Datornätverk A – lektion 7
Kapitel 7: Transmissionsmedia
Kapitel 8: Kretskoppling
Bredbandsinfrastruktur
Kapitel 9: Bredbandsaccesstekniker: DSL, Cable Modem.
Chapter 7
TransmissionMedia
Figure 7.2 Classes of transmission media
Figure 7.3 Twisted-pair cable (TP)
Figure 7.4 UTP (Unshielded TP) and STP (Shielded TP)
Table 7.1 Categories of unshielded twisted-pair cablesTable 7.1 Categories of unshielded twisted-pair cables
Category Bandwidth Data Rate Digital/Analog Use
1 very low < 100 kbps Analog Telephone
2 < 2 MHz 2 Mbps Analog/digital T-1 lines
3 16 MHz 10 Mbps Digital LANs
4 20 MHz 20 Mbps Digital LANs
5 100 MHz 100 Mbps Digital LANs
6 (draft) 200 MHz 200 Mbps Digital LANs
7 (draft) 600 MHz 600 Mbps Digital LANs
Figure 7.5 UTP connector
Figure 7.7 Coaxial cable
Table 7.2 Categories of coaxial cablesTable 7.2 Categories of coaxial cables
Category Impedance Use
RG-59RG-59 75 Cable TV
RG-58RG-58 50 Thin Ethernet
RG-11RG-11 50 Thick Ethernet
Ledningens karaktäristiska impedans är den impedans (eller resistans) ledningen skulle ha om den vore oändligt långt.
Figure 7.8 BNC connectors
BNC-Bayonet Neill Concelman
T-koppling
Ledningsreflektioner
• Se animering.• Ledningsreflektioner kan orsaka s.k. stående vågor, som
innebär att vissa frekvenser släcks ut i vissa punkter på ledningen.
• Reflektioner kan uppstå:○ om ledningar med olika karaktäristisk impedans kopplas samman, ○ om en ledning får t.ex. en kläm- eller fuktskada, ○ om långa ledningar parallellkopplas (t.ex. om man stoppar in en
ledning mellan T-kopplingen och datorn som är längre än halva våglängden), eller
○ om en ledning inte avslutas med en termineringsresistor som har samma resistans som ledningens karaktäristiska impedans.
Ledningsreflektioner (Forts)
• Viktigt vid bussnät baserade på koaxialkablar.
• Vid bussnät är nätverkskortet högohmigt, dvs avbrott. I ledningens båda ändar behövs en terminering på samma impedans som ledningen karaktäristiska impedans, t.ex. 50 Ohm vid Ethernet koaxialkabel.
• Vid TP-kablar innehåller Ethernetkortet en termineringsresistor, dvs det är lågohmigt. Därmed behövs ingen extra termineringsresistor. Men därför är det inte möjligt att ansluta flera datorer till samma TP-kabel, utan att det uppstår reflektioner. Datorerna måste anslutas till ett nätnav (hub) eller en växel (switch), och således bilda ett fysiskt eller logiskt stjärnnät.
Kabeltyper för Ethernet
• 10BASE5=Tjock Ethernet, 10Mbps, 500m avstånd, koaxial.
• 10BASE2=Tunn Ethernet, 10Mbps, 200m, koaxial.
• 10BASE-T, 10Mbps, 100m, TP=Tvinnad parkabel, hubnät.
• 100BASE-T=Fast Ethernet, 100Mbps, 100m, TP, hubnät.
• 1000BASE-T, 1000Mbps, TP, hubnät.
Kontaktdon för Ethernet
Figure 7.13 Modes
Figure 7.15 Fiber-optic cable connectors
Figure 7.16 Optical fiber performance
Figure 7.9 Coaxial cable performance
Figure 7.2 Classes of transmission media
Figure 7.17 Electromagnetic spectrum for wireless communication
Våglängd och frekvens
8
300[ ]
Antal MHz
där ljusets hastighet 3 10 / ,
är våglängden i meter, och
är radiovågornas frekvens i Hz.
c cf m
f
c m s
f
Ju högre frekvens desto kortare våglängd.
Vågutbredning av radio- och mikrovågor
• Exempel: Radio-LAN använder ofta frekvensen 2.4GHz,dvs våglängden 300/2400 =0.125m.
• Radioskugga kan uppstå bakom föremål med storlek några våglängder (några dm i vårt exempel).
• Radiovågor dämpas kraftigt av metallnät, t.ex. armeringsjärn, med mindre hål än en halv våglängd (ca 6 cm i vårt fall). Metallnätet utgör då Faradays bur.
Figure 7.19 Wireless transmission waves
2 – 300GHzKort avståndeller line-of-sight
30kHz – 2GHz 300 – 400GHz
Line-of-sight
•Broadcasting (radiooch TV),•Mobiltelefoni
•Mikrovågslänkar (tvåparabolantenner på två huseller master)•Satellitkommunikation•Radio-LAN•Korthållskommukation(t.ex. Bluetooth)
•Fjärrstyrning•IRDA
Figure 7.20 Omnidirectional antennas
Används ofta vid radiovågor
Radio waves are used for broadcast communications, such as radio and
television, and paging systems.
NoteNote::
Figure 7.21 Unidirectional antennas
Används ofta vid mikrovågslänkaroch satellitkommunikaton
Infrared signals can be used for short-range communication in a closed area
using line-of-sight propagation.
NoteNote::
Chapter 8
Circuit Switchingand
Telephone Network
Telephone network – Local Switch
• The telephone network uses switches○ Every subscriber ( telephone jack in a house) has a twisted-pair wire
connected to the closest telephone exchange. They are called local switches or local exchanges.
subscriber
switch
• This cannot provide connection to subscribers connected to another local switch.
Switches
• What is a switch?○ A central device usually used with a star topology
○ Can be built in hardware and/or software
○ Used to provide temporary connections between any two devices connected to the switch
○ A network of switches can be made if a very large number of devices spread in a large geographic space need to be connected
A Circuit Switch
• Device with a number of inputs and outputs
• Creates temporary physical connection between an input and output link
Subscribers connected to the same swich• The local switch can connect
each telephone with each other
Figure 8.2 A circuit switch
Circuit Switching
• Three phases of the connection:○ Circuit establishment
○ Data transfer
○ Circuit disconnect
• The bandwidth is guaranteed during the connection○ The bandwidth cannot be used by anyone else, even if it is not
needed at certain moment (no flexibility)
Figure 8.4 Crossbar switch
Figure 8.5 Multistage switch
Space switching
Figure 8.6 Switching path
Figure 8.7 Time-division multiplexing, without and with a time-slot interchange
Figure 8.8 Time-slot interchange
Figure 8.10 TST switch (Time-Space-Time)
Characteristics of the Switches
• Space switches○ The advantage is that if a cross point is available, the connection is
almost instantaneous○ The disadvantage is the need for many cross points which is
expensive
• Time switches○ Advantage is that it does not need cross points○ Limited by the maximum data rate of one line.○ Introduces a fixed delay.
• Combined switches combine the advantages of both types
Figure 8.11 A telephone system
Accessnät(Spridningsnät)
Hierarchy of the Telephone Network
subscriberlines (local loops)
local exchanges (toll offices)
International gateway exchange
National tandem exchanges
regional tandemexchanges
local tandemexchangeslocal
network
Internationalnetwork
trunk network
Tandem offices
Chapter 9
Bredbandsaccess-tekniker
Bredbands-infrastruktur
Ethernet-LANanvänds ofta i flerfamiljshus
9.1 DSL Technology9.1 DSL Technology
ADSL
Other DSL Technologies
ADSL is an asymmetric communication technology designed for residential users; it is not suitable
for businesses.
NoteNote::
The existing local loops can handle bandwidths up to 1.1 MHz.
NoteNote::
ADSL is an adaptive technology. The system uses a data rate based on the
condition of the local loop line.
NoteNote::
Figure 9.2 Bandwidth division
Figure 9.1 DMT
Dicrete Multi-tone Modulation
- Många långsamma modulatorer, var och en på olika underbärvågsfrekvens.Syfte: - Vid störningar på vissa frekvenser kan antal bit per symbol minskas endast på dem. - Långa symboler ger mindre känslighet för intersymbol-interferens.
ADSL Frequency Spectrum
• Divides the bandwidth into 256 x 4.3K channels
• 1 (ch 0) POTS, 5 (ch 1-5) not used, 1 upstream control, 1 downstream control
• Typical 6-30 for upstream, rest for downstream
• Each 4.3K channel 4K baud sample, V.34 QAM modulation, up to 15 bits per baud4K * 15 = 60 Kbps per channel
Figure 9.3 ADSL modem
Figure 9.4 DSLAM
Other DSL Technologies
• SDSL (Symmetric DSL) divides frequencies evenly
• HDSL (High-rate DSL) provides DS1 bit rate in both directions
Short distances
Four wires
• VDSL (Very high bit rate DSL) provides up to 52 Mbps
Very short distance
Requires Optical Network Unit (ONU) as a relay
9.2 Cable Modem9.2 Cable Modem
Traditional Cable NetworksHFC NetworkSharingCM and CMTSDOCSIS
Figure 9.5 Traditional cable TV network
Communication in the traditional cable TV network is unidirectional.
NoteNote::
Figure 9.6 HFC network
Communication in an HFC cable TV network can be bidirectional.
NoteNote::
Figure 9.7 Coaxial cable bands
Downstream data are modulated using the 64-QAM modulation technique.
NoteNote::
Upstream data are modulated using the QPSK modulation technique.
NoteNote::
Figure 9.8 Cable modem
Figure 9.9 CMTS
CMTS = Cable Modem Terminating System
Top Related