Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Transcript

1 Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες Το περιβάλλον των Τηλεπικοινωνιών Βασικές έννοιες - Μάθημα 1ο ΕΘΝΙΚΟ & ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τομέας Επικοινωνιών και Επεξεργασίας Σήματος Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών

2 Διδακτικές Ενότητες 2 Τηλεπικοινωνιακές Υπηρεσίες ευρυζωνικότητα Το περιβάλλον των Τηλεπικοινωνιών Βασικές έννοιες Στοιχεία Θ. Πληροφορίας Τηλεπικοινωνιακά και δίκτυα δεδομένων Τεχνολογία δομικών στοιχείων Φυσικά μέσα μετάδοσης Μετάδοση Δεδομένων Θόρυβος Κωδικοποίηση Πηγής Καναλιού Τεχνικές μετάδοσης Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ασύρματα συστήματα Τηλεπικοινωνιών Οπτικά συστήματα Τηλεπικοινωνιών Δίκτυα Πρόσβασης

3 Περιεχόμενα Mαθήματος 3 Ευρυζωνικότητα και Υπηρεσίες Η διαδικασία της Επικοινωνίας και Τύποι επικοινωνίας Δίκτυα τηλεπικοινωνιών και σύγκλιση Πρωταρχικοί πόροι των επικοινωνιών Πηγές πληροφορίας Ψηφιακό-αναλογικό σήμα Αναλογική, ψηφιακή και οπτική μετάδοση δεδομένων Εξέλιξη Τηλεπικοινωνιών Η Ελληνική πραγματικότητα Φορείς Τυποποίησης

4 Ευρυζωνικότητα Σήμερα λόγω των τεχνολογικών αλλά και κοινωνικοοικονομικών παραμέτρων, η ευρυζωνικότητα ορίζεται ως το προηγμένο, εφικτό και καινοτόμο από πολιτική, κοινωνική, οικονομική και τεχνολογική άποψη περιβάλλον, με τα εξής χαρακτηριστικά: Δικτυακή υποδομή (δομημένη ανάπτυξη δικτυακών απαιτητικών εφαρμογών και υπηρεσιών, όσον αφορά το εύρος ζώνης αλλά και τη διαθεσιμότητα του δικτύου, και αδιάκοπη σύνδεση στους χρήστες) Συνεχής αναβάθμιση υποδομής χωρίς μεγάλη οικονομική επιβάρυνση των χρηστών Παροχή γρήγορης σύνδεσης στο διαδίκτυο σε λογικό κόστος (χωρίς περιορισμούς στα συστήματα μετάδοσης και τον τερματικό εξοπλισμό ) Δυνατότητα στον πολίτη να μπορεί ανά πάσα στιγμή να επιλέγει την κατάλληλη σύνδεση που ταιριάζει στον εξοπλισμό του μέσα από εναλλακτικές προσφορές (διάφορες δικτυακές εφαρμογές, υπηρεσίες ψυχαγωγίας και πληροφόρησης, ακόμα και να γίνεται ο ίδιος πάροχος τέτοιων εφαρμογών, υπηρεσιών και περιεχομένου 3play 4play) Θεσμικό πλαίσιο (Υγιής ανταγωνισμός προστασία καταναλωτή) 4

5 Ευρυζωνικότητα - Υπηρεσίες 5 υπηρεσίες που αναπτύσσονται χάρη στη χρήση ευρυζωνικών δικτύων: Οι λεγόμενες τηλε υπηρεσίες όπως: τηλε εργασία, τηλε εκπαίδευση, τηλε ιατρική, τηλε διάσκεψη κτλ, δικτυακές υπηρεσίες ανάμεσα σε ομότιμους κόμβους (peer to peer networking services), μετάδοση video υψηλής ποιότητας, αλληλεπιδραστικά παιχνίδια καθώς και ένα μεγάλο σύνολο υπηρεσιών που σχετίζονται με την παροχή πληροφοριών, ψυχαγωγικών δραστηριοτήτων αλλά και εμπορικών συναλλαγών (HD Video Streaming, File Sharing, On Line Gaming & Cloud based υπηρεσίες)

6 ευρυζωνικά δικτυα νέας γενιάς ΝGN Ως ευρυζωνική σύνδεση νοείται ο δίαυλος μέσω του οποίου καθίσταται δυνατή η παροχή υπηρεσιών ψηφιακών δεδομένων Αρχικά: Συνδέσεις μέσω τηλεφωνικής διεπιλογής (ταχύτητες <128Kbps) Μόνιμα ανοιχτές ευρυζωνικές συνδέσεις πρώτης γενιάς, xdsl) Ευρυζωνικές συνδέσεις δικτύων νέας γενιάς (NGN): οι ταχύτητές τους κυμαίνονται συνήθως από 30 Mbps έως 100 Mbps. Πρόκειται ως επί το πλείστον για ασύμμετρες συνδέσεις και πρέπει να πληρούν ειδικές προϋποθέσεις για να λειτουργήσουν σε παραδοσιακές υποδομές Ευρυζωνικές συνδέσεις NGN υψηλής ταχύτητας: ταχύτητες > 100 Mbps - FTTx 6 ΕΚΠΑ - Τμήμα Πληρορικής & Τηλεπικοινωνιών

7 Θέματα Κλειδιά του σήμερα Στην Ελλάδα Ευρυζωνικότητα ADSL/ADSL2+ δίκτυο του ΟΤΕ εναλλακτικοί Τηλεπ. Πάροχοι με LLU Δίκτυα ΝGA - FTTc Κινητικότητα Βασίζεται στα δίκτυα των Παρόχων Κινητής σε νέα δίκτυα που αναπτύσσουν οι «σταθεροί» (WiMAX (;), WiFi mesh, LTE) 7

8 Οι τάσεις στο χώρο των επικοινωνιών Deloitte: "TMT Predictions 2012", μελέτη που αναλύει τις τάσεις στους κλάδους της Τεχνολογίας, των ΜΜΕ και των Τηλεπικοινωνιών για την επόμενη 5ετία, προβλέπει: την αύξηση των πωλήσεων των "smartphones", τον περιορισμό της παροχής απεριόριστης χρήσης του διαδικτύου, τη δυνατότητα παρακολούθησης τηλεόρασης ακόμα και εν κινήσει, την κυριαρχία των online διαφημίσεων Αυξηση στα "social games" που είναι ηλεκτρονικά παιχνίδια που παίζονται μέσω ίντερνετ αύξηση της ζήτησης για νέες υπηρεσίες (mobile Internet, DSL, κινητή τηλεφωνία 4 ης γενιάς LTE αύξηση του ανταγωνισμού για φωνητικές υπηρεσίες μέσω ανάπτυξης υπηρεσιών τηλεφωνίας VoIP και VoLTE 8

9 Τεχνολογία NFC (Near Field Communication) και κινητές συσκευές. Το NFC μεταφορά μικρών ποσοτήτων δεδομένων σε πολύ μικρή απόσταση κυριαρχείται από το λεγόμενο "wave & pay", δηλαδή την ενσωμάτωση μιας πιστωτικής κάρτας στο κινητό τηλέφωνο που παρέχει τη δυνατότητα πληρωμής λογαριασμών και όχι μόνο. Web Bypass: Μεταφορά δεδομένων χωρίς σύνδεση στο διαδίκτυο δυνατότητα μεταφοράς δεδομένων χωρίς να είναι απαραίτητη η σύνδεση στο ίντερνετ. Ένα ποσοστο των ασύρματων δεδομένων θα μεταφέρονται μεταξύ των συσκευών παρακάμπτοντας το διαδίκτυο 9

10 Δυνατότητα παρακολούθησης τηλεόρασης εν κινήσει χάρη στο DVR (Digital Video Recorder). όσοι διαθέτουν "smartphones" και ταμπλέτς, μπορούν να παρακολουθήσουν 5 δισεκατομμύρια ώρες τηλεοπτικού περιεχομένου μέσω αυτών των συσκευών την ώρα που βρίσκονται για παράδειγμα στα μέσα μαζικής μεταφοράς κέρδη από τα social games θα αρχίσουν να χρεώνουν το χρήστη από τη στιγμή που ξεκινάει να παίζει. 10

11 Από το 4G στο...5g 11 Tο δίκτυο πέμπτης γενιάς ήδη βρίσκεται στα σκαριά, θα έχει φορές μεγαλύτερη χωρητικότητα από το 4G και θα είναι έτοιμο και λειτουργικό σε 3 χρόνια από σήμερα (2020) (Mobile World Congress Sep 2015) όχι μόνο κινητά και ταμπλέτες, αλλά αυτοκίνητα, μέσα συγκοινωνίας, μικροσυσκευές στο σπίτι και έξω, Internet of Things (IoT) κ.ά. Έτσι οι προσπάθειες επικεντρώνονται στη χωρητικότητα με τον στόχο να είναι στις 7 τρισεκατομμύρια συσκευές, δηλαδή χίλιες για κάθε κάτοικο της Γης Με τα κινητά μας να γίνονται όλο και πιο ισχυρά, με κάμερες και οθόνες HD, άπειρους αισθητήρες και κεραίες και με εφαρμογές που δεν μπορούμε καν να φανταστούμε, το μέλλον αναμένεται πολύ ενδιαφέρον και εντελώς ασύρματο. Δίκτυο 5G : 7,5Gbps (samsung) 10 Gbps (Nokia)!

12 Από τα παραδοσιακά στα δίκτυα NGN Μετάβαση από τις βασικές ευρυζωνικές υποδομές σε ευρυζωνικές υποδομές δικτύων νέας γενιάς (NGN) Σύγκλιση τηλεπικοινωνιακών και υπολογιστικών δικτύων 12

13 Δίκτυα Νέας Γενιάς (NGN) = δίκτυα οπτικών ινών Ήδη, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή προκρίνει την ανάπτυξη δικτύων NGN, με στόχο το 2025 όλοι οι πολίτες να έχουν στη διάθεσή τους ταχύτητες σύνδεσης στο Ίντερνετ τουλάχιστον 100 Mbps (με ενδιάμεσο στάδιο το 2020, όπου δυνατότητα για ταχύτητες 100 Mbps θα πρέπει να έχει το 50% του πληθυσμού και για 30 Mbps το 100% DEA) 13

14 Στοχοι των NGN στην Ελλάδα Ι Επιτάχυνση της ψηφιοποίησης της οικονομίας. Το ποσοστό των πωλήσεων των επιχειρήσεων μέσω ηλεκτρονικού εμπορίου είναι μικρό, τα ηλεκτρονικά παραστατικά έχουν περιορισμένη διείσδυση και οι επιχειρήσεις που χρησιμοποιούν σύγχρονες τεχνολογίες οργάνωσης της παραγωγής είναι λίγες. Έμφαση θα δοθεί στην ψηφιοποίηση της λειτουργίας των επιχειρήσεων Αγροδιατροφής Βιομηχανίας τροφίμων, Ενέργειας, Εφοδιαστικής αλυσίδας-μεταφορών, Τουρισμού, Υγείας Φαρμάκων και Υλικών κατασκευών. Ώθηση του Τομέα Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ΤΠΕ) για την ανάπτυξη της ψηφιακής οικονομίας και της απασχόλησης. Με την κρίση, ο κλάδος έχει συρρικνωθεί στα 5,7 δισεκ. ευρώ ετησίως. Οι τηλεπικοινωνίες αποτελούν το 60% (31% στη Δ. Ευρώπη), ο εξοπλισμός πληροφορικής και τηλεπικοινωνιών το 21% (το ίδιο με τη Δ. Ευρώπη) και οι υπηρεσίες πληροφορικής και λογισμικού μόνο το 19% (47% στη Δ. Ευρώπη). 14

15 Στοχοι των NGN στην Ελλάδα ΙΙ Ενδυνάμωση του ανθρώπινου δυναμικού με ψηφιακές δεξιότητες. Η πληθυσμιακή ομάδα άνω των 55 ετών, αποτελεί την πλειονότητα του 30% του πληθυσμού, που δεν έχει χρησιμοποιήσει ποτέ το διαδίκτυο και υστερεί σημαντικά σε ψηφιακές δεξιότητες. Αναθεώρηση της δομής των Ψηφιακών Υπηρεσιών του Δημοσίου. Πολλά έργα πληροφορικής του Δημοσίου εξακολουθούν να είναι «Ολοκληρωμένα Πληροφοριακά Συστήματα». Άρση των αποκλεισμών και διάχυση των ωφελειών της ψηφιακής οικονομίας. Στις ηλικίες άνω των 55 ετών, μόνο το 21,1% χρησιμοποιεί τακτικά το διαδίκτυο, με τον αντίστοιχο μέσο όρο της Ε.Ε να είναι στο 43%. Αντίστοιχα, η χρήση του διαδικτύου από τον ελληνικό πληθυσμό με χαμηλό επίπεδο εκπαίδευσης, αγγίζει το 22,7%, έναντι 46,2% που είναι ο αντίστοιχος μέσος όρος της Ε.Ε. Ενίσχυση Ασφάλειας και εμπιστοσύνης. Η δημιουργία κατάλληλων συνθηκών για την αύξηση της εμπιστοσύνης των χρηστών στις ΤΠΕ, αποτελεί ουσιαστική προϋπόθεση για την διεύρυνση της χρήσης τους, για την επιτυχία της ηλεκτρονικής διακυβέρνησης αλλά και για την ανάπτυξη της ψηφιακής οικονομίας. 15

16 Τα σύγχρονα δίκτυα τηλεπικοινωνιών Όταν κατασκευάστηκαν τα υφιστάμενα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα, οι κυριότεροι ανάδοχοι ήταν κυρίως μονοπωλιακές και κρατικές τηλεφωνικές εταιρείες για την παροχή Υπηρεσιών Προς τα τέλη της δεκαετίας του 1990, τα δίκτυα αυτά (και σε ορισμένες περιπτώσεις τα δίκτυα διανομής τηλεοπτικού σήματος) άρχισαν να χρησιμοποιούνται για την παροχή υπηρεσιών διαβίβασης δεδομένων Δεδομένου του αυξανόμενου αριθμού των υπηρεσιών και των εργαλείων πληροφορικής που αναπτύσσονται και του μεγαλύτερου όγκου δεδομένων που διαβιβάζονται, τα προηγμένα δίκτυα επικοινωνιών πρέπει να είναι σε θέση να ανταποκρίνονται στις ανάγκες ταχύτητας, χωρητικότητας, ποιότητας και αξιοπιστίας 16

17 Σύγκλιση... Τι θέλει ο χρήστης σήμερα; Ενιαία πρόσβαση σε Δεδομένα, Φωνή και Βίντεο. Οι χρήστες ΔΕΝ ενδιαφέρονται για την τεχνολογία Ενδιαφέρονται να απολαμβάνουν τις υπηρεσίες ΠΑΝΤΟΥ Ενδιαφέρονται για καλές τιμές. ποιότητα υπηρεσιών υποστήριξη Οι τάσεις... Σύγκλιση Τεχνολογικών πεδίων (Τηλ/νίες, Πληροφορική, Περιεχόμενο και Μέσα) Σύγκλιση Δικτύων (οδηγούμαστε σε ένα δίκτυο βασισμένο στο IP με ενιαίο control & service layer ) Σύγκλιση Υπηρεσιών (ίδια υπηρεσία να προσφέρεται μέσω διαφορετικών δικτύων πρόσβασης σε διαφορετικά τερματικά) Σύγκλιση Τερματικών Συσκευών (Τηλέφωνο-PDA-Υπολογιστής-MP3-player- Photo/Video Camera / TV). ΣΤΟΧΟΣ: Αποδοτική ανάπτυξη μέσω ενιαίας πλατφόρμας πολλαπλών υπηρεσιών 17

18 Ο χωρος των επικοινωνιών σημερα Νέοι κανονισμοί στο χώρο των Τηλεπικοινωνιών Πλήρης ψηφιακοποίηση δικτύων και τερματικών Μεγάλη διαθεσιμότητα και χωρητικότητες δικτύων Έκρηξη ανάπτυξης του Internet Μεγάλη ανάπτυξη των ευρυζωνικών ασυρματικών τεχνολογιών 18

19 Με αποτελεσμα. Διαφορετικοί τομείς όπως Πληροφορική, Τηλεπικοινωνίες, ΜΜΕ και ψυχαγωγίας βρίσκονται στη διαδικασία της σύγκλισης ή έχουν ήδη συγκλίνει. Διαφορετικές υπηρεσίες συγκλίνουν και παρέχονται ως ένα προϊόν (Triple Play). Οι τερματικές συσκευές συγκλίνουν ώστε να υποστηρίζονται πολλές υπηρεσίες - μέσα από την ίδια συσκευή, όπως τηλεφωνία, video ή personal computing Τηλεπικοινωνιακοί οργανισμοί, εταιρείες media και πληροφορικής χρησιμοποιούν τις νέες τεχνολογικές και κανονιστικές δυνατότητες ώστε να προσφέρουν προϊόντα εκτός του παραδοσιακού πεδίου ενδιαφέροντος,επεκτεινόμενες σε διεθνείς αγορές. 19

20 Πως οριζεται η συγκλιση; Σύγκλιση = Η δυνατότητα διαφορετικών δικτύων να παρέχουν το ίδιο σύνολο υπηρεσιών και Η ενοποίηση όλων των πιθανών τερματικών ενός χρήστη σε ένα Σύγκλιση = Σύγκλιση τερματικών Σύγκλιση πρόσβασης Σύγκλιση δικτύων Σύγκλιση υπηρεσιών 20

21 Συγκλιση Ι Σύγκλιση τερματικών Η δυνατότητα να διαχειρισης φωνής και δεδομένων από μία και μόνο τερματική συσκευή, όπως ένα PC, τηλέφωνο ή ένα set τηλεόρασης PC-to-PC τηλεφωνικές κλήσεις IP τηλέφωνα με χρήση Ethernet συνδέσεων Desktop τηλέφωνα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σαν PCs Web browsing σe TV set Σύγκλιση πρόσβασης η χρήση διαφορετικών μέσων πρόσβασης στον τελικό χρήστη για την παροχή κοινής πλατφόρμας υπηρεσιών 21 Χαλκός - DSL Ομοαξονικό καλώδιο cable modems Οπτικό καλώδιο - PON Ευρυζωνικές ασυρματικές τεχνολογίες (WiFi-WiMax(?)-LTE)

22 Σύγκλιση ΙΙ Σύγκλιση Δικτύων Η ολοκλήρωση δικτύων φωνής, δεδομένων και video σε ένα «ομογενές» δίκτυο παροχής όλων των υπηρεσιών IP σαν μια κοινή πλατφόρμα μεταφοράς SIP σαν ένα κοινό πρωτόκολλο επικοινωνίας (Session Initiation Protocol) είναι πρωτόκολλο επικοινωνίας μέσω δικτύων ΗΥ που επιτρέπει την μεταφορά πολυμεσικών πληροφοριών είτε μεσω του διαδικτύου είτε μέσω ενός τοπικού δικτύου. Για την εφαρμογή του απαιτείται η χρήση ενός υπολογιστή) IP Multimedia Subsystem (IMS) σαν μια αναδυόμενη αρχιτεκτονική fixed και mobile δικτύων Σύγκλιση υπηρεσιών Η διάθεση μιας γκάμας υπηρεσιών μέσω ενός «πακέτου» προϊόντων Voice, video,data (Multimedia communications) VoIP, Unified messaging, Videoconferencing Συγκλίνουσες σταθερές και κινητές υπηρεσίες Παραδείγματα: VoIP, Internet μέσω Web TV, and World Wide Web access μέσω κινητών τηλεφώνων 22

23 Συγκλιση δικτύων - υπηρεσιών 23 ΔΙΚΤΥΑ NGN

24 ΜΕΡΟΣ Β 24

25 Η διαδικασία της Επικοινωνίας Ι Πηγή: παράγει τα δεδομένα - Πληροφορία Πομπός: Ο πομπός τροποποιεί και κωδικοποιεί την πληροφορία με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγει ηλεκτρομαγνητικά σήματα τα οποία μπορούν να μεταδοθούν μέσω κάποιου είδους συστήματος μετάδοσης Σύστημα μετάδοσης: Αυτό μπορεί να είναι μία μονή γραμμή μετάδοσης ή ένα πολύπλοκο δίκτυο που συνδέει την πηγή με τον προορισμό Δέκτης: Ο δέκτης δέχεται το σήμα από το σύστημα μετάδοσης και το μετατρέπει σε τέτοια μορφή ώστε να μπορεί να είναι κατανοητή από την συσκευή προορισμού 25 Προορισμός: Παίρνει τα εισερχόμενα δεδομένα από τον δέκτη

26 Μια απλή dial up σύνδεση 26

27 Τύποι ζεύξεων Οι τερματικές διατάξεις ή κόμβοι συνδεόνται μεσω ΖΕΥΞΕΩΝ Direct Link has no intermediate devices Point-to-Point is a direct link where only 2 devices share the link Multi-Point a direct link shared by (possibly) more than two devices or Broadcast: Point-to-multipoint. Όλοι λαμβάνουν το ίδιο σήμα. [Cable TV, TV, radiolans] Indirect Link passes through one or more intermediaries before arriving at the destination Ασύρματες Ενσύρματες 27

28 Είναι τα δικτυα επικοινωνιων απαραιτητα; Τι γίνεται όταν υπάρχουν περισσότεροι χρήστες;

29 Είναι τα δικτυα επικοινωνιων απαραιτητα; Σε μεγάλα δίκτυα δεν είναι δυνατό να υπάρχει ζεύξη από σημείου σε σημείο ανάμεσα σε κάθε ζευγάρι χρηστών απαγορευτικό κόστος σπατάλη πόρων Ένα δίκτυο είναι οργανωμένο κατά τέτοιον τρόπο, ώστε διαφορετικές ροές πληροφορίας να χρησιμοποιούν από κοινού τις ίδιες τηλεπικοινωνιακές ζεύξεις 29

30 30 Δικτυο επικοινωνιων

31 Τα δομικά στοιχεία των δικτύων 1. Ο κόμβος: μπορεί να είναι οποιοσδήποτε συσκευή του δικτύου Τερματικός κόμβος Κόμβος μεταγωγής. Πραγματοποιεί τη μεταγωγή - δρομολόγηση της πληροφορίας από την πηγή, στον προορισμό 2. Το μέσο διασύνδεσης 3. Το πρωτόκολλο επικοινωνίας αποτελείται από ολοκληρωμένα κυκλώματα καθώς και από τα προγράµµατα της κάρτας διασύνδεσης του δικτύου και είναι υπεύθυνο για τη λογική της επικοινωνίας του δικτύου. 31

32 Δεν είναι δυνατή η προβολή αυτής της εικόνας αυτή τη στιγμή. Δικτύωση - Networking 32 Δεν θεωρείται συνήθως πρακτικό δύο συσκευές να είναι άμεσα συνδεδεμένες λόγω: Οι συσκευές μπορεί να είναι πολύ μακρυα η μία από την άλλη Ένας μεγάλος αριθμός συσκευών θα χρειαζόταν έναν μη πρακτικά εφικτό μεγάλο αριθμό συνδέσεων Η λύση είναι να συνδέσουμε κάθε συσκευή σ ένα επικοινωνιακό δίκτυο Δίκτυα για εταιρίες (client/server, κτλ) Δίκτυα για ιδιώτες(www, , videoconference, κτλ) ΔημόσιοΤηλεφωνικό δίκτυο Δίκτυα επικοινωνιών Circuit Switched: Η ζεύξη αποκαθίσταται μόνο μεταξύ δυο σημείων [Analog Telephone] packet Switched : Διευθυνσιοδοτημένα δεδομένα στέλνονται από σημείο σε σημείο μέσω ενός πολύπλοκου δικτύου κόμβων (Internet)

33 Μέθοδοι αποκατάστασης σύνδεσης σε ένα δίκτυο I. Μεταγωγή κυκλώματος (circuit switching) Χρήση μεταγωγών για την αποκατάσταση της ζεύξης μεταξύ δυο σημείων Η ζεύξη είναι ενεργή όσο διαρκεί η επικοινωνία Συνδέσεις μεγάλης διάρκειας 33

34 Παράδειγμα: ΤΟ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ 34

35 Μέθοδοι αποκατάστασης σύνδεσης σε ένα δίκτυο II. Μεταγωγή πακέτων (packet switching) Κατακερματισμός της πληροφορίας σε διευθυνσιοδοτημένα πακέτα Ανακατασκεύη πακέτου στον προορισμό ( , TCP/IP) Μη αξιόπιστη μετάδοση Απαιτεί γρήγορη δρομολόγηση (routing) 35

36 Μέθοδοι δρομολόγησης πακέτων IIa. Μεθοδος Αυτοδύναμου πακέτου datagram 36 36

37 Μέθοδοι δρομολόγησης πακέτων IIb. Μέθοδος Νοητού κυκλώματος 37 37

38 Είδη Δικτύων Με κριτήριο τη γεωγραφική κάλυψη Wide Area Network (WAN) Εθνικό ή Διεθνές επίπεδο Μέσω παρόχων Metropolitan Area network (MAN) Επίπεδο πόλης/περιοχής Τοπικό φορέα/πάροχο Local Area Network (LAN) Με κριτήριο την ιδιοκτησία Δημόσια Ιδιωτικά Dial-Up Network Σύνδεση υπολογιστή μέσω modem και τηλεφωνικής γραμμής σε ένα άλλο δίκτυο δεδομένων Με κριτήριο το φυσικό μέσο μετάδοσης Ενσύρματα (Οπτικών ινών και χάλκινων καλωδίων) Ασύρματα (επίγεια και δορυφορικά) 38

39 Μοντέλο OSI Πρωτόκολλο επικοινωνίας: ένα σύνολο αναλυτικών κανόνων που πρέπει να τηρούνται για να εξασφαλίζεται ο πλήρης έλεγχος σε μία συγκεκριμένη λειτουργία ενός επικοινωνιακού συστήματος. Μοντέλο OSI: προτυποποιημένο μοντέλο επτά (7) επιπέδων. Κάθε επίπεδο συγκροτείται από ένα σύνολο πρωτοκόλλων. 39

40 Δίκτυα WAN ή δίκτυα κορμού - SDH SONET - ETHERNET 40G/50G/ 100G LAN 10G/25G Gigabit 10/100M 40

41 Τοπολογίες δικτύων Τοπολογία αστέρα Τοπολογία δακτυλίου Τοπολογία Αρτηρίας Τοπολογία Mesh 41

42 To τηλεπικοινωνιακό δίκτυο A local area network interconnects users in a large room or work area, a department, a home, a building, an office or factory complex, or a group of buildings. A campus network interconnects a several LANs in a localized area. A metro network interconnects facilities ranging from buildings located in several city blocks to an entire city and the metropolitan area surrounding it. An access network encompasses connections that extend from a centralized switching facility to individual businesses, organizations, and homes. 42

43 Τηλεπικοινωνιακά (τηλεφωνικά) δίκτυα Κ/V Α/Κ 43 43

44 Τα στρώματα του τηλεπ/κού Δικτύου 44

45 Στρώματα Τεχνολογίας τηλεπικοινωνιών Στρώμα εφαρμογής ή υπηρεσίας Φωνή Δεδομένα VoIP Στρώμα τεχνολογίας Στενή Ζώνη Μισθωμένες γραμμές ATM -GE or 10GE IP MPLS PDH SDH Φυσικό επίπεδο DWDM 45

46 3Com Υποδομές τηλεπικοινωνιών CPE Local Loop Switching Systems Interoffice Trunks Switching Systems Local Loop CPE Telephone Carrier System Subscriber Loop Plant Local Central Office Toll Connecting Trunks Inter Exchange Satellite Systems Microwave Systems Toll Switching Inter Exchange Local Switching Local Central Office Customer Premises Equipment PBX Local Switching Systems Interoffice Truncks Tandem Switch Coaxial System Tandem Switch Modem Modem Pool Fax Local Central Office Fiber Optic Carrier System Modem Modem Dedicated (Private) Line Τηλεπικοινωνιακό Δίκτυο Multiplexer Computer Multiplexer Modem or Channel Service Unit 46 Computer Computer Local Area Network Modem Gateway

47 Πηγές πληροφορίας Σήμα: συνάρτηση του χρόνου Ηχος: ΒW = 3400 Hz ή 15 khz Εικόνα Video: BW= 5 ΜΗz HY data 47

48 Ψηφιακό-αναλογικό σήμα Αναλογικό Συνεχές σήμα (παραδοσιακή τηλεόραση, μετάδοση φωνής- τηλεφωνία, ραδιόφωνο, 1η γενιά κινητής ( MHz)) Ψηφιακό Κβαντισμένο σήμα. Διακριτές τιμές Αναλογικό ψηφιακό σήμα: Ρυθμός Νyquist 48

49 Ψηφιακό-αναλογικό σήμα 49

50 Aναλογικό σήμα 50

51 Ψηφιακό σήμα 51

52 Απαιτήσεις Μετάδοσης 52

53 Φυσικά μέσα μετάδοσης Τα φυσικά μέσα με τα οποία υλοποιείται το τηλεπικοινωνιακό κανάλι είναι: Ασύρματα (unguided media): To σήμα διαδίδεται στον ελεύθερο χώρο π.χ., radio, ΤV Ενσύρματα μέσα (guided media): To σήμα διαδίδεται σε υλικά αγώγιμα ή διηλεκτρικά οπως χαλκός ή γυαλί: πχ δισύρματες γραμμές (UTP), ομοαξονικά καλώδια, οπτικές ίνες (fiber) 53

54 Περιοχές Συχνοτήτων 54

55 Διαμόρφωση Ο διαμορφωτής πρέπει να εκμεταλλεύεται πλήρως διαθέσιμο εύρος ζώνης του καναλιού Διαμόρφωση: είναι η διαδικασία με την οποίa η πληροφορία «τοποθετείται» σε ένα φυσικό σήμα έτσι ώστε να είναι κατάλληλη για μετάδοση μέσω ενός φυσικού καναλιού Τύποι διαμόρφωσης Ανάλογα με τη μορφή της πληροφορίας Αναλογική Ψηφιακή Ανάλογα με τη φέρουσα Βασικής Ζώνης Διέλευσης ζώνης 55

56 Πολυπλεξία Οι End users δικτύου έχουν χαμηλούς ρυθμούς μετάδοσης. Πως θα αυξηθεί ο ρυθμός μετάδοσης στο δίκτυο; TDM (Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου) FDM (Πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας) 56

57 Οπτική Μετάδοση-Τεχνολογία Στα οπτικά συστήματα χρησιμοποιείται «φως» (infrared) σαν μέσο μεταφοράς πληροφορίας. Το «φως» οδηγείται μέσω οπτικών ινών (fiberoptic technology) (HP) 57

58 Γιατί? Cost-effective για μεταφορά μεγάλου όγκου πληροφορίας (voice, data) σε υψηλούς ρυθμούς Αναισθησία σε ηλεκτρικές παρεμβολές. Μικρότερο βάρος και χώρο (HP) 58

59 Εφαρμογές (1) Long distance telecommunication up to 600 km repeater spans, up to 9000 km total link length Access network (1 km - 20 km) Κόστος, ανταγωνισμός (MAN, FTTC, FTTH) 59

60 Η διαδικασία της Επικοινωνίας Δημιουργία Σήματος- μήνυμα πληροφορίας m(t): ομιλία, μουσική, εικόνα, κινούμενη εικόνα (video), data Περιγραφή m(t) με τη βοήθεια συνόλου συμβόλων - κωδικοποίηση Ηλεκτρομαγνητικό Προσαρμογή των συμβόλων για μετάδοση στο χρησιμοποιούμενο φυσικό μέσο μετάδοσης (κανάλι ή δίαυλος) - Διαμόρφωση Μετάδοση των κωδικοποιημένων συμβόλων στο δέκτη σε ηλεκτρική μορφή Αποκωδικοποίηση και αναπαραγωγή των συμβόλων Αναδημιουργία του m(t) + n(t) αφού το σήμα υποβαθμίζεται λόγω ατελειών του συστήματος (n(t): noise) 60

61 Σύστημα Επικοινωνίας Σύστημα πηγής Πομπός Σύστημα προορισμού Δέκτης Σκοπός: η διαβίβαση συμβόλων να γίνεται με όσο υψηλότερο ρυθμό διαβίβασης και πιστότητα 61

62 Πρωταρχικοί πόροι των επικοινωνιών Εκπεμπόμενη ισχύς P Εύρος ζώνης καναλιού μετάδοσης Εύρος ζώνης του σήματος BW Εν γένει η ισχύς του σήματος κατανέμεται σε ένα εύρος συχνοτήτων από 0 έως f B (εύρος βασικής ζώνης (και BW=f B baseband) Θόρυβος SNR (=S/N) (S η ισχύς του σήματος στο δέκτη και Ν η ισχύς του Θορύβου) 62

63 Εξέλιξη Τηλεπικοινωνιών. 63

64 Τάσεις ζήτησης Εύρους ζώνης Relative Load 50 Total: 35%/year Voice: 10%/year Source: Year 64

65 Ποιοι ωθούν τις εξελίξεις; Η Εκτεταμένη Ανάπτυξη των Συστημάτων που υπάρχουν Η αύξηση της ζήτησης εύρους ζώνης που διπλασιάζεται κάθε χρόνο Ο Ανταγωνισμός μεταξύ των Παρόχων Υπηρεσιών Δικτύου μεταφοράς τηλεπικοινωνιακής ζήτησης 65

66 Ελληνική πραγματικότητα Ι Ε.Ε.Τ.Τ. (Εθνική Επιτροπή Τηλεπικοινωνιών & Ταχυδρομείων) Πλήρης Απελευθέρωση το 2001 Σταθερή Ασύρματη Πρόσβαση 2000 Κινητή τηλεφωνία 1993 (Cosmote 1998, Q 2001) 66

67 Ελληνική πραγματικότητα ΙΙ Tο 1994, 37 εταιρίες πήραν άδεια παροχής τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών από την (ΕΕΤΤ) Σταθερής Πρόσβασης: (ΟΤΕ-COSMOTE, Tellas, Vivodi + on Telecom, Forthnet, Teledome, Cosmoline,, Vodafone, CYTA) Κινητής Πρόσβασης: (Cosmote, Vodafone, Wind, CYTA) Internet: (FORTHnet, OTEnet, Hellas On Line,, Internet Hellas, Panafonet,) TV: (NOVA, Cosmote, Vodafone, CYTA) 67

68 TYΠΟΠΟΙΗΣΗ 68 68

69 Φορείς Τυποποίησης ITU (International Telecommunication Union) CCITT (Consultative Committee on International Telephone and Telegraph) Group II (telephone operation and quality of service) End to End Services Interfaces CCIR (Consultative Committee on International Radio) ISO (International Standardization Organization) ANSI (American National Standards Institute) ECSA (Exchange Carriers Standards Association) EIA (Electronics Industries Association) IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) IEC (International Electrotechnical Commission CBEMA (Computer and Business Manufacturers Association NIST (National Institute of Standards and Technology) 69

70 Φορείς Τυποποίησης - Europe European Standards Setting Bodies CEPT (Conference Europeen des Administration des Postes et des Telecomunications ETSI (European Telecommunication Standards Institute) CEN and CENELEC ECMA (European Computer Manufactures Association 70