UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

2. Fizikai Rteg

Dr. Bilicki Vilmos

Szoftverfejleszts Tanszk

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

sszefoglal

OSI modell

Fizikai rteg

Elmleti alapok

Kzegek/kpessgek/sajtossgok

Szabvnyostsi szervezetek

13-02-09 Szmtgp Hlzatok 2

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Szmtgp Hlzatok

OSI Modell

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Fizikai rteg

Bitek tovbbtsa

Fizikai jellemzkkel foglalkozik:

Feszltsg szintek

rintkezk szma

Jel kondicionls

Pl.:

13-02-09 4Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Adatkapcsolati Rteg

A fizikai kzeg elfedse

Hibamentes tvitel

Keretek kezelse:

Keret hatrok

Cmzs

Nyugtzs

Forgalomszablyzs

13-02-09 5Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Hlzati Rteg

Nagy, sklzhat, robosztus hlzat kialaktsa

tvonalak kivlasztsa

13-02-09 6Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Szlltsi Rteg

Adatfolyam kezelse, darabolsa

Dediklt sszekttetsek biztostsa

Forgalomszablyozsa

13-02-09 7Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Viszony Rteg

Viszonyok kialaktsa

Szinkronizci

Tranzakcik

13-02-09 8Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Megjelents Rteg

Olyan ltalnos dolgokkal foglalkozik amit a felhasznlnak elg gyakran kell

megoldania

ASCII

Sorosts

XML

Titkosts

13-02-09 9Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Alkalmazs Rteg

Szles krben hasznlt protokollok

HTTP

SMTP

DNS

13-02-09 10Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

A tvkzls vilgnak fontos szervezetei

Szabvnyok lehetv teszik, hogy klnbz gyrtk termkei kompatibilisek legyenek

Kt szabvny tpus: de facto de jure

Fontosabb szervezetek: ITU ISO ANSI IEEE IETF ATM Forum Az MPLS s Frame Relay szvetsg Optical Ineterworking Forum DSL Forum

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

ITUInternational Telecomunication Union

Az ENSZ egyik szervezete

Hrom f szekcija van: ITU-R - rdikommunikci

ITU-D fejleszts

ITU-T- tvkzls

Az ITU-T feladat a tvkzls vilgmret szabvnyostsa

Tanulmnyozza a klnbz problmkat s ajnlsokat kszt a megoldsukra

Az ITU-T a CCITT utda

Hierarchikus felpts: orszgos, regionlis

15 csoport 2500 ajnls

Ms szervezek szabvnyait is felhasznlja

Ismertebb ajnlsok: I,Q,X (ATM, Frame Relay, DTE-DCE X.25)

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

PldaITU-T H264

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

ISO

International Organization for Standardization

130 orszg szabvnyostsi testlete alkotja

Ismertebb szabvnyok:

ISO9000

Papr mretek

Orszg kdok

OSI modell

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Plda

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

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

ANSI

American National Standards Institute

Ez kpviseli az USA-t a nemzetkzi szerveteken (ITU, ISO)

A fizikai rteg feletti dolgokkal foglalkozik

A fizikai rteggel az USA-ban az EIA foglalkozik

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Plda

Szmtgp Hlzatok

ANSI/IEEE 802.3

SONET

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

IEEE

Instiute of Electrical and Electronics Engineering

A legnagyobb technolgival foglalkoz szervezet a vilgon

Ismertebb szabvnyai:

IEEE Project 802

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Plda

IEEE Project 802

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

IETF Internet Engineering Task Force (www.ietf.org)

4 csoportbl ll szervezet tagja Internet Society (ISOC), az internet nvekedsvel, fejldsvel

foglalkozik

IANA egyedi dolgok kiosztst felgyeli (IP, OID, AS)

Internet Architecture Board (IAB), az ISOC felgyeletvel foglalkozik

Internet Engineering Steering Group (IESG), az IETF menedzselsvel foglalkozik

Internet Engineering Task Force (IETF)

Nylt trsasg (gyrtk, kutatk, zemeltetk,)

Funkcionlis csoportokra van osztva, ezek munkacsoportokra vannak osztva

Egy-egy munkacsoportot kt szemly felgyel akik az IESG tagjai

A munka nyilvnos levelezlistn folyik

Request For Comments FYI

Standard

Draft

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

PldaRouting Area (rtg)

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Szmtgp Hlzatok

A fizikai kzeg fejldse

TAT (TransAtlantic Telephone cable)

TAT - 1

1953 - 1979-ig Anglia - USA

Koaxilis kbel pr

51 Erst

36 telefon vonal

TAT 14

2000 - Anglia USA Franciaorszg Hollandia

Dnia Nmetorszg

Optikai kbel

16 x 10 Gbit/s

WDM

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

23

JelekJelek segtsgvel tovbbtjuk az

informcit

Jelek

Determinisztikus Sztohasztikus

Analg Diszkrt

Periodikus Aperiodikus Periodikus Aperiodikus

HarmnikusNem

Harmnikus

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

24

Jelek spektrlis felbontsa

A jeleket gyakran rdemes harmonikus jelek sszegeknt vizsglni mert ilyenkor a hatsok knnyebben felmrhetek

Periodikus jelek Fourier sora:

Abszolt integrlhat jel Fourier transzformltja:

Svhatrolt a jel ha

x ( t )= i=

Xie j2 it /T

x ( t )=

X ( f )e j2 ft df

X ( f )=0 f >f 1 f

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

25

Analg s digitlis jelek tvitele

A modell:

Csatorna jellemzk:

Alakh tvitel:

Nyquist ttele: a H svszlessg alultereszt szrn teresztett jel 2H mintavtelezssel visszallthat

Forrs Nyeltviteli

kzeg

Hatsok

Torztsok Zajok

Lineris Nem Lineris

Idinvarins Idinvarins MemrisEmlkezet

mentes

a ( f )=20 logH ( f )

( f )=arcHc( f )

a ( f )=a0

( f )=2 fT

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

26

Fontosabb torztsok

Ksleltets:

Jel csillapts

Diszperzi

Visszhang, utnzengs

Nemlineris torzts:

Holtzna

Telts

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

27

ZajokA bonyolult nehezen megfoghat thalls valamint a

termikus, ipari zajok tartoznak e kategriba

Amennyiben v sok azonos nagysgrend fggetlen hats eredje akkor jl modellezhet Gauss-folyamattal. Ekkor jl

hasznlhatak a msodrend jellemzi (vrhat rtk, )

A nyel szempontjbl a jel/zaj arny az rdekes. (Signal-Noise ratio)

Ezt a gyakorlatban a Bell tizedrszeknt adjk meg:

Gyakran a jeleket teljestmnyszintjkkel rjk le:

y ( t )=x ( t )+t

S

N=

Px

M (t2)

SNR=10lg (S

N ), dB

S jel=10 lg(S

S 0), dB SNR=S jelS zaj ,dB

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

28

Shanon Trvnye

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

29

Elektromgneses hullmokHa az elektromos tlts gyorsul elektromos hullm

keletkezik

Jellemzi Hullmhossz

Frekvencia

Terjedsi sebessg

Az elektromos s a mgneses tr egymsra merleges skban vltozik

Polarizci: Apolros

Skban polros

Crikulrisan polros

v= f

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Szabad hullm sszekttetsek

Tpusai: Szabad sugrzs

Irnytott sugrzs

Az antenna mretnek sszemrhetnek kell lennie a hullmhosszal (pl.: fele)

A terjeds szerinti feloszts Felleti hullmok: kvetik a fld felsznt (kHz-x10Khz)

Trhullmok: egyenes vonalban terjednek (30MHz-300GHz)

Szrt hullmok: A troposzfrban tbbszrsen megtrnek, szrdnak (200MHz-10GHz)

Ionoszferikus hullmok: Az ionoszfrbl verdnek vissza (x1000KHz-30MHz)

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

31

Vezetett hullm sszekttetsekTEM (Transzverzlis Elektromos Mgneses) hullmvezet

(vezetk)

Kt fm vezet + kzttk dielektromos szigetel anyag

A vezetk kztti tvolsg a jel hullmhosszhoz kpest kicsi

Dielektromos hullmvezet

A kpeny trsmutatja kisebb mint a mag trsmutatja

Numerikus apertraNA=n0

2n1

2

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Az elektromgneses spektrum

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

33

Frekvencia svok elnevezse

Extrely Low Frequency

ELF 3Hz-30Hz Fm keress

Super Low Frequency

SLF 30Hz-300Hz Elektromos ram, Tengeralattjrk

Ultra Low Frequency

ULF 300Hz-3kHz Telefon

Very Low Frequency VLF 3kHz-30kHz Navigci

Low Frequency LF 30kHz-300kHz Rdi vivk, repls idjrs

Medium Frequency MF 300kHz-3MHz AM msorszrs

High Frequency HF 3 MHz-30MHz Rvid hullm msorszrs

Very High Frequency

VHF 30MHz-300MHz

TV ,FM rdi, lgiirnyts

Ultra High Frequency

UHF 300MHz-3GHz TV, Radar, Mbil telefon

Super High Frequency

SHF 3GHz-30GHz Mhold, radar

Extremly High Frequency

EHF 30GHz-300GHz

Tvrzkels, rdi csillagszat

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Szimmetrikus kbel Hasznlata: Horizontlis gyakran idnknt vertiklis kbelknt

A telekommunikcis hlzatban nagyon rgta hasznlt megolds

Hasznlhat: 600 KHz-tl 600MHz-ig

Vdelmi tpusok: UTP

STP

FTP

Sodrs: Az thalls gtolja, klnbz kbel prokat klnbz mdon

sodorjk

Mterenknt adjk meg a sodrsok szmt minl tbb annl jobb

A prokat azonos sznnel jellik

Impedancia 100-150 ohm

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

EIA/TIA-568EIA/TIA-568 kbelezsi szabvny

A, B vezetk RJ45 hozzrendels

Kbel tpusok:

Egyenes kbel

Kereszt kbel

Fordtott kbel

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Fellp problmk

Jel gyengls

Zajok:

thalls

NEXT

FEXT

PSNEXT

RFI

EMI

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Szimmetrikus kbel tpusokA kbelek minsgt adja meg (USA jells)Tpusai:

Cat 1 POTS vagy csavart, vagy csavars nlkli 1 MHz

Cat 2 ISDN - 2-3 csavars 30 cm-knt - 4Mbit/s

Cat 3 16 MHz 10 MBits/s

Cat 4 2-3 csavars 30 cm-knt, 20 MHz 16 MBit/s

Cat 5 legalbb 8 csavars 30 cm-knt, 100 MHz 155 MBit/s

Cat 5e 350 MHz-ig tesztelt 1 GBit/s

Cat 6 250 MHz ?

Cat 7- 600 MHz ? Valsznleg ms alyzat kell hozz, STP

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

sszehasonlts

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Koaxilis kbel

Hasznlata: Kbel TV

Jellemzik:

Hasznlhat 60 KHz-tl 60MHz-ig

Impedancia (kb.: 138 log a/b)

50 ohm - Ethernet

75 ohm Kbel TV (ez ma az elsdleges terlet)

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Optikai kbelHasznlata:

Gerinc hlzat

pletek kztti sszekttets

Amennyiben csak rz kbelt hasznlnnk akkor a fld rz kszlete nem lenne elegend

Tpusai

Monomdus (lzer)

Multimdus (norml fnyforrs)

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

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

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Optikai kbel hiba forrsokA kzeg jellemzi:

Jel gyengls

Diszperzi Ms frekvencin ms a sebessg

Jel gyengls

Svszlessg cskkens

Rayleigh szrs Inhomogn struktra

Teljestmny cskkens

A fny frekvencijnak negyedik hatvnyval arnyos

Nem lineris Effektusok

Szerelsi problmk Hajlts

Kzeg illeszts

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Hasznlt frekvenciasvok

S tartomny

C tartomny

L tartomny

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

WDM, DWDMWavelenght Division

Multiplexing

Nagyon gazdasgos megolds

Egy optikai kbelen tbb egymstl 50-100GHz tvolsgra lv jel

Az L svot hasznljkAkr 400 Gbit/s tviteli

kapacits

Optikai erstk, elegend 100 km-knt, regenerls 1000 km-knt

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Vezetkmentes kommunikciSpektrum menedzsment

A frekvencia vges erforrs

A minsg garantlshoz szablyozni kell a frekvencia hasznlatot

Feloszts

A hasznlhat frekvencia tartomnyt blokkokra osztjk

Minden blokkot tovbbi svokra osztanak

A svokat csatornkra osztjk

Orszgonknt ms-ms kioszts lehet

Maximlis hatkonysg

j megoldsok szmra megfelel frekvenciatartomnyok tartalkolsa

Hatkony, igazsgos frekvenciahasznlsi engedly kioszts

Serkenteni kell a versenyt

Biztostani kell a nagykznsg szmra fontos szolgltatsokat

Az ITU feladata a nemzetkzi szablyozs

Nem licenszelt spektrum (szabad frekvencia)

Brki hasznlhatja

Be kell tartani a teljestmny elrsokat

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Antennk

Tulajdonsgai

Nyeresg

Az izotropikus antenhoz viszonytva dBi

A dipl sugrzhoz viszonytva dBd

rnytottsg

Szorosan sszefgg az elzvel

Polarizci

Az E vektor irnyt adja meg. gy az ad mind a

vev antennnak egyforma polarizcijnak kell

lennie

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Mholdas kommunikci2.5 s 22 GHz kztti frekvencit

hasznlnak

L,S,C,X,Ku,Ka svokTpusai:

Geostacionris (GEO) 36000 km az egyenlt felett

~250 ms ksleltets egy irnyban

Stabil pozci

Kzepes plyj (MEO) 6000 20000 km

Tipikusan GPS

Alacsony plyj (LEO) 500 16000 km

Viszonylag kicsi ksleltets (6ms)

Mhold - mhold kommunikci

VSAT (Very Small Aperture Terminal) Pl.: Internet szolgltats

DBS (Direct Broadcast System)

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Fldfelszni kommunikciLMDS (Local Multipoint

Distribution System) Kicsi cellk: 3 5 km Frekvencia jrahasznosts >155 Mbps

MMDS (Multiple chanelMultipoint Distribution System) Nagy cellk: 50 km ~10Mbps

3G Nagy mozgkonysg felhasznl:

144 kbps Kzepes mozgkonysg

felhasznl: 385 kbps Helyhez kttt felhasznl: 2Mbps

U-NII Kicsi cellk: 3-5km ~25Mbps

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Fizikai Rteg

Nhny fontos kihvs:

korltos svszlessg

korltos adsi tvolsg

Gyenge csomag kzbestsi teljestmny az interferencia,

csillapts s a tbbutas terjeds miatt

ezek miatt fontos megrteni a tulajdonsgait s a

fontosabb megoldsi startgikat

a mai rn a pont-pont kapcsolatot megvalst digitlis

vezetkmentes kommunikcis fizikai rtegre

koncentrlunk

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Alapvet Komponenesek

A digitlis kommunikcis rendszer alapvet

komponensei:

ad

csatorna

vev

A WSN-ben a rvid hattvolsg kommunikciban

vagyunk rdekeltek, mert a csompontok egymshoz

kzel vannak

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Alapvet komponensek

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Alapvet komponensek

A kommunikcis forrs egy vagy tbb szenzort fed s

egy analg jelet kpez zenet jel

A jel alapsvi, azaz a dominns frekvencia komponensek nulla

kzeliek

Az zenet jelet t kell alaktani diszkrt jell (idben s

amplitdban)

Az talaktsnl a jelet legalbb a Nyquist frekvencival

kell mintavtelezni annak rdekben, hogy ne legyen

informci veszts

A Nyquist frekvancia adja meg a mintavtelezsi frekvencia

als hatrt

A minimlis mintavtelezsi frekvencia a jel svszlessgnek

a duplja kell, hogy legyen

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Alapvet komponensek

Forrs kdols: a diszkrt jelet a mintavtelezs utn egy

binris folyamm alaktjk

Egy hatkony forrs kdol eljrsnak figyelembe kell

vennie a csatorna svszlessgt s a jel teljestmnnyel

kapcsolatos kvetelmnyeket is

1. Meg kell hatrozni az informcis forrs valsznsgi modelljt

2. Csatorna kdols ellenllv kell tenni a jelet a zajokkal

szemben

Elre meghatrozott kdsz sztrat hasznlunk

Redundns szimblumokat alkalmazunk

Modulci az alapsvi jelet egy adott sv jell alaktjuk

Ennek oka fleg az antennk mretnek cskkentse

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Alapvet komponensek

A modullt jelet ersteni kell majd az elektromos

energit az antenna segtsgvel elektromgneses

energiv alaktani

A jel a vezetkmentes kapcsolaton terjed a megfelel

cl fel

A vev blokk az elz folyamat inverzt vgzi el:

A vev antenna a modullt jelhez hasonl feszltsget indukl.

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Alapvet komponensek

A jel alakja s nagysga a csillapts s az interferencia

miatt megvltozik

A jelnek t kell mennie egy ersts s egy szrsi

folyamaton

Ezutn a jelet alapsvi jell alaktjk demodulci s

detekci segtsgvel

Az alapsvi jelbl pedig pulzus formls s dekdols

segtsgvel kinyerik a a szimblumok szekvencijt

(az zenetet az eredeti analg jelet)

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Forrs Kdols

A forrs kdols az analg jelet alaktja digitlis

folyamm

A folyamat lpsei: mintavtelezs, kvantls, kdols

Tegyk fel, hogy a szenzor analg jele s(t)

Az s(t) mintavtelezse s kvantlsa az ADC (analg,

digitlis) talaktban trtnik ennek Q rtk felbontsa van

A folyamat eredmnyekppen a minta sorozat a kvetkez, S =

(s[1], s[2], ..., s[n])

A mintavtelezett jel s[j] s a megfelel analg jel tj idben

trtn rtke kztt a kvantlsi hiba

Mivel a jel idben vltozik ezrt a kvantlsi hiba is vltozik.

Ezt egy valsznsgi srsgi fggvnnyel szoktk

modellezni. Ps (t)

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Forrs Kdols

A forrs kdols clja a kvantlt elemek s[j]hozzrendelse a megfelel r hosszsg binris kdszhoz melyek a C kdsztrban vannak sepcifiklva

Blokk kd: amennyiben minden a kdsztrban lv kdsz azonos hosszsg

Gyakran sem a szimblumok hossza sem a mintavtelezsi frekvencia nem vltozatlan

A gyakorlatban megszokott:

Rvid szimblumok s magas mintavteli frekvencik ktse a gyakori/valsznbb rtkekhez

Hossz szimblumok s alacsony mintavtelezsi frekvencia hozzrendelse a ritkbb rtkekhez

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Csatorna kdols

A fontosabb clok

Olyan szekvencia ltrehozsa amely robosztus a klnbz

zajok szempontjbl

Hibajavts ad

A fizikai csatorna korltokat ad

A jelszintre

s a jel sebessgre

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Csatorna kdols

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Csatorna kdols

A Shannon Hartley ttel alapjn az adott csatornn

hibamentesen tvihet zenetk:

A csatorna kapacitsa C

B a svszlessg

S az tlagos jelerssg

N az tlagos zaj erssg

Ebbl lthat, hogy az ads sebssgnek alatta kell lennie a

csatorna kapacitsnak

A jel zaj arny is lthat mdon javtani tudja a csatorna kapacitst

)(1logB C 2N

S

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Hiba Detektls s Javts

Hiba Detektls

Az ad csak specilis szavakat kldhet

Amennyiben a vev ismeretlen szavat kap

Javtja a hibt vagy jrakldst kr (automatic

repeat request, ARQ)

A dekder csak m hibt tud javtani

ahol m fgg a szavak szmtl

Hiba Javts

n bit mellett r hibajavt bit is megy

Problma: lasstja az tvitelt

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci

Az a folyamat ahol

A viv jel karakterisztikja (amplitd, frekvencia, fzis) az

zetenet hatsra (alapsvi jel) mdosul

Elnyei:

Az zenet rzketlen lesz az zajokra

A spektrum hatkonyan hasznosul

A jel detektls egyszer lesz

Szmtgp Hlzatok

DaniSticky Notea jelet t kell tolni egy msik svba.Van egy magasabb sv jel, s arra tviszem a jelemet.

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Az zenet jel alapsvi jel

A dominns frekvencia komponensek nulla kzeliek

Az antenna mretnek a hullmhossz negyedvel

kellene egyenlnek lennie Egy ilyen antenna hossz lenne s nem lenne praktikus

Vagy rtehetjk egy magasabb sv viv jelre Ennek a jelnek a hullmhossza kisseb mint az alapsvi jel

Sznusos viv jeleket hasznlnak a modulcihoz

Ahol SC a jel amplitdja

f a frekvencia; s (t) a fzis

))(2sin()( tftSts Cc

Szmtgp Hlzatok

DaniSticky Notenem az amplid modullt jelek, hanem a frekvencia modullt jelek a jobbak (itt a viv jelnek a fekvencijt vltoztatom)

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Az zenet jel sm(t), megvltoztathatja a

Viv jel sc(t)

amplitudjt sc(t), ezt amplitd modullt jelnek

nevezzk (AM)

frekvencijt sc(t), ezt frekvencia modullt jelnek

nevezzk (FM)

fzist sc(t), ezt fzis modullt jelnek nevezzk

Az sm(t) lehet digitlis (binris) jel

amplitude shift keying (ASK)

frequency shift keying (FSK)

phase shift keying (PSK)

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

A binris modulciban A modull jel (zenet) binris

A q-szint modulciban

A modull jel (zenet) m diszkrt rtket vehet fel

Az energia hatkony modulci esetn

A cl a modulltjel teljestmnynek optimalizlsa

A spektrum hatkony modulciban

A cl a modullt jel svszlessgnek optimalizlsa

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Amplitd modulci

Az alapsvi jel s a viv jel egy kever (egy erstsegtsgvel)

vannak sszekeverve

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Amplitude Shift Keying

Digitlis modulcis eljrs

A viv jel frekvencija s fzisa vltozatlan

A ki-be kapcsols modulci

A kever a kt jel szorzatt adja

Az egyik az zenet folyam

A msik a helyi oszcilltor kimenete

Nagy svszlessg keverre van szksg

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Pulzus forml szr (PSF)

Kiszri a ngyszg jelek nagyfrekvencis komponenseit

Egy alacsony frekvencij jellel kzelti

Ezzel modullja a viv jelet

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Frequency Shift Keying

A viv frekvencija vltozik az zenet bit sorozat szerint

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Modulci Tpusok

Phase Shift Keying

A viv jel fzisa (180) vltozik

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Kvadratra Amplitd

Modulci Egy zenet forrshoz egy vv jel nem hatkony

Hasznljunk ortogonlis vivket annak rdekben, hogy kihasznljuk a csatorna svszlessgt

A QAM folyamat

kt amplitd modullt ortogonlis viv van kombinlva egy kompozit jelbe

ezzel dupla svszlessg hatkonysgot rnk el

A QAM a pulzus kd amplitd modulcival (PAM)hasznlatos

A bit folyam al folyamokra van vgva melyek egymstl fggetlenl modullnak kt ortogonlis vivt

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Quadratic Amplitude Modulation

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Quadratic Amplitude Modulation

A viv jelek azonos frekvencijak, fc, de egymshoz

kpest 90 fokkal el vannak csszva

Mivel ortogonlisak ezrt nem interferlnak egymssal

Az egyik vivt I vivnek (in-phase signal) a msikat Q

jelnek (quadrature signal) nevezzk

ftSftSts CCQ 2sin902cos

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Quadratic Amplitude Modulation

Modulci Hatkonysga

az egyes szimblumokkal tvihet bitek szmaA

A QAM esetn a kompozit viv kt ortogonlis

jelbl ll Sok informci tvihet a kompozit jel llapotval

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Quadratic Amplitude Modulation

Bit rta vs. Szimblum rta

bit rta a bit folyam frekvencija

a szimblum rta (baud rate)

A bit rta elosztva a szimblumonknt tvihet

bitek szmval

quadrature phase shift keying (QPSK) digitlis modulci

A kt viv fzisa kztti klnbsg az 1 s 0

Szmtgp Hlzatok

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Jel terjedsSpectrum Center frequency Availability

6.7656.795MHz

13.55313.567MHz

26.95727.283MHz

40.6640.70MHz

433.05434.79MHz

6.780MHz

13.560MHz

27.120MHz

40.68MHz

433.92MHz

Subject to local regulations

Europe, Africa, the Middle East west of the Persian

Gulf including Iraq, the former Soviet Union and

Mongolia

902928MHz 915MHz The Americas, Greenland and some of the eastern

Pacific Islands

2.4002.500 GHz

5.7255.875 GHz

2424.25 GHz

6161.5 GHz

122123 GHz

244246 GHz

2.450 GHz

5.800 GHz

24.125 GHz

61.25 GHz

122.5 GHz

245 GHz

Subject to local regulations

Subject to local regulations

Subject to local regulations

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

Jel terjeds

tr ggdBta log104

log20/

http://people.seas.harvard.edu/~jones/es15

1/prop_models/propagation.html

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

sszefoglal

OSI modell

Fizikai rteg

Elmleti alapok

Kzegek/kpessgek/sajtossgok

Szabvnyostsi szervezetek

13-02-09 Szmtgp Hlzatok 82

UN

IV

ER

SIT

Y O

F S

ZE

GE

DD

epa

rtmen

t of S

oftw

are E

ng

ineerin

g

UN

IVE

RS

ITA

S S

CIE

NT

IAR

UM

SZ

EG

ED

IEN

SIS

A kvetkez elads tartalma

Az adatkapcsolati rteg feladata

Keretezs

Hibajavts

Hibadetektls

Folyam szablyozs

Pldk

PDH

PPP

13-02-09 Szmtgp Hlzatok 83