1

SYSTEMY

TELEKOMUNIKACYJNE

CZ. III

Dr inż. Ryszard Weisbrodt

e-mail:

Ryszard.Weisbrodt@

wp.pl

Semestr III Rok akademicki

2011/2012

2

Refleksje

1.Każde z trzech ostatnich stuleci było

zdominowane przez pojedynczą technologię

2

2. Wiek XVIII – rewolucja przemysłowa – epoka

wielkich systemów mechanicznych

3. Wiek XIX – epoka maszyny parowej

4. Wiek XX – epoka gromadzenie, przetwarzanie,

dystrybucja informacji

Powstały ogólnoświatowe sieci telefoniczne,

wynalazek radia i telewizji, narodziny i rozwój
przemysłu komputerowego, satelity
komunikacyjne.

3

Mow
a

Informacja

Obraz (RvNR)

Dane

Mowa +
Obraz

Multimedialna

Terminal

Usługa

Przekazywanie informacji

Pobieranie informacji

Magazynowanie
informacji

Sieć

Narzędzie

Routing

Pakiety

Topologia

Strumień

Sygnały

Elektryczne

Optyczne

Radiowe

3

Rodzaje usług – kryterium „jedna (wiele) tras”

•

Usługi połączeniowe

•

Usługi bezpołączeniowe

Świadczenie usługi wymaga

utworzenia

na czas

realizacji usługi - stałego połączenia (fizycznego lub
logicznego) –w postaci kanału, łącza lub zbioru
kanałów, łączy (trasy).

Przesyłanie informacji (za pomocą sygnałów –E, O,
R) dla określonego połączenia odbywa się jedną
trasą (drogą)

Świadczenie usługi

nie wymaga

utworzenia

na

czas realizacji usługi - stałego połączenia
(fizycznego lub logicznego).

Przesyłanie informacji (za pomocą sygnałów –E,
O, R) dla określonego połączenia odbywa się
różnymi trasami (drogami)

4

Rodzaje usług - z p. widzenia abonenta

• Usługi interaktywne

(interactive)

-

przekazywanie wiadomości

(messaging) –

dwukierunkowa, symetryczna lub asymetryczna,
niekoniecznie w czasie rzeczywistym wymiana informacji,

zastosowaniem funkcji zapamiętaj i przekaż (store and
forward)

-

usługi konwersacyjne

(conversational) –

dwukierunkowa, symetryczna, w czasie rzeczywistym

wymiana informacji

(telefonia, wideotelefonia),

-

wyszukiwanie informacji

(retrival) -

dwukierunkowa

asymetryczna,

w czasie rzeczywistym

wymiana informacji (np. dostęp do baz danych);
przesyłanie do użytkownika, na jego żądanie,
informacji wcześniej zgromadzonych.

5

Rodzaje usług - z p. widzenia abonenta

• Usługi dystrybucyjne

(rozsiewcze)

Jednokierunkowe, jednoczesne przekazywanie
informacji

do wielu użytkowników (użytkownik nie

ma wpływu na szybkość i czas przesyłania danych
ani na ich treść).

- usługi z możliwością indywidualnego sterowania

prezentacją (telegazeta)

-

bez indywidualnego sterowania prezentacją

(telewizja programowa)

6

Kanały telekomunikacyjne dla realizacji

usług

•

Usługi wymagające pojedynczego kanału

w (transmisja sygnałów odbywa się
jednym kierunku)

•

Usługi wymagające dwóch kanałów – „łącza” -

(jeden kanał dla każdego kierunku transmisji
sygnałów)

7

Kanały telekomunikacyjne dla realizacji

usług

•

Usługi wymagające dwóch kanałów

asymetrycznych

– „łącze asymetryczne” (np.

ADSL)

•

Usługi wymagające dwóch kanałów

symetrycznych

– „łącze symetryczne”

8

•

Usługi wymagające kanałów/ łączy

wąskopasmowych

•

Usługi wymagające kanałów/łączy

szerokopasmowych

Przepływność do 2 Mb/s

Przepływność powyżej 2 Mb/s

Kanały telekomunikacyjne dla

realizacji usług

9

10

Sieć telekomunikacyjna

Łącza
dostępowe

Łącza międzywęzłowe

10

11

Postać informacji
mowa,muzyka, znaki,pismo,
rysunki,fotografia,obrazy,dane,

01101111000

Przekształcenie informacji w

wiadomość

KODOWANIE ŹRÓDŁOWE

11

12

Przekształcanie wiadomości w
sygnały

Proces przekształcania

KODOWANIE KANAŁOWE

SYGNAŁY

Medium transmisyjne

Jakie sygnały ?

12

13

Przekształcanie wiadomości w
sygnały

Proces przekształcania

KODOWANIE KANAŁOW

E

Sygnały elektryczne

Kabel miedziany

13

14

Przekształcanie wiadomości w sygnały

Proces przekształcania

KODOWANIE KANAŁOWE

Sygnały optyczne

Kabel światłowodowy

14

15

Wiadomoś
ć
nadawana

Proces

przekształcania

Kodowanie

kanałowe

e

Sygnały

Medium transmisyjne

Sygnały

Proces

przekształcania

Dekodowanie

kanałowe

Wiadomoś

ć

odebrana

Warstwa ta
realizuje procesy i
mechanizmy
dotyczące
przenoszenia
sygnałów do
medium i
odbierania z niego
sygnałów

15

16

Sieć telekomunikacyjna

Kodowanie
żródłowe

Kodowanie
kanałowe

Dekodowanie
żródłowe

16

Kryteria klasyfikacji

i charakterystyka sieci

telekomunikacyjnych

SIECI USŁUGOWE

SIECI TELEFONICZNE

SIECI KOMPUTEROWE

SIECI TELEWIZYJNE

17

SIEĆ IP - INTERNET

18

Komunikacja sieciowa

Sieci, niezależnie od tego, czy służą do
zapewnienia wymiany postaci informacji
(komunikacji) między terminalami
(komputerami) – tworzą łącza dla transmisji
sygnałów pomiędzy komputerami
(terminalami) można podzielić na dwa
rodzaje:

•

sieci z komutacją łączy

(kanałów,

obwodów -

circuit - switched)

•

sieci z komutacją pakietów

(wymianą

pakietów - packet - switched)

18

19

Sieć z komutacją obwodów (kanałów) i tryb

połączeniowy

Sieci zorientowane na połączenia

(Connection oriented)

19

20

Sieć z komutacją obwodów (kanałów)

Sieci zorientowane na połączenia (Connection oriented)

Działanie sieci z komutacją kanałów polega na
tworzeniu dedykowanych połączeń (łączy, kanałów,
obwodów) między dwoma punktami

Połączenie polega na tworzeniu obwodu (ciągu
łączy) od terminala do terminala, przez węzły
komutacji kanałów

Nadawca ma gwarancję, że sygnał - cyfrowy jest
poprawnie przesyłany przez stworzony z odcinków
łączy (dwa kanały przez sieć) o określonej
przepływności

20

Charakterystyka sieci z komutacją

kanałów (łączy)

•Tworzą na czas świadczenia usługi stałe połączenie
(trasę) pomiędzy komunikującymi się terminalami -
wymiana informacji jest poprzedzona fazą zestawienia
połączenia, które utożsamić można z rezerwacją zasobów
(kanałów),

• P

ełne połączenie zawiera ciąg kanałów i węzłów

komutujących te kanały od terminala zamawiającego
usługę do terminala odbiorcy.

• S

ygnały (cyfrowe) przenoszące informację są

transmitowane przez wiele kanałów, nie koniecznie
tworzących jedno ciągłe fizyczne łącze
telekomunikacyjne.

• K

anały (łącza) telekomunikacyjne wchodzące w skład

drogi połączeniowej są do wyłącznej dyspozycji tego
połączenia.

,

21

22

Sieć zorientowane na połączenia (Connection

oriented)

w

)

Zalety:

• Gwarantują przepustowości łącza (kanałów);
po utworzeniu połączenia zapewniona jest stała
przepływność informacji przez sieć

Wada:

• Koszt utworzonego połączenia jest stały, bez
względu na ilość przesyłanej informacji.

• dla telefonii czas przesyłania informacji
mniejszy od 40% czasu trwania połączenia.

22

23

Sieć z komutacją pakietów

Informacja nadawana przez terminal podczas sesji
połączeniowej dzielona jest na porcje nazywane
pakietami

Pakiet przenosi ograniczoną liczbę bajtów danych

Pakiet zawiera informację identyfikacyjną, dzięki
której sieć wie, jak dostarczyć dany pakiet pod
wskazany adres

INFORMACJA

ADRES

23

24

Zasada świadczenia usługi multimedialnej

O

M

+

Mowa

Obraz

PAKIET

ZINTEGROWANY

TERMINAL WIDEA

TERMINAL generuje strumień bitów lub strumień pakietów

24

Pakiet (packet) – blok danych, przesyłany w
sieci stosującej przełączanie (komutację)
pakietów

Zamiennie z nazwą „pakiet” stosowane są
często określenia ramka i datagram.

W sieci z komutacją pakietów, pakiety wysyłane
z terminala nadawcy zawierają dodatkową
informację, która pozwala zidentyfikować ich
nadawcę i miejsce (adres) przeznaczenia.

Sieć z komutacją pakietów jest obarczona
zadaniem rozwiązania problemu dostarczania
pakietu do odbiorcy.

25

26

Tryb połączeniowy

Sieć z komutacją pakietów (packet switching

network

)

26

27

Sieć z komutacją pakietów - tryb

bezpołączeniowy

27

Sieć
pakietowa

LCN=5
6

LCN=2
3

LCN=1
6

LCN=1
1

UNI - User - Network
Interface

NNI - Network Node
Interface

28

System telekomunikacyjny zapewnia świadczenie
usług wtedy, gdy umożliwia każdemu terminalowi
komunikację (połączenie) z dowolnym innym
terminalem

W celu utworzenia powszechnego systemu
komunikacyjne-go trzeba określić globalnie stosowaną
metod identyfikacji każdego terminala dołączonego
do sieci

Identyfikatory terminali są często dzielone na nazwy,
adresy i trasy

Gdzie jest obiekt?

Czym jest
obiekt?

Jak dotrzeć do
obiektu?

ADRESACJA

29

Sieć telekomunikacyjna o strukturze hierarchicznej

Ma (trzy) płaszczyzny:

•

miejscowa, strefowa

– obsługująca abonentów

zlokalizowanych na obszarze bliskich sobie
miejscowości;

•

międzymiastowa

– do realizacji połączeń

pomiędzy abonentami różnych stref;

• międzynarodowa

Sieć telekomunikacyjna na każdej z płaszczyzn jest
niehierarchiczna (nie ma struktury) hierarchicznej –
i dlatego nazywana jest

strukturą płaską

30

31

Struktura sieci
telekomunikacyjnej

31

32

ADRESACJA W SIECI (PLAN NUMERACJI)

OGÓLNY NUMER Z KODEM OPERATORA

00

Kod kraju

CC

Prefiks Kod

między- operat.

narodowy

Kod
obsza
ru

Numer
lokalny

Numer

lokalny

Numer krajowy

CO

00 xxxx 49 58
3471045

32

33

ADRESACJA W SIECI (PLAN NUMERACJI)

OGÓLNY NUMER MIEDZYNARODOWY

00

Kod kraju

CC

Prefiks

międzynarodo
wy

Kod
obsza
ru

Numer
lokalny

Numer

lokalny

Numer krajowy

33

34

ADRESACJA W SIECI (PLAN NUMERACJI)

OGÓLNY NUMER Z KODEM OPERATORA

0

Prefiks Kod

między- operat.

miastowy

Kod
obszar
u

Numer
lokalny

Numer

lokalny

Numer krajowy

CO

0

0

xxxx

58

3471045

34

35

ADRESACJA W SIECI (PLAN NUMERACJI)

NUMER LOKALNY

Identyfikator abonenta

551

Identyfikator

węzła

35

36

Struktura sieci
telekomunikacyjnej

52 387
547

Strefa 52

5

Węzeł

387

5

Linia

5475

52
A

A

B

C

36

37

Technika sieciowa wymaga określenia zasady
adresowania

Mechanizm adresowania stosują terminale
(komputery) w celu określenia miejsca, do którego
należy dostarczyć dany pakiet.

Każdy terminal dołączony do sieci powinien mieć
przypo-rządkowany własny unikalny adres.

Pakiet przesyłany przez sieć ma pole adresu
docelowego – które zawiera adres odbiorcy.

Wskazane jest aby adres docelowy umieszczony w
pakiecie znajdował się na tym samym miejscu;
sprzyja to łatwości dostępu do adresu.

37

Nadawca powinien znać adres odbiorcy i musi go
umieścić w polu adresu docelowego, zanim pakiet
zostanie wysłany.

Technika sprzętowa określa sposób przydzielania
adresów terminalom.

Od rodzaju sprzętu zależy liczba bitów adresu oraz
położenie pola adresu docelowego w pakiecie.

Niektóre techniki mają zgodne ze sobą sposoby
adresowania, ale wiele różni się między sobą.

Treść

Adres nadawcy

Adres odbiorcy

38

39

Nadawca powinien znać adres odbiorcy i powinien
umieszczać go w polu adresu docelowego, zanim
pakiet zostanie wysłany.

Technika sprzętowa określa sposób przydzielania
adresów terminalom.

Od rodzaju sprzętu zależy liczba bitów adresu oraz
położenie pola adresu docelowego w pakiecie.

Niektóre techniki mają zgodne ze sobą sposoby
adresowania, ale wiele różni się między sobą.

39

40

Założenia do adresacji IP dla wersji 4

1

. Adresy IP definiowane są w obrębie przestrzeni

matematycznej o długości 32 bajtów. Maksymalna
liczba adresów wynosi 4 294 967 295

2

. Wykorzystanie systemu dziesiętnego do

definiowania adresów

3

. Podział adresu numerycznego na cztery równe

części

4

. Podział przestrzeni adresowej na logiczne klasy

adresów

40

41

Formaty adresów

0

0000000.00000000.00000000.00000000

Format

kropkowo-dziesiętny

192.168.99.1

41

42

Hierarchia w przestrzeni adresowej

1. W każdym adresie IP wyróżniono dwa poziomy

Każdy adres IP składa się z dwóch części:

adresu sieci i adresu hosta

Klasy adresów definiowane są w oparciu o alokację
bitów na obu poziomach.

Zdefiniowano klasy adresów : A, B, C, D i E

42

43

ROUTE

- trasa, marszruta, szlak, droga - przez

sieć

Route

- wyznaczać trasę (w sieci)

Routing

- zbiór mechanizmów, które pozwalają

na znalezienie i skomunikowanie się ze sobą
odległych terminali telekomunikacyjnych

Routing

-

zbiór mechanizmów doboru tras

-

kanałów, łączy (drogi dla przepływu pakietów)
w sieciach telekomunikacyjnych

Routing –

zastosowanie w usługach

telekomunikacyjnych

44

Co to jest routing

?

• W telekomunikacji ruting (routing) jest

to wyznaczenie trasy połączenia w sieci
ISDN/PSTN/ (POTS) realizowane przez
węzły komutacji kanałów (łączy)

• W sieciach komputerowych, routing

(trasowanie, ruting) to wyznaczanie
trasy dla pakietu danych, a następnie
wysłanie go tą trasą.

44

45

Węzeł tranzytowy

Węzeł lokalny

Ab A

Ab B

45

46

Tablice routingu (kierowania)

Tablicami routingu

(kierowania)

nazywamy zestawienie adresów oraz
wyjść w węźle komutacyjnym, na które
kierowane są przez węzeł połączenia.

a

ADRES

NR WYJŚCIA/PORT WYJ

a

22

a

55

334

4

155.11.33
.5

7

47

Routing

-

statyczny

- wszystkie trasy są ustalone na

dłuższy czas (na sztywno)

-

dynamiczny

- trasy są tworzone

dynamicznie (z wykorzystaniem
odpowiednio zaimplementowanych
protokołów routingu), uwzględniając
aktualną topologię i obciążenie sieci; Trasy
są tworzone dynamicznie.

-

hierarchiczny

• wewnętrzny (w obrębie lokalnej sieci),
• zewnętrzny

48

Routing

-

statyczny

- wszystkie trasy są ustalone na

dłuższy czas (na sztywno)

-

dynamiczny

- trasy są tworzone

dynamicznie (z wykorzystaniem
odpowiednio zaimplementowanych
protokołów routingu), uwzględniając
aktualną topologię i obciążenie sieci; Trasy
są tworzone dynamicznie.

-

hierarchiczny

• wewnętrzny (w obrębie lokalnej sieci),
• zewnętrzny

48

49

Jakie kryteria decydują o

dobieraniu tras ?

Najważniejsze kryteria wyboru tras:

• Przepływność
• Obciążenie
• Dostępność

49