Δίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων Ενότητα 1: Εισαγωγή

Transcript

1 Δίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων Ενότητα 1: Εισαγωγή Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα του ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας και της Ανώτατης Εκκλησιαστικής Ακαδημίας Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Εισαγωγή

5 Σκοποί ενότητας Σκοπός της ενότητας είναι η εισαγωγή στον τομέα των δικτύων υψηλών ταχυτήτων. 5

6 Περιεχόμενα (1/4) Μοντέλο τηλεπικοινωνιών. Τμήματα μοντέλου τηλεπικοινωνιών. Δίκτυο τηλεπικοινωνιών. Ταξινόμηση Δικτύων. Μοντέλο Open Systems Interconnection (OSI). Τα Στρώματα του OSI. 6

7 Περιεχόμενα (2/4) Μοντέλο OSI - Λειτουργίες από άκρο σε άκρο στα επίπεδα 4 έως 7. Χρήση μονάδων δεδομένων πρωτοκόλλου (PDU) στο OSI. Τα Στρώματα του OSI Συνέχεια. Σύγκριση αρχιτεκτονικών πρωτοκόλλων OSI και Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). Μεταγωγή Κυκλώματος. 7

8 Περιεχόμενα (3/4) Μεταγωγή Πακέτου. Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτων. Δίκτυα Μεταγωγής Κυκλώματος και Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτου. Δίκτυα Ευρείας Εκπομπής. Είδη μεταγωγής πακέτου. Καθορισμός Δικτυακών Υπηρεσιών. 8

9 Περιεχόμενα (4/4) Κατηγορίες επικοινωνιακής κίνησης με βάση την καθυστέρηση. Πολυπλεξία. Βιβλιογραφία. 9

10 Μοντέλο τηλεπικοινωνιών Βασικός σκοπός. Ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ δυο πλευρών. Σχήμα 1. Μοντέλο τηλεπικοινωνιών (διαφάνεια 5), ανακτήθηκε 6/12/

11 Πηγή (Source). Τμήματα μοντέλου τηλεπικοινωνιών (1/4) Παράγει τα δεδομένα που θα μεταδοθούν. Πομπός (Transmitter). Κωδικοποιεί την πληροφορία. Παράγει ηλεκτρομαγνητικά σήματα τα οποία μπορούν να μεταδοθούν μέσω κάποιου συστήματος μετάδοσης. 11

12 Τμήματα μοντέλου τηλεπικοινωνιών (2/4) Πομπός (Συνέχεια). Π.χ. ένα modem. Λαμβάνει μία σειρά ψηφιακών δεδομένων από τον υπολογιστή. Τα μετατρέπει σε αναλογικό σήμα. Το αναλογικό σήμα μεταδίδεται μέσω του τηλεφωνικού δικτύου. 12

13 Τμήματα μοντέλου τηλεπικοινωνιών (3/4) Σύστημα μετάδοσης (Transmission System) Μεταφέρει δεδομένα από την πηγή στον προορισμό. Μπορεί να είναι μία μονή γραμμή μετάδοσης ή ένα πολύπλοκο δίκτυο που συνδέει την πηγή με τον προορισμό. Δέκτης (Receiver). Δέχεται το σήμα από το σύστημα μετάδοσης. Το μετατρέπει στην κατάλληλη μορφή ώστε να είναι κατανοητό από τη συσκευή προορισμού. 13

14 Τμήματα μοντέλου τηλεπικοινωνιών (4/4) Δέκτης (Συνέχεια). Π.χ. ένα modem. Λαμβάνει το αναλογικό σήμα που προέρχεται από το δίκτυο. Το μετατρέψει σε σειρά από bits ώστε να είναι κατανοητό από τον υπολογιστή. Προορισμός (Destination). Λαμβάνει τα εισερχόμενα δεδομένα από τον δέκτη. 14

15 Δίκτυο τηλεπικοινωνιών (1/3) Τα τμήματα ενός δικτύου τηλεπικοινωνιών. Τηλεπικοινωνιακοί κόμβοι. Φυσικά μέσα διάδοσης της πληροφορίας. Γραμμές επικοινωνίας. Μέσα πρόσβασης των συνδρομητών στο δίκτυο. Τηλέφωνα, υπολογιστές κλπ.. 15

16 Δίκτυο τηλεπικοινωνιών (2/3) Τα τμήματα ενός δικτύου τηλεπικοινωνιών (Συνέχεια). Τηλεπικοινωνιακές συσκευές που χρησιμοποιούνται από κοινού από τους συνδρομητές του δικτύου. Servers, εκτυπωτές κλπ.. Πρωτόκολλα επικοινωνίας. Τα μέρη του δικτύου επικοινωνούν μεταξύ τους ακολουθώντας σύνολα από κανόνες επικοινωνίας. 16

17 Δίκτυο τηλεπικοινωνιών (3/3) Σχήμα 2. Απλό δίκτυο μεταγωγής (διαφάνεια 4), ανακτήθηκε 6/12/

18 Ταξινόμηση Δικτύων (1/5) Ταξινόμηση ανάλογα με τον τρόπο προώθησης των δεδομένων. Δίκτυα Μεταγωγής. Μεταγωγή Κυκλώματος. Π.χ. τηλεφωνικό δίκτυο. Μεταγωγή Πακέτου. Π.χ. Internet. 18

19 Ταξινόμηση Δικτύων (2/5) Ταξινόμηση ανάλογα με τον τρόπο προώθησης των δεδομένων (Συνέχεια). Δίκτυα Ευρείας Εκπομπής. Π.χ. ραδιοφωνικά, τηλεοπτικά δίκτυα, δορυφορικά δίκτυα και τοπικά δίκτυα. 19

20 Ταξινόμηση Δικτύων (3/5) Ταξινόμηση ανάλογα με τη γεωγραφική κάλυψη. Σχήμα 3. Ταξινόμηση δικτύων ανάλογα με τη γεωγραφική κάλυψη. 20

21 Ταξινόμηση Δικτύων (4/5) Ταξινόμηση ανάλογα με τη θέση τους στο τηλεπικοινωνιακό σύστημα. Δίκτυα Πρόσβασης. Ενσύρματα. Public Switched Telephone Network (PSTN), Integrated Services Digital Network (ISDN), Digital Subscriber Line (xdsl), Ethernet (802.3), Cable Television (CATV), Optics). Ασύρματα. Wi-Fi ή Wireless Lan (802.11), Wi-Max (802.16), Wireless Personal Area Network -PAN (802.15), Global System for Mobile Communications/ General Packet Radio Service (GSM/GPRS), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). 21

22 Ταξινόμηση Δικτύων (5/5) Ταξινόμηση ανάλογα με τη θέση τους στο τηλεπικοινωνιακό σύστημα (Συνέχεια). Δίκτυα Κορμού. Ενσύρματα: Internet, Synchronous Optical Networking/Synchronous Digital Hierarchy (SONET/SDH). Ασύρματα: Μικρο-κυμματικές ζεύξεις. Σχήμα 4. Ταξινόμηση ανάλογα με τη θέση τους στο τηλεπικοινωνιακό σύστημα. 22

23 Μοντέλο OSI Open Systems Interconnection OSI. Αναπτύχθηκε από τον οργανισμό International Standards Organisation (ISO). Καθορίζει μία αρχιτεκτονική επτά στρωμάτων. 23

24 Τα Στρώματα του OSI (1/7) Σχήμα 5. Τα στρώματα του OSI. 24

25 Τα Στρώματα του OSI (2/7) Φυσικό Στρώμα (Physical Layer). Σχετίζεται με την μετάδοση των bits μέσω του φυσικού μέσου. Στρώμα Ζεύξης Δεδομένων (Data Link Layer). Παρέχει αξιόπιστη μεταφορά της πληροφορίας μέσω της φυσικής ζεύξης. Στέλνει πλαίσια με απαραίτητες πληροφορίες ελέγχου για συγχρονισμό, έλεγχο σφαλμάτων και ροής. 25

26 Τα Στρώματα του OSI (3/7) Στρώμα Δικτύου (Network Layer). Παρέχει ανεξαρτησία στα ανώτερα στρώματα από την μετάδοση των δεδομένων καθώς και από τις τεχνολογίες μεταγωγής/δρομολόγησης που χρησιμοποιούνται. Είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία, τη διατήρηση και τον τερματισμό των συνδέσεων. Γνωστά πρωτόκολλα. IP, X25, Χ75, OSI CLNP. 26

27 Τα Στρώματα του OSI (4/7) Τα τέσσερα επόμενα στρώματα εκτελούν λειτουργίες από άκρο σε άκρο ανάμεσα σε δύο υπολογιστικά συστήματα που επικοινωνούν μεταξύ τους. Στρώμα Μεταφοράς (Transport Layer). Παρέχει αξιόπιστη και διαφανή μεταφορά δεδομένων μεταξύ τερματικών συσκευών. Παρέχει την από άκρο σε άκρο ανάκτηση από σφάλματα και τον έλεγχο ροής. 27

28 Τα Στρώματα του OSI (5/7) Στρώμα Συνόδου (Session Layer). Παρέχει τη δομή ελέγχου για την επικοινωνία μεταξύ των εφαρμογών. Δημιουργεί, διαχειρίζεται και τερματίζει συνδέσεις-συνόδους μεταξύ των εφαρμογών που επικοινωνούν. Π.χ. επιτελεί εργασίες όπως έλεγχος username και password. Γνωστά πρωτόκολλα. ISO 8327, X

29 Τα Στρώματα του OSI (6/7) Στρώμα Παρουσίασης (Presentation Layer). Παρέχει ανεξαρτησία στις διεργασίες της εφαρμογής από τις διαφορές στην αναπαράσταση των δεδομένων. Σε αυτό το στρώμα πραγματοποιούνται διαδικασίες κρυπτογράφησης, συμπίεσης, μετασχηματισμού μορφών των αρχείων κτλ.. Γνωστά πρωτόκολλα. X.226, X

30 Τα Στρώματα του OSI (7/7) Στρώμα Εφαρμογής (Application Layer). Παρέχει στους χρήστες πρόσβαση στο περιβάλλον του OSI. Γνωστά πρωτόκολλα. X.400, X.500, X.520, Transmission Processing (TP). 30

31 Μοντέλο OSI - Λειτουργίες από άκρο σε άκρο στα επίπεδα 4 έως 7 Σχήμα 6. OSI Μοντέλο -Τα επίπεδα 4 έως 7 επιτελούν λειτουργίες από άκρο σε άκρο, διαφάνεια 7, ανακτήθηκε 6/12/

32 Χρήση μονάδων δεδομένων πρωτοκόλλου (PDU) στο OSI Σχήμα 7. Χρήση μονάδων δεδομένων πρωτοκόλλου (PDU) στο OSI, διαφάνεια 25, ανακτήθηκε 6/12/

33 Τα Στρώματα του OSI - Συνέχεια Κάθε στρώμα. Εκτελεί ένα σύνολο λειτουργιών. Μπορεί να υλοποιηθεί με εναλλακτικούς τρόπους. Οι διαφορετικές υλοποιήσεις κάθε στρώματος έχουν ίδιες διεπαφές. Οι πληροφορίες του N στρώματος περνούν στο N-1 στρώμα ως δεδομένα. 33

34 Σύγκριση αρχιτεκτονικών πρωτοκόλλων OSI και TCP/IP Mail, VoIP, Web Services, FTP, Telnet. Transmission Control Protocol - TCP, User Datagram Protocol UDP. Σχήμα 8. Σύγκριση αρχιτεκτονικών πρωτοκόλλων OSI και TCP/IP. 34

35 Μεταγωγή Κυκλώματος Εγκαθίσταται ένα αποκλειστικό μονοπάτι μεταξύ δύο σταθμών που επικοινωνούν. Ο σταθμός πηγής μεταδίδει τα δεδομένα στον σταθμό προορισμού μέσω του αποκλειστικού μονοπατιού. Το μονοπάτι αποτελείται από μία ακολουθία από φυσικές συνδέσεις μεταξύ των κόμβων του δικτύου. 35

36 Μεταγωγή Πακέτου Τα δεδομένα αποστέλλονται ως μία ακολουθία από μικρά τεμάχια που ονομάζονται πακέτα. Κάθε πακέτο δρομολογείται μέσω του δικτύου από κόμβο σε κόμβο από ένα μονοπάτι που οδηγεί από την πηγή στον προορισμό. Χρησιμοποιείται συνήθως για επικοινωνίες μεταξύ υπολογιστών. 36

37 Μεταγωγή Πακέτου - Παράδειγμα Σχήμα 9. Μεταγωγή Πακέτου Παράδειγμα, σχήμα 10.11, ανακτήθηκε 6/12/

38 Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτων (1/5) Δίκτυα Μεταγωγής Αυτοδύναμου Πακέτου. Κάθε πακέτο ακολουθεί διαφορετική διαδρομή προκειμένου να φθάσει στον προορισμό του. Ασυνδεσμοστραφής Τεχνική. Δεν έχουμε εγκατάσταση σύνδεσης. Αυξημένη Διαθεσιμότητα. 38

39 Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτων (2/5) Σχήμα 10. Παράδειγμα μεταγωγής αυτοδύναμου πακέτου, σχήμα 10.12, ανακτήθηκε 6/12/

40 Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτων (3/5) Δίκτυα Μεταγωγής Νοητού Κυκλώματος. Πριν αποσταλούν τα πακέτα. Εγκαθίσταται μία νοητή σύνδεση μεταξύ του αποστολέα και του παραλήπτη. Από τη σύνδεση αυτή θα περάσουν όλα τα πακέτα του μηνύματος. Συνδεσμοστραφής Τεχνική. Σωστή ταξινόμηση και έλεγχος ορθότητας των παραληφθέντων πακέτων. 40

41 Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτων (4/5) Δίκτυα Μεταγωγής Νοητού Κυκλώματος (Συνέχεια). Δυνατότητα ελέγχου ροής. Μικρές μεταβολές στη χρονική απόκριση. Μικρότερος φόρτος στο δίκτυο. 41

42 Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτων (5/5) Σχήμα 11. Παράδειγμα μεταγωγής νοητού κυκλώματος, σχήμα 10.13, ανακτήθηκε 6/12/

43 Δίκτυα Μεταγωγής Κυκλώματος & Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτου (1/2) Στην επόμενη διαφάνεια παρουσιάζεται η αλληλουχία των διαδικασιών για τη μετάδοση δεδομένων σε: a. Δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος. b. Δίκτυα μεταγωγής νοητού κυκλώματος. c. Δίκτυα μεταγωγής αυτοδύναμου πακέτου. 43

44 Δίκτυα Μεταγωγής Κυκλώματος & Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτου (2/2) Σχήμα 12. Δίκτυα Μεταγωγής Κυκλώματος και Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτων, διαφάνεια 32, ανακτήθηκε 6/12/

45 Δίκτυα Ευρείας Εκπομπής (1/2) Ένα μήνυμα μεταδίδεται προς πολλούς αποδέκτες. Το μέσο είναι κοινό. Όλοι οι σταθμοί βρίσκονται πάνω στην ίδια ζεύξη. Ένα μήνυμα που εκπέμπεται από έναν σταθμό λαμβάνεται από όλους τους σταθμούς. Απαιτούνται ειδικές τεχνικές προσπέλασης προς το μέσο για την αποφυγή συγκρούσεων κατά τη διάρκεια των μεταδόσεων. 45

46 Δίκτυα Ευρείας Εκπομπής (2/2) Παραδείγματα. Ραδιοφωνικά, τηλεοπτικά, δορυφορικά και τοπικά δίκτυα. 46

47 Είδη μεταγωγής πακέτου (1/2) Πακέτο. Αποστέλλεται από πρωτόκολλα που λειτουργούν στο στρώμα δικτύου (π.χ. IP πακέτα). Πλαίσιο. Χρησιμοποιείται από πρωτόκολλα σε χαμηλότερα στρώματα του OSI (π.χ. το Frame Relay). Πλαισιώνει τα πακέτα των ανωτέρων επιπέδων τοποθετώντας τους επιπλέον πληροφορία. 47

48 Είδη μεταγωγής πακέτου (2/2) Κυψελίδα. Χρησιμοποιείται από πρωτόκολλα σε χαμηλότερα επίπεδα του OSI (π.χ. το ATM). Αντίθετα με τα πλαίσια και τα πακέτα, μία κυψελίδα είναι σταθερού μήκους. 48

49 Καθορισμός Δικτυακών Υπηρεσιών (1/2) Υπηρεσίες προσανατολισμένες στη σύνδεση. Πριν από τη μεταφορά των δεδομένων. Εγκαθίσταται μία σύνδεση μεταξύ πομπού και δέκτη. Π.χ. μεταγωγή κυκλώματος και μεταγωγή νοητού κυκλώματος. 49

50 Καθορισμός Δικτυακών Υπηρεσιών (2/2) Υπηρεσίες χωρίς σύνδεση. Δεν απαιτείται η εγκατάσταση σύνδεσης πριν την μεταφορά των δεδομένων. Δεν υπάρχει καθορισμένη διαδρομή που ακολουθούν τα δεδομένα στο δίκτυο. Π.χ. μεταγωγή αυτοδύναμου πακέτου. 50

51 Κατηγορίες επικοινωνιακής κίνησης με βάση την καθυστέρηση Ασύγχρονη. Κίνηση χωρίς περιορισμούς στην καθυστέρηση μετάδοσης. Σύγχρονη. Κίνηση με άνω όριο στην καθυστέρηση μετάδοσης για κάθε μήνυμα. Ισόγχρονη. Κίνηση με απαιτήσεις για σταθερή καθυστέρηση μετάδοσης για κάθε μήνυμα. 51

52 Πολυπλεξία (1/3) Πολυπλεξία (Multiplexing). Κάνει εφικτή την ταυτόχρονη χρήση ενός διαύλου από πολλές πηγές δεδομένων. Πολυπλέκτης (MUX). Πολυπλέκει δεδομένα από πολλές γραμμές εισόδου. Τα μεταδίδει πάνω από μία γραμμή με υψηλότερη χωρητικότητα. 52

53 Πολυπλεξία (2/3) Αποπολυπλέκτης (DEMUX). Δέχεται τη ροή των πολυπλεγμένων δεδομένων. Διαχωρίζει/αποπολυπλέκει τα δεδομένα. Διανέμει τα διαχωρισμένα δεδομένα στις κατάλληλες γραμμές εξόδου. 53

54 Πολυπλεξία (3/3) Σχήμα 13. Πολυπλεξία, σχήμα 9, ανακτήθηκε 6/12/

55 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας (1/8) Frequency Division Multiplexing - FDM. Ένας αριθμός σημάτων μεταδίδεται ταυτόχρονα πάνω από ένα δίαυλο επικοινωνίας. Το κάθε σήμα διαμορφώνεται σε μία διαφορετική φέρουσα συχνότητα. Το εύρος ζώνης που καταλαμβάνει το κάθε σήμα είναι κεντραρισμένο στη φέρουσα συχνότητά του και ονομάζεται κανάλι. 55

56 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας (2/8) Οι φέρουσες συχνότητες πρέπει να είναι επαρκώς διαχωρισμένες. Ώστε να μην υπάρχει αλληλοεπικάλυψη των φασμάτων των μεταδιδόμενων σημάτων. Κανάλια Φρουροί. Αχρησιμοποίητο τμήμα του φάσματος του διαύλου επικοινωνίας. Χρησιμοποιούνται για το διαχωρισμό των καναλιών επικοινωνίας. Στόχος τους είναι η αποφυγή παρεμβολών μεταξύ των καναλιών επικοινωνίας. 56

57 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας (3/8) Για να είναι εφικτή η Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας πρέπει. Το εύρος ζώνης του επικοινωνιακού διαύλου να είναι μεγαλύτερο από το συνολικό εύρος ζώνης των προς μετάδοση σημάτων. 57

58 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας (4/8) Στην Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας έχουμε πολυπλεξία αναλογικών σημάτων. Σε περίπτωση ψηφιακής εισόδου. Απαιτείται η μετατροπή του ψηφιακού σήματος σε αναλογικό. Πιθανά προβλήματα. Συνακρόαση. Θόρυβος Ενδοδιαμόρφωσης. 58

59 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας (5/8) Σχήμα 14. Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας, διαφάνεια 4, ανακτήθηκε 6/12/

60 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας Πομπός. (6/8) Σχήμα 15. Πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας Πομπός, διαφάνεια 5, Σχήμα a, ανακτήθηκε 6/12/

61 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας (7/8) Φάσμα του πολυπλεγμένου σήματος. Σχήμα 16. Φάσμα του πολυπλεγμένου σήματος, διαφάνεια 5, σχήμα b, ανακτήθηκε 6/12/

62 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας Δέκτης. (8/8) Σχήμα 17. Πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας Δέκτης, διαφάνεια 5, Σχήμα c, ανακτήθηκε 6/12/

63 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας Παράδειγμα (1/4) Το εύρος ζώνης ενός σήματος φωνής. Το εύρος ζώνης του θεωρείται ίσο με 4 KHz. Παρατηρούμε ότι η περισσότερη ενέργεια του σήματος περικλείεται μεταξύ των 300Hz και των 3400Hz. Σχήμα 18. Το εύρος ζώνης ενός σήματος φωνής, διαφάνεια 6, σχήμα a, ανακτήθηκε 7/12/

64 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας Παράδειγμα (2/4) Το φάσμα του διαμορφωμένου σήματος φωνής σε φέρουσα συχνότητα των 64KHz. Για την αποδοτική χρήση του μέσου μετάδοσης. Μεταφέρεται μόνο η κάτω πλευρική ζώνη του σήματος. Αν χρειάζεται να μεταφερθούν 3 σήματα φωνής. Διαμορφώνονται αντίστοιχα στις φέρουσες συχνότητες των 64, 68 και 72KHz. Μεταφέρεται μόνο η κάτω πλευρική ζώνη του κάθε σήματος. Σχήμα 19. Το φάσμα του διαμορφωμένου σήματος φωνής σε φέρουσα συχνότητα των 64KHz, διαφάνεια 6, σχήμα b, ανακτήθηκε 7/12/

65 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας Παράδειγμα (3/4) Το φάσμα του πολυπλεγμένου σήματος. Προκύπτει από τη σύνθεση των τριών σημάτων. Μεταφέρεται από το μέσο μετάδοσης. Σχήμα 20. Το φάσμα του πολυπλεγμένου σήματος, διαφάνεια 6, σχήμα c, ανακτήθηκε 7/12/

66 Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας Παράδειγμα (4/4) Συνοψίζοντας. Σχήμα 21. Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας, διαφάνεια 6, ανακτήθηκε 7/12/

67 Πολυπλεξία Διαίρεσης Μήκους Κύματος (1/2) Wavelength Division Multiplexing WDM. Τεχνική Πολυπλεξίας Διαίρεσης Συχνότητας (FDM). Χρησιμοποιείται για μετάδοση σημάτων σε οπτικές ίνες. Ένας αριθμός σημάτων διαφορετικού μήκους κύματος ή διαφορετικού χρώματος. Μεταδίδεται ταυτόχρονα πάνω από μία οπτική ίνα. Καταλαμβάνοντας ένα διαφορετικό κανάλι μετάδοσης. 67

68 Πολυπλεξία Διαίρεσης Μήκους Κύματος (2/2) Χρησιμοποιείται για μετάδοση σημάτων σε οπτικές ίνες (Συνέχεια). Έχουν επιτευχθεί ρυθμοί μετάδοσης της τάξης των Tbps. Π.χ. για ρυθμό μετάδοσης ίσο με 1 Tbps μπορούμε να έχουμε 100 κανάλια με ρυθμό μετάδοσης 10 Gbps το κάθε ένα. 68

69 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (1/16) Time Division Multiplexing-TDM. Χρησιμοποιείται για. Πολυπλεξία Ψηφιακών Σημάτων ή Πολυπλεξία Αναλογικών Σημάτων που μεταφέρουν ψηφιακή πληροφορία. Για να είναι εφικτή πρέπει. Ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων του μέσου να είναι μεγαλύτερος ή ίσος από τον ρυθμό των προς μετάδοση σημάτων. 69

70 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (2/16) Μετάδοση δεδομένων από πολλαπλές πηγές. Δεδομένα από διαφορετικές πηγές μεταφέρονται μέσα σε επαναλαμβανόμενα χρονικά πλαίσια. Κάθε πλαίσιο αποτελείται από ένα σύνολο σχισμών χρόνου. Σε κάθε πηγή αντιστοιχεί μία ή περισσότερες σχισμές χρόνου ανά πλαίσιο. 70

71 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (3/16) Μετάδοση δεδομένων από πολλαπλές πηγές (Συνέχεια). Η διαδοχή των σχισμών που έχουν δοθεί σε μία πηγή από πλαίσιο σε πλαίσιο ονομάζεται κανάλι. Πολλαπλά σήματα μπορούν να μεταφερθούν πάνω από μία σύνδεση. Χρησιμοποιώντας τμήματα του φέροντος σήματος σε διαφορετικές χρονικές σχισμές. 71

72 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (4/16) Σχήμα 22. Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου, διαφάνεια 11, ανακτήθηκε 7/12/

73 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου Πομπός. (5/16) Σχήμα 23. Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου πομπός, διαφάνεια 12, σχήμα a, ανακτήθηκε 7/12/

74 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου Δέκτης. (6/16) Σχήμα 24. Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου δέκτης, διαφάνεια 12, σχήμα c, ανακτήθηκε 7/12/

75 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (7/16) Η αντιστοίχιση των χρονικών σχισμών στις πηγές είναι προκαθορισμένη. Οι χρονικές σχισμές για κάθε πηγή παραμένουν πάντα δεσμευμένες για την πηγή. Ακόμη και εάν η πηγή δεν στέλνει δεδομένα. Κενές σχισμές χρόνου. Μη αποδοτική χρήση του εύρους ζώνης. 75

76 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (8/16) Σχήμα 25. Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου-frames, διαφάνεια 12, σχήμα b, ανακτήθηκε 7/12/

77 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (9/16) Είναι εφικτή η εξυπηρέτηση πηγών διαφορετικού ρυθμού. Αντιστοίχιση διαφορετικού πλήθους χρονικών σχισμών στις πηγές. 77

78 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (10/16) Έλεγχος Ροής. Σε περίπτωση κορεσμού μίας πηγής, οι χρονικές σχισμές που αντιστοιχούν σε αυτήν, μεταδίδονται κενές για ένα μικρό χρονικό διάστημα. Εφαρμόζεται σε κάθε κανάλι ξεχωριστά. Ανίχνευση και Διόρθωση Σφαλμάτων. CRC (Cyclic Redundancy Check). Εφαρμόζεται σε κάθε κανάλι ξεχωριστά. 78

79 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (11/16) Συγχρονισμός Πομπού και Δέκτη. 1. Πλαισίωση Προστιθέμενου Ψηφίου. 2. Ένα bit ελέγχου προστίθεται σε κάθε πλαίσιο. 3. Χρησιμοποιείται μία αναγνωρίσιμη ακολουθία bit ελέγχου από πλαίσιο σε πλαίσιο. Π.χ , η οποία είναι πολύ δύσκολο να εμφανισθεί σε ένα κανάλι δεδομένων. 4. Ο δέκτης συγκρίνει τα εισερχόμενα bit από μία θέση πλαισίου με την αναμενόμενη ακολουθία. 79

80 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (12/16) Συγχρονισμός Πομπού και Δέκτη (Συνέχεια). 5. Αν η ακολουθία δεν ταιριάζει. Ελέγχονται οι διαδοχικές θέσεις των bit. Μέχρι να βρεθεί η αναμενόμενη ακολουθία. 6. Μόλις επιτευχθεί ο συγχρονισμός πλαισίου. Ο δέκτης συνεχίζει να ελέγχει το bit πλαισίωσης του καναλιού. 80

81 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (13/16) Συγχρονισμός Πομπού και Δέκτη (Συνέχεια). 7. Αν η ακολουθία χαθεί. Ο δέκτης ξεκινάει και πάλι την αναζήτηση της ακολουθίας ελέγχου. Συγχρονισμός Πολλαπλών Πηγών. Αν κάθε πηγή έχει διαφορετικό ρολόι. Οποιαδήποτε διαφοροποίηση μεταξύ των ρολογιών θα μπορούσε να προκαλέσει έλλειψη συγχρονισμού. 81

82 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (14/16) Συγχρονισμός Πολλαπλών Πηγών (Συνέχεια). Τεχνική Παρεμβολής Παλμών. Ο ρυθμός εξόδου των δεδομένων του πολυπλέκτη είναι μεγαλύτερος από το μέγιστο στιγμιαίο ρυθμό των πηγών. Η κάλυψη της επιπρόσθετης χωρητικότητας γίνεται με ψευδείς παλμούς μέσα σε κάθε εισερχόμενο σήμα. Οι ψευδείς παλμοί καταλαμβάνουν προκαθορισμένες θέσεις μέσα στη διάταξη του πλαισίου του πολυπλέκτη. Ώστε να γίνουν αντιληπτοί από τον αποπολυπλέκτη και να αφαιρεθούν. 82

83 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (15/16) Έλεγχος Ροής κι Έλεγχος Σφαλμάτων. Σχήμα 26. Έλεγχος Ροής και Έλεγχος Σφαλμάτων, διαφάνεια 14, ανακτήθηκε 7/12/

84 Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου Παρεμβολή παλμών. (16/16) Σχήμα 27. Παρεμβολή παλμών, διαφάνεια 17, ανακτήθηκε 7/12/

85 Στατιστική Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (1/4) Αποδοτική χρήση του εύρους ζώνης του διαύλου επικοινωνίας. Υπάρχει όμως μεγαλύτερη πολυπλοκότητα στον πολυπλέκτη. Ο πολυπλέκτης δεσμεύει δυναμικά τις χρονικές σχισμές των πλαισίων. Ανάλογα με τη ζήτηση. 85

86 Στατιστική Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (2/4) Οι κενές χρονικές σχισμές δεν αποστέλλονται. Δεν είναι γνωστό εκ των προτέρων σε ποια πηγή αντιστοιχεί κάθε χρονική σχισμή. Απαιτείται μετάδοση πληροφοριών διεύθυνσης. Ώστε να είναι δυνατή η σωστή αποπολύπλεξη των δεδομένων. Λόγο ότι στην κάθε χρονική σχισμή μεταφέρονται εκτός από τα δεδομένα και πληροφορίες διεύθυνσης, προκαλείται επιπλέον επιβάρυνση. 86

87 Στατιστική Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (3/4) Ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων της εξόδου του πολυπλέκτη είναι μικρότερος του αθροίσματος των ρυθμών των πηγών εισόδου. Παρόλα αυτά είναι δυνατόν να εξυπηρετηθεί ο ίδιος αριθμός πηγών όπως και στη σύγχρονη πολυπλεξία. Διότι δεν εκπέμπουν ταυτόχρονα όλες οι πηγές. 87

88 Στατιστική Πολυπλεξία Διαίρεσης Χρόνου (4/4) Μορφές Πλαισίων σε Στατιστικά Συστήματα TDM Σχήμα 28. Μορφές Πλαισίων σε Στατιστικά TDM Συστήματα, διαφάνεια 25, ανακτήθηκε 7/12/

89 Βιβλιογραφία (1/2) «Εισαγωγή στις νέες τεχνολογίες επικοινωνιών», Πομπόρτσης Α., Εκδόσεις Τζιόλα. «Δίκτυα Ευρείας Ζώνης», Βενιέρης, Εκδόσεις Τζιόλας. προσπελάστηκε 6/12/2014. spinlab.wpi.edu/courses/ece230x/lec19-20.pdf, προσπελάστηκε 6/12/2014. slideplayer.com.br/slide/334811/, προσπελάστηκε 6/12/ προσπελάστηκε 6/12/

90 Βιβλιογραφία (2/2) studyinformatics.blogspot.gr/2012/07/packetswitching.html, προσπελάστηκε 6/12/ προσπελάστηκε 6/12/ προσπελάστηκε 6/12/ προσπελάστηκε 6-7/12/

91 Τέλος Ενότητας