Εισαγωγή Στις Τηλεπικοινωνίες Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Αθηνών Διδάσκων: Χρήστος Μιχαλακέλης Ενότητα 2- Σύστημα επικοινωνιών – Δίκτυα επικοινωνιών (εισαγωγή)

Η διαδικασία της επικοινωνίας Πηγή: παράγει τα δεδομένα Πομπός: Τροποποιεί και κωδικοποιεί την πληροφορία με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγει ηλεκτρομαγνητικά σήματα τα οποία μπορούν να μεταδοθούν μέσω κάποιου είδους συστήματος μετάδοσης Σύστημα μετάδοσης: Αυτό μπορεί να είναι μία μονή γραμμή μετάδοσης ή ένα πολύπλοκο δίκτυο που συνδέει την πηγή με τον προορισμό Δέκτης: Ο δέκτης δέχεται το σήμα από το σύστημα μετάδοσης και το μετατρέπει σε τέτοια μορφή ώστε να μπορεί να είναι κατανοητή από την συσκευή προορισμού Προορισμός: Παίρνει τα εισερχόμενα δεδομένα από τον δέκτη.

Ένα τηλεπικοινωνιακό σύστημα Πηγή: παράγει τα δεδομένα Μετατροπέας εισόδου: μετατρέπει την πληροφορία της πηγής σε ηλεκτρικό σήμα Πομπός: Τροποποιεί και κωδικοποιεί την πληροφορία με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγει ηλεκτρομαγνητικά σήματα τα οποία μπορούν να μεταδοθούν μέσω κάποιου είδους συστήματος μετάδοσης (κανάλι). Κανάλι: Το σήμα διαδίδεται στο κανάλι και τελικά καταλήγει στο δέκτη Δέκτης: Ο δέκτης δέχεται το σήμα από το σύστημα μετάδοσης και το μετατρέπει σε τέτοια μορφή ώστε να μπορεί να είναι κατανοητή από την συσκευή προορισμού Προορισμός: Παίρνει τα εισερχόμενα δεδομένα από τον δέκτη.

Ένα ψηφιακό τηλεπικοινωνιακό σύστημα

Απλοποιημένο μοντέλο επικοινωνιών

Απαραίτητα στοιχεία λειτουργίας συστήματος επικοινωνιών

Μοντέλο ψηφιακών επικοινωνιών

Διάγραμμα λειτουργίας πομποδέκτη

Dial-up σύνδεση

Τρόποι επικοινωνίας Μονόδρομη – simplex –ένα κανάλι επικοινωνίας, –στη μία πλευρά ένα τερματικό σημείο αποκλειστικά εκπέμπει την πληροφορία –στην άλλη πλευρά του ένα άλλο τερματικό αποκλειστικά τη λαμβάνει. –Παράδειγμα: ραδιοτηλεοπτικά προγράμματα

Τρόποι επικοινωνίας Αμφίδρομη μη ταυτόχρονη– half duplex –Η επικοινωνία διεξάγεται είτε προς τη μια κατεύθυνση είτε προς την άλλη αλλά όχι ταυτόχρονα. –Η ροή των δεδομένων στο κανάλι επικοινωνίας αλλάζει κατεύθυνση ανάλογα με το ποιος είναι κάθε φορά ο πομπός και ποιος ο δέκτης. –Χρησιμοποιείται στις περιπτώσεις όπου απαιτείται εναλλαγή στην πληροφορία.

Τρόποι επικοινωνίας Αμφίδρομη ταυτόχρονη – full duplex –Η επικοινωνία διεξάγεται και προς τις δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα. –Οι πομποί και οι δέκτες στις δύο πλευρές του καναλιού επικοινωνίας λειτουργούν παράλληλα.

Τύποι επικοινωνίας- ζεύξεων Οι τερματικές διατάξεις (κόμβοι) συνδέονται μέσω ζεύξεων: Direct link: χωρίς ενδιάμεσους κόμβους Point to point: δύο μόνο κόμβοι μοιράζονται τη σύνδεση Broadcast: Point-to-multipoint. Όλοι λαμβάνουν το ίδιο σήμα. [Cable TV, TV, radio] Multicast: όπως το broadcast, αλλά με μικρότερο αριθμό παραληπτών (π.χ. συνδρομητική τηλεόραση) Indirect link: η σύνδεση περνάει από ενδιάμεσους κόμβους πριν φτάσει στον προορισμό

Δικτύωση - Networking Δεν θεωρείται συνήθως πρακτικό δύο συσκευές να είναι άμεσα συνδεδεμένες (direct link) καθώς: Οι συσκευές μπορεί να είναι σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους Θα απαιτούνταν ένας μη εφικτός μεγάλος αριθμός συνδέσεων - ν(ν-1)/2 Η λύση είναι να συνδέσουμε κάθε συσκευή σ’ ένα επικοινωνιακό δίκτυο –Δίκτυα για εταιρίες (client/server, κτλ) –Δίκτυα για ιδιώτες(www, , videoconference, κτλ) –ΔημόσιοΤηλεφωνικό δίκτυο

Δίκτυα επικοινωνιών Πώς μεταφέρονται τα δεδομένα μέσω ενός δικτύου; Μεταγωγή κυκλώματος - circuit switching: αποκλειστικό κύκλωμα ανά κλήση. Η ζεύξη αποκαθίσταται μεταξύ δυο σημείων μόνο: τηλεφωνικό δίκτυο Μεταγωγή πακέτου - packet switching: δεδομένα στέλνονται μέσω του δικτύου σε ξεχωριστά τμήματα. Διευθυνσιοδοτημένα δεδομένα στέλνονται από σημείο σε σημείο μέσω ενός πολύπλοκου δικτύου κόμβων (Internet)

Μεταγωγή κυκλώματος Χρήση μεταγωγών για την αποκατάσταση της ζεύξης μεταξύ δυο σημείων Η ζεύξη είναι ενεργή όσο διαρκεί η επικοινωνία Αποκλειστικοί πόροι: δεν υπάρχουν κοινοί, διαμοιραζόμενοι πόροι Εγγυημένη απόδοση Συνδέσεις μεγάλης διάρκειας Διαίρεση εύρους ζώνης ζεύξης σε «τμήματα» –Διαίρεση συχνότητας (frequency division) –Διαίρεση χρόνου (time division)

Διαίρεση Συχνότητας- Χρόνου (Frequency – Time)

Παράδειγμα: Τηλεφωνικό δίκτυο

Μεταγωγή πακέτου Κατακερματισμός της πληροφορίας σε διευθυνσιοδοτημένα πακέτα Ανακατασκευή πακέτου στον προορισμό ( , TCP/IP) Μη αξιόπιστη μετάδοση Απαιτεί γρήγορη δρομολόγηση (routing) Κάθε ροή δεδομένων διαιρείται σε πακέτα Τα πακέτα μοιράζονται τους δικτυακούς πόρους Κάθε πακέτο χρησιμοποιεί όλο το εύρος ζώνης της ζεύξης Πόροι χρησιμοποιούνται μόνο όταν χρειάζεται

Μεταγωγή πακέτου Ανταγωνισμός για τους πόρους: η συνολική ζήτηση πόρων ενδέχεται να υπερβαίνει την ποσότητα των διαθέσιμων πόρων Συμφόρηση: τα πακέτα μπαίνουν σε ουρά περιμένοντας να χρησιμοποιήσουν τη ζεύξη Αποθήκευση και προώθηση: τα πακέτα μετακινούνται ένα άλμα τη φορά Κόμβος λαμβάνει ολόκληρο το πακέτο πριν το προωθήσει

Μεταγωγή πακέτου – στατιστική πολυπλεξία Η ακολουθία των A και B πακέτων δεν έχει κάποια προκαθορισμένη μορφή, το εύρος ζώνης μοιράζεται κατά απαίτηση  στατιστική πολυπλεξία (statistical multiplexing). TDM: κάθε υπολογιστής (host)παίρνει την ίδια θυρίδα στο περιστρεφόμενο TDM πλαίσιο.

Μεταγωγή πακέτου vs μεταγωγής κυκλώματος Καλύτερη η μεταγωγή πακέτου: Ιδανική για δεδομένα που χαρακτηρίζονται από σποραδικότητα (bursty data) –Διαμοιρασμός πόρων –απλούστερη, δεν απαιτεί εγκαθίδρυση κλήσης Υπερβολική συμφόρηση: καθυστέρηση και απώλειες πακέτων –Απαιτούνται πρωτόκολλα για την αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων, έλεγχο συμφόρησης Υπάρχει τρόπος να συμπεριφερθεί όπως η μεταγωγή κυκλώματος; –Οι εφαρμογές audio/ video απαιτούν εγγυήσεις ως προς το εύρος ζώνης Περισσότερα σε επόμενες ενότητες!!! Δίκτυα επικοινωνιών - Internet