Ευρυζωνικά δίκτυα Επισκόπηση Ενότητες Μαθήματος Εισαγωγή βασικές έννοιες Δίκτυα ενοποιημένων υπηρεσιών Integrated services digital networks (ISDN) Broadband integrated services digital networks (B-ISDN) Τεχνολογίες πρόσβασης Public switched telephone networks (PSTN) Digital subscriber line (DSL) Wireless-access Fiber to the curb/home (FTTx ) Τεχνολογίες κορμού Οπτικές τεχνολογίες Wave Division Multiplexing (WDM) Passive Optical Networks (PONs) Plesiochronous Digital Hierarchies (PDH) Synchronous Digital Hierarchies (SDH) Synchronous Optical Networks (SONET) Ethernet wide area networks 1
Επισκόπηση Οργάνωση Μαθήματος Θεωρητικό Μέρος Θεωρία Ασκήσεις Πρακτικό Μέρος Ανάπτυξη Λογισμικού Βιβλιογραφία Travis Russell, Τηλεπικοινωνιακά πρωτόκολλα, Εκδόσεις: Τζιόλα, 2001 Διαφάνειες διαλέξεων διαθέσιμες στο ted.unipi.gr epikouros.unipi.gr Επικοινωνία e-mail : veras@unipi.gr Γραφείο 306, Ανδρούτσου 150 Εισαγωγή στα ευρυζωνικά δίκτυα 2
Επισκόπηση Ορισμός της ευρυζωνικότητας Η σημασία της ευρυζωνικότητας Διεθνώς Στην Ελλάδα Πλεονεκτήματα Πολίτες Δημόσιο και ιδιωτικό βίο Ευρυζωνικές τεχνολογίες Δίκτυα κορμού και πρόσβασης Ενσύρματες τεχνολογίες Ασύρματες τεχνολογίες Δικτυακοί τόποι για την ευρυζωνικότητα Επισκόπηση Ορισμός της ευρυζωνικότητας Η σημασία της ευρυζωνικότητας Διεθνώς Στην Ελλάδα Πλεονεκτήματα Πολίτες Δημόσιο και ιδιωτικό βίο Ευρυζωνικές τεχνολογίες Δίκτυα κορμού και πρόσβασης Ενσύρματες τεχνολογίες Ασύρματες τεχνολογίες Δικτυακοί τόποι για την ευρυζωνικότητα 3
Ευρυζωνική πρόσβαση και ευρυζωνικές υπηρεσίες Τι είναι «Ευρυζωνικότητα» Ένα προηγμένο και καινοτόμο περιβάλλον, από κοινωνική και τεχνολογική άποψη, το οποίο αποτελείται από γρήγορες συνδέσεις με το Διαδίκτυο και κατάλληλες δικτυακές υποδομές για την ανάπτυξη νέων ευρυζωνικών εφαρμογών και υπηρεσιών Η Ευρυζωνικότητα με απλά λόγια Εύκολα: Διαρκής σύνδεση στo Internet χωρίς πολύπλοκες ρυθμίσεις Γρήγορα: Υψηλές ταχύτητες (10-100 φορές της συμβατικής σύνδεσης) για νέες εφαρμογές Σταθερά: Αξιόπιστες ψηφιακές συνδέσεις με εγγυημένα σταθερά υψηλές αποδόσεις Ευρυζωνική πρόσβαση και ευρυζωνικές υπηρεσίες Πώς ορίζεται η "Ευρυζωνικότητα" Το προηγμένο, εφικτό και καινοτόμο από πολιτική, κοινωνική, οικονομική και τεχνολογική άποψη περιβάλλον, αποτελούμενο από: Παροχή γρήγορων συνδέσεων στο Διαδίκτυο σε όσο το δυνατόν μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού, με ανταγωνιστικές τιμές (με τη μορφή καταναλωτικού αγαθού), χωρίςεγγενείςπεριορισμούςστα συστήματα μετάδοσης και τον τερματικό εξοπλισμό των επικοινωνούντων άκρων Κατάλληλη δικτυακή υποδομή που: α) επιτρέπει την κατανεμημένη ανάπτυξη υπαρχόντων και μελλοντικών δικτυακών εφαρμογών και πληροφοριακών υπηρεσιών, β) δίνει τη δυνατότητα αδιάλειπτης σύνδεσης των χρηστών σε αυτές γ) ικανοποιεί τις εκάστοτε ανάγκες των εφαρμογών σε εύρος ζώνης, αναδραστικότητα και διαθεσιμότητα, και δ) είναι ικανή να αναβαθμίζεται συνεχώς και με μικρό επιπλέον κόστος ώστε να εξακολουθεί να ικανοποιεί τις ανάγκες όπως αυτές αυξάνουν και μετεξελίσσονται με ρυθμό και κόστος που επιτάσσονται από την πρόοδο της πληροφορικής και της τεχνολογίας επικοινωνιών 4
Ευρυζωνική πρόσβαση και ευρυζωνικές υπηρεσίες Tη δυνατότητα του πολίτη να επιλέγει α) ανάμεσα σε εναλλακτικές προσφορές σύνδεσης που ταιριάζουν στον εξοπλισμό του, β) μεταξύ διαφόρων δικτυακών εφαρμογών και γ) μεταξύ διαφόρων υπηρεσιών πληροφόρησης και ψυχαγωγίας και με πιθανή συμμετοχή του ίδιου του πολίτη στην παροχή περιεχομένου, εφαρμογών και υπηρεσιών Tο κατάλληλο ρυθμιστικό πλαίσιο αποτελούμενο από πολιτικές, μέτρα, πρωτοβουλίες, άμεσες και έμμεσες παρεμβάσεις, αναγκαίες για την ενδυνάμωση της καινοτομίας, την προστασία του ανταγωνισμού και την εγγύηση σοβαρής ισορροπημένης οικονομικής ανάπτυξης ικανής να προέλθει από τη γενικευμένη συμμετοχή στην Ευρυζωνικότητα Επίδραση των Νέων Δικτυακών Τεχνολογιών Ταχύτατη ανάπτυξη των νέων δικτυακών τεχνολογιών Επερχόμενη σύγκληση τηλεπικοινωνιών, πληροφορικής και ηλεκτρονικών μέσων μαζικής ενημέρωσης Σημαντικές ανατροπές στα οικονομικά μοντέλα ανάπτυξης στους τομείς των Τηλεπικοινωνιών, της Πληροφορικής, των Υπηρεσιών και του Εμπορίου Καθοριστική επίδραση στα κοινωνικά μοντέλα οργάνωσης εξασφάλιση της συμμετοχής, της συνοχής και της ισονομίας των πολιτών, την ισότιμη επικοινωνία και την πρόσβαση στη γνώση 5
Επίδραση των Νέων Δικτυακών Τεχνολογιών Περιβάλλον υψηλής τεχνολογίας και ψηφιακής σύγκλισης Η ανταγωνιστικότητα ενός κράτους εξαρτάται από την ύπαρξη προηγμένων δικτυακών υποδομών υψηλής ποιότητας, χωρητικότητας και απόδοσης που προσφέρουν εύκολη, ασφαλή και αδιάλειπτη πρόσβαση στο διεθνές "ηλεκτρονικό πλέγμα" της γνώσης και του εμπορίου Ορισμός και προυποθέσεις Ευρυζωνικής Πρόσβασης Ευρυζωνική πρόσβαση Η ικανότητα μεταφοράς μεγάλου όγκου πληροφορίας μεταξύ επικοινωνούντων συστημάτων και τελικών χρηστών με έμφαση στην δυνατότητα συνεχούς σύνδεσης με παρόχους πολυμεσικού περιεχομένου και την μετάδοση στο βρόχο πρόσβασης (τελευταίο μίλι) καλής ποιότητας διαδραστικού video Προϋποθέσεις πολιτικές και οικονομικές συνθήκες που διασφαλίζουν Επεκτασιμότητα, κλιμάκωση και βιωσιμότητα υποδομών και υπηρεσιών Απαραίτητος όρος ύπαρξη δικτυακών υποδομών κορμού υπερ-υψηλών ταχυτήτων και αντιστοίχου όγκου, ενδιαφέροντος και οικονομικής αξίας διακινούμενη πληροφορία 6
Επισκόπηση Ορισμός της ευρυζωνικότητας Ησημασίατηςευρυζωνικότητας Διεθνώς Στην Ελλάδα Πλεονεκτήματα Πολίτες Δημόσιο και ιδιωτικό βίο Ευρυζωνικές τεχνολογίες Δίκτυα κορμού και πρόσβασης Ενσύρματες τεχνολογίες Ασύρματες τεχνολογίες Δικτυακοί τόποι για την ευρυζωνικότητα Η σημασία της ευρυζωνικότητας Διεθνώς Δραστηριοποίηση διαφόρων προηγμένων χωρών για Ανάπτυξη κατάλληλων ευρυζωνικών υποδομών Υιοθέτησηστηνανάπτυξητηςοικονομίας και στην αντιμετώπιση τυχόν «τεχνολογικών αποκλεισμών» των πολιτών Ανάπτυξη ευρυζωνικών δικτύων έχει υιοθετηθεί από την κοινή Ευρωπαϊκή πολιτική για την υλοποίηση της Κοινωνίας της Πληροφορίας Σχέδιο δράσης eeurope 2005 θέτει την ευρυζωνική πρόσβαση σημαντική προτεραιότητα της Ευρωπαϊκής Ένωσης μεγάλους οργανισμούς όπως είναι ο μεγάλος οικονομικός αναπτυξιακός οργανισμός ΟΟΣΑ 7
Η σημασία της ευρυζωνικότητας Διεθνώς Σχέδιο δράσης eeurope 2005 Στόχοι Τόνωση της ανάπτυξης υπηρεσιών, εφαρμογών και περιεχομένου με παράλληλη επιτάχυνση της παροχής ασφαλούς ευρυζωνικής πρόσβασης στο Internet Σύγχρονες δικτυακές δημόσιες υπηρεσίες, ηλεκτρονική διακυβέρνηση (e-government), ηλεκτρονικές υπηρεσίες μάθησης (e-learning), ηλεκτρονικές υπηρεσίες υγείας (e-health), δυναμικό περιβάλλον για το ηλεκτρονικό επιχειρείν (e-business), Ασφαλή υποδομή πληροφοριών Μαζική διάθεση ευρυζωνικής πρόσβασης σε ανταγωνιστικές τιμές Συγκριτική αξιολόγηση της προόδου και διάδοση ορθών πρακτικών. Η σημασία της ευρυζωνικότητας Διεθνώς Κρατικοί φορείς Ανάπτυξη κατάλληλου πλαισίου για την αντιμετώπιση όλων των παραμέτρων (κοινωνικό - οικονομικών, γεωγραφική κατανομή πληθυσμού, ιδιαιτερότητες περιοχών) που θα λαμβάνει υπόψη του την τρέχουσα τεχνολογική υποδομή και εξέλιξη. Ρόλος καθοδηγητικός, συντονιστικός και ευαισθητοποίησης 8
Η σημασία της ευρυζωνικότητας Στην Ελλάδα Δεδομένη ανάγκη για ευρυζωνική πρόσβαση όπως ακριβώς και στις άλλες χώρες Εξάπλωση και χρήση των νέων τεχνολογιών ανοιχτή και αποτελεσματική διακυβέρνηση βελτίωση της ανταγωνιστικότητας των επιχειρήσεων δημιουργία νέων μορφών εργασίας, νέων δεξιοτήτων διασφάλιση συνεχούς κατάρτισης και δια βίου μάθησης των πολιτών βελτίωση της ποιότητας ζωής τηνπαροχήπροηγμένωνυπηρεσιώνυγείας, μεταφορών και προστασίας του περιβάλλοντος Η σημασία της ευρυζωνικότητας Στην Ελλάδα Εξάπλωση και χρήση της Ευρυζωνικότητας αύξηση αποδοτικότητας και ποιότητας παροχής υπηρεσιών στην κοινωνία, τον πολιτισμό και την οικονομία Η ανάπτυξη ευρυζωνικών υποδομών και υπηρεσιών είναι στρατηγικής σημασίας για την Ελλάδα σημαντική ώθηση στις οικονομικές δραστηριότητες αλλά και να συμβάλει σημαντικά στην βελτίωση της ποιότητας ζωής των πολιτών Η χώρα μας όμως υστερεί σημαντικά στην ύπαρξη προηγμένων τηλεπικοινωνιακών υποδομών αλλά και δικτυακών υπηρεσιών προς τους πολίτες Προσκλήσεις του Επιχειρησιακού Προγράμματος για την Κοινωνία της Πληροφορίας, που υλοποιείται στο πλαίσιο του τρίτου Κοινοτικού Πλαισίου Στήριξης ( Γ ΚΠΣ ), σχεδιάζονται και αρχίζουν να εκτελούνται πολύ σημαντικά έργα υποδομής για την ανάπτυξη ευρυζωνικών υπηρεσιών 9
Επισκόπηση Η σημασία της ευρυζωνικότητας Διεθνώς Στην Ελλάδα Πλεονεκτήματα Πολίτες Δημόσιο και ιδιωτικό βίο Ευρυζωνικές τεχνολογίες Δίκτυα κορμού και πρόσβασης Ενσύρματες τεχνολογίες Ασύρματες τεχνολογίες Δικτυακοί τόποι για την ευρυζωνικότητα Πλεονεκτήματα Ευρυζωνικής Πρόσβασης Ζωή των πολιτών Δημόσιος και ιδιωτικός τομέας Δυνατότητα γεφύρωσης του ψηφιακού χάσματος 10
Πλεονεκτήματα Ευρυζωνικής Πρόσβασης Ζωή των πολιτών Πρόσβαση σε μια μεγάλη ποικιλία εξελιγμένων υπηρεσιών και εφαρμογών «τηλέ»-υπηρεσίες (π.χ., τηλέ-εργασία, τηλέ-εκπαίδευση τηλέ-ιατρική, τηλέ-συνεδρίαση κτλ.) δικτυακές υπηρεσίες ανάμεσα σε ομότιμους κόμβους (peer-to-peer networking services) μετάδοση video υψηλής ποιότητας αλληλεπιδραστικά παιχνίδια υπηρεσίες που σχετίζονται με την παροχή πληροφοριών, ψυχαγωγικών δραστηριοτήτων και εμπορικών συναλλαγών Συνδέσεις υψηλού εύρους ζώνης με συνεχή πρόσβαση στις νέες εφαρμογές και υπηρεσίες Πλεονεκτήματα Ευρυζωνικής Πρόσβασης Ζωή των πολιτών Αλλαγή των τρόπων με τους οποίους επικοινωνούμε, ενημερωνόμαστε, συλλέγουμε και επεξεργαζόμαστε πληροφορίες, εργαζόμαστε, εκπαιδευόμαστε, συναλλασσόμαστε, ψυχαγωγούμαστε και συμμετέχουμε στις εκπαιδευτικές και ερευνητικές δραστηριότητες Βελτίωση της καθημερινή ζωή των πολιτών αποτελεσματική αντιμετώπιση των αναγκών των πολιτών γεφύρωση του ψηφιακού χάσματος που αντιμετωπίζουν κοινωνικές και γεωγραφικά αποκλεισμένες ομάδες 11
Πλεονεκτήματα Ευρυζωνικής Πρόσβασης Ζωή των πολιτών Εξασφάλιση «δια βίου» κατάρτισης των πολιτών με στόχο τη βελτίωση των δεξιοτήτων και τη διατήρηση της ανταγωνιστικότητας τους σε ευέλικτα χρονικά πλαίσια και με μειωμένο κόστος συμμετοχής Ενίσχυση προσπαθειών συγκράτησης του τοπικού πληθυσμού στην περιοχή του, μέσα από την εξασφάλιση της πρόσβασης σε : απεριόριστες πηγές πληροφοριών εκπαιδευτικές δραστηριότητες υπηρεσίες του δημοσίου υπηρεσίεςυγείαςυψηλήςποιότητας καθώς και σε άλλες υπηρεσίες προστιθέμενης αξίας (π.χ., τραπεζικές συναλλαγές) πρόσβαση μικρομεσαίων επιχειρήσεων σε μεγαλύτερες αγορές ανεξάρτητες από τη γεωγραφική τους θέση Πλεονεκτήματα Ευρυζωνικής Πρόσβασης Δημόσιος και ιδιώτικός τομέας Αποδοτικότερη αλληλεπίδρασης μεταξύδημόσιωνυπηρεσιών και πολιτών μέσω αυτοματοποιημένων διαδικασιών Βελτίωση και απλοποίηση παρεχόμενων υπηρεσίων του κράτους προς τους πολίτες και τις επιχειρήσεις παροχής εκπαιδευτικών και ερευνητικών δραστηριοτήτων υψηλού επιπέδου βελτίωση παρεχόμενων υπηρεσιών υγείας ανεξάρτητα από τη γεωγραφική περιοχή Μείωση του κόστους και βελτίωση των τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών μέσω νέων επιχειρηματικών σχημάτων μεταξύ των δημόσιων και των ιδιωτικών φορέων 12
Πλεονεκτήματα Ευρυζωνικής Πρόσβασης Δημόσιος και ιδιώτικός τομέας Δυναμική οικονομική ανάπτυξη ιδιωτικών επιχειρήσεων απλοποίησητουτρόπουεισαγωγήςτωνεπιχειρήσεωνστονέο ψηφιακό περιβάλλον υλοποίηση νέων εξελιγμένων και αποδοτικών μηχανισμών διαφήμισης και προώθησης των προϊόντων και των υπηρεσιών τους ελαχιστοποίησητηςσημασίαςτηςγεωγραφικήςπεριοχήςστην οποία εδρεύει και λειτουργεί μια επιχείρηση Πλεονεκτήματα Ευρυζωνικής Πρόσβασης Δυνατότητα γεφύρωσης του ψηφιακού χάσματος Το πιο επαναστατικό χαρακτηριστικό των ευρυζωνικών δικτύων είναι η εξάλειψη σημαντικών παραγόντων «αποκλεισμού» μεγάλων ομάδων πληθυσμού και περιοχών της χώρας όπως της απόστασης και του χρόνου Γεφύρωση του ψηφιακού χάσματος, κυρίως σε απομακρυσμένες και λιγότερο ανεπτυγμένες περιοχές, οι οποίες συνήθως είναι αυτές που αντιμετωπίζουν τους πιο έντονους τεχνολογικούς αποκλεισμούς Έλλειψη πρόσβασης οικονομική στασιμότητα ή επιβράδυνση στην ανάπτυξη μιας τοπικής οικονομίας αποτυχία συγκέντρωσης νέων μορφών επενδύσεων υψηλής τεχνολογίας σε μία περιοχή προβλήματα στην διαφήμιση και προώθηση τοπικών προϊόντων και υπηρεσιών Αδυναμία λειτουργίας εξελιγμένων συστημάτων υγείας στο μέγιστο των δυνατοτήτων τους προβλήματαστουςτομείςτηςέρευναςκαιτηςεκπαίδευσης 13
Επισκόπηση Η σημασία της ευρυζωνικότητας Διεθνώς Στην Ελλάδα Πλεονεκτήματα Πολίτες Δημόσιο και ιδιωτικό βίο Ευρυζωνικές τεχνολογίες Δίκτυα κορμού και πρόσβασης Ενσύρματες τεχνολογίες Ασύρματες τεχνολογίες Δικτυακοί τόποι για την ευρυζωνικότητα Δίκτυα πρόσβασης και κορμού Terminal Terminal Access Network Core Network Access Network Terminal Terminal Τερματικό Σύστημα Δίκτυο Πρόσβασης Δίκτυο Κορμού Δίκτυο Πρόσβασης Τερματικό Σύστημα Δίκτυα Πρόσβασης Ενσύρματα PSTN, ISDN, xdsl, Ethernet (ΙΕΕΕ 802.3) Ασύρματα GSM, UMTS, WLAN (IEEE 802.11), WiMAX (IEEE 802.16) Δίκτυο Κορμού Internet Οπτικά WDM SONET/SDH 14
Ευρυζωνικές τεχνολογίες Ενσύρματες Τεχνολογίες xdsl Οπτικές Ίνες και Δίκτυα Οπτικών Ινών Ασύρματες 3G/UMTS Wi-fi WiMAX Αμφίδρομο Δορυφορικό Internet Ενσύρματη Πρόσβαση Επιτρέπουν την πρόσβαση των τελικών χρηστών/πελατών στη δικτυακή υποδομή Σταθερό σημείο πρόσβασης Το εύρος ζώνης πρόσβασης προσδιορίζει σε μεγάλο βαθμό την από άκρο σε άκρο ταχύτητα μετάδοσης Έμφαση στην ταχύτητα Τεχνολογίες: Dial up PSTN, ISDN xdsl (ADSL, VDSL ) Optical Networks CATV Gigabit Ethernet, ATM, Frame Relay 15
Τηλεφωνικό Δίκτυο -PSTN Public Switched Telephone Network Τηλεφωνικό Δίκτυο: Δομή Πλήρης Διασύνδεση μεταξύ τερματικών (δηλ. τηλεφώνων) 0(n!) συνδέσεις για n τερματικά Κεντρική Μεταγωγή 0(n) συνδέσεις για n τερματικά Δίκτυο Σηματοδοσίας SS7 (δίκτυο πακέτων) για εγκατάσταση κλήσεων Μεταγωγή κυκλώματος Μέσα μετάδοσης: χαλκός (copper), οπτική ίνα (optical fiber) Τρόπο μετάδοσης: Αναλογικός (μέσω Frequency Division Multiplexing- FDM), Ψηφιακός (Time Division Multiplexing) Συστατικά του τηλεφωνικού δικτύου Συνδροµητής: Συσκευές που συνδέονται στο δίκτυο π.χ. Τηλέφωνα Τοπικός βρόγχος (Local Loop): Συνδέει το συνδροµητή στο δίκτυο Τηλεφωνικά κέντρα: Κέντρα µεταγωγής Τοπικά τηλεφωνικά κέντρα που υποστηρίζουν συνδροµητές Γραµµές (Trunks): Μεταξύ τηλεφωνικών κέντρων Μεταφέρουν πολλά κανάλια πολυπλεγµένα 16
Ψηφιοποίηση του τηλεφωνικού δικτύου Πριν από μερικά χρόνια οι περισσότερες γραμμές ήταν αναλογικές. Εκσυγχρονισμό του ΟΤΕ, μετατρέποντας τις αναλογικές γραμμές σε ψηφιακές. Δεν άλλαξαν οι φυσικές γραμμές αλλά οτρόπος εκμετάλλευσης του χαλκού Τα τηλεφωνικά κέντρα του ΟΤΕ αντικαταστάθηκαν με καινούρια ψηφιακά Αποτελέσματα «καθάρισαν» οι γραμμές από θορύβους γρήγορη επιλογή των αριθμών Εύκολη σύνδεση Νέες υπηρεσίες όπως η αναγνώριση, αναμονή, εκτροπή κλήσης. Ξεκίνημα χρονοχρέωσης Σήμερα, όλες οι γραμμές, πλην ελαχίστων εξαιρέσεων, καταλήγουν σε ψηφιακά κέντρα Όμως οι κλασικές γραμμές τηλεφώνου είναι μόνο εν μέρει ψηφιακές, καθώς ένα μεγάλο τμήμα της διαδρομής είναι αναλογικό (υβριδικό δίκτυο) Ψηφιακό Δίκτυο Ενοποιημένων Υπηρεσιών ISDN Εξελιγμένο δίκτυο μεταγωγής κυκλώματος Στηρίζεται στην υπάρχουσα υποδομή του τηλεφωνικού δικτύου Μπορεί να μεταφέρει κάθε λογής πληροφορία ήχος, βίντεο, δεδομένα υπολογιστών Πλήρης ψηφιοποίηση Καλύτερη ποιότητα (όχι θόρυβος) και υψηλότερες ταχύτητες Πολλές διαφορετικές συσκευές πάνω στην ίδια γραμμή π.χ. ένα PC, ένα αναλογικό τηλέφωνο και ένα ISDN Fax. 17
Ψηφιακό Δίκτυο Ενοποιημένων Υπηρεσιών ISDN(2) 2 τύποι καναλιών, B και D: Τα κανάλια Β χρησιμοποιούνται για πληροφορία (φωνή και δεδομένα) Τα κανάλια D χρησιμοποιούνται για σηματοδοσία και έλεγχο Στη βασική του έκδοση (BRI) -> 2 κανάλια Β (64Kbps) και 1 κανάλι D (16Kbps) (λογικά κανάλια) Τα δύο κανάλια Β μπορούν να συνδυαστούν=> 128Kbps. Στη πρωτεύουσα έκδοση (PRI) -> 30 κανάλια Β (64Kbps) και 1 κανάλι D (64Kbps) Broadband Integrated Services Digital Network (BISDN) Ταυτόχρονη διαχείριση διαφορετικών τύπων υπηρεσιών Τεχνολογίες xdsl DSL (Digital Subscriber Line) τεχνολογία που επιτρέπει τη μεταφορά δεδομένων με υψηλή ταχύτητα, μέσω των ήδη υφιστάμενων τηλεφωνικών γραμμών Το "x" στη συντομογραφία προκύπτει από την ύπαρξη πολλών διαφορετικών και ασύμβατων προδιαγραφών, οι οποίες καλύπτουν διαφορετικές ανάγκες Χάλκινα καλώδια για τη μεταφορά φωνής Η μεγάλη χωρητικότητα που προσφέρει ο χαλκός Η χωρητικότητα που προσφέρει ο χαλκός δεν αξιοποιείται πλήρως Ο ήχος της ανθρώπινης φωνής αποτελείται από συχνότητες που κυμαίνονται σε εύρος μεταξύ 100Hz και 4.000Hz DSL τεχνολογία που μετατρέπει τοαπλότηλεφωνικόκαλώδιο σε ένα δίαυλο ψηφιακής επικοινωνίας μεγάλου εύρους ζώνης με τη χρήση ειδικών modems, τα οποία τοποθετούνται στις δυο άκρες της γραμμής παρέχει ξεχωριστά κανάλια μεταφοράς δεδομένων και φωνής 18
Τεχνολογίες xdsl Ανάλογα με τον τρόπο διαμόρφωσης του σήματος και την ικανότητα συμμετρικής ή ασύμμετρης μετάδοσης, υπάρχουν διαφορετικά είδη xdsl τεχνολογιών που επιτυγχάνουν διαφορετικούς ρυθμούς μετάδοσης και μέγιστες αποστάσεις Asymmetric DSL (ADSL) HighDataRateDSL (HDSL) Symmetric DSL (SDSL) Very High Bit Rate DSL (VDSL) Rate Adaptive DSL (RADSL) Multirate Single Pair DSL (MSDSL) ISDN DSL (IDSL) Τεχνολογίες xdsl Συνοπτική παρουσίαση επιμέρους χαρακτηριστικών των διαφόρων xdsl τεχνολογιών 19
Οπτικές ίνες Δίκτυα Οπτικών Ινών Οι οπτικές ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τοπικά δίκτυα αλλά και για μεταδόσεις σε μεγάλες αποστάσεις (δίκτυα ευρείας περιοχής). Έχουν στο κέντρο τους τον πυρήνα μέσω του οποίου μεταδίδεται το οπτικό σήμα. Ο πυρήνας εγκλωβίζει τις ακτίνες φωτός και τις οδηγεί στο τέρμα. Όσο πιο στενός είναι ο πυρήνας, τόσο πιο γρήγορα μεταφέρεται το κύμα φωτός. Ο οπτικός πυρήνας περιβάλλεται από στρώμα γυάλινης επικάλυψης. Η επικάλυψη (cladding), η οποία περιβάλλει την οπτική ίνα κρατάει το φως στον πυρήνα, εμποδίζοντας το σήμα να διασκορπιστεί και να χάσει την ισχύ του. Η επικάλυψη με τη σειρά της περιβάλλεται από το εξωτερικό προστατευτικό υλικό, που προστατεύει την ίνα από τους περιβαλλοντικούς κινδύνους. Οπτικές ίνες Δίκτυα Οπτικών Ινών Η δέσμη φωτός εκπέμπεται στον πυρήνα της οπτικής ίνας και προσπίπτει με τέτοια γωνία στην επικάλυψη ώστε να υπάρχει ολική ανάκλαση και να μεταδίδεται σε όλο το μήκος της οπτικής ίνας. Η οπτική ίνα εγκλωβίζει όλη την ενέργεια της ακτίνας του φωτός. Τα οπτικά σήματα εσωτερικά ανακλώμενα μπορούν να ταξιδέψουν μεγάλες αποστάσεις Αρχή της φυσικής «Ότανμίαακτίναφωτόςπερνάαπότοένα μέσο σε άλλο, ηακτίναδιαθλάταιστηδιαχωριστικήεπιφάνεια γυαλιού/αέρας» 20
Οπτικές ίνες Δίκτυα Οπτικών Ινών Μια ακτίνα φωτός προσπίπτουσα με γωνία ίση ή μεγαλύτερη μιας συγκεκριμένης κρίσιμης τιμής παγιδεύεται εντός της ίνας μπορεί να διαδοθεί για πολλά χιλιόμετρα, με σχεδόν μηδενική απώλεια δυνατότητα διάδοσης πολλών διαφορετικών ακτίνων αρκεί να στέλνονται με διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης και η γωνία αυτή να είναι μεγαλύτερη της κρίσιμης Πολλές γωνίες με τις οποίες το φως μπορεί να εισέλθει σε μια οπτική ίνα δημιουργία διαφορετικών γωνιών προσβολής της επικάλυψη Τρόποι modes ο αριθμός των τρόπων αυξάνει καθώς αυξάνει το μέγεθος του πυρήνα Οπτικές ίνες Δίκτυα Οπτικών Ινών Τεχνική πολυπλεξίας μήκους κύματος WDM (Wavelength Division Multiplexing) Τεχνική μετάδοσης πληροφορίας μέσα από οπτική ίνα η οποία επιτρέπει την παράλληλη μετάδοση bits ή αλλιώς τη σειριακή μετάδοση χαρακτήρων Βασική ιδέα : σε κάθε οπτική ίνα το οπτικό σήμα που διαδίδεται έχει μια συγκεκριμένη συχνότητα είναι δυνατόν από την ίδια ίνα να περάσουν περισσότερα του ενός διαφορετικά σήματα διαφορετικής συχνότητας (λ) ή αλλιώς διαφορετικού χρώματος καθένα να αντιπροσωπεύει και μία ροή δεδομένων => δυνατή η παράλληλη μετάδοση σήματος και στις οπτικές ίνες 21
Οπτικές ίνες Δίκτυα Οπτικών Ινών Τα συστήματα WDM μπορούν να μεταδώσουν μέχρι 24 κανάλια στο μέλλον η χωρητικότητα θα αυξηθεί στα 128 και παραπάνω μέσα από μια ίνα Τεχνική Πυκνή Πολυπλεξίας Μήκους Κύματος DWDM (Dense Wave Division Multiplexing) Ίδια μεθοδολογία με WDM αλλά εμπεριέχει περισσότερα κανάλια μεγαλύτερη χωρητικότητα σε εύρος ζώνης Οπτικές ίνες Δίκτυα Οπτικών Ινών Προς το παρόν οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση ευρυζωνικού δικτύου κορμού και διανομής ουσιαστικά η μόνη τεχνολογία που μπορεί να υποστηρίξει τη συγκέντρωση ευρυζωνικών συνδέσεων πρόσβασης και να μεταφέρει τις μεγάλες ποσότητες δεδομένων με υψηλό ρυθμό που απαιτεί η παροχή ευρυζωνικών υπηρεσιών από κεντρικά σημεία διανομής προς τους συνδρομητές Συνδυασμός υποδομών οπτικών ινών με άλλες ευρυζωνικές τεχνολογίες υποδομή οπτικών ινών δημιουργείται και φτάνει μέχρι τις γειτονιές ή τα κτίρια των συνδρομητών υπόλοιπες τεχνολογίες ευρυζωνικής πρόσβασης για το δίκτυο πρόσβασης που φτάνει μέχρι το χώρο του χρήστη 22
Οπτικές ίνες Δίκτυα Οπτικών Ινών Αρχιτεκτονική δικτύου οπτικών ινών δίκτυο κορμού δίκτυο διανομής δίκτυο πρόσβασης Δίκτυο κορμού αριθμόςκόμβωνοιοποίοισυνδέονταιμεταξύτους σύνδεση μεταξύ των κύριων κόμβων οι οποίοι βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους Δίκτυο διανομής κόμβοι διανομής Δίκτυο πρόσβασης κόμβοι πρόσβασης όπου συνδέονται τα διάφορα κτίρια όπου αναλόγως των απαιτήσεων των τελικών χρηστών καθορίζονται και τα επιμέρους χαρακτηριστικά των συνδέσεων Οπτικές ίνες Δίκτυα Οπτικών Ινών Οι οπτικές ίνες παρέχουν μεγάλο εύρος ζώνης, το οποίο σήμερα φθάνει στις ευρέως χρησιμοποιούμενες υλοποιήσεις όπως το Gigabit Ethernet μέχρι και τα 10 Gbps Η απόσταση κυμαίνεται μεταξύ 70-100 Km ανάλογα με τον τύπο της οπτικής ίνας και το σήμα που μεταφέρεται περιορίζουν τον αριθμό των ενδιάμεσων ενισχύσεων που απαιτούνται γιαναδιασχίσειτοσήμαμιαμεγάληαπόσταση, το σήμα έχει σημαντική ανοχή στον θόρυβο Fiber To The Home (FTTH) κατάληξη (ζευγών συνήθως) οπτικών ινών στο χώρο των συνδρομητών και τον τερματισμό τους με κατάλληλο εξοπλισμό. Χρήση παθητικού ή ενεργού εξοπλισμού στα σημεία διακλάδωσης Active Optical Network (AON) Passive Optical Network (PON) Σκοτεινές οπτικές ίνες (Dark Fibers) κλασσικές οπτικές ίνες οι οποίες είναι τοποθετημένες κανονικά αλλά παραμένουν αχρησιμοποίητες 23
Οπτικές ίνες Δίκτυα Οπτικών Ινών Πλεονεκτήματα τεχνολογίας οπτικών ινών χαμηλό κόστος υψηλό bandwidth ξεπερνά κατά εκατοντάδες φορές αυτό ενός κοινού καλωδίου μικρήεξασθένησητουσήματος μικρές απαιτήσεις σε ενέργεια μικρές διαστάσεις και βάρος υψηλή διαθεσιμότητα που οφείλεται κυρίως στην ανθεκτική κατασκευή των σύγχρονων οπτικών καλωδίων, που μειώνει στοελάχιστοτοενδεχόμενοεξωτερικήςζημιάς Δίκτυα ασύρματης πρόσβασης Μη σταθερό σημείο πρόσβασης Ασύρματη μετάδοση μεταξύ χρήστη και σταθμού βάσης Σημαντικότερες Τεχνολογίες: Κινητή Τηλεφωνία (mobile telephony): GSM, UMTS Ασύρματα προσωπικά δίκτυα (Wireless Personal Area Networks - WPAN): Bluetooth, IEEE 802.15 (Sensors) Ασύρματα τοπικά δίκτυα (Wireless Local Area Networks - WLAN): IEEE 802.1 Ασύρματα Μητροπολιτικά Δίκτυα (Wireless Metropolitan Area Networks - WMAN) : IEEE 802.16 Ψηφιακή Τηλεόραση (Digital Video/Audio Broadcasting: DVB, DAB) Άσύρματη ευρυζωνική πρόσβαση (Broadband Radio Access Network -BRAN): HiperLan 24
Εξέλιξη κινητών επικοινωνιών 1G (1980-1990): μόνο αναλογική τεχνολογία έλλειψη συμβατότητας / ομοιογένειας κυρίως φωνή Βασική υποστήριξη μετακινούμενων χρηστών AMPS 2G (1990-2000): ψηφιακή τεχνολογία υποστήριξη μετακινούμενων χρηστών (roaming) υποστήριξη και υπηρεσιών δεδομένων GSM 2.5G (τέλη 90 s- αρχές 00): μετάβαση από 2G 3G μεταβατικές τεχνολογίες αυξανόμενοιρυθμοίμετάδοσης& εύρος ζώνης από μεταγωγή κυκλώματος σε μεταγωγή πακέτου GPRS 3G (2000-.): πλήρως διαφανής μετακίνηση μεγάλο εύρος ζώνης πολύ υψηλοί ρυθμοί μετάδοσης περισσότερες υπηρεσίες δεδομένων και πολυμέσων παγκόσμια λύση (UMTS) Εξέλιξη κινητών επικοινωνιών (2) 3G+ & 4G (2005+ ): Ακόμα μεγαλύτεροι ρυθμοί μετάδοσης & εύρος ζώνης (2-40Μbps) Παγκόσμια Πρόσβαση και υποστήριξη κινούμενων χρηστών Ανεξαρτησία από συσκευή / τερματικό all-ip μεταγωγή: Η μεταγωγή δε βασίζεται πια στο TDM IP μεταφορά και σηματοδοσία (SIP) 25
Μέθοδοι Πολλαπλής Πρόσβασης Frequency division multiple access (FDMA) Σε κάθε χρήστη ανατίθεται διαφορετική συχνότητα Time division multiple access (TDMA) Σε κάθε χρήστη ανατίθεται διαφορετικό κομμάτι χρόνου (time-slot) Code division multiple access (CDMA) Σε κάθε χρήστη ανατίθεται ένας μοναδικός κώδικας και στη συνέχεια όλοι οι χρήστες εξαπλώνονται (spread) στην ίδια συχνότητα 3G / UMTS Universal Mobile Telecommunications System Παγκόσμιο Σύστημα Κινητών Τηλεπικοινωνιών Βασικά χαρακτηριστικά Πολλαπλή πρόσβαση WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) Ασύγχρονος τρόπος λειτουργίας Αμφιδρόμηση FDD-TDD Νέοι τύποι υπηρεσιών με πολλαπλά επίπεδα ποιότητας (QoS) Αλγόριθμοι διαχείρισης ασύρματων πόρων Πολυπλεξία διαφορετικών τύπων υπηρεσιών Υψηλοίκαιμεταβλητοίρυθμοίμετάδοσης 144 Kbps,384 Kbps, 2048 Kbps Ασύμμετρες υπηρεσίες 26
Αρχιτεκτονική του δικτύου UMTS Στοιχεία αρχιτεκτονικής UE: User Equipment Node-B: Base Station RNC: Radio Network Controller UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network SGSN: Serving GPRS Support Node GGSN: Gateway GPRS Support Node Σημαντικότερα χαρακτηριστικά Επαναχρησιμοποίηση μιας συχνότητας Λόγω CDMA όλοι οι χρήστες μοιράζονται το φάσμα σε κάθε κυψέλη, ίδια ή διαφορετική => ήπια διαπομπή (soft handover) επιτακτική ανάγκη για έλεγχο ισχύος (Power control) Ήπια διαπομπή Κάθε κινητό διατηρεί περισσότερες από μία συνδέσεις ταυτόχρονα Ένα είδος διαφορικότητας (diversity): αύξηση SNR ενώ η ισχύς εκπομπής παραμένει σταθερή Έλεγχος Ισχύος 2 Λόγοι: Ελαχιστοποίηση παρεμβολής Ελαχιστοποίηση κατανάλωσης μπαταρίας 27
Wi-Fi Wireless Fidelity (Ψηφιακή Πιστότητα) όρος για υψηλής συχνότητας ασύρματο τοπικό δίκτυο (WLAN) Ασύρματη τεχνολογία πρόσβασης αντικατάσταση ή επέκταση ενός κοινού ενσύρματου δικτύου (Ethernet) επιτρέποντας στον κινητό χρήστη την ασύρματη μετάδοση και λήψη δεδομένων πρότυπο IEEE 802.11 - το πρώτο πρότυπο για ασύρματη δικτύωση Wi-Fi Τα ασύρματα δίκτυα 802.11 αποτελούνται από τέσσερις βασικές μονάδες: Σημείο πρόσβασης (Access Point - AP) παίζει το ρόλο γέφυρας μεταξύ του ενσύρματου και του ασύρματου δικτύου, μετατρέποντας κατάλληλα τα πλαίσια που ανταλλάσσονται μεταξύ αυτών Σύστημα διανομής (Distribution System) ενώνει τα διάφορα AP του ίδιου δικτύου, επιτρέποντάς τους να ανταλλάσσουν πλαίσια Ασύρματο μέσο μετάδοσης (Wireless Medium) Διάφορα φυσικά στρώματα για τη μετάδοση των πλαισίων μεταξύ των σταθμών του ασύρματου δικτύου. Σταθμοί (Stations) Οι σταθμοί που ανταλλάσσουν πληροφορία μέσω του ασυρμάτου δικτύου συνήθως φορητές συσκευές (laptops ή PDAs) 28
Wi-Fi Βασική δομική μονάδα κάθε 802.11 δικτύου Basic Service Set (BSS) αποτελείται από μία ομάδα σταθμών που επικοινωνούν μεταξύ τους Περιοχή ραδιοκάλυψης -Basic Service Area (BSA) καθορίζει τα όρια του BSS Υποστήριξη με υποδομή (Access Points) και χωρίς υποδομή (Ad-hoc) Wi-Fi Με σκοπό τη βελτίωση και την εξέλιξη του προτύπου δημιουργήθηκαν κατά την διάρκεια των χρόνων, εξελίξεις του προτύπου - υποπρότυπα ΙΕΕΕ 802.11a: Ταχύτητα μικρότερη από 54Μbps IEEE 802.11b: Ταχύτητα μικρότερη από 11Μbps IEEE 802.11e: Παρέχει εγγυήσεις για ποιότητα υπηρεσίας (Quality of Service - QoS) IEEE 802.11f: Κινητικότητα των σταθμών μέσα σε ένα IP δίκτυο (Intra - network Handover) IEEE 802.11g: Επέκταση του 802.11b για προσέγγιση ταχυτήτων που αγγίζουν τα 54Μbps IEEE 802.11i: Μελέτη θεμάτων ασφάλειας στα WLANs IEEE 802.11h: Εισαγωγή 802.11a δυνατότητας για καλύτερο έλεγχο συγκρούσεων 29
Wi-Fi Ultra -Wideband (UWB) παρεμφερής τεχνολογία ενσωματώνει την ευχρηστία και την κινητικότητα των ασύρματων επικοινωνιών και των δικτύων υψηλών ταχυτήτων Εύκολη και γρήγορη διασύνδεση διάφορων ηλεκτρονικών συσκευών στο γραφείο ή στο σπίτι για πολύ μεγάλες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων έχει σχεδιαστεί για σύνδεση συσκευών σε μικρές αποστάσεις. Wi-Fi Alliance μή κερδοσκοπικός οργανισμός έλεγχος της συμβατότητας Wi-Fi προϊόντων διαφορετικών κατασκευαστών Wi-Fi Πλεονεκτήματα ευκολία υλοποίησης μικρό κόστος σύνολο χαρακτηριστικών που εγγυώνται ασφάλεια πρόσβασης και μετάδοσης (ταυτοποίηση χρήστη, κρυπτογραφημένη μετάδοση) δυνατότητες για υπηρεσίες περιαγωγής (roaming), όπου ένας συνδρομητής ενός τοπικού δικτύου μπορεί να συνδεθεί σε ένα άλλο W-LAN (π.χ. η περίπτωσητωνw- LAN που έχουν υλοποιηθεί σε αεροδρόμια) 30
WiMAX WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access) Υπηρεσίες ασύρματου Internet για κάλυψη ευρέων γεωγραφικών περιοχών (πόλεις) με χαμηλό κόστος Πρότυπο ΙΕΕΕ 802.16a Μικροκυματική τεχνολογία για ευρυζωνική σύνδεση στο Internet (όπου δεν συμφέρει ή δεν υπάρχει DSL ή Cable) Υπηρεσίες N-LOS στα 2 GHz με 11 GHz (όπως το WiFi) Τοπικές συνδέσεις Υπηρεσίες LOS στα 10 GHz με 66 GHz μικρότερες παρεμβολές, μεγαλύτερο εύρος ζώνης WiMAX Πλεονεκτήματα Ένας μόνο σταθμός WiMAX μπορεί να εξυπηρετήσει εκατοντάδες χρηστών Τα σημεία πρόσβασης εγκαθίστανται πολύ γρήγορα Ρυθμοί μετάδοσης έως 280Mbps και αποστάσεις μέχρι και 30 μίλια Οι χρήστες μπορούν να λειτουργούν ως κινητοί σε αποστάσεις 3-5 μιλίωναπότοσταθμόβάσηςκαισε ρυθμούς έως 75Mbps Δεν απαιτείται οπωσδήποτε αδειοδότηση Μειονεκτήματα Απαιτείται οπτική επαφή (Line-of-sight-LOS) για συνδέσεις μεγάλων αποστάσεων (5-30μίλια) Πιθανές διακοπές λόγω δυνατών βροχοπτώσεων Παρεμβολή από άλλες ασύρματες ηλεκτρονικές συσκευές -> μείωση απόδοσης, αποσύνδεση 31
Αμφίδρομο Δορυφορικό Internet Τεχνολογία DVB- RCS Αμφίδρομες ευρυζωνικές υπηρεσίες μετάδοσης φωνής, δεδομένων, εικόνας και video μέσω δορυφόρου Χρησιμοποιείται σε περιοχές όπου δεν είναι διαθέσιμη επίγεια πρόσβαση στο Internet και σε περιπτώσεις με μεγάλη κινητικότητα Δίκτυο που συνίσταται από Δορυφόρο Κομβικόσταθμόεδάφους Τερματικά χρηστών Επισκόπηση Η σημασία της ευρυζωνικότητας Διεθνώς Στην Ελλάδα Πλεονεκτήματα Πολίτες Δημόσιο και ιδιωτικό βίο Ευρυζωνικές τεχνολογίες Δίκτυα κορμού και πρόσβασης Ενσύρματες τεχνολογίες Ασύρματες τεχνολογίες Δικτυακοί τόποι για την ευρυζωνικότητα 32
Δικτυακοί Τόποι για την Ευρυζωνικότητα Ελλάδα Προώθηση της Ευρυζωνικότητας στη Δυτική Ελλάδα - Δικτυακός τόπος http://ru6.cti.gr/broadband/el/index.php Ιστοχώρος για υπηρεσίες ADSL και ευρυζωνικές συνδέσεις στην Ελλάδα http://www.adslgr.com E-business forum http://www.ebusinessforum.gr Πρόγραμμα Δικτυωθείτε http://www.go-online.gr Κοινωνία της Πληροφορίας http://www.infosoc.gr/ Δικτυακοί Τόποι για την Ευρυζωνικότητα http://www.europa.eu.int/information_society/eeurope/2005/all_about/broadband/index_en. htm http://www.theregister.co.uk/internet/broadband/ http://www.oecd.org http://research.analysys.com/ http://www.dslreports.com/ http://www.dslforum.org/ http://www.itfacts.biz/index.php?id=c0_15_1 http://www.bt.com/broadband/ http://www.wimaxforum.org/ http://www.abiresearch.com/market_research/cable_telco_dbs.jsp http://www.fcc.gov/broadband/ http://www.euractiv.com/article?tcmuri=tcm:29-117450-16&type=linksdossier http://www.forrester.com/findresearch/ http://www.broadbandproperties.com/ 33