TELEKOMUNIKACE 10. přednáška Přístupové sítě

  • Published on
    13-Jan-2016

  • View
    56

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

TELEKOMUNIKACE 10. pednka Pstupov st. Zimn semestr akademickho roku 2009/2010. Agenda. Rzn klasifikace pstupovch st Kabelov pstupov technologie CATV, PLC, xDSL, FTTx, Ethernet Bezdrtov pstupov technologie WiFi, WiMAX, Bluetooth, UWB, ZigBee, MBWA, GSM(pst). - PowerPoint PPT Presentation

Transcript

  • TELEKOMUNIKACE10. pednkaPstupov stZimn semestr akademickho roku 2009/2010

  • AgendaRzn klasifikace pstupovch st

    Kabelov pstupov technologieCATV, PLC, xDSL, FTTx, Ethernet

    Bezdrtov pstupov technologieWiFi, WiMAX, Bluetooth, UWB, ZigBee, MBWA, GSM(pst)*

  • Pstupov systmy*

  • Klasifikace kabelovch systm *dle typu signlu:

    Metalick st nejastj typ, dosah a destky/stovky km, rzn penosov rychlost, u nejvych typ a nkolik stovek Mbit/s,

    Optick st dosah a nkolik jednotek/destek/stovek km, vysok penosov rychlost a nkolik Gbit/s

  • Klasifikace bezdrtovch systm*dle typu signlu:

    Radiov st nejastj typ, dosah a destky km, rzn penosov rychlost, u nejvych typ a nkolik Gbit/s, licenn vs. bezlicenn.

    Optick bezdrtov st dosah a nkolik km, pm viditelnost, vysok penosov rychlost a nkolik Gbit/s.

    Infraerven st mal dosah, pm viditelnost, vt bezpenost, kapacita penosu omezena pouze vkonem vyslae, infraerven st nepodlhaj regulaci.

  • Optick spoj (TereScope 5000) *

  • LED spoj (RONJA)*

  • Radiov spoj*

  • Klasifikace bezdrtovch systm*dle podpory mobility objekt:

    Stacionrn st st pro komunikaci v klidovm stavu bez pesunu objekt.

    Nomdn (koovn) st st pro komunikaci objekt, kter jsou v klidu (nebo ve stavu blcmu se klidu), avak objekt se mezi klidovmi stavy pohybuje. (Na erpacch stanicch, svteln zench kiovatkch, pi parkovn, atd.).

    Mobiln st st s plnou podporou mobilnch komunikujcch objekt.

  • Klasifikace bezdrtovch systm*dle podpory mobility objekt:

  • Klasifikace bezdrtovch systm*dle oblasti pouit:

    Rozlehl st (WAN) (Wide Area Network)

    Metropolitn st (MAN) (Metropolitan Area Network)

    Lokln st (LAN) (Local Area Network)

    Personln st (PAN) (Personal Area Network)

  • Kabelov pstupov st*Uvedeme typick pedstavitele celho spektra dostupnch een:

    CATV pro pipojen zkaznk k Internetu pomoc kabelov televizn st 23 %

    PLC (PDSL/BPL) technologie penosu po silovch kabelech

    xDSL technologie, jako jsou HDSL, ADSL, VDSL atd. vyuvajc pstupov st telekomunikanch st povtinou CAT 1. 25 %

    FTTx (Fiber To The X (Home Building Network)) 5 %

    Ethernet st uvajc UTP kabel

  • CATV*V stch kabelov televize v psmu 42 - 750 MHz bv k dispozici dostatek neobsazench kanl o ce 6 MHz.

    Ve zptnm smru se vyuvaj zk kanly v psmu 5 - 40MHz.

    Ppojka je stejn jako nap. u ADSL asymetrick.

    6MHz kanlem lze v "dopednm" smru penst a 27Mbit/s nebo 36 Mbit/s v zvislosti na typu modulace, opanm smrem obvykle pouze stovky kilobit a jednotky megabit.

    Kad kanl sdl vce astnk - podle kvality poskytovan sluby a stovky uivatel.

  • CATV*Stvajc rozvody kabelov televize jsou z principu jednosmrn, s jednm vyslaem a mnoha pijmai ve stromov architektue, tj. multiplexn mdium typu broadcast.

    IP poaduje jednoznan obousmrn penos (duplex).

    Je nutn pestavba rozvod - aktivn prvky jsou jednosmrn.

    Pasivn prvky (rozboovae, odboovae) a koaxiln kabel jsou z principu obousmrn.

    Uzlov zazen pro pipojen k internetu jsou umstny u koene kadho analogovho segmentu jejich IP konektivita se e oddlen od distribuce televiznho signlu.

  • Typick topologie analogov TV kabelov st*

  • PLC Power Line Communication*Nkdy t BPL (Broadband over Power Line)

    Uren pro penos informac po elektrickch rozvodech NN a VN.

    Nen doposud standardizovn hlavn problm je elektromagnetick kompatibilita

    Dosah p dodren referennch vlastnost na idelnm kabeludo 400m na NN rozvodech do 700m na VN rozvodech

    Datov tok a 200Mbit/s

    Monost opakovn (zeslen)

  • PLC Power Line Communication*Zejmna ze systmovho pohledu PLC pedstavuje skuten vysoce modern pstupovou technologii.

    QoS (802.1p) s vcerovovmi prioritnmi frontami a programov nastavitelnm mechanismem klasifikace priorit pro simultnn multimediln aplikace v relnm ase.

    Monost distribuce video a audio signl.

    Programov nastaviteln ka psma.

  • Princip PLC *

  • Vyuv metalick kroucen pr kde je vyuiteln frekvenn rozsah do cca 1,1 MHz.

    Vzhledem ktomu, e penosov charakteristika penosovho mdia nezaruuje srovnateln parametry v celm frekvennm spektru, vychz princip ADSL zrozdlen pouitho psma na sub-psma, znich kad je individuln vyuvno na zklad identifikace jeho vlastnost pi iniciaci modemu.ADSL Asymetric Digital Subscriber Line*

  • Rozdlen spektra u technologie ADSL 1. generaceNejni psmo 64Khz je ureno vhradn pro penos analogov telefonn sluby s oddlovacm psmem 60kb/s, tj. celkem 64kb/s, anebo pro 2B+D slubu ISDN.

    Psmo od 64Khz to 1,1Mhzje rozdleno na 256 sub-psmem. Kad sub-psmo o ce 4kHz pedstavuje nezvisl kanl a je vyuvno pro stanovenou penosovou kapacitu podle pi iniciaci modemu namench parametr. *

  • ADSLAsymetric Digital Subscriber Line*Penosov kapacity jednotlivch xDSL a ADSL verz

  • Zapojen v xDSL*

  • Bezdrtov pstupov st*Uvedeme typick pedstavitele celho spektra dostupnch een:

    WiMAXWiFiBluetoothUWBZigBeeMBWAGSM (samostatn pednka)

  • WiMAX IEEE 802.16 *Pracovn skupina zaloena v r. 1999

    10 a 66 GHz, pouze pm viditelnost (LOS)Penosov rychlost a 134 Mbit/s

    2 a 11 GHz, NLOSPenosov rychlost a 75 Mbit/s

    Revize 802.16 (3,5 GHz FDD, TDD)Sjednocen pedchozch 802.16 standard

    Mobiln verze WiMAXuPodporujc zazen do rychlosti 150 km/h

  • WiMAX IEEE 802.16 *802.16a 2 a 11 GHz licencovanNLOSPodpora MESH architektury802.16bNelicencovan psmaPin QoS pro real-time aplikace802.16c10 a 66 GHz 802.16dRevize 802.16a a sjednocen standard802.16eMobiln doplnkVysokorychlostn pedvn (handover) spojen zazen

  • WiMAX IEEE 802.16 *

  • *

    Dosah / rychlostRLC (Radio Link Control)QoS (Quality of Service)

    WiMAX Radiov parametry

  • WiMAX Teoretick rychlost v Mbps*Pi OFDM 256 sub-nosnch vetn reie MAC a dalch vrstev.

  • WiMAX Teoretick pokryt v km*Piblin vzdlenosti, velmi zle na charakteru oblasti*
  • WiMAX architektura *P2MP (Point-to-MultiPoint) MESH topologie

  • WiMAX architektura *

    4 vrstvy ~ odpovdajc dvou nejnim OSI vrstvm

  • WiMAX fyzick vrstva*Nastaven modulace pomoc adaptivnch profil Parametry je mono mnit pro kad rmec Profily jsou identifikovny Interval Usage Code (DIUC a UIUC)

    Umouje pouvn SMART antn, smrovch antn zvyuje dosah

    Umouje pouvat dv rzn duplexn schmata FDD (Frequency Division Duplexing) TDD (Time Division Duplexing)

    Podpora pro Full Duplex i Half Duplex zazen

  • WiMAX fyzick vrstva*Rmce a asov seky pro duplexn penosy asovm dlenm

    Struktura rmc

    obecn rmec rmec pro rezervaci psma

  • WiMAX fyzick vrstva*Struktura rmc

    obecn rmec rmec pro rezervaci psma

  • WiMAX fyzick vrstva*Downstream (k uivateli) TDM (Time Division Multiplex)Upstream (od uivatele) TDMA (Time-Divison Multiple Access)Centralizovan plnova efektivn a pednostn dlen ky psma

  • WiMAX tdy slueb*Konstantn penosov rychlost (CBR) pro aplikace se striktnmi poadavky na penosovou rychlost a zpodnPromnn penosov rychlost v relnm ase (rt-VBR) uren pro data citliv na zpodn, ale kterm sta men ka psma ne pi CBRPromnn penosov rychlost mimo reln as (nrt-VBR) negarantuje zpodn, striktn poadavek je jen na hodnotu zpodn pi penosu buky. Pkladem jsou datov penosy, citliv na dobu odezvy.Best efforts service Zaruuje penos dat s maximlnm silm

  • WiMAX aplikace*

  • WiFi IEEE 802.11 *Wireless Fidelity Bezdrtov vrnostPrvn verze pijata v r. 1997Dosah a nkolik kilometr (smrov antny, pm viditelnost,)Konfigurace st: ad-hoc (p2p) infrastrukturnNosn standardy 802.11 a / b / g / n / pRzn doplky 802.11 f / i / r /

  • IEEE 802.11 pehled doplk*

    DoplnkRok schvlenPopis802.11a1999Rychlost a 54 Mbit/s v psmu 5 GHz.802.11b1999Rychlost a 11 Mbit/s v psmu 2,4 GHz.802.11d2001Pro zem, kde psmo 2,4 GHz nen pstupn.802.11c2003Mosty (Bridge) mezi pstupovmi body.802.11f2003Spoluprce pstupovch bod od rznch vrobc.802.11g2003Rychlost a 54 Mbit/s v psmu 2,4 GHz.802.11h2003Dynamick vbr kanlu a regulace vkonu.802.11i2004Zabezpeovac a ovovac mechanismy na MAC vrstv.802.11j2004Vyuit psma 4,9 a 5 GHz v Japonsku.802.11e2005Podpora pro QoS na MAC vrstv.802.11m2006Revize standard.802.11k2008Men rdiovch prostedk.802.11r2008Rychl roaming.802.11w2009Podpora integrity, autenticity, utajen a ochrany dat.802.11n11.9.2009Vysok propustnost.802.11p2010?Bezdrtov pstup pro mobiln zazen.802.11u2010?Spoluprce s externmi stmi.802.11v2010?Management bezdrtovch zazen.802.11s2011?Multi-hopping.

  • IEEE 802.11a *Schvleno v r. 1999, T povolil k uvn 1.9.2005

    5,470 5,725 GHz (255 MHz)

    11 nepekrvajcch se kanl s odstupem 20 MHz

    Max. rychlost 54 Mbit (54,48,36,24,18,12,9,6 Mbit/s)

    Ad-hoc (P2P), Infrastructure

    OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

    BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM

  • IEEE 802.11b *Schvleno v r. 1999, T povolil k uvn v r. 2000

    2,412 2,472 GHz (60 MHz)

    13 kanl s odstupem 5 MHz, kanl m ku cca. 22 MHz

    Max. rychlost 11 Mbit (11, 5,5, 2, 1 Mbit/s)

    Ad-hoc (P2P), Infrastructure

    DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

    30 40 % kapacity tvo reie

  • IEEE 802.11g *Schvleno v r. 2003, T povolil k uvn v r. 2000

    2,412 2,472 GHz (60 MHz)

    13 kanl s odstupem 5 MHz, kanl m ku cca. 22 MHz

    OFDM a DSSS (pro kompabilitu)

    Max. rychlost 54 Mbit OFDM: 16-QAM (54, 48, 36, 24 Mbit/s) QPSK (18, 12 Mbit/s) BPSK (9, 6 Mbit/s) DSSS: (11, 5,5, 2, 1 Mbit/s)

  • IEEE 802.11p *Schvlen v listopadu 2010 ?

    WAVE (Wireless Access for the Vehicular Environment)

    Licencovan psmo 5,9 GHz

    A pro rychlosti do 200 km/h

    Max. rychlost 27 Mbit/s

    Dosah v du km

    Kooperace s CALM, DSRC

  • IEEE 802.11 architektura *

  • IEEE 802.11 MAC vrstva DCF *CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)RTC/CTS (Request To Send / Clear To Send)

  • IEEE 802.11 MAC vrstva PCF *Zdka implementovno, mal podpora, nen zde volba priorit

    Vyslac stanice vyslaj beacon rmce v pevn danch intervalech (0,1s)

    CP (Contention Period) DCF pstupCFP (Contention Free Period) PCF pstup Je pmo ureno kter klient m prvo vyslat, ostatn maj vyslat zakzno

  • IEEE 802.11e Wireless QoS*Schvlen v r. 2005

    Pidv podporu QoS

    Zavd tdy provozu

    3 fzov certifikace WMM 2004 (EDCA) WMM-PS 2005 (EDCA) WMM-SA ? (EDCA, HCCA)

    Stle zaloeno na koliznm pstupu

  • IEEE 802.11e Wireless QoS*EDCA Priority dle 802.1d 4 kategorie provozu 8 td priorit

    HCCA Obdobn PCF Dva seky CAP (CFP) a CP CAP (Controlled Acces Phase) iniciovn kdykoliv pstupovm bodem Pednosti dle priorit azen do front dle priorit + pedvn informac o frontch

    kategoriecharakteristika penosuAIFSCWcelkov doba eknhlas (7,6)VoIP snejvy kvalitou minimln zpodn20 32 5video (5,4)video toky (bn i vysok rozlien)20 72 9best effort (0,3)interaktivn aplikace necitliv na zpodn30 153 18pozad (2,1)datov soubory70 157 22

  • IEEE 802.11i WPA2*Wireless Protected Access

    Schvlen v 06/2004

    Podstatn vylepuje bezpenost (Oproti pvodnmu WEP)

    Pouv blokovou ifru AES

    Implementovny protokoly CCMP poskytuje utajen, integritu a autentizaci TKIP zajiuje kombinovn kl pro pakety, kontrolu integrity zprvy a mechanismu peklovn

  • IEEE 802.11n*Schvleno 11.9.20092,4 GHz a 5 GHz s kanlem 40 MHz (dva sdruen 20 MHz kanly)Upraven ODFM 52 dlch datovch psemMIMO (Multiple Input Multiple Output)Dostupn max. rychlost 300 Mbit (Draft 2.0)Teoretick max. rychlost a 600 Mbit (4 nezvisl 40 MHz kanly)Kompatibilita s 802.11a/b/g

  • IEEE 802.11r*Rychl roaming

    Schvlen v z 2008

    Spoluprce s IEEE 802.11i

    Vcerovov hierarchie, WLAN controller

    Zajitn pedn spojen vetn ifrovn pomoc WPA2 v du msvs. specializovan software

  • 802.11 vs. 802.16 Roziitelnost802.11Pevn ka kanlu 20 MHz

    MAC je navrhnuta pro podporu destky uivatel

    802.16ka kanlu je pohybliv od 1,5 MHz do 20 MHz

    ku psma lze nastavit opertorem (nap. pro sektorizaci)

    MAC je navrhnuta pro podporu tisce uivatel

    *

  • 802.11 vs. 802.16 QoS802.11Podpora pouze v 802.11e WMM-PS (WMM-SA necertifikovno)

    Zaloeno na CSMA/CA pstupu negarantovan QoS

    802.16QoS navrhnut pro hlas/video

    MAC zaloen na dostech a jejich udlen

    Podporuje rzn rovn slueb nap. E1 pro firemn zkaznky; best effort pro domcnosti

    Centrln zen QoS

    *

  • 802.11 vs. 802.16802.11Optimalizovno dle standardu pro uivatele do vzdlenosti stovek metr

    Vy dosah pi pouit smrovch ziskovch antn, pp. opakova

    802.16Optimalizovno pro typickou velikost buky 7-10km

    Dosah a 50 km

    Nen problm s pmou viditelnost (na krat vzdlenosti)*

  • 802.11 vs. 802.16 Pehled*

    802.11a802.11b802.11g802.16d802.16efrekvenn psmosdlen 5 GHzsdlen2,4 GHzsdlen2,4 GHzlicencovan3,5 GHzlicencovan3,5 GHzrychlost penosudo 36 Mbit/sdo 6 Mbit/sdo 30 Mbit/sdo 70 Mbit/sdo 15 Mbit/sdosaha 8 kma 8 kma 8 kma 50 kma 50 kmmodulaceOFDMDSSSDSSS, OFDMOFDMSOFDMAbezpenostn nstrojeWEP, WPA, WPA2WEP, WPA, WPA2WEP, WPA, WPA2DES3, (AES)DES3, (AES)priority paketANO (s 802.11e)ANO (s 802.11e)ANO (s 802.11e)ANOANOIP roamingANOANOANOANOANOdynamick pedn (handover)ANO (s doplkem)ANO (s doplkem)ANO (s doplkem)ANOANOQoSsten (s 802.11e)sten (s 802.11e)sten (s 802.11e)ANOANOtolerance pohybu150 km/hdostupnost standardu19991999200320042005

  • IEEE 802.15.1 BluetoothOd r. 1998 SIG (Special Interest Group)

    Bluetooth v1.1 byl pijat IEEE jako norma 802.15.1

    Rychlost: v1.1 ~ 1 Mbit/s (720 kbit/s) V2.0 EDR ~ 2,1 Mbit/s

    2,4 GHz s FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) bhem 1s provede 1600 skok mezi 80 frekvenci s krokem 1 MHz (79 nosnch)

    Dosah 10 a 100 m (dle vkonu)

    *

  • IEEE 802.15.3 UWB(UltraWideBand)IEEE 802.15.3 Schvleno 06/2003 Spoluprce s 802.11b/g, 802.15.1 a 802.15.4Mal spoteba, rychlost a 55 Mbit/s (5 typ modulace), TDMA, QoS 2,4 GHz

    IEEE 802.15.3a ZRUENORychlost: 110 Mbit/s do 10m480 Mbit/s do 1mmin. 500 Mhz z psma od 3,1 GHz do 10,6 GHzproblm v typu fyzick vrstvy nedosaen kompromisu

    *

  • IEEE 802.15.3a budoucnostWiMedia Alliance (Intel) vs.Freescale (Motorola)

    UWB jako zklad pro dal vvoj: Wireless USB CableFree USB bezdrtov FireWire IEEE 1394 ECMA 368, 369 (WiMedia Alliance) (480 Mbit/s) Pulse~LINK CWave (890 Mbit/s, teoreticky a 1,35 Gbit/s)*

  • IEEE 802.15.3 UWB(UltraWideBand)IEEE 802.15.3bStandard tvoc univerzln vrstvu pstupu k mdiu (MAC) pro UWB technologie pro zachovn zptn kompatibility.

    IEEE 802.15.3c Wireless HD (WiHD)WiMedia Alliance + dal 60 GHz2 ~ 3 Gbit/s (do budoucna 25 Gbit/s)Smart antny NLOSzabezpeen proti pirtskmu koprovn*

  • IEEE 802.15.4 ZigBee3 bezlicenn psma: 2,4 GHz (celosvtov, 16 kanl s odstupem 5 MHz, 240 kbit/s/kanl)868 MHz (Evropa, 1 kanl, 20 kbit/s)915 MHz (Amerika a Austrlie, 10 kanl, 40 kbit/s/kanl)Dosah jednotky a destky metr, samokonfigurujc s s vce skoky

    RFD (Reduced Functionality Device), FFD (Full Functional Device)

    A 65 000 zazen

    Velmi mal spoteba energie, nzk cena *

  • IEEE 802.15.4 ZigBee*

  • IEEE 802.20 MBWAMBWA Mobile Broadband Wireless Access

    Mobile-FI

    Oekvan schvlen ?

    Do rychlosti 250 km/h

    Licenn psmo pod 3,5 GHz

    Prmr buky 16 km 4 Mbit/s download / 800 kbit/s upload

    Rychlost uivatele m bt minimln 1 Mbit/s download a 300 kbit/s upload

    *

  • Dkuji za pozornost !

    Procviovn - opakovn*Procviovn - opakovn

    *Procviovn - opakovn*Procviovn - opakovn

    *Procviovn - opakovn

    *2008 Factum InvenioHDSL High bit rate Digital Subscriber LineADSL Asymemtric DSLVDSL Very high bit rate DSL**Pro kad psmo si modem individuln zm SNR (Signal/Noice Ratio - viz Shanon-Hartley teorm) a s ohledem na tento zmen parametr je kadmu psmu pidlen pslun penosov kapacita. Soutem vech kapacit dostvme celkovou penosovou kapacitu ADSL systmu pro datov penos.

    **Budoucnost 802.16m Pi OFDM 256 sub-nosnch vetn reie MAC a dalch vrstev.

    *Physical layer functions:Encoding/decoding of signalsPreamble generation/removalBit...