2.1 Tiedonsiirron fysikaaliset ja tekniset perusteet

2.1 Tiedonsiirron fysikaaliset ja tekniset perusteet

2. Peruskerros tiedonsiirron perusteet siirtovlineet langaton siirto puhelin isdn

b-isdn ja atm soluradio satelliitti 02/17/20 1 2.1 Tiedonsiirron perusteet kahdenlaisia tiedonsiirtokanavia digitaalinen bittiputki analoginen aaltomuotoisia signaaleja digitaalinen kanava toteutetaan usein

analogisen avulla 02/17/20 2 Analoginen, digitaalinen analoginen signaali jatkuva shkmagneettinen aalto digitaalinen signaali sarja volttipulsseja analoginen tiedonsiirto analogisten signaalien siirtmist vahvistus aiheuttaa signaalin vristymist

digitaalinen tiedonsiirto vahvistettava tihen, vahvistus uudistaa signaalin 02/17/20 3 Aaltoliike signaali = aaltoliikett, jonka jnnite vaihtelee virta vaihtelee jaksollinen funktio s ( t+T ) = s (t), T on vakio

kytetn signaalin kuvaamiseen 02/17/20 4 Aaltoliike amplitudi signaalin arvo tietyll hetkell esim. voltteja shkjohdossa taajuus jakson knteisluku 1/T toistojen lukumr

sekunnissa herz (Hz) 02/17/20 5 Tiedon koodaus signaaliin bittien koodaukseen kytetn signaalin taajuutta amplitudia vaihetta signalointinopeus signaalia / s yksikkn baudi

02/17/20 6 Tiedon koodaus signaaliin (2) perusmalli kukin signaali vastaa yht bitti tiedonsiirron tehostus yksi signaali kuljettaa useita bittej esim. useita amplituditasoja, joista kukin vastaa bittiyhdistelm tiedonsiirron varmennus monta signaalia kuljettaa samaa bitti

02/17/20 7 Sinifunktio perusesimerkki jaksollisesta funktiosta s(t) = A sin (2f t + ) A maksimiamplitudi f taajuus vaihe 02/17/20 8

Fourier-sarja jaksollinen funktio voidaan esitt Fourier-sarjana g(t) = c/2 + ( An sin (2 n f t ) + Bn cos (2 n f t ) ) summassa n saa arvot 1:st rettmn f = 1/T An , Bn = harmonics-termit 02/17/20 9 Kertoimen An , Bn ja C laskeminen g(t) = c/2 + ( An sin (2 n f t ) +

Bn cos (2 n f t ) ) kerrotaan yhtln molemmat puolet sin (2 k f t ) :ll ja integroidaan 0 -> T. Tuloksena An = 2/T * integraali (g(t) sin (2 n ft))dt ( kaikki muut termit hvivt) 02/17/20 10 Vastaavasti kertomalla cos (2 k f t ) :ll ja integroimalla saadaan Bn = 2/T * integraali (g(t) cos (2 n f t))dt

Suoraan interoimalla saadaan C= 2/T* integraali (g(t)dt) 02/17/20 11 Fysikaalinen tulkinta mielivaltainen jaksollinen signaali generoidaan tarpeellinen mr eritaajuisia siniaaltoja siniaaltoja on helppo generoida mr voi olla mys retn kytnnss mukaan vain rellinen mr signaali vristyy

spektri signaalin siniaaltojen taajuuksien kokoelma 02/17/20 12 Esimerkki: b-kirjain b = 01100010 tst saadaan jaksollinen funktio, kun ajatellaan b:n lhetyksen toistuvan 01100010 01100010 01100010 jakso T

jakso T jakso T T = 8; f =1/T = 1/8 02/17/20 13 g(t) = 0, 1, 1, 0, 0 <= t < 1

1 <= t < 2 2 <= t < 3 3 <= t < 4 .. 1, 6 <= t < 7 0, 7 <= t < 8 02/17/20 14 Kun integroidaan lausekkeet An, Bn ja Cn kytten b:n jaksollista funktioita, saadaan b-funktion harmonics-termit. b-signaalin tarkkaan esittmiseen tarvitaan

retn mr Fourier-sarjan termej signaali voidaan approksimoida rellisell mrll termej rellisell mrll sinifunktioita mit enemmn termej sit tarkempi approksimaatio Kaistanleveys (bandwidth) signaalin kaistanleveys f2 - f1, miss f1 on pienin ja f2 suurin signaalin siniaaltokomponentin taajuus kanavan kaistanleveys vli [ f1, f2 ], jolla alueella olevia taajuuksia kanava pystyy vlittmn

02/17/20 16 Efektiivinen kaistanleveys efektiivinen taajuusvli se taajuusvli, jolle suurin osa signaalin energiasta keskittyy kaistanleveys esim 4000 Hz kyetn ksittelemn signaaleja vlill [0, 4000] 02/17/20 17

Esimerkki 1 Pianolla saadaan niaaltoja vlill 30 Hz (matalat) 4200 (korkeat) Kaistanleveys on [ 30, 4200] tai 4170 Hz 02/17/20 18 Esimerkki 2 Ihmisen korva erottaa

taajuudet 40 Hz -18000 Hz mutta puhelimen kaistanleveys on [ 200, 3500] nienergiasta vlittyy puhelimessa 98% 02/17/20 19 Suodattimet erottavat taajuuksia signaalista High-pass filter heikent alempia taajuuksia

Low-pass filter heikent korkeampia taajuuksia Band-pass filter heikent tietyn vlin ulkopuolella olevia taajuuksia Band-stop filter heikent tietyll vlill olevia taajuksia 02/17/20 20 Kaistanleveys ja tiedonsiirto mit suurempi kaistanleveys,

sit suuremmat taajuudet mahdollisia, sit useampi Fourier-termi kaistaan mahtuu ==> signaalin muoto silyy paremmin signaalilla voi olla useita tasoja kaksi tasoa: 0 ja 1 useampia tasoja : esim. 0, 1, 2 ja 3 02/17/20 21 Kanavan siirtokyky siirtonopeus ja siirrettvn tietoyksikn koko (signaalin pituus bittein) ==> tietoyksikn siirtoaika eli sen jaksonpituus T

1. harmonic -termin taajuus = 1/T rajallisessa kanavassa voi lhett vain rajallisen mrn harmonic-termej termien mr ==> signaalin laatu 02/17/20 22 Esimerkki kanavan nopeus 9600 bps tietoyksikn koko 8 bitti (b) tietoyksikn siirtoaika T = 8/9600 = 0.833 ms 1. termi = 1/T = 9600/8 = 1200 Hz

02/17/20 23 Esimerkki jatkuu Jos kanavan kapasiteetti on 3000 Hz (~puhelinlinjalla ) => kanavaan mahtuu 3000/1200 eli 2 termi lhetyksen laatu on huono 02/17/20 24

Esimerkki jatkuu yh tiedonsiirtonopeus 38400 bps ja kanavan kaista 3000 Hz => 1. termi = 4800 Hz => binritietoa ei voida lhett, sill kaistaan ei mahdu yhtn tmn taajuisen signaalin termi! 02/17/20 25 Nyqvistin kaava maksimaalinen tiedonsiirtonopeus hirittmll kanavalla

C = 2 H log2 V bps C = tiedonsiirtonopeus (bps) H = kaistanleveys V = tasojen lukumr 02/17/20 26 Nytteiden otto Nyquist => Jos kanavan kaistanleveys on H, niin kaikki kanavan informaatio saadaan ottamalla kanavasta 2H nytett sekunnissa tiuhempi nytteiden otto ei en tuota lis

informaatiota 02/17/20 27 Esimerkki Modeemi yleisess puhelinverkossa kytt 8 tasoa. Verkon kaistanleveys on 3100 Hz. Mik on tiedonsiirtonopeus? Nyqvistin kaava: C = 2H log2 (V) bps C = 2*3100* log2 (8) bps = 6200 * 3 bps = 18600 bps 02/17/20

28 Kohina Kohinaksi kutsutaan johtimessa aina taustalla esiintyv shkmagneettista aaltoliikett vahvistamaton signaali vaimenee kohinaksi signaali-kohina -suhde SNR SNR = 10 log10 ( S/N ) dB S = signaalin teho N =kohinan teho ilmoitetaan desibelein suuri SNR => hyv signaalin laatu 02/17/20

29 Shannonin kaava maksimaalinen tiedonsiirtonopeus kohinaisessa kanavassa C = H log2 (1+ S/N) bps H kaistan leveys S signaalin teho wateissa N kohinan teho wateissa 02/17/20 30 Esimerkki

Yleisess puhelinverkossa H = 3000 Hz ja SNR = 20 dB. Mik on (teoreettinen) maksiminopeus C? SNR = 20 = 10 log10 (S/N) 2 = log10 (S/N) eli S/N = 10**2 = 100 C = H log2 (1+S/N) = 3000 log2 (1+100) = 3000 log10(101) / log10(2) = 19974 bps 02/17/20 31 Esimerkki jatkuu Tyypillisesti SNR = 30 DB ==> 3000 Hz:n kanavalla

teoreettinen maksimi aina < 30000 kytettiin koodauksessa kuinka monta tasoa tahansa luonnonlaki ~ valon nopeus 02/17/20 32 Hirit kanavalla signaalin vaimeneminen ja vristyminen muut hirit terminen kohina elektronien liikkeest johtuva

ylikuuluminen johdin sieppaa viereisen johtimen signaalin impulssikohina salamat, vanhat puhelinkeskukset 02/17/20 33 Signaalin vaimeneminen signaali heikkenee edetessn eri taajuudet heikkenevt eri tavoin suuret taajuudet vaimenevat enemmn

=> signaali vristyy vahvistimet ja toistimet eri komponentteja vahvistettava eri tavoin 02/17/20 34 Viivevristym signaalin eri komponentit kulkevat eri nopeudella saapuvat vastaanottajalle eri aikaan ==> signaali vristyy kriittist varsinkin digitaalisignaalille perkkiset bitit sotkeutuvat

02/17/20 35 2.2. Siirtovline peruskerroksen tehtv siirt bittivirtaa koneelta toiselle kytettviss erilaisia siirtovlineit johdollinen kuparijohto, optinen kuitu johdoton radio, magneettinauha, cd-levy

02/17/20 36 Magneettinen ja optinen media talleta, kanna ja lataa suuri siirtonopeus hyvin suuria tietomri siirtyy kohtalaisella nopeudella rekallinen cd-levyj pitk viive emsimmisen bitin saapuminen kest pitkn

edullinen 02/17/20 37 Kierretty pari (twisted pair) kaksi eristetty kuparijohtoa kierretty yhteen (vhent hiriit) yleens useita kaapelissa yleisesti kytetty puhelinverkko, rakennuksen sisiset yhteydet hintaan nhden hyv suorituskyky useita kilometrej ilman vahvistinta

useita Mbps parin kilometrin matkalla analoginen tai digitaalinen siirto 02/17/20 38 Koaksiaalikaapeli paremmin suojattu hiriilt suuret nopeudet 1-2 Gbps, 1-2 km -kaapelilla pitkt etisyydet tarvitaan vahvistimia ja nopeus laskee kaistanleveys

300 (450) MHz kytt TV-kaapelit, lhiverkot 02/17/20 39 Koaksiaalikaapelin signaalit suurta kaistanleveytt voidaan kytt kantataajuusmoodissa (Baseband) yksi signaali nopea tiedonsiirto ~10 Mbps digitaalinen signalointi

laajakaistamoodissa (Broadband) kaista jaetaan kanaviin, 6 MHz useita signaaleja samaan aikaan analoginen signallointi 02/17/20 40 Kantataajuuskaapeli digitaalitekniikka volttipulsseja yksinkertainen, halpa halvat liittymt sek kaksipisteyhteyksiss ett

monipisteyhteyksiss 02/17/20 41 Laajakaistakaapeli analoginen siirtotekniikka jopa 500 km kaapeleita pitkill etisyyksill vahvistimia ei sovi niin hyvin digitaaliseen tiedonsiirtoon TV-kaapelit lhes joka kotiin jo valmiina

kytt rinnan TV-kuvaa, CD-tason nt ja digitaalista bittivirtaa 02/17/20 42 Valokaapeli erittin puhdasta kvartsia 1 km kuitua vaimentaa valoa vhemmn kuin 3 mm ikkunalasi

lasersteit ei shkmagneettisia hiriit useita Gbps 30 km kaapelilla suuri kaistanleveys useita GHz 02/17/20 43 Valokaapelin rakenne lhetin

muuttaa shkpulssit valoksi LED, laserdiodi vastaanotto fotofiodi muuttaa valopulssit shkpulsseiksi vasteaika ~ 1 ns => ~1 Gbps kohina haittaa => riittvn voimakas sde valokuitu ensisuoja suojaa mekaanisilta vaurioilta toisiosuoja yhdist useita kuituja 02/17/20 44

Valokuitutyypit askeltaitekertoiminen (multimode stepped index) valo hajaantuu (dispersion) halpa, ei kovin nopea paikallisverkoissa asteettaistaitekertoiminen (graded index multimode) vhent hajaantumista kalliimpi, nopeampi ei kovin pitkiss puhelinlinjoissa 02/17/20

45 Valokuitutyypit (jatkoa) yksimuotokuitu (monomode) kuidun paksuus vain muutama valon aallonpituus (8-10 mikronia, hius ~50 mikronia) valo etenee kuidussa suoraan ei dispersiota kallein, nopein (~30 Gbps) pitkn matkan puhelinlinjoissa (~30 km, jopa 100 km mahdollista) 02/17/20 46

Langaton tiedonsiirto shkmagneettinen aaltoliike kytss laaja spektri aaltoliikkeeseen koodattavissa tietoa amplitudi, taajuus vaihe rajoituksia 02/17/20

generoitavuus moduloitavuus kuuluvuus/nkyvyys tunkeutuvuus vaarallisuus 47 Radioaallot helppo generoida

etenevt pitki matkoja tunkeutuvat kaikkialle etenevt kaikkiin suuntiin rajallinen resurssi niukkuutta kytt snnelty 02/17/20 48 Mikroaallot (> 100 MHz -> 10 GHz) etenee suoraan hyv signaali-kohina -suhde (SNR) antenni suunnattava

tunkeutuvuus pienempi heijastuksia (kiintet esteet, silmit) vesisade pulaa ilmatilasta => luvanvaraista NMT: 450 MHz, GSM: 900 MHz, 1800 MHz verkkojen perustaminen halpaa 02/17/20 49 Infrapuna & millimetriaallot

etenee suoraan tunkeutuvaisuus olematon heijastuksia halpa kytetn kauko-ohjaimet langattomat lhiverkot (wireless LAN) 02/17/20

50 Valoaallot Laser kohdistuu stongelma ei tunkeudu s vapaasti kytss oleva mikrolinkki 02/17/20 51

2.3. Puhelinjrjestelm Olemassa oleva infrastruktuuri tiedon kuljetukseen ongelma nenkuljetusteknologian sopivuus tietokoneiden vliseen kommunikointiin datalinja 10 **7 bps, BER ~ 10 **12 puhelin 10 **4 bps, BER ~10 **5 vrt. 1km/t <-> 1000 km/t MTBF 2.8 min <-> 53 vuotta 02/17/20 52

Local loop on olemassa volyymi valtava 1000 kertaa kuuhun ja takaisin silyy kauan analoginen tietokoneen digitaalinen data muutettava analogiseksi 02/17/20 53 Ristiriita

eri taajuudet vaimenevat eri tavoin eri taajuudet etenevt eri nopeudella ==> kapea kaista vhemmn virheit analogisissa signaaleissa digitaalinen kantti-signaali ==> leve kaista digitaalisen signaalin muoto silyy 02/17/20 54 Digitaalisen signaloinnin edut vaimenee ja vristyy, mutta yllpidettviss

vhemmn virheit eri tietomuodot limitettviss ni, kuva data suuret siirtonopeudet tekniikka yksinkertainen 02/17/20 55 AD-signallointi jatkuva kantoaalto 1000-2000 Hz

moduloidaan kantoaallon amplitudia taajuutta vaihetta 02/17/20 56 Modeemi muunnokset digitaalisen ja analogisen signaalin vlill kehittynyt modeemi moduloi sek amplitudia ett vaihetta constellation pattern ilmoittaa

kytetyt vaiheet ja amplitudit 02/17/20 57 Modeemeja QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 9600 bps 2400 baudin linjalla, 16 eri tasoa V.32bis 14 400 bps 2400 baudin linjalla, 64 tasoa => 6 bitti faksi V.34 28 800 bps

pienikin linjahiri tuhoaa monta bitti! 02/17/20 58 Modeemit (jatkuu) toinen ratkaisu: jaetaan 3000 Hz:n kaista 512 minikaistaksi lhetetn kullakin esim. 20 bps => 10240 bps tarvitaan prosessointikyky hyltn liian hiriiset kaistat tiedon tiivistys ja tarkistus modeemissa

02/17/20 59 Kaiku (echo) osa signaalien energiasta heijastuu takaisin lhettjlle ongelmallista puheessa kaiunvaimennin (echo suppressor) vain half duplex -tiedonsiirto mahdollinen kntymiseen menee aikaa havaitsee vain ihmisnen kaiunpoistin (echo canceler)

poistaa kaiun signaalista full duplex mahdollinen 02/17/20 60 RS - 232 -C Esimerkki peruskerroksen protokollasta DTE: n ja DCE:n vlill mekaaniset ominaisuudet 25 -piikkinen liitin, vasemmalta oikealle ylin rivi piikit 1-13 ja alin piikit 14-25 elektroniset

< -3 V => 1, > 4 V => 0, 20 kbps, maks. 15 m kaapeli 02/17/20 61 RS-232-C (jatkoa) toiminnalliset ominaisuudet mik virtapiiri yhdistetty kuhunkin piikkiin mitk toiminnot niihin liitetty yleisesti kytetn 9 perustoimintoa muut liittyvt testaukseen datanopeuden valintaan

soittosignaalien havaitsemiseen yms 02/17/20 62 RS-232-C: perustoiminnot maadoitus Protective Ground, Signal Ground virta pll pteess, modeemissa Data Terminal Ready, Data Set Ready puhelinyhteys ok Carrier Detect 02/17/20

63 Perustoiminnot jatkuvat lhetyspyynt Request to Send valmis vastaanottamaan Clear to Send datan lhettminen Transmit datan vastaanottaminen Receive

02/17/20 64 Nollamodeemi (Null modem) kun kaksi ptett yhdistetn RS232-C:n avulla RS-232-c tarkoitettu ptteen ja modeemin vliin nollamodeemi liitt toisen ptteen lhetyslinjan toisen ptteen vastaanottolinjaan 02/17/20 65

RS-449 RS-449 mekaaniset ominaisuudet toiminnot protokolla miss jrjestyksess saa mitkin tehd Request to Send => Clear to Send shkinen liitnt RS-432-A unbalanced transmission RS-422-A balanced transmission (2 Mbps, 60 m) 02/17/20 66

Paikallissilmukka valokaapelia! tulevaisuudessa nykyinen puhelinliitnt (~3 k Hz) ei riit Video on Demand ratkaisu: valokaapeli valokaapeli joka kotiin (FTTH Fiber To The Home) vastaa nykyist kytnt valokaapeli joka alueelle (FTTC Fiber To The Curb) kuparijohto (n. 100 m ) liitntpisteest koteihin lyhyt johto => 1 Mbps nopeus 02/17/20 67

xDSL-modeemit digitaalinen paikallissilmukka (Digital Subscriber Loop) kierretyn parin kaistanleveys >> 4000Hz rajoitus puhelintekniikasta useita hieman erilaisia ratkaisuja ADSL HDSL VDSL 02/17/20 68

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Loop) kaksi eri nopeutta hidas tilaajalta palvelulle (esim. tilausvideo) nopea palvelulta tilaajalle samanaikainen puhelin- tai ISDNyhteys menetelmt DMT (Discrete MultiTone line coding) CAP (Carrierless Amplitude/Phase Modulation) 02/17/20 69 DMT

parikaapelin kaistanleveys jaetaan 256 kaistaan a 4000 Hz jokaisella kaistalla itseninen modeemi (max. 15 bitti/signaali) nopeaan suuntaan 256 kaistaa hitaaseen suuntaan 32 kaistaa (kaksisuuntaisia) kukin modeemi testaa yhteytt ja ptt itse kuinka nopeasti voidaan siirt 02/17/20 70 siirrettvn sanoman bitit jaetaan eri

kanaville kanavien laadun (~SNR) perusteella lhetyskanavan laatua valvotaan ja niiden kuormitusta muutetaan tarpeen mukaan jopa suljetaan lhetysnopeus vaihtelee ja riippuu etisyydest 02/17/20 71 Kanavointi (multiplexing) Kanavointi (tai limitys)

runkolinja yhteiskytss 02/17/20 72 moduloinnissa kytetn trelliskoodausta bitteihin listn korjausbitti => modeemin kuvion pisteiden lukumr kaksinkertaistuu virheenkorjaus Reed Solomon menetelmll 02/17/20 73

Kanavointitekniikat FDM (Frequency Division Multiplexing) taajuusjakokanavointi linja jaettu useaan eri kanavaan kukin lhett omalla kanavallaan TDM (Time Division Multiplexing) aikajakokanavointi koko kanava vuorotellen eri lhettjn kytss lyhyet ajat => tasainen lhetys kaikilla 02/17/20 74 Taajuusjakokanavointi

puhelinliikenteess kullekin kanavalle varattu 4000 Hz 3000 Hz puhelua varten + varoalue eri kanavien taajuusalueet muutetaan erilaisiksi kanavat yhdistetn yhdelle linjalle varoalueesta huolimatta hiukan sotkevat toisiaan 02/17/20 75 Puhelinliikenteen kanavointistandardeja yhdistetn 12 4000 Hz kanavaa => 60 - 108 Hz (tai 12 -60 Hz)

ryhmiksi (group) yhdistetn 5 ryhm superryhmksi 5 superryhm => mastergroup (CCITT) 10 superryhm => mastergroup (Bell) ==> 1.2 - 2.4 MHz 02/17/20 76 WDM (Wavelenght Division Multiplexing) valokaapelissa kytetty FDM hyvin luotettava kyttkelpoinen yksi valokaapelikaista 25 000 GHz siit pystytn hydyntmn vain muutama GHz

muunnos valopulssista shkpulssiksi hidas yhdistmll useita kanavia saadaan suurempi hyty 02/17/20 77 Aikajakokanavointi TDM digitaalikanavan yhteiskytt FDM: vain analogisille linjoille TDM vain digitaaliselle datalle puhelinverkossa local loop analoginen

runkolinjat digitaalisia tarvitaan muunnos analogisesta digitaaliseen codec: 8000 nytett/s, 7-8 bitti/ nyte 02/17/20 78 PCM (Pulse Code Modulation) tekniikka, jolla analoginen signaali digitalisoidaan nykyaikaisen puhelinjrjestelmn peruspalikka useita erilaisia versioita kytss USA, Japani: T1 carrier -tekniikka ITU-T (CCITT)

otetaan anal. signaalista nytteit, joiden arvo esitetn kiintell mrll (usein 8) bittej. 02/17/20 79 T1 Carrier 24 nikanavaa, kanavista nyte vuorotellen nyte = 8 bitti, joista yksi pariteettibitti 7*8000 = 56 000 bps dataa ja 8000 bps signallointi-infoa kehys: 24 * 8 = 192 bitti

+ kehystysbitti: 01010101010101 . 193 bitti/125 s => 1.544 Mbps 02/17/20 80 CCITT PCM vhemmn signalontia, 8 bitti dataa, common channel signaling kehysbitti: 101010101010 parittomissa kehyksiss channel associated signaling kullakin kanavalla oma signalointi alikanava

yksi bitti joka kuudennesta kehyksest 02/17/20 81 E1 (2.048 Mbps) 32 kanavaa 32 nytett a 8 bitti => 2.048 Mbps 30 datakanavaa 2 signalointikanavaa eli 16 bitti/kehys nelj kehyst => 64 bitti signalointidataa 32 bitti kanavien signalointiin 32 bitti kehyssynkronointiin + maakohtaisiin tarpeisiin

02/17/20 82 Digitalisoinnin tehostus tehostetaan nen (analogisen signaalin) koodausta digitaaliseksi eri ideoiden taustana: signaali muuttuu hitaasti ei koodata signaalin arvoa, vaan sen muutos => differential pulse code modulation 02/17/20 83

Deltamodulointi tutkitaan signaalia jos kasvanut, lhetetn 1 jos vhentynyt, lhetetn 0 ongelmia, jos muutos liian nopea ennakoiva koodaus lasketaan oletettu arvo signaalille sen aikaisemmista arvoista, sama laskentatapa sek lhettjll ett vastaanottajalla ilmoitetaan muutos oletetusta 02/17/20 84

runkolinjoja voidaan yhdist edelleen 4 T1-linjaa => T2-linja (6.312 Mbps) 6 T2-linjaa => T3-linja (44.736 Mbps) 7 T3-linjaa => T4-linja (274.176 Mbps) joka yhdistmisell listn bittej kehystyst ja kehysvirheest toipumista varten useita erilaisia yhdistmistapoja CCITT: yhdistetn jatkossa aina nelj joka kerralla

32, 128, 512, 2048, 8192 kanavaa => 2.048 - 565.148 Mbps 02/17/20 85 SONET/SDH SONET (Synchronous Optical NETwork) Bellcore SDH (Synchronous Digital Hierarchy) ITU-T eroaa vain hyvin vhn

korvaamaan eri tahoilla kehitetyt optiset TDMkytnnt 02/17/20 86 Tavoitteet kaukopuhelun fyysisen kerroksen standardi operaattoreiden yhteistoiminta aallonpituus, ajoitus, kehysrakenne, PCM-kanavoinnin yhtenistminen digitaalikanavien limitys runkolinjoihin

T3 => toiminnan, hallinnan ja yllpidon tuki OAM 02/17/20 87 TDM yksi kanava, josta aikaviipaleita alikanaville synkroninen master clock, tarkkuus ~1/10**9 bitit lhetn kellon tahdissa

kehys 810 tavua , 125 s vlein (~ PCM-nytteenottoa) lhetetn oli dataa tai ei 02/17/20 88 SONET-jrjestelm koostuu kytkimist kanavointilaitteista toistimista yhteyshierarkia sektio: kuitu kahden laitteen vliss linja: kahden kanavointilaitteen vli

polku: lhteen ja kohteen vli 02/17/20 89 SONET-kehys 810 tavua = 9 rivi, jolla kullakin 90 saraketta kehyksen 3 ensimmist saraketta hallintaa varten kolmella ensimmisell rivill section overhead kuudella viimeisell line overhead 87 saraketta kyttjndataa = > SPE (Synchronous Payload Envelope) 87*9*8*8000 = 50.112 Mbps

02/17/20 90 SPE kuljetushallinnon yksikk alkaa mist tahansa kohtaa kehyst osoitin alkuun line overhead 1. rivill voi jatkua toiselle kehykselle ei tarvitse odottaa kehyksen alkua esim. atm-solukuorma sopii paremmin SPE:n 1. sarake path overhead

02/17/20 91 Datavirtojen limitys siirtonopeus 8*810 = 6480 bitti => 51.84 Mbps => STS-1 (Synchronous Transport Signal-1) limitys kolme STS-1 => STS-3 nelj STS-3 => STS-12 => STS-48 02/17/20

92 Kytkent piirikytkent yhteyden muodostus datan lhetys kaikki data samaa reitti yhteyden purku pakettikytkent datapaketti heti matkaan kukin paketti voidaan reititt erikseen 02/17/20

93 Piirikytkent yhteyden muodostus 5 - 10 - 30 s siirtonopeus siirto linjallle linjalla shkn nopeus tuntumattomuus linja yksityiskytss vapaa kyttjlle ei liikennehiriit

02/17/20 94 Pakettikytkent verkko yhteiskytss kapasiteetin tehokas hydyntminen yksil: liikennehirit reititin virhetarkistus esitystapamuunnos dynaaminen reititys kuorma

operaattori mr parametrit 02/17/20 95 Crossbar -kytkin kaikki sisnmenot liitetty kaikkiin ulostuloihin n linjaa => n**2 liitntlinjaa kytkimess jos kaksisuuntainen eik takaisinkytkent, tarvitaan n(n-1)/2 liitntlinjaa soveltuu vain pieniin keskuksiin 02/17/20

96 Tilajakokytkin monitasoinen kytkin monta pient crossbar-kytkint useassa tasossa sstetn yhteyslinjoissa voi tukkeutua (block) vaikka ulostulo vapaa, ei kytkent muut yhteydet varanneet liittymt 02/17/20

97 Aikajakokytkin syttlinjoista kertn syttkehys viipale joka syttlinjasta n linjaa, n viipaletta kehyksess kehyksen viipaleiden paikat vaihdetaan muunnostaulu mr kytkennt saatu kehys puretaan ulosmenolinjoille kehys talletettava puskuriin ja luettava sielt 02/17/20

98 2.4 ISDN yhdist ni- ja datapalvelut ni, kuva, data erikseen tai yhdess pst-phn digitaalinen digitaalinen bittiputki evolutionrinen kehitys N-ISDN (Narrowband ISDN) 64 kbps hyvin suurisuuntainen hanke

02/17/20 99 N-ISDN oleellisesti erilaisia laitteita ==> useita rajapintoja (reference point) NT1 (Network Terminating Device) ISDN-pistoke, voidaan liitt 1-8 laitetta yhdist tilaajan laitteet ISDN-keskukseen (kierretty pari) 02/17/20 100

NT2 paikallinen keskus (ISDN PBX) voidaan liitt erilaisia ptelaitteita (TE) ISDN-keskuksen kaltainen TE (Terminal Equipment) ISDN-ptelaite TA (Terminal Adaptor) ptesovitin muille kuin ISDN-laitteille

02/17/20 101 ISDN-kanavat C 8 tai 16 kbps digitaalinen kanava A 4 kHz analoginen kanava (anal. puhelin) B 64 kbps digitaalinen PCM-kanava ni, data D 16 kbps digitaalinen signalointikanava E 64 kbps digitaalinen sisinen ISDN-signalointi

H 384, 1536tai 1920 kbps digit. kanava 02/17/20 102 ISDN-liittymt perusliittym (basic rate) 2B + D primary rate 23 B + D (US, Japani: T1) 30 B +D (Eurooppa: ITU:n 2.048 Mbps)) hybrid

A+C 02/17/20 103 ISDN-tulevaisuus? massiivinen yritys runsaasti standardointia kestnyt yli 10 vuotta tekninen kehitys ajoi ohi 64 kbps <=> 10 Mbps Internet-kytt 2B+D => 144 kbps ~ 28.8 kbps

02/17/20 104 B-ISDN (Broadband ISDN) nopeus 155 Mbps ATM-teknologia pakettikytkent, virtuaalipiiri kiinten kokoisia paketteja eli soluja mullistus aikaisempaan piirikytkent kytkintekniikka tilaajasilmukka (local loop) 02/17/20

105 atm asynkroninen atm: kukin lhde voi lhett milloin tarvetta vrt. T1: kello, yksi tavu joka lhteest solujen kuljetustapa vapaa soluja voidaan siirt eri tavoilla: T1, SONET,.. siirtomedia yleens kuitu kierretty pari (categoria 5), kaapeli (< 100m)

02/17/20 106 atm-kytkin tavoitteet soluja hyltn harvoin (10**-12) jrjestys silyy virtuaalipiiri kytkimeen soluja 150 Mbps 360 000 solua sekunnissa kytkimen kierrosaika 2.7s sisntuloja 16-1024 02/17/20

107 Tukkeutuminen usea sisntuleva solu haluaa samaan ulostuloon samalla kierroksella hyvksytn yksi ja hyltn muut? jono sisntuleville => jonontukko viivytt muiden kulkemista jono ulosmeneville => todistetusti parempi hvinnyt sakkokierrokselle; jrjestyksen silyminen! 02/17/20

108 Turnaus-kytkin (knockout switch) crossbar-kytkin ulosmenojonot jonojen pituus melko pieni => kaikki eivt mahdu jonottamaan valitsee jatkajat turnausperiaatteella hvinneet hvitetn jononpituus <=> hvinneiden solujen mr 02/17/20 109

Toiminta solu saapuu mik ulostulolinja? risteys auki ulosmenojonoon ylivuodon hallinta tasapuolisesti knockout jono on monijono

02/17/20 110 Batcher-Banyan -kytkin paljon pieni kytkimi rinnakkain useassa tasossa kussakin kaksi sisnmenoa ja kaksi ulostuloa joka sisnmenosta vain yksi polku jokaiseen ulosulostuloon binriluku kertoo reitin kytkimien lpi 0 tai 1 => ylempi vai alempi reitti kytkimess yhtentrmyksi syntyy

02/17/20 111 solujen sisntuloportit vaikuttavat toimintaan huono jrjestys => paljon trmyksi hyv jrjestys => ei trmyksi eteen kytkin, joka jrjest solut otolliseen jrjestykseen Batcher-kytkin 02/17/20 112

2.6 Soluradio hakulaite (pager) langaton puhelin analoginen matkapuhelin digitaalinen matkapuhelin kommunikaattori 02/17/20

113 Hakulaite Henkilkohtainen hakulaite yksisuuntainen yksinkertainen toteuttaa pieni kaistanleveys yleens vain lyhyit viestej kohteen sijainnilla ei vli 02/17/20 114

Langaton puhelin tukiasema ja puhelin etisyys 100-300 m CT-1, CEPT-1 analogisia CT-3, DECT roaming ~ matkapuhelin 02/17/20 115

Solupuhelimet (cellular phone) AMPS (Advanced Mobile Phone System) US TACTS Englannissa MCS-L1 Japanissa taajuuksien uudelleenkytt solujen avulla analoginen tysin suojaamaton NMT (Nordic Mobile Telephone) 02/17/20 116

Soluverkko tukiasema joka solussa vlitt puhelut MSC (Mobile Switching Center) valvonta- ja toimintakeskus yhdist tukiasemat voi olla useita tasoja handover puhelimen siirtyminen solusta toiseen 02/17/20

117 Digitaaliset solupuhelimet GSM eurooppalainen standardi 1.8 GHz salaus kytss GPRS (General Packet Radio Service) USA IS-54 analoginen ja digitaalien IS-95 02/17/20

118 PCS, PCN Personal Communication Services (US) Personal Communication Network mikrosoluja 50-100 m teho 1/4 W => kevyit puhelimia leivnpaahtimen kokoisia tukiasemia

spektri 1.7-2.3 GHz kaistahuutokauppa, entiset kyttjt? 02/17/20 119 2.7 Viestintsatelliitit geostationrinen satelliitti massatiedonsiirtoon ~ kuitu low orbit -satelliitti ~ mobile phone

02/17/20 120 Geostationrinen satelliitti 36000 km korkeudessa pivntasaajan ylpuolella pysyy maahan nhden paikallaan sama pyrimisnopeus

viive suuri ~ 270ms suuri lhetyskapasiteetti vhn virheit nopeasti toimintavalmiita 02/17/20 121 yleislhetys helppo lhett monelle helppo kuunnella muiden lhetyksi salakuuntelu helppoa

rajallinen mr mahtuu pivntasaajan ylpuolelle korkeintaan 180 paikkaa jos eri taajuuksia, niin useampi 02/17/20 122 Satelliitti satelliitissa 12-20 vastaanotinlhetint, kullakin 36-50 Mhz kaistaa 50 Mbps dataa 800 64 kbps nikanavaa VSAT (Very Small Aperture Terminal)

1 metrin antenni, 1 watti tehoa yls 19.2 kbps, alas 512 kbps hub toimii vlittjn => yh suurempi viive 540 ms 02/17/20 123 low orbit -satelliitti 750 km korkeudessa kiert maapalloa kun yksi hipyy, toinen tulee satelliitti-ketju kuusi ketjua riitt peittmn koko maapallon 1628 solua maanpinnan pll

maailmanlaajuinen telepalvelu => UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) 02/17/20 124 Luentotauko 02/17/20 125

Recently Viewed Presentations

  • Constitution and Foundations of Government

    Constitution and Foundations of Government

    Constitution and Foundations of Government What is government? Government is the institutions, people, and processes by which a nation-state or political unit is ruled and its public policy created and administered.
  • Sales presentation - CIPS

    Sales presentation - CIPS

    The Big Picture - The World is Changing. From Forces for Change report from BITC. Significant population growth in emerging markets will continue to shift the current world order, with China and India likely to be the first and third...
  • Historical Period 5 Expansion, Separation, &amp; a New Union

    Historical Period 5 Expansion, Separation, & a New Union

    -a development in a diff. historical period, situation, era, or geographical area - A course theme &/or approach to history that is not the focus of the essay (i.e. political, economic, social, cultural, or intellectual history) ... Union to Disunion....
  • Chapter 4, Part 2 of 2: Exceptions to The Rule That Hearsay ...

    Chapter 4, Part 2 of 2: Exceptions to The Rule That Hearsay ...

    out-of-court declarations of belief are usually not allowed in for their truth. ... these are authenticity rules, but they are referenced in 803(6) as o.k. foundation method to remove hearsay problems. ... "folks in these parts always said 'the ranch...
  • Coordinate Systems  Rectangular coordinates, RHR, area, volume  Polar

    Coordinate Systems Rectangular coordinates, RHR, area, volume Polar

    Unit vectors. Can write any vector as combination of scaled unit vectors. ?=????+????. where . a. x. and . a. y. are . unit vectors (1 unit long) in x and y direction. Can think of vector addition/subtraction as ....
  • Sampling - East Carolina University

    Sampling - East Carolina University

    Nonrandom Sampling. Convenience Sampling - get what you can without a lot of hassle. Stand outside of Rawl and try to recruit anybody who comes by. Purposive Sampling - convenience sampling but where you have inclusion/exclusion criteria. For example, subject...
  • ASU 2014-15, PRESENTATION OF FINANCIAL STATEMENTS  GOING CONCERN

    ASU 2014-15, PRESENTATION OF FINANCIAL STATEMENTS GOING CONCERN

    alleviate substantial doubt, management should include in the footnotes information that allows users to understand: Principal conditions/events that raise substantial doubt, before consideration of management plans, Management evaluation of the significance of those conditions/events in relation to company's ability to...
  • Montana Government: Chapters 4, 5, and 6

    Montana Government: Chapters 4, 5, and 6

    Montana Government: Chapters 4, 5, and 6. Explorers, the Fur Trade, and Gold and Silver ... William Ashley recruited "100 Enterprising Young Men" as fur trappers for his Rocky Mountain Fur Company - many of these became famous in Montana...