Αρχιτεκτονική Τηλεφωνικού ικτύου

Transcript

1 ίκτυα Πρόσβασης Ευρείας Ζώνης Το ο ίκτυο Πρόσβασης: Το τηλεφωνικό δίκτυο, Τµήµα Επιστήµης & Τεχνολογίας Τηλ/νιών Αρχιτεκτονική Τηλεφωνικού ικτύου Analog / Digital PABX PABX

2 Αναλογικές Συσκευές σε Αναλογικά Κέντρα Analog switch twisted pair, average length 25 Km Line circuit Αναλογικές Συσκευές σε Ψηφιακά Κέντρα Digital switch Digital Analog twisted pair, average length 25 Km Line circuit 2

3 Πλήρως Ψηφιακό ίκτυο (ISDN) Digital switch 44Kb/s modem S bus twisted pair, average length 25 Km 2 * 64 Kb/s + 6 Kb/s 44Kb/s modem Πολύπλεξη µε ιαίρεση Χρόνου (TDM) Σύγχρονη Πολύπλεξη

4 Κορµός του Τηλεφωνικού ικτύου Digital switch Digital switch n*30*64 Kb/s n*2048 Kb/s Optical Fiber or Microwave Link ίκτυα Πρόσβασης Ευρείας Ζώνης Πολύπλεξη στα ψηφιακά τηλεφωνικά δίκτυα, Τµήµα Επιστήµης & Τεχνολογίας Τηλ/νιών 4

5 Βασικές Τεχνικές Πολύπλεξης Frequency Division Multiplexing (FDM) Time Division Multiplexing (TDM) Frequency Division Multiplexing frequency frequency time Παράδειγµα: ραδιοφωνικοίσταθµοί 5

6 Time Division Multiplexing F S F S F S time frequency F S F S F S time ίκτυα Πρόσβασης Ευρείας Ζώνης Τεχνολογίες Φυσικού Στρώµατος, Τµήµα Επιστήµης & Τεχνολογίας Τηλ/νιών 6

7 Αρχιτεκτονική ικτύων OSI Στρώµα Εφαρµογών (Application Layer) Στρώµα Παρουσίασης (Presentation Layer) Στρώµα Συνόδου (Session Layer) Στρώµα Μεταφοράς (Transport Layer) Στρώµα ικτύου (Network Layer) Στρώµα Σύνδεσης εδοµένων (Data Link Layer) Που θα εστιάσουµε Φυσικό Στρώµα (Physical Layer) Τεχνολογίες πρώτου επιπέδου PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) SDH (Synchronous Digital Hierarchy) / SONET (Synchronous Optical NETwork) DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) 7

8 ίκτυα Πρόσβασης Ευρείας Ζώνης PDH Plesiochronous Digital Hierarchy, Τµήµα Επιστήµης & Τεχνολογίας Τηλ/νιών Πλησιόχρονη Ψηφιακή Ιεραρχία -PDH Εισαγωγή Επίπεδα Ψηφιακού Σήµατος Πλαισίωση Ε Πλαισίωση Τ Πλαισίωση Περιορισµοί 8

9 Εισαγωγή-PDH ηµιουργήθηκε το 960 για να αντικαταστήσει την αναλογική τηλεφωνική υποδοµή Βασίζεται στο TDM Χρησιµοποιείται ευρέως ακόµα και σήµερα Επίπεδο τηλεφωνικής Πρόσβασης ISDN PRI Μισθωµένες Γραµµές (leased lines) Εισαγωγή-PDH Γιατί Πλησιόχρονη? Απαίτηση :Γρήγορη µετάδοση, πολύ µικρές καθυστερήσεις Τεχνολογικοί περιορισµοί για αποθήκευση των πλαισίων Λύση :Άµεση προώθηση των bits; bit stuffing Γιατί Ιεραρχική? Ανάγκη για σύνδεση εκατοµµυρίων χρηστών χαµηλής ταχύτητας από διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές 9

10 Τηλεφωνία: το πρώτο σήµα πληροφορίας Φωνή=αναλογικό ζωνοπερατό σήµα ειγµατοληψία κατά PAM (Pulse Analogue Modulation) Ψηφιοποίηση αναλογικών σηµάτων µε δειγµατοληψία και κωδικοποίηση δείγµατος µε 8 bit PCM (Pulse Coded Modulation) Εύρος ζώνης φωνής: Hz=> συχνότητα δειγµατοληψίας (Nyquist) 8000Hz ή sample/25µsec = 8bits/25µsec = 64Kbit/sec 2 Mbit/s PCM frame : E-E Πολύπλεξη περισσοτέρων βασικών σηµάτων οδηγεί σε σήµατα & αντίστοιχα πλαίσια (frames) ανωτέρων ρυθµών µε χαρακτηριστικότερο τον ρυθµό E Παλµοκωδική ιαµόρφωση (Pulse Coded Modulation) Η πιο διαδεδοµένη µέθοδος TDM Ψηφιοποίηση αναλογικών σηµάτων µε δειγµατοληψία και κωδικοποίηση δείγµατος µε 8 bit 30 κανάλια (bearer channels) κανάλια φωνής, τηλεφωνικές συνδιαλέξεις, ISDN-B channels E πλαίσιο 2048Mbps 32 χρονοθυρίδες ανά πλαίσιο Ρυθµός δειγµατοληψίας πλαισίου: 8000Hz 32*8*8000=2048 Mbps 0

11 Τ Πλαισίωση Τ πλαίσιο 24 χρονοθυρίδες ανά πλαίσιο (-24) Ένα επιπρόσθετο bit για τον έλεγχο Προφανής διαφοροποίηση από την δοµή του σήµατος Ε σύµφωνα µε τα Ευρωπαϊκά πρότυπα Μήκος πλαισίου 93 bit (=24*8+) Ρυθµός δειγµατοληψίας πλαισίου: 8000Hz Μεικτός ρυθµός εδοµένων:544 Mbps Πλαίσιο (Frame) PCM ιεραρχίας E Reserved for Frame synchronization (FAW) 25 us Reserved for Signaling bits = Bearer channels, 64 kbit/s 0 = Synchronization information 6 = Signalling Επιλέχτηκε για την ψηφιοποίηση φωνής

12 TS 0: 0 Frame Syncronization Timeslot Η πρώτη χρονοσχισµή κάθε πλαισίου δεσµεύεται για τη µετάδοση της λέξης/σηµαίας συγχρονισµού Bit number FAW C TS 0 word C A D4 D5 D6 D7 D8 FAW = Frame Alignment Word C for CRC-4 = Cyclic Redundancy Check 4, four bit error check A = far end Alarm TS 6: Signaling Timeslot Η 6 η χρονοσχισµή κάθε πλαισίου δεσµεύεται για τη µετάδοση σηµάτων σηµατοδοσίας Συνηθέστερα συστήµατα σηµατοδοσίας CAS Channel Associated Signaling CCS-7 Common Channel Signaling 7 2

13 CAS: Channel Associated Signaling Σταθερή θέση σχισµών σηµατοδοσίας για όλα τα κανάλια σε διαδοχικές σχισµές TS 6s TS 6 of frame XAXX TS 6 of frame abcd abcd Ch Ch 6 TS 6 of frame 2 abcd abcd Ch 2 Ch 7 TS 6 of frame 3 abcd abcd Ch 3 Ch 8 CCS-7: Common Channel Signaling 7 Σηµατοδοσία µε δοµηµένα µηνύµατα υνατότητα επέκτασης των µηνυµάτων εκτός των σχισµών TS 6s 3

14 Ιεραρχία PDH (Ι) 64 kbit/s Ε channels Ε=30*64 Kbps +Overhead E-2Ε2=4*30*64 Kbps +Overhead 2 Mbit/s 2048 kbit/s 20 Ε channels 8 Mbit/s 8448 kbit/s 480 Ε channels E-3=4*4*30*64 Kbps +Overhead E-4 34 Mbit/s kbit/s 40 Mbit/s kbit/s 920 Ε channels Two physical cables Ιεραρχία PDH (ΙΙ) 64 kbit/s M 20 channels 8 M Max 00 km with optical fiber 4

15 Ψηφιακά Επίπεδα Σήµατος ΒΑµερική ANSI DS-n=Ψηφιακό Σήµα Επιπέδου n Φορέας Συστήµατος:T,T2 Ευρώπη ETSI CEPT-n= ITU-T Ψηφιακό Σήµα Επιπέδου n Φορέας Συστήµατος:E,E2 Ψηφιακά Επίπεδα Σήµατος Βόρεια Αµερική Ευρώπη Σήµα Φορέας Κανάλια Ρυθµός Μετάδοσης DS Σήµα Φορέας Κανάλια Ρυθµός Μετάδοσης DS T DS0 E CEPT- E DSC TC CEPT-2 E DS2 T CEPT-3 E DS3 T CEPT-4 E DS4 T CEPT-5 E

16 Ιεραρχικά Επίπεδα ANSI Ιεραρχία DSC=2*DS DS2=4*DS DS3=7*DS2 DS4/NA=3*DS3 DS4=6*DS3 ITU-T Ιεραρχία Εn+= 4*Εn Ιεραρχία PDH (ΙΙΙ) 6

17 Μειονεκτήµατα PDH Μειωµένη απόδοση σε διαβίβαση ωφέλιµης πληροφορίας Σταθερή σύνδεση που η ενεργοποίησή της απαιτεί χειροκίνητη διασύνδεση PDH Πολύπλόκα συστήµατα & Έλλειψη κοινώς αποδεκτών και εφαρµόσιµων προτύπων Εξειδικευµένες διεπαφές Οπτικών ινών Συστηµάτων διαχείρισης Αδυναµία απόπλεξης µίας επιλεγµένης ροής Κάθε υπορροή έχει το δικό της ρολόι Κάθε επίπεδο πολύπλεξης έχει δικό του ρολόι Υποχρεωτική απόπλεξη του συνόλου σε κάθε κόµβο Έλλειψη επαρκούς µηχανισµού µεταφοράς υποστηρικτικών πληροφοριών, ελέγχου, συντήρησης και διαχείρισης 7