ΔΙΚΤΥΑ (11-12) Π. Φουληράς

Transcript

1 ΔΙΚΤΥΑ (11-12) Π. Φουληράς

2 Επέκταση των LAN Το υλικό των LAN έχει καθορισμένο μέγιστο μήκος καλωδίου Επέκτασή του μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους, κύριοιεκτωνοποίωνείναι: Μόντεμ οπτικών ινών Επαναλήπτες Γέφυρες Μεταγωγείς

3 Με Οπτικές Ίνες Πέρα από τα μόντεμ οπτικών ινών το υπόλοιπο LAN λειτουργεί όπως και πριν Συνολικό μήκος πολλών χιλιομέτρων λόγω μεγάλης ταχύτητος οπτικού σήματος Διαφανής λειτουργία (πλεονέκτημα)

4 Επαναλήπτες (Repeaters) Το ηλεκτρικό σήμα εξασθενεί καθώς ταξιδεύει στο σύρμα Ειδικά στην περίπτωση του Ethernet, το πρότυπο επιτρέπει την σύνδεση τμημάτων μεγίστου μήκους μέσω ενός επαναλήπτη (έως τρία στην σειρά) Ουσιαστικά ενισχυτής δύο κατευθύνσεων Αναμεταδίδει τα πάντα ακόμα και αλλοιωμένα/ημιτελή πλαίσια

5 Επαναλήπτες για Σύνδεση σε Πολλούς Ορόφους Τοπολύέωςτρίατμήματασεσειράκαιπάλι

6 Γέφυρες (Bridges) Η διαφορά από του επαναλήπτες είναι ότι αυτές βλέπουν πλαίσια και όχι ηλεκτρικά σήματα Φαίνονται ως ξεχωριστές δικτυακές οντότητες Έχουν μοναδικές διευθύνσεις (μία / τμήμα) Μπορούν να κάνουν διαλογή ώστε να αναμεταδίδουν μόνον ολόκληρα πλαίσια

7 Διαλογή Πλαισίων από Γέφυρες Παράδειγμα προσαρμόσιμης (adaptive) γέφυρας με δύο τμήματα

8 Γεφυρωμένα Δίκτυα Στην σταθεροποιημένη κατάσταση, μία γέφυρα προωθεί πλαίσια μόνον όταν είναι αναγκαίο Προφανώς δεν πρέπει να σχηματίζεται κύκλος (αν και υπάρχει λύση μέσω υπολογισμού Δένδρων Κάλυψης) Παραδείγματα

9 Κατανεμημένο Δένδρο Κάλυψης Χρησιμοποιείται ο αλγόριθμος DST (Distributed Spanning Tree) για να μην υπάρχει κύκλος στο γράφημα Οι αντίστοιχες γέφυρες στα φύλλα του δένδρου δεν προωθούν πλαίσια ώστε να σχηματίζουν κυκλικές διαδρομές

10 Μεταγωγέας (Switch) Μοιάζει με έναν ομφαλό, αλλά λειτουργικά εξομοιώνει ένα γεφυρωμένο LAN με έναν υπολογιστή σε κάθε τμήμα του Διεκπεραιωτική ικανότητα RN/2, όπου R ορυθμόςμετάδοσης του κάθε υπολογιστή και N το πλήθος τους στον μεταγωγέα Δυνατός ο συνδυασμός μεταγωγέων και ομφαλών (ή και μόνον μεταγωγέων ή ομφαλών π.χ. stackable hubs)

11 Ψηφιακές Τεχνολογίες Τοπικού Βρόχου και Μεγάλων Αποστάσεων Ψηφιοποίηση Μείωση επιδράσεων θορύβου στο διαδιδόμενο σήμα με την ψηφιοποίησή του (digitization) Χρήση A/D Converter Στο σχήμα φαίνεται το αρχικό σήμα και το αποτέλεσμα από την ψηφιοποίησή του (κατακόρυφες γραμμές)

12 Ψηφιακή Τηλεφωνία Θεώρημα Δειγματοληψίας Nyquist Αν γίνει δειγματοληψία με ρυθμό μεγαλύτερο από το διπλάσιο της υψηλότερης σημαντικής συχνότητος σε ένα σήμα, το αρχικό σήμα μπορεί να επανακατασκευασθεί από τα δείγματα Έρευνες για την ανθρώπινη φωνή έδειξαν ότι απαιτούνται συχνότητες έως 4000 Hz Άρα 8000 δείγματα ανά δευτερόλεπτο (ή 1 ανά 125 μsec) επαρκούν

13 Ψηφιακή Τηλεφωνία 2 Περιοχή τιμών αρκεί για αντιστοίχιση κάθε δείγματος Συνδυασμός των παραπάνω συνθέτει την Παλμοκωδική Διαμόρφωση (PCM Pulse Code Modulation) Adaptive PCM (ADPCM) χρησιμοποιεί λιγότερες τιμές απεικονίζοντας όχι απόλυτες τιμές, αλλά σχετικές διαφορές μεταξύ διαδοχικών τιμών Στην ψηφιακή τηλεφωνία χρησιμοποιείται τεχνολογία σύγχρονης (synchronous) ήχρονισμένης(clocked) μετάδοσης και όχι ασύγχρονης για να υπάρχει σταθερός ρυθμός διακίνησης δεδομένων χωρίς αυξομειώσεις Αντίστοιχα και σύγχρονα ή ασύγχρονα δίκτυα

14 Ψηφιακά Κυκλώματα, NIU και DSU/CSU Ψηφιακά κυκλώματα χρησιμοποιούνται και για μετάδοση δεδομένων Μισθώνονται συνήθως με βάση τον χρόνο P2P (σημείου προς σημείο) Στο κάθε άκρο τέτοιου κυκλώματος παρεμβάλλεται μία συσκευή DSU/CSU DSU = Data Service Unit (πλευρά υπολογιστή) CSU = Connection Service Unit (πλευρά δικτύου) Παρέχει και δυνατότητα λειτουργίας Ελέγχου Βρόχου Επαναφοράς (Loopback) για έλεγχο καλής λειτουργίας

15 Τηλεφωνικά Πρότυπα Πρότυπα για τα κυκλώματα ψηφιακής τηλεφωνίας Στις ΗΠΑ αποτελούνται από το γράμμα Τ και έναν αριθμό στην Ευρώπη από το γράμμα Ε

16 Πρότυπα Πολύπλεξης Πολλών Τηλεφ/κώνΚαναλιώνσεμίαΣύνδεση Πρότυπα Επιπέπου Ψηφιακού Σήματος (Digital Signal level DS) DS1 = υπηρεσία που πολυπλέκει 24 τηλ. κλήσεις σε ένα κύκλωμα Παρά τις λεπτές τεχνικές διαφορές, οι όροι Τ/Ε καιds χρησιμοποιούνται συχνά ως ταυτόσημοι

17 Άλλα Ψηφιακά Κυκλώματα Κλασματικό Τ1 (Fractional T1) Μίσθωση φυσικού κυκλώματος Τ1 που λειτουργεί σε μικρότερη ταχύτητα (π.χ., DS0 = 64 kbps) Ενδιάμεσης Χωρητικότητος Π.χ., όταν θέλουμε κάτι μεταξύ Τ1 και Τ3 Με αντίστροφη πολύπλεξη (inverse multiplexing), π.χ.:

18 Άλλα Ψηφιακά Κυκλώματα 2 Κυκλώματα Ανωτάτης Χωρητικότητος Όρος εταιρειών trunk = κορμός ΗΠΑ: STS (Synchronous Transport Signal) Ευρώπη: STM (Synchronous Transport Module) Συνήθως Οπτικές Ίνες, οπότε οι μηχανικοί αναφέρονται με τον όρο OC = Optical Carrier, εάν δε στο τέλος το C = concatenated, τότε χωρίς αντίστροφη πολύπλεξη, π.χ.: OC-3 = τρία διαφορετικά κυκλώματα OC-1 OC-3C = TST-3C = ένα ενιαίο κύκλωμα

19 SONET Σύγχρονο Οπτικό Δίκτυο (Synchronous Optical NETwork = SONET) στις ΗΠΑ Σύγχρονη Ψηφιακή Ιεραρχία (Synchronous Digital Hierarchy = SDH) στην Ευρώπη Καθορίζονται λεπτομέρειες όπως Πώς τοποθετούνται σε πλαίσια τα δεδομένα Πώς γίνεται πολύπλεξη κυκλωμάτων χαμηλότερης χωρητικότητος σε ένα υψηλότερης Πώς αποστέλλονται σύγχρονες πληροφορίες ρολογιού μαζί με τα δεδομένα

20 Παράδειγμα SONET STS-1 Κάθε πλαίσιο έχει μήκος 810 οκτάδες (octets) Υποδιαιρούνται σε 9 σειρές των 90 στηλών Γιατί 810 οκτάδες / πλαίσιο; Απάντηση: 1 πλαίσιο / 125 μsec, STS-1 έχει 51,840 Mbps bit / 8000 δείγματα το sec = 6480 bit / 125 μsec = (6480 / 8) byte = 810 byte / 125 μsec

21 Τοπικός Συνδρομητικός Βρόχος Ψηφιακές Τεχνολογίες Local Loop ή Local Subscriber Line Τεχνολογίες ISDN Basic Rate 2 B + 1 D = = 144 kbps ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) Ασυμμετρία στις ταχύτητες (υψηλότερη προς πελάτη downstream, χαμηλότερη προς ISP upstream) Ταχύτητες ADSL 6,144 Mbps/640 kbps, ADSL2 12/3,5 Mbps, ADSL2+ 24Mbps

22 ADSL Πώς λειτουργεί (1)

23 ADSL Πώς λειτουργεί (2) Είναι προσαρμοστικό (adaptive) Πρώτα τα αντίστοιχα modem εξετάζουν την γραμμή μεταξύ τους για να βρουν τα χαρακτηριστικά της Έπειτα συμφωνούν στην επικοινωνία με τις βέλτιστες τεχνικές για την γραμμή αυτήν Διακριτή Πολυτονική Διαμόρφωση (Discrete Multi Tone modulation DMT) συνδυάζει τεχνικές πολύπλεξης με διαίρεση συχνοτήτων και αντίστροφης πολύπλεξης Υλοποιείται με υποδιαίρεση του εύρους ζώνης σε 286 ξεχωριστές συχνότητες (subchannels) από τις οποίες οι 255 για καθοδική μετάδοση, οι 31 για ανοδική και οι 2 για πληροφορίες ελέγχου Διαφορά μεταξύ 2 διαδοχικών συχνοτήτων 4,1325 KHz

24 Άλλες Τεχνολογίες DSL SDSL Symmetric DSL Καλό ιδίως για επιχειρήσεις HDSL High-Rate DSL Ταχύτητα όση ενός μισθωμένου κυκλώματος Τ1 Ανθεκτικότητα σε βλάβες (λόγω χρήσης δύο συστρόφων ζευγών) μειώνοντας στο ½ ταχύτητος Καλό για επιχειρήσεις VDSL Very-high bit rate DSL Έως 52 Mbps, αλλά απαιτούνται ενδιάμεσα σημεία συγκέντρωσης που συνδέουν με το τηλεφωνικό κέντρο μέσω οπτικής ίνας

25 Τεχνολογία Καλωδιακών Μόντεμ Χρησιμοποιείται η υποδομή της CATV (Cable TV Καλωδιακή Τηλεόραση) Χρήσιμο στις ΗΠΑ Συνολικό bandwidth 36 Mbps αλλά για Ν χρήστες μειώνεται στο 1/Ν Ανοδική επικοινωνία Μέσω ξεχωριστής τηλεφωνικής σύνδεσης (άκομψο) Ξεχωριστή ανοδική διαδρομή (αλλαγή στην υποδομή όμως) Υβριδική τεχνολογία Ίνας και Ομοαξονικού καλωδίου (HFC) Bandwidth MHz (καθοδική), 5-50 MHz (ανοδική) Ίνα μέχρι το πεζοδρόμιο (FTTC = Fiber To The Curb)

26 Ασύρματες Εναλλακτικές Λύσεις ADSL διαδεδομένο, αλλά όχι πάντα διαθέσιμο (π.χ., κακή ποιότητα σήματος, απόσταση, κλπ) Εναλλακτικά δυνατότητα σύνδεσης ασύρματα Παράδειγμα το IEEE (WiMAX): Ταχύτητες έως 155 Mbps Χρήση ως ασύρματο Μητροπολιτικό δίκτυο (MAN)

27 Δορυφορικά Συστήματα Εκπομπής Δορυφορικά συστήματα εκπομπής Uplink μέσω ειδικού επιγείου σταθμού που συγκεντρώνει τις αιτήσεις με συμβατικούς τρόπους Downlink μέσω εκπομπής σε όλους τα πακέτα που προορίζονται για κάποιο χρήστη απορρίπτονται από όλους τους άλλους Λόγω κόστους χρησιμοποιείται μηχανισμός Εκπομπής (Broadcast) για downlink και εναλλακτική διαδρομή για uplink Downlink Εκπομπή προς όλους, οι οποίοι κάνουν διαλογή ώστε να επιλέξουν μόνον τα δικά τους πακέτα Uplink Τα επί μέρους πακέτα αποστέλλονται μέσω συμβατικής τεχνολογίας σε επίγειο σταθμό επικοινωνίας και από εκεί προς δορυφόρο συγκεντρωτικά. Είναι όμως δυνατόν να μην περνούν καθόλου μέσω δορυφόρου