszélünk. 1. fázis: a szolgáltatás leírása használó szempontjából 2. fázis: funkcionális kérdések a hálózat szempontjából Az 1. fázisban megadott szolgáltatás

követelményeinek leképezése hálózati képességekre 3. fázis: megvalósítás kérdések a hálózatban Milyen jelzés- és kapcsolástechnikai képességek szükségesek az 1. fázisban megadott szolgáltatás támogatásához? A felhasználó szempontjai 1. Szöveges leírás a felhasználó szempontjából 2. Statikus leírás attribútumok segítségével Az attribútum alatt olyan funkcionális vagy egyéb módon meghatározó jellemzőt értünk, ami több fajta szolgáltatásra is igaz, ezért csak egyszer kell jelentését meghatározni. Az attribútum alapvető, egymástól és szolgáltatástól független jellemzőjét adja egy szolgáltatásnak: 3. Dinamikus leírás SDL nyelv segítségével: megadja használó által küldött és fogadott információkat a szolgáltatás aktiválásától annak befejezéséig. A hálózat szempontjai 1. Funkcionális modell Ez a szolgáltatást megvalósító funkcionális entitások és azok kapcsolatát rögzíti. 2.

Információfolyam diagram (nyíldiagram) Megadja, hogy az egyes funkcionális entitások között milyen információcsere folyik a szolgáltatás alatt 3. A funkcionális egyedek működésének tételes SDL diagramjai, melyek a sikertelen esetekre is előírja a működést. 4. Funkcionális egyedek működése Az egyes egyedek által végrehajtott akció sorozatok szöveges leírása. 5. Funkcionális elemek fizikai helyhez rendelése Egy-egy ilyen hozzárendelést forgatókönyvnek (scenario) hívunk. A szolgáltatásban együttműködő, de különböző fizikai helyhez rendelt funkc. entitások közöt folyó információ cseréhez majd protokollt kell definiálni a következő lépésben. 107 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Megvalósítási kérdések 1. Protokollok és formátumok specifikálása Itt történik meg az előző lépés által kijelölt jelzési üzenetek és jelzési eljárások részletes megadása. 2. Kapcsoló és

szolgáltatási csomópontok definiálása a hálózatban 7.2 Protokoll technológia 7.21 Protokoll specifikáció A „protokoll” a távközlésben a kommunikáció módját leíró szabálykészlet, amely szintaktikai, szemantikai, és időbeli szabályok összessége. 7.211 Adatok leírása A szintaktikai szabályok megadják az üzenetek formátumát. Ezt egyfelől úgy célszerű megtenni, hogy az rendszer független legyen. Azaz az elküldendő adat megadása, pl „a hívott fél életkora” egyértelmű legyen és független a konkrét megvalósításoktól. A „hívott fél azonosítója” nem függhet attól, hogy A és B előfizető rendszereiben a számábrázolás little-endian, vagy big-endian, hogy 32-bites az alapértelmezett egész szám, vagy 16 bites, vagy éppen 8 bites, sem attól, hogy Juliánus, vagy Gergely naptárt használ az egyik, vagy másik fél. Az ilyen megadást hívjuk absztraktnak, azaz megvalósítás függetlennek. szintakszis, absztrakt

nyelvtan Absztrakt Másfelől az információ cserét végre is kell tudni hajtani és ennek során a küldő és címzett oldalon egymás ekvivalens adatértékeknek kell szerepelniük folyamat során, azaz kell egy közös átviteli szabálykészletnek, avagy transzfer szintaxisnak. Ezt szoktuk kódolási szabálynak is hívni Egy átviteli nyelvtan legyen • • • hatékony, azaz X egységnyi információ átvitele minél kevesebb vonali jelzés (kódszó, vagy bit) bit átvitelével járjon ( sávszélesség gazdálkodás!) egyértelmű, anélkül hogy előzetesen bármit egyeztetnénk a küldővel, legyen képes a vevő dekódolni az üzenetet ( hálózat menedzsment, SNMP!) biztonságos, azaz ne lehessen benne trójai falovat csinálni A szemantikai szabályok megadják az üzenet jelentését Ez sokszor nem jelentkezik explicit, önálló szabálykészletként, hanem részben implicit módon a dinamikus viselkedési szabályokból derül ki. 7.212 Dinamikus viselkedés

Az időbeli szabályok megadják a dinamikus viselkedést. Milyen üzenet után milyen üzenetet kell küldeni és az hogyan befolyásolja a jövőbeli viselkedést. Két fő csapás irány alakult ki: • Processz algebra alapú nyelvek (LOTOS, Promela, stb.) Ezek a konkurrens rendszerek elméleti, matematikai eszköztárából merítenek. ☺ Stabil matematikai elmélettel rendelkeznek, könnyebben kezelhetők elméleti szinten ☺ Könnyű végtelen idejű (ciklikus) viselkedésekről mondani valamit velük ☺ A modell követelményrendszernek való megfelelése véges időben és véges memóriával egzaktul könnyebben bizonyítható alapos matematikai képzettséget igényel a használatuk A kódgenerálás a specifikációból nem mindig triviális emiatt ipari támogatottsága csekély, inkább akadémikus érdeklődés van 108 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • Véges automata alapú nyelvek(SDL) ☺ Grafikusan könnyen bemutatható,

„postások” is megértik ☺ Többnyire triviálisan leképezhetők program struktúrákra kódgenerátort írni könnyű ☺ emiatt ipari támogatottságuk jelentősebb ☺ megalapozott, kiterjedt matematikai elmélettel rendelkeznek, de Nehezen kezelhetők elméleti szinten végtelen, vagy ciklikus viselkedések A bonyolultabb modellek követelményrendszernek való megfelelése véges időben és véges memóriával nehezen ellenőrizhető (állapotrobbanás problémája) 7.22 Protokoll validáció és verifikáció Két kérdést vizsgálunk: • Helyes-e a protokoll specifikáció? (Semmilyen körülmények között ne forduljon például elő pl. holtpont, puffer túlcsordulás, bizonyos változók értéke ne vegyen bizonyos tiltott értékeket, stb.) Más szóval: Csinálhat-e a protokoll valami „károsat”? Ez többnyire automatizálható. • Azt csinálja-e a protokoll amit várunk tőle? Megvalósítja-e kívánt viselkedést? Ennek automatikus ellenőrzéséhez

általában egyedi követelmény rendszert kell megfogalmazni és általánosságban véve nehezen automatizálható/ellenőrizhető 7.23 Protokoll implementáció • automatikus kódgenerálás kérdései. Bizonyos speciális területeken (pl mikrokontrollerek), ez már teljesen megoldott, míg más területen csak a program vezérlési struktúráját tudjuk elő állítani. Elvileg hibamentes megvalósítást lehet így készíteni • Automatikus tesztgenerálás (CATG Computer Aided Test Generation) 7.24 Protokoll tesztelés A tesztelés elvi problémái: 1. „Teszteléssel hibamentességről elvileg meggyőződni nem lehet” Akkor meg minek? Mert nincs más a kezünkben (lásd OSI) 2. Vezérelhetőségi probléma (controllability) − Hogyan tudom a kritikus, vizsgálni kívánt szituációt előidézni? Pl. hogyan bírom rá a vizsgált megvalósítást (Implementation Under Test, IUT), hogy hívást „kezdeményezzen”? − Hogy tudom szinkronizálni a modellem és

az IUT-t? (homing sequence, synchronizing sequence) 3. Megfigyelhetőségi probléma (observability) − Lokális, vs. Globális megfigyelő problémája − Elosztott órák szinkronizálásának problémája − Distuingishing Sequence, UIO Sequence, Characterising Set 4. Ekvivalencia ellenőrizhetősége teszteléssel − Ha véges automata alapú a modellem, akkor mikor mondhatok valamit a modell és az IUT „azonosságáról”? Megkötések az FSM o determinisztikusságára o teljes meghatározottságára o maximális feltételezett állapotszámára o reset tulajdonság létezésére o a hiba fenállásának idejére 109 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 7.241 Automata alapú teszt sorozat generálás A determinisztikus véges automata (Finite State Machine FSM) olyan rendszer leíró modell, mely a rendszer működését véges számú, stabil vezérlési állapotra osztja fel. A rendszer állapotot bemeneti események/üzenetek hatására

vált. Az állapotátmenet során kimenő eseményt, üzenetet generál, majd másik állapotba megy át. Determinisztikus automatánál az automata állapota és a bemenő esemény egyértelműen meghatározza a kimenő eseményt és következő állapotot. A kimenő esemény egyes modellek esetén lehet az ún. ’τ’ üres esemény A nem determinisztikus állapotátmenetet szokták úgyis modellezni, hogy megengedik a ’τ’ üres bementi eseményt, vagy több állapot átmenethez is ugyanazt a bemeneti eseményt rendelik. A véges automaták egyfelől megadhatók állapot-átmeneti táblákkal, másfelől irányított gráfokkal. A véges automaták ugyanazt az viselkedést többféle állapotszámmal valósíthatják meg, ezek közül a lehetséges legkevesebb állapottal rendelkező automatát minimalizált automatának nevezzük. Megmutatható, hogy bármely két, ugyanazzal a minimális állapotszámmal rendelkező, bármely bemeneti eseménysorozatra ugyanazt a kimeneti

eseménysorozatot produkáló automaták egymásba ekvivalensen átalakíthatók. Az automaták minimalizált megadása ezért egyértelmű A véges automaták tényleges megvalósítása sokszor ún. állapotváltozókkal oldja meg az állapotok reprezentálást. A véges automata kifejezőképessége elég korlátozott, kicsit is bonyolultabb rendszerek leírása már nagyon nagyszámú állapotot igényel. Az ún. kiterjesztett véges automaták (Extended Finite State Machine EFSM) ezt próbálják megoldani azzal, hogy az implicit állapotváltozókon túlmenően definiálnak további változókat, predikátumokat1 és akciókat. Ezzel az automata változóit lényegében két csoportba osztják A vezérlési állapotok nyilvántartására szolgáló implicit változókat vezérlési- (control), vagy állapotváltozóknak hívjuk. Az automata tényleges állapotának megadásához az vezérlési (explicit) állapoton túlmenően a többi változó értékét is figyelembe kell

venni (implicit állapot), hogy egyértelműen megadható legyen az automata viselkedése egy adott bemeneti esemény hatására. • Véges automaták (FSM) formális megadása FSM=<I, O, S, sr, δ, λ>, ahol I: a bemeneti események véges halmaza. Ezek az FSM által a külvilágból vett üzenetek Iα és a speciális belső üzenetek (időzítők által generált riasztások Iθ, valamint nem determinisztikus FSM esetén a spontán átmeneteket kiváltó ún. null esemény τ) halmaza I = Iα ∪ Iθ ∪ τ = {i1, i2, , iq} O: a kimeneti események véges halmaza. Ezek lehetnek külvilág felé kimenő üzenetek Oα, üres üzenetek τ, vagy speciális belső akciók Oθ, (időzítők beállítása (set) és törlése (reset)). O = Oα ∪ Oθ ∪ τ = {o1, o2, , or} S: az állapotok véges halmaza (az állapotváltozók konkrét értékeinek lehetséges kombinációja, hozzávéve a időzítők állapotának véges halmazát.) S = {s1, s2, , sn} sr: a kezdeti (reset)

állapot δ: a következő állapot kiszámítási szabálya (függvény): δ: I × S S λ: a kimeneti válasz kiszámítási szabálya (függvény): λ: I × S O 1 A predikátum logikai kifejezés, ami egy adott állapotátmenetet az automata változóinak függvényben engedélyez, vagy letilt. 110 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • Kiterjesztett véges automaták (EFSM) formális megadása EFSM=<I, O, V, P, A, S, sr, vr, δ, λ> Új elemek: V: a változók véges halmaza. V = {v1, v2, , vt} P: a predikátumok véges halmaza. P = { pi,s(v) | i∈ I, s ∈ S, v ∈ V}, ahol pi,s(v) ∈ {IGAZ, HAMIS}, azaz az i bemeneti eseményhez az s állapotban a változók v érték kombinációjához az igaz, vagy hamis értéket rendeli. Ettől az értéktől függ, hogy a δ, illetve λ függvények végrehajtják-e az adott állapotátmenetet és a kapcsolódó akciókat. Ha külön nincs megadva, akkor alapértelmezése IGAZ A: az akciók véges

halmaza. vr: a változók kezdeti (reset) értéke δ: a következő állapot kiszámítási szabálya (függvény): δ: I × S × P S λ: a kimeneti válasz és a végrehajtandó akció kiszámítási szabálya (függvény): λ: I × S × P O × A • Példa InRes responder FSM és EFSM megadása DT(1,d)/DR IDISreq/DR S1 (disconnected) IDISreq/DR DT(0,d)/DR CR/ICONind IDISreq/DR S2 (wait) ICONresp/CC IDISreq/DR CR/ICONind CR/ICONind S3 (connected 0) DT(0,d)/AK(0) DT(0,d)/AK(0); IDATind(d) DT(1,d)/AK(1); IDATind(d) S4 (connected 1) DT(1,d)/AK(1) 7.241 ábra: FSM megadás 111 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Be: DT(num,d) Ki: DR Be: IDISreq Ki: DR Be: CR Ki: ICONind S2 (wait S1 (disconnected ) Be: IDISreq Ki: DR Be: CR Ki: ICONind Be: IDISreq Ki: DR Be: ICONresp Ki: CC Akció: idx=0 Be: DT(num,d) Ha num = idx akkor {Ki: AK(num) } különben {Ki: (AK(num); IDATind(d)) Akció: idx=következő(idx);} S3 (connected) 7.241b ábra: EFSM

megadás • Tesztsorozat generálási módszerek Egy FSM automata egy adott megvalósításának és a modell ekvivalenciájának ellenőrzése két részre bontható. Egyrészt meg kell nézni, hogy a megvalósítás megkülönböztethető állapotai egy az egyben megfeleltethetőek-e a minimalizált modell állapotainak, másfelől ellenőrizni kell, hogy az állapotok között állapotátmenetek megegyeznek-e a modellével. Az ismert generálási módszertanok csak az FSM modellekhez tudnak generálni vizsgáló sorozatot. Az EFSM modelleket először mindig egyszerű FSM modellé alakítják, melynek során gyakori probléma az állapotrobbanás. Ennek oka az, hogy elvileg a vezérlést befolyásoló változók értékeinek összes lehetséges kombinációjához külön állapotot kell bevezetni, hogy az ilyen vezérlési struktúrákat leképezzük FSM-re. Ez például már három darab kétértékű változó esetén 23=8 új állapotot jelent, de már három értékű

változók esetén is ez a szám 33=27, s így tovább. Ha a változók száma és értékkészlete nem korlátozott, akkor már néhány változó esetén igen nagy számú állapottal kell modelleznünk a vezérlést. A vizsgálatok során úgynevezett vizsgáló sorozatokkal (test sequence) gerjesztjük a vizsgált megvalósítást (Implementation Under Test IUT) és ellenőrizzük a gerjesztésekre adott válaszát. Az FSM vizsgálati módszerek azon alapulnak, hogy amennyire ez csupán a külső viselkedés alapján lehetséges az FSM összes állapotát és állapotátmenetét szükséges lenne ellenőrizni. Vizsgálni kell az állapotok meglétét, azonosságát, továbbá az összes állapotátmenetet. Ez utóbbi annak az ellenőrzését jelenti, hogy vajon az adott kiindulási állapotban az adott bemeneti eseményre következik-e be az állapotátmenet; a megfelelő kimeneti esemény generálódik-e (ezt a λ függvény adja meg); s hogy a specifikációnak megfelelő

célállapotba jut-e el az automata az állapotátmenet végén (melyet a δ függvény specifikál). Az FSM egy ik/oj címkével jelzett, si állapotból sj állapotba vezető állapotátmenetének vizsgálata a következő műveletekből áll: 1. Az automata si kiindulási állapotába vitele 2. Az si kiindulási állapotban lévő automatánál az ik bemeneti esemény előidézése, s az észlelhető oj kimeneti esemény ellenőrzése. 3. Az állapotátmenet sj célállapotának ellenőrzése Az FSM automata teljes vizsgáló sorozata ezeknek a részsorozat-hármasoknak konkatenációjából áll, a redundáns részek értelemszerű elhagyásával (azaz azok a sorozatok melyek 112 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév más sorozatok részsorozataiként már egyszer végrehajtásra kerültek, csak egyszer szerepelnek a végleges sorozatban). Ehhez többféle „kísérletet” (experiment) ismer a véges automata irodalom. Mindegyik arra alapoz, hogy

azért különböztethetők meg az automaták egyes állapotai, mert különböző bemeneti sorozatokra különböző kimeneti sorozatokat generálnak. • Felismerő sorozat (HS Homing Sequence). A HS sorozatok olyan sorozatok, melyek alkalmazása után az észlelt kimenetek alapján egyértelműen eldönthető az automata aktuális állapota a felismerő sorozat végén. • Szinkronizáló sorozat (SS Synchronizing Sequence). Ezek olyan bemeneti sorozatok, amelyek alkalmazásával az automata bármely állapotából egy-egy megkívánt állapotába vezérelhető. Ezek lehetnek előre megadható (idegen szóval preset) sorozatok, vagy ha egyetlen ilyen sem adható meg az adott célállapotra, akkor adaptív sorozat, mely az automata reakciói alapján különféleképp végződik. • Megkülönböztető sorozat (DS Distinguishing Sequence). Az olyan fix, előre meghatározható adott szekvenciát, melyre az automata minden esetben olyan választ ad, melyből egyértelműen

meghatározható az automatának a sorozat alkalmazása előtti kiindulási állapota megkülönböztető sorozatnak nevezzük. (Megkülönböztető, mert az automata bármely aktuális állapotot ellenőrizhetjük egy darab fix gerjesztő sorozat alkalmazásával, hisz a hibátlan automata olyan válasz sorozatot generál válaszul mely egyedileg jellemző a kérdéses állapotra, tehát megkülönbözteti az automata bármely állapotát az összes többitől). Nem minden automata rendelkezik ilyen sorozattal. • Egyedi ki/bemeneti sorozat (UIO Unique Input Output Sequence). Az UIO sorozat olyan, egy adott állapotra jellemző ki/bemeneti sorozat, amely csak és kizárólag az adott állapotból kiindulva érvényes. A DS módszer mint azt az előzőekben láttuk a következő kérdést vizsgálja: „Melyik állapotban volt a vizsgált automata?” Az UIO módszer ezzel szemben azt kérdezi: „Ebben az adott állapotban volt az automata?” Ha az erre kapott válasz a

„nem”, akkor további információt általában nem nyújt a módszer, viszont ennek köszönhetően általában rövidebb vizsgáló sorozatokat ad, mint a DS módszer. Nem minden automata rendelkezik UIO sorozattal. A 1/0 0/0 1/1 0/1 0/0 B C 1/0 7.241c ábra: véges automata, melynek A állapota nem rendelkezik UIO sorozattal 113 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • Meghatározó halmaz, vagy W-halmaz (characterizing set, W-set). Az automata minden egyes állapotához azon ki/bemeneti sorozatok halmazát rendeljük, melyek segítségével az automata adott állapotát az automata összes többi állapotától meg tudjuk különböztetni, szüksége esetén akár páronként. Az egyes állapotokhoz tartozó halmazok unióját nevezzük meghatározó halmaznak. Ilyen halmazzal minden minimális, teljesen meghatározott automata rendelkezik Vizsgálati módszerek − Az állapotátmenet bejárás módszere (Transition Tour, TT) − A

megkülönböztető sorozatok (DS Distinguishing Sequence) módszere − Az egyedi ki/bemeneti sorozatok módszere (UIO Unique Input Output Sequence) − A meghatározó halmaz módszer (characterizing set, W-módszer) 7.25 A formális leíró technikák kapcsolódása Miért van szükség formális leírásra? • • • • Egyértelműen meghatározott szintaktika és szemantika (ezért a nem jöhetnek szóba a természetes nyelvek) Absztrakciós képesség, megvalósítás függetlenség Magasszintű ellenőrzés végezhető már a modell alapján. (safety: túlcsordulás, liveness: deadlock-mentességi vizsgálatok, stb.) Specifikációból automatikusan származtatott vizsgálati készletekkel közvetlenül ellenőrizhető a konkrét megvalósítás Követelménymeghatározás UML Követelménymeghatározás ASN-1 Követelménymeghatározás MSC validálás újrafelhasználás újrafelhasználás tesztgenerálás SDL validálás kódgenerálás IUT Megfelelősség

(konformancia) vizsgálat Vizsgált megvalósítás TTCN kódgenerálás TS Vizsgáló rendszer 7.3 A legfontosabb FDT-k áttekintése 7.31 UML Az UML (Unified Modeling Language, azaz egységesített modellező nyelv) a kilencvenes évek elejére kiteljesedő objektumorientált módszerek nyomán kidolgozott modellező eszköz, mely leginkább Booch, Rumbaugh és Jacobson módszereire épül, ugyanakkor jelentőségét tekintve túlmutat azokon. − UML nyelv (jelrendszer) o Szintakszis − UML metamodell o Szemantika • UML Semantics: http://www.rationalcom/ 114 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév • A UML nyelv elemei − Modell elemek • Osztályok, interfészek, komponensek, − Relációk • Társítás, általánosítás, függőség, − Diagramok • Osztálydiagram, használati eset diagram, kölcsönhatás diagram, • A UML nyelv részei: − A rendszer kívülről látható funkciói o Használati esetek: állapot-, aktivitás-,

szekvencia- és együttműködési diagramok − A rendszer belső strukturális, funkcionális felépítése o Objektum diagramok − A rendszer megvalósítása (implementáció) o Komponens és telepítési diagramok A rendszer külső funkciói: UML használati eset (use case) diagram A rendszer határain kívül eső, külső elemek kapcsolódását fejezik ki a szereplők (aktorok). A használati eset diagramokon a szereplők jele a "pálcikaember", alá írjuk a szereplők elnevezését. A rendszer külső kapcsolódási pontjait, más néven kívülről látható funkcióit használati eseteknek nevezzük. A UC modell-nek tartalmaznia kell a rendszer összes funkcionalitását (a rendszerrel szemben támasztott összes követelményt). Leírja, hogy mit kell tennie a rendszernek (műveletek), de azt nem, hogy hogyan kell azt megtenni (megvalósítás). Elemzés, tervezés az UC modell alapján történik A használati esetek kapcsolatai Kiterjesztés: szerepe

kivételes, opcionális viselkedések leírása o A normál UC-ben definiálhatunk egy ún. kiterjesztési pontot, amihez feltételt is rendelhetünk. A feltétel teljesülése esetén a kiegészítő használati eset aktivizálódik o A normál UC a kiegészítő eset nélkül is értelmes o A normál eset nem hivatkozhat a kiegészítő eset belső adataira Befoglalás, beemelés: szerepe az áttekinthetőség növelése, az ismétlődő UC részek konzisztenciájának biztosítás o A normál UC-ben definiált ún. befoglalási (kiterjesztési) pontnál a beemelt használati eset mindig aktivizálódik o A normál UC a befoglalt UC végeredményét látja, a belső részleteket nem o Egymás változóit nem látják o Többnyire egy beemelt UC-re több mint egy normál UC hivatkozik Általánosítás/öröklődés: A leszármazottak öröklik az ősük struktúráját, kapcsolatait o Az ős UC-ben utalni kell a specializáció módjára o Leszármazott eléri az ős paramétereit

115 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév o Legalább két leszármazott kell legyen • A UC megadási módjai: o Szabad (strukturált) szöveg o Egy adott objektum időbeli viselkedése • Állapot diagram (Statechart diagram): A felmerülő eseményekre adandó válaszok. A rendszer passzív nézőpontú leírása • Aktivitás diagram (Activity diagram): A végrehajtandó tevékenységek sorrendisége, mit mi után kell végrehajtani. A rendszer aktív nézőpontú leírása o Objektumok kapcsolódása: együttműködési-diagramok • Sorrend, vagy szekvencia-diagram (Sequence diagram) : Az üzenetek explicit sorrendje • Együttműködési diagram (Collaboration diagram): Az objektumok közötti kapcsolatok Aktivitás diagram: Több különböző technikát is ötvöz: Folyamat ábra Petri háló Állapot diagram Hasznos munkafolyamatok, illetve párhuzamos folyamatok modellezésére is. Aktivitás-diagramok (activity diagram) segítségével az

alkalmazás dinamikáját, időben lezajló változását aktív oldalról, a végrehajtandó tevékenységek sorrendiségének meghatározásával ábrázoljuk. Alapelemük maga az aktivitás, vagy más néven tevékenység (activity). Ez egyszerűen egy olyan feladat, amit el kell végezni. Ebből tipikusan egy osztály metódus lesz Jelölése kihasasodó oldalú téglalap. A végrehajtandó tevékenységek időbeli sorrendjét a nyílhegyben végződő vonallal, az átmenettel (transition) jelöljük. A szinkronizációs vonal (synchronization bar) segítségével a vezérlés több szálra bontható. (Jelölése egy vastag, vízszintes vonal) A szálak egymáshoz képesti időzítése közömbös, de a szinkronizációs vonalnál bevárják egymást. Az alternatív tevékenységcsoportok közötti választást, a leágazást a döntés (decision) szimbólumával, egy rombusszal jelöljük, ezt a szimbólumot használhatjuk átmenetek egyesítésére (merge) is. Felfogható egy

olyan speciális állapot diagramnak, amelynél az állapot átmenetek nem zéró idő alatt zajlanak le és egyszerre több tevékenységet is lehet végezni az átmenet alatt. Az UML definíciója szerint az aktivitás-diagramokon a végrehajtandó műveleteket állapotokként (state) vehetjük fel. A start- illetve a stop-állapotot ívelt oldalú téglalap helyett fekete körlappal, illetve körvonalon belüli fekete körrel jelöljük. • Állapot diagram Az állapot-diagram egy passzív szempontot képvisel, mivel a változást az események hatására történ reakciók, állapotváltások segítségével fogalmazza meg. Egy kiválasztott időpillanatban adott osztály objektumát teljességében az állapota (state) segítségével jellemezhetünk. Az állapotok jele lekerekített sarkú téglalap. Az állapotdiagramon megadjuk az objektum lehetséges állapotait és az azokat összekapcsoló átmeneteket, az állapotok lehetséges változásait. Szekvencia diagram

Alapvetően egy lefutás érzékletes ábrázolására lehet használni. Nem az algoritmusok ábrázolására szolgál, hiszen nincs benne igazi elágazás. (Erre a célra az aktivitás diagram használható) Jól ábrázolhatóak a TESZTELÉS esetei a szekvencia diagram segítségével 116 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Meg lehet érteni egy komponens vagy egy kész rendszer adott működését (log állomány szekvencia diagram). Szekvencia-diagramokkal (sequence diagram) tehát a folyamat időbeliségét emelhetjük ki. A példaobjektumokat egy-egy függőleges vonal, az életvonal (lifeline) tetején helyezzük el, amelyek az objektumok élettartamára utalnak. Jelezni lehet azt az időpontot, amikor egy üzenet elindul vagy megérkezik Az időpontot jelölő szimbólumokat időzítési feltételekben lehet használni. (A szabvány szerint az üzenetnek lehet rövid nevet adni és ezt lehet meghivatkozni az időzítésre vonatkozó

megszorításokban, például msg.sendTime(), msgreceiveTime(), stb ) Együttműködési diagram Az együttműködési diagramok (collaboration diagram) alkalmazásával az együttműködő elemek szerkezeti felépítését hangsúlyozzuk, nem az időbeliségen van tehát a hangsúly. Az együttműködési diagramokon a példaobjektumok ikonokként jelennek meg, az üzenetek pedig a kapcsolatok közelében elhelyezett nyílként. A sorrendiséget az üzenetek elé írt számozás határozza meg Osztálydiagram A valóság alapelemeit, szerkezetének "csomópontjait" entitásoknak vagy egyedeknek nevezzük. Az objektumorientált (OO) szemlélet szóhasználatában az entitásokat objektumoknak (object), vagy más néven példányoknak (instance) nevezzük. Az azonos jellegzetességű példányok közös jellemzőit, azaz típusukat osztálynak (class) nevezzük. Az attribútum (attribute) az entitás adott szempontból vett tulajdonságát írja le. (Ezeket többnyire az

objektum változói és konstansai reprezentálják). Az objektum időbeli viselkedését az objektummal, illetve objektumon végezhető műveletekkel adhatjuk meg. Az osztályok lehetséges kapcsolatai az • Öröklődés, általánosítás, asszociáció • Aggregáció, vagy összesség (aggregation) egy speciális asszociációt, a két elem közötti egész-rész viszonyt jelöli. Jelölése üres rombusz o Antiszimmetrikus viszony. Pl: egy Szoba része lehet egy adott Lakásnak, de a viszony megfordítása soha nem lehet igaz. o Tranzitív, pl.: egy Lakás Szobájának Ajtaja egyben a Lakás Ajtaja is. o Az egész bizonyos attribútum-értékeit terjeszteni kell (propagation) a részek számára, o Az egész bizonyos műveleteit delegálni kell (delegation) a részek felé. Az aggregáció egyik legfontosabb jellemzője a törlés (lebontás) továbbítása. • Az aggregáció "erősebb" változata a kompozíció (composition), melyet az "egésznek"

megfelelő szerepnél elhelyezett teli rombusszal jelöl. Kompozíció esetén az objektum adott része csak egyetlen „egész” objektumhoz tartozhat, illetve a rész az egésszel „együtt él és hal”, azaz a rész élettartama az egészhez kötődik • Függőség (dependency): Egy osztály anélkül is felhasználhat egy másik osztályt, hogy azt egy asszociáción keresztül elérné. Az ilyen jellegű használatot az osztályok közötti függőséggel (dependency) ábrázoljuk. Például két osztály között függőség van, ha az egyik üzenetet küld a másiknak, vagy a másik egy mezőjére hivatkozik, vagy a másik osztály egy új objektumát készíti el, vagy paraméterként felhasználja egy üzenetben, stb. Jelölése: szaggatott nyíl. 117 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Komponens (component) diagram Komponens-diagramok segítségével az alkalmazás fizikai szoftver-alkotóelemeit, azok összefüggéseit és a közöttük

lévő függőségeket ábrázoljuk. A komponens jele egy téglalap, melynek bal oldalán két téglalap alakú címkét veszünk fel. Az interfészek egyben a komponenssel való kapcsolattartás eszközei is. Telepítési (deployment) diagram Alkalmazási-diagramokkal az alkalmazással kapcsolatban álló, annak működését biztosító fizikai hardvert, számítógépeket, illetve egyéb egységeket és azok egymás közötti kapcsolatait szemléltetjük. Alkalmazási-diagramokkal jól ábrázolható a több számítógépen futó, például kliens-szerver alkalmazások fizikai felépítése és az azokon működő komponensek. Az alapelem a csomópont (node), amelyet az UML a kocka alakzattal ábrázol. Egy csomópont a legtöbb esetben egy számítógépes egységet, a legtöbb esetben egy hardver elemet jelent. A csomópontok lényegi tartalmaként ábrázolhatók a rajta elhelyezkedő komponensek, a lényeges adatelemek pedig objektumokként jeleníthetők meg. A csomópontok

közötti asszociációkat kapcsolatokként (connection), azaz kommunikációs vonalakként értelmezzük. 7.32 Message Sequence Charts (MSC) Informális formában régóta és sok féle formában használatos, de ma már szabványos jelölés rendszer (ITU-T Recommendation Z-120 (“MSC-92”), nagyobb revízió 1996-ban és 2000-ben volt. (“MSC-96”, “MSC-2000”). A UML szekvencia diagram tulajdonképpen egy egyszerűsített nyelvjárásnak fogható fel. Foprmális szemantikával is rendelkezik a nyelv Legfontosabb jellemzői: követelmény megfogalmazás grafikus nyelv, de van gépi feldolgozásra szánt (.pr) változata interfész specifikáció fő feladata Egyes processzek közötti (aszinkron) kommunikációt rögzíti, hangsúlyozza (trace), nem pedig teljes viselkedést (behaviour) 7.321 MSC diagram Egy MSC diagram ún. példányok (instance) közötti kommunikációból áll A példányok lehetnek pl. rendszer külső szereplői (actor), objektumai, vagy akár

(rekurzívan) komplett MSC diagrammá dekomponálható elemek. A példányok kommunikációját az ún példány fej (instance head) és példány végjel (instance end) között húzódó idővonal (instance axis) segítségével írja le. Az abszolút időviszonyokat nem írja le alaphelyzetben, csak az üzenetek sorrendjét. Az idővonalak egymáshoz képest vett abszolút időzítéséről semmi nem mondható, az egyetlen időbeli megkötés az hogy egy üzenet küldési (kimenő) eseménye időben megelőzi a vételi (bejövő) eseményt (kauzális rendszer) és hogy egy konkrét idővonal mentén az idő felülről lefelé szigorúan monoton módon nő, kivéve a korégiókban, ahol sorrend tetszőleges. Az üzenet vonalak akár keresztezhetik is egymást, ami az üzenet csere aszinkron módja miatt lehet, így lehet pl. nem sorrend helyes kézbesítést modellezni Az egyes példányok idővonala hierarchikusan dekomponálható további MSC diagrammoká, ilyenkor a példány

fejben a „decomposed” szó szerepel és természetesen kell léteznie a példány nevével megegyező című MSC diagramnak, amelynek a környezettel való kommunikációja egy az egyben leképezhető kell legyen a hivatkozó példány kommunikációjával. Az időtengelye(ken) állapotot azonosító ún, feltételeket helyezhetünk el, ami lehet globális (minden példány időtengelyét érinti) megoszott (néhány ,de nem az összes példány időtengelyét érinti) lokális (egyetlen példány időtengelyét érinti) 118 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév bejövő esemény/üzenet MSC cím Példány név kimenő esemény/üzenet MSC példa a b c Példányfej Konkrét időmegadás üzenet PDU-4 B [0,3] C idővonal Ko-regió Feltétel (szinkronizáció) Környezeti kommunikáció Példány végjel Az MSC nyelv időzítőket használ az abszolút idő mérésére, kifejezésére: Az időzítők szemantikailag a példány által saját

magának küldött üzenetek Az időzítőt az MSC példány el tudja indítani (set), ami tulajdonképpen egy kimenő eseményt generál és le tudja állítani (reset) Az időzítő lejárhat (expire), ami bemenő eseményt generál. Leállított (reset) időzítő nem generál bemenő eseményt. Az egyes példányokat dinamikusan is lehet létrehozni, megszüntetni. 7.322 Magas szintű (High-level) MSC diagram Hogy a diagramok ne váljanak áttekinthetetlenné, alkalmazhatunkstruktúrált, ún. magasszintű (High-level MSC, HMSC) diagramokat, ahol az egyes elemek teljes MSC diagramokat jelképeznek. Ezen a szinten csak ún. megszorító feltételt lehet csak alkalmazni, azaz az alacsonyabb szintű MSC diagramokban is szerepelnie kell a feltételnek, továbbá a feltételnek globálisnak (minden példányt érintőnek) kell lennie 119 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 7.4 Specifikáció 7.41 Dinamikus viselkedés - SDL Főleg reaktív rendszerek

dinamikus viselkedésének leírásában használatos, tipikus példa a telefonközpont vagy a pénzkiadó automata. A modell alapja a (végtelen hosszúságú FIFO-kon keresztül) kommunikáló kiterjesztett véges állapotú automata (CEFSM). A leírni kívánt rendszerek többnyire komplex, konkurrens, valós idejű, elosztott, heterogén rendszerek. A rendszer bonyolultságát hierarchikus tárgyalás móddal kezeli: rendszer diagram szint (rekurzívan imétlődő) blokk diagramok szintje, processz diagramok, ez tovább finomítható Két jelölési változata van: SDL.GR: Könnyen érthető grafikus jelölésrendszer SDL.PR: Gépi feldolgozásra használható szöveges, programozási nyelv-szerű leírás Ilyen rendszerek viselkedését hagyományos implementációs nyelvekkel leírni nehéz, mert a viselkedés többek között sokszor nehezen megfigyelhető, vagy egy adott aspektusból nem is észlelhető, gyakran időben végtelen.1 7.42 Adat leírás: ASN1: Abstract Syntax

Notation Absztrakt adatleíró nyelv, nem foglalkozik az implementációkkal. Típusai: Egyszerű típusok: boolean, integer, string (pl teletext string, bit string, octet string) A méretük nincs korlátozva (nincsen INT MAX). Összetett típusok (Construct). Egyszerű típusokból képezhetők a következő kulcsszavakkal: Choice: alternatív lehetőségek Sequence: különböző típusú adatok sorrendhelyes sorozata Set: különböző típusú adatok rendezés nélküli sorozata Sequence of: azonos típusú adatok sorozata (sorrend számít) Set of: azonos típusú adatok sorozata (sorrend nélkül) Szabványos kódolási szabályok BER: Basic Encoding Rules TLV: Egy adat leírásához megadjuk az adat megnevezését, hosszát és értékét (TLV= Tag, Length, Value) PER: Packed Encoding Rules Stb. Object Identifier Adat-objektumok egyértelmű azonosítói Több távközlési FDT explicit módon felhasználja az ASN.1 nyelvet: SDL, TTCN, stb1 1 Bővebben lásd:

http://www.iecorg/online/tutorials/sdl/ 120 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév 7.43 Tesztelés 7.431 TTCN: Tree and Tabular Combined Notation Fa és Táblázat Egyesített Jelölőrendszer Tesztelésre illetve konformanciavizsgálatra2 használják. Fő részei: teszttáblázat-áttekintés deklaráció korlátok dinamikus viselkedés Fontos szempont volt a nyelv tervezése során a tesztelési specifikus problémák megoldása: faszerkezetű viselkedés: egy adott gerjesztésre várt többféle lehetséges vételi esemény hatékony kezelése, ábrázolása adat típusok és értékek („korlátok”) hatékony megkülönböztetése beépített és importált adat típus és érték definiciók ekvivalens kezelése konkurrens tesztelés lehetősége: konkurrens TTCN eloszott fejlesztés lehetősége: moduláris TTCN opcionális, közömbös vételi adatértékekre típus ellenőrzött maszkolási (wildcard) lehetőségek biztosítása: Any, AnyOrOmit,

IF PRESENT konzisztencia biztosítása ismétlődő adat értékek esetén (származtatott korlát) ismétlődő viselkedések (teszt lépés, default lépés) 3 1 Bővebben lásd: http://asn1.elibeltmfr/en/book/chap4-dubuissonpdf, valamint a „Nagysebességű mozgó távközlés” c választható tárgy (TT9346) ASN.1-el foglalkozó részeit (http://ledatttbmehu/~ziegler/NagySebMobil/) 2 Konformanciavizsgálat: Annak vizsgálata, hogy a termék megfelel-e a szabványnak 3 Bővebben lásd: http://www.iecorg/online/tutorials/ttcn/ 121 Távközlő Hálózatok órai jegyzet 2002. tavaszi félév Felhasznált irodalom • [1] Andrew S. Tanenbaum: Számítógép-hálózatok, Panem – Prentice-Hall, 1996 • Dr. Budó Ágoston: Kísérleti Fizika I, II, III kötetek, Tankönyvkiadó, Budapest, 1971 • On-line jegyzet alábbi fejezetei 2.6 Digitális PDH és SDH hierarchia (szerk: Cinkler Tibor); 3.6 ATM, IP ATM felett, ATM-LAN és MPLS; 4.1 Hálózatok felépítése

(szerző: Dr Henk Tamás); 4.2 Hálózati követelmények és teljesítésük elvei (szerzők: Dr. Henk Tamás, Dr Cinkler Tibor); • Ziegler Gábor előadásjegyzete (7. fejezet) • Pajor Dénes és Márkus László által készített órai jegyzetek • László Katalin, Molnárka Gábor órai jegyzetei 122