1 / 53

2. Fizikai Réteg

2. Fizikai Réteg. Dr. Bilicki Vilmos Szoftverfejlesztés Tanszék. Összefoglaló. OSI modell Fizikai réteg Elméleti alapok Közegek/képességek/sajátosságok Szabványosítási szervezetek. 13-02-09. Számítógép Hálózatok. 2. OSI Modell. Számítógép Hálózatok. Fizikai réteg. Bitek továbbítása

kay-grant
Download Presentation

2. Fizikai Réteg

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 2. Fizikai Réteg Dr. Bilicki Vilmos Szoftverfejlesztés Tanszék

  2. Összefoglaló • OSI modell • Fizikai réteg • Elméleti alapok • Közegek/képességek/sajátosságok • Szabványosítási szervezetek 13-02-09 Számítógép Hálózatok 2

  3. OSI Modell Számítógép Hálózatok

  4. Fizikai réteg • Bitek továbbítása • Fizikai jellemzőkkel foglalkozik: • Feszültség szintek • Érintkezők száma • Jel kondicionálás • Pl.: 13-02-09 Számítógép Hálózatok 4

  5. Adatkapcsolati Réteg • A fizikai közeg elfedése • Hibamentes átvitel • Keretek kezelése: • Keret határok • Címzés • Nyugtázás • … • Forgalomszabályzás 13-02-09 Számítógép Hálózatok 5

  6. Hálózati Réteg • Nagy, skálázható, robosztus hálózat kialakítása • Útvonalak kiválasztása 13-02-09 Számítógép Hálózatok 6

  7. Szállítási Réteg • Adatfolyam kezelése, darabolása • Dedikált összeköttetések biztosítása • Forgalomszabályozása 13-02-09 Számítógép Hálózatok 7

  8. Viszony Réteg • Viszonyok kialakítása • Szinkronizáció • Tranzakciók 13-02-09 Számítógép Hálózatok 8

  9. Megjelenítés Réteg • Olyan általános dolgokkal foglalkozik amit a felhasználónak elég gyakran kell megoldania • ASCII • Sorosítás • XML • … • Titkosítás 13-02-09 Számítógép Hálózatok 9

  10. Alkalmazás Réteg • Széles körben használt protokollok • HTTP • SMTP • DNS 13-02-09 Számítógép Hálózatok 10

  11. A fizikai közeg fejlődése • TAT (TransAtlantic Telephone cable) • TAT - 1 • 1953 - 1979-ig Anglia - USA • Koaxiális kábel pár • 51 Erősítő • 36 telefon vonal • TAT – 14 • 2000 - Anglia – USA – Franciaország – Hollandia –Dánia – Németország • Optikai kábel • 16 x 10 Gbit/s • WDM Számítógép Hálózatok

  12. Jelek • Jelek segítségével továbbítjuk az információt 12 Számítógép Hálózatok

  13. Jelek spektrális felbontása • A jeleket gyakran érdemes harmonikus jelek összegeként vizsgálni mert ilyenkor a hatások könnyebben felmérhetőek • Periodikus jelek Fourier sora: • Abszolút integrálható jel Fourier transzformáltja: • Sávhatárolt a jel ha 13 Számítógép Hálózatok

  14. Analóg és digitális jelek átvitele • A modell: • Csatorna jellemzők: • Alakhű átvitel: • Nyquist tétele: a H sávszélességű aluláteresztő szűrőn áteresztett jel 2H mintavételezéssel visszaállítható 14 Számítógép Hálózatok

  15. Fontosabb torzítások • Késleltetés: • Jel csillapítás • Diszperzió • Visszhang, utánzengés • Nemlineáris torzítás: • Holtzóna • Telítés 15 Számítógép Hálózatok

  16. Zajok • A bonyolult nehezen megfogható áthallás valamint a termikus, ipari zajok tartoznak e kategóriába • Amennyiben v sok azonos nagyságrendű független hatás eredője akkor jól modellezhető Gauss-folyamattal. Ekkor jól használhatóak a másodrendű jellemzői (várható érték, …) • A nyelő szempontjából a jel/zaj arány az érdekes. (Signal-Noise ratio) • Ezt a gyakorlatban a Bell tizedrészeként adják meg: • Gyakran a jeleket teljesítményszintjükkel írják le: 16 Számítógép Hálózatok

  17. Shanon Törvénye 17 Számítógép Hálózatok

  18. Elektromágneses hullámok • Ha az elektromos töltés gyorsul elektromos hullám keletkezik • Jellemzői • Hullámhossz • Frekvencia • Terjedési sebesség • Az elektromos és a mágneses tér egymásra merőleges síkban változik • Polarizáció: • Apoláros • Síkban poláros • Crikulárisan poláros 18 Számítógép Hálózatok

  19. Szabad hullámú összeköttetések • Típusai: • Szabad sugárzás • Irányított sugárzás • Az antenna méretének összemérhetőnek kell lennie a hullámhosszal (pl.: fele) • A terjedés szerinti felosztás • Felületi hullámok: követik a föld felszínét (kHz-x10Khz) • Térhullámok: egyenes vonalban terjednek (30MHz-300GHz) • Szórt hullámok: A troposzférában többszörösen megtörnek, szóródnak (200MHz-10GHz) • Ionoszferikus hullámok: Az ionoszférából verődnek vissza (x1000KHz-30MHz) Számítógép Hálózatok

  20. Vezetett hullámú összeköttetések • TEM (Transzverzális Elektromos Mágneses) hullámvezető (vezeték) • Két fém vezető + közöttük dielektromos szigetelő anyag • A vezetők közötti távolság a jel hullámhosszához képest kicsi • Dielektromos hullámvezető • A köpeny törésmutatója kisebb mint a mag törésmutatója • Numerikus apertúra 20 Számítógép Hálózatok

  21. Az elektromágneses spektrum Számítógép Hálózatok

  22. Frekvencia sávok elnevezése 22 Számítógép Hálózatok

  23. Szimmetrikus kábel • Használata: Horizontális gyakran időnként vertikális kábelként • A telekommunikációs hálózatban nagyon régóta használt megoldás • Használható: 600 KHz-től 600MHz-ig • Védelmi típusok: • UTP • STP • FTP • Sodrás: • Az áthallás gátolja, különböző kábel párokat különböző módon sodorják • Méterenként adják meg a sodrások számát – minél több annál jobb • A párokat azonos színnel jelölik • Impedancia • 100-150 ohm Számítógép Hálózatok

  24. EIA/TIA-568 • EIA/TIA-568 kábelezési szabvány • A, B vezeték RJ45 hozzárendelés • Kábel típusok: • Egyenes kábel • Kereszt kábel • Fordított kábel Számítógép Hálózatok

  25. Fellépő problémák • Jel gyengülés • Zajok: • Áthallás • NEXT • FEXT • PSNEXT • RFI • EMI Számítógép Hálózatok

  26. Szimmetrikus kábel típusok • A kábelek minőségét adja meg (USA jelölés) • Típusai: • Cat 1 – POTS – vagy csavart, vagy csavarás nélküli – 1 MHz • Cat 2 – ISDN - 2-3 csavarás 30 cm-ként - 4Mbit/s • Cat 3 – 16 MHz – 10 MBits/s • Cat 4 – 2-3 csavarás 30 cm-ként, 20 MHz – 16 MBit/s • Cat 5 – legalább 8 csavarás 30 cm-ként, 100 MHz – 155 MBit/s • Cat 5e – 350 MHz-ig tesztelt – 1 GBit/s • Cat 6 – 250 MHz ? • Cat 7- 600 MHz ? Valószínűleg más alyzat kell hozzá, STP Számítógép Hálózatok

  27. Összehasonlítás Számítógép Hálózatok

  28. Koaxiális kábel • Használata: Kábel TV • Jellemzőik: • Használható 60 KHz-től 60MHz-ig • Impedancia (kb.: 138 log a/b) • 50 ohm - Ethernet • 75 ohm – Kábel TV (ez ma az elsődleges terület) Számítógép Hálózatok

  29. Optikai kábel • Használata: • Gerinc hálózat • Épületek közötti összeköttetés • Amennyiben csak réz kábelt használnánk akkor a föld réz készlete nem lenne elegendő • Típusai • Monomódusú (lézer) • Multimódusú (normál fényforrás) Számítógép Hálózatok

  30. Optikai szintek • OC-1 - 51 Mbps • OC-3 – 155 Mbps • OC-12 – 622 Mbs • OC-48 – 2488 Mbs • OC-768 – 39813 Mbs • OC-N – N*51.840 Mbps Számítógép Hálózatok

  31. Optikai kábel hiba források • A közeg jellemzői: • Jel gyengülés • Diszperzió • Más frekvencián más a sebesség • Jel gyengülés • Sávszélesség csökkenés • Rayleigh szórás • Inhomogén struktúra • Teljesítmény csökkenés • A fény frekvenciájának negyedik hatványával arányos • Nem lineáris Effektusok • Szerelési problémák • Hajlítás • Közeg illesztés Számítógép Hálózatok

  32. Használt frekvenciasávok • S tartomány • C tartomány • L tartomány Számítógép Hálózatok

  33. WDM, DWDM • Wavelenght Division Multiplexing • Nagyon gazdaságos megoldás • Egy optikai kábelen több egymástól 50-100GHz távolságra lévő jel • Az L sávot használják • Akár 400 Gbit/s átviteli kapacitás • Optikai erősítők, elegendő 100 km-ként, regenerálás 1000 km-ként Számítógép Hálózatok

  34. Vezetékmentes kommunikáció • Spektrum menedzsment • A frekvencia véges erőforrás • A minőség garantálásához szabályozni kell a frekvencia használatot • Felosztás • A használható frekvencia tartományt blokkokra osztják • Minden blokkot további sávokra osztanak • A sávokat csatornákra osztják • Országonként más-más kiosztás lehet • Maximális hatékonyság • Új megoldások számára megfelelő frekvenciatartományok tartalékolása • Hatékony, igazságos frekvenciahasználási engedély kiosztás • Serkenteni kell a versenyt • Biztosítani kell a nagyközönség számára fontos szolgáltatásokat • Az ITU feladata a nemzetközi szabályozás • Nem licenszelt spektrum (szabad frekvencia) • Bárki használhatja • Be kell tartani a teljesítmény előírásokat Számítógép Hálózatok

  35. Antennák • Tulajdonságai • Nyereség • Az izotropikus antenához viszonyítva dBi • A dipól sugárzóhoz viszonyítva dBd • Írányítottság • Szorosan összefügg az előzővel • Polarizáció • Az E vektor irányát adja meg. Úgy az adó mind a vevő antennának egyforma polarizációjúnak kell lennie Számítógép Hálózatok

  36. Műholdas kommunikáció • 2.5 és 22 GHz közötti frekvenciát használnak • L,S,C,X,Ku,Ka sávok • Típusai: • Geostacionáris (GEO) • 36000 km az egyenlítő felett • ~250 ms késleltetés egy irányban • Stabil pozíció • Közepes pályájú (MEO) • 6000 – 20000 km • Tipikusan GPS • Alacsony pályájú (LEO) • 500 – 16000 km • Viszonylag kicsi késleltetés (6ms) • Műhold - műhold kommunikáció • VSAT (VerySmallAperture Terminal) • Pl.: Internet szolgáltatás • DBS (DirectBroadcast System) Számítógép Hálózatok

  37. Földfelszíni kommunikáció • LMDS (Local MultipointDistribution System) • Kicsi cellák: 3 – 5 km • Frekvencia újrahasznosítás • >155 Mbps • MMDS (MultiplechanelMultipointDistribution System) • Nagy cellák: 50 km • ~10Mbps • 3G • Nagy mozgékonyságú felhasználó: 144 kbps • Közepes mozgékonyságú felhasználó: 385 kbps • Helyhez kötött felhasználó: 2Mbps • U-NII • Kicsi cellák: 3-5km • ~25Mbps Számítógép Hálózatok

  38. Közeg megosztás • Multiplexálás • Típusai • TDMA • FDMA • CDMA • PDMA • SDMA Számítógép Hálózatok

  39. Modulációs megoldások • Ahhoz, hogy egy jelet az adott közegen sikeresen továbbítsunk gyakran modulációra van szükségünk. Így olyan jellemzőkel bíró jelet kapunk amely megfelelő mutatókkal bír az adott közegen. • Analóg/Digitális • Amplitúdó • Fázis • Frekvencia Számítógép Hálózatok

  40. Egyéb modulációs megoldások • OOK – On Off Keying • QPSK – Quadrature Phase Shift Keying • QAM – Quadrature Amplitude Modulation • CAP – Carrierless Amplitude Modulation • DMT – Discrete Multitone Modulation • CDMA – Code Division Multiple Access • FHSS – Frequency Hopping Sperad Spectrum • DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum Számítógép Hálózatok

  41. A távközlés világának fontos szervezetei • Szabványok lehetővé teszik, hogy különböző gyártók termékei kompatibilisek legyenek • Két szabvány típus: • de facto • de jure • Fontosabb szervezetek: • ITU • ISO • ANSI • IEEE • IETF • ATM Forum • Az MPLS és Frame Relay szövetség • Optical Ineterworking Forum • DSL Forum Számítógép Hálózatok

  42. ITU • International Telecomunication Union • Az ENSZ egyik szervezete • Három fő szekciója van: • ITU-R - rádiókommunikáció • ITU-D – fejlesztés • ITU-T- távközlés • Az ITU-T feladat a távközlés világméretű szabványosítása • Tanulmányozza a különböző problémákat és ajánlásokat készít a megoldásukra • Az ITU-T a CCITT utóda • Hierarchikus felépítésű: országos, regionális • 15 csoport 2500 ajánlás • Más szervezek szabványait is felhasználja • Ismertebb ajánlások: I,Q,X (ATM, Frame Relay, DTE-DCE X.25) Számítógép Hálózatok

  43. Példa • ITU-T H264 Számítógép Hálózatok

  44. ISO • International Organization for Standardization • 130 ország szabványosítási testülete alkotja • Ismertebb szabványok: • ISO9000 • Papír méretek • Ország kódok • OSI modell Számítógép Hálózatok

  45. Példa • 33.180.01 Fibre optic systems in general • 33.180.10 Fibres and cables • 33.180.20 Fibre optic interconnecting devices • 33.180.30 Optic amplifiers • 33.180.99 Other fibre optic equipment Számítógép Hálózatok

  46. ANSI • American National Standards Institute • Ez képviseli az USA-t a nemzetközi szerveteken (ITU, ISO) • A fizikai réteg feletti dolgokkal foglalkozik • A fizikai réteggel az USA-ban az EIA foglalkozik Számítógép Hálózatok

  47. Példa • ANSI/IEEE 802.3 • SONET Számítógép Hálózatok

  48. IEEE • Instiute of Electrical and Electronics Engineering • A legnagyobb technológiával foglalkozó szervezet a világon • Ismertebb szabványai: • IEEE Project 802 Számítógép Hálózatok

  49. Példa • IEEE Project 802 Számítógép Hálózatok

  50. IETF • Internet Engineering Task Force (www.ietf.org) • 4 csoportból álló szervezet tagja • Internet Society (ISOC), az internet növekedésével, fejlődésével foglalkozik • IANA – egyedi dolgok kiosztást felügyeli (IP, OID, AS) • Internet Architecture Board (IAB), az ISOC felügyeletével foglalkozik • Internet Engineering Steering Group (IESG), az IETF menedzselésével foglalkozik • Internet Engineering Task Force (IETF) • Nyílt társaság (gyártók, kutatók, üzemeltetők,…) • Funkcionális csoportokra van osztva, ezek munkacsoportokra vannak osztva • Egy-egy munkacsoportot két személy felügyel akik az IESG tagjai • A munka nyilvános levelezőlistán folyik • Request For Comments • FYI • Standard • Draft Számítógép Hálózatok

More Related