Historien om nätet, Informationsålderns fundament! Björn Landfeldt
Vad är Internet? - Mitt Internet fungerar inte - Internet är nere Absolut inte WWW! internet = inter-network fler nätverk sammankopplade Internet = ett globalt nätverk av nätverk som kopplar samman människor, företag och tjänster, ingen ägare
Internet ur ert perspektiv
Internet ur mitt perspektiv 3
Kommunikation Informationsöverföring i olika former Fundamentalt system har en sändare en mottagare ett medium Har realiserats i många olika utföranden genom tiderna
Tidiga system Year Event Year Event 3500-2900 BC Phoenicians invent alphabet Egyptians Hieroglyphics 1831 Joseph Henry invents the telegraph 900 BC Postal service, China 1835 Morse Code 200-100 BC Human messengers in Egypt and China, smoke signals 37 AD Heliographs, mirrors used to signal messages over distances, Tiberius 1876 Bell, telephone 1877 Bell, phonograph 305? 1000? First wooden printing press, China 1894 Marconi, wireless telegraph 1450 Mass media, Newspapers appear in Europe 1455 Gutenberg invents press with metal removable typefaces 1792 Claude Chappe invents the first long-distance semaphore (visual or optical) telegraph line 1899 Poulsen invents storage on magnetic steel tape 1923 Television 1969 ARPANET starts
Optisk telegraf Bild av Chappe s original telegraf från 1792 3 armar kan rotera och bilda unika kombinationer
Mer sofistikerad telegraf Edelcrantz 1794, 10 plattor kan individuellt kontrolleras och bilda 1024 mönster
Protokoll All telekommunikation kräver att man har en gemensam överenskommelse för de signaler man skickar, annars kan inte sändare och mottagare förstå varandra. Inom datorkommunikation kallas detta för protokoll. Det mest grundläggande protokollet definierar hur mottagaren ska tolka de signaler som skickas över länken. 7
Elektriska telegrafer Samuel F.B Morse och Alfred Vail utvecklade den elektriska telegrafen 1836. Morsekoden är ett av de första exemplen på en internationell standard för protokoll. ITU publicerade den första standarden 1865. 9
Telenäten Telefonen patenterades under 1870-talet av Alexander Graham Bell. Behovet av telenät uppmärksammades under 1890-talet... 11
Telenäten Telefonen patenterades under 1870-talet av Alexander Graham Bell. Behovet av telenät uppmärksammades under 1890-talet... 11
Rädslan för det okända Not everyone was thrilled by these developments, however. The telephone was often viewed with skepticism and not a little fear. There was something magical about sounds coming from a thin wire, and many people were afraid that the contents of the lines would spill out in some way if there was a break. Many elderly persons refused to touch a telephone for fear of electrical shock. Others tried to take advantage of the telephone, relates Peter Andersson in his book, Telecommunications yesterday and today. In some towns persons suffering from rheumatism went to the telephone stations in the hope that the electrical impulses received by their bodies would cure them.! Excerpt from The telephone is the devil, Marika Ehrenkrona. The History of Ericsson
Vad är ett data/tele-nät? Alla datanät består av tre grundläggande enheter: vägväljare (switch, router), länkar, och användare (hosts). 12
Telenäten I de första telenäten användes manuella switchar. 13
Kretskoppling (circuit switching) Telenäten använder så kallad kretskoppling. All data mellan en sändare och en mottagare går på samma förutbestämda väg (path). 14
Telenätens Teori Köteori utvecklades av Agner Erlang i Danmark Observation: Poissonfördelningar, bevis 1909 Erlangs kapacitetsformel 1919, blocking och väntetider (modell av telefonist)
Automatstationer 1910-talet automatväljare Analoga pulser representerar telefonnummer 1970-talet, AXE, digital switching, logiska kretsar baserade på paketförmedling
Digitalisering Många fördelar med digital överföring t.ex.! Pulse shaping!!!!! Sändare Repeater Mottagare Kodning Feldetektering - felkorrigering etc. kanalkodning, hur göra koder som bäst tar tillvara kanalens egenskaper
Digitalisering Många fördelar med digital överföring t.ex.! Pulse shaping!!!!! Sändare Repeater Mottagare Kodning Feldetektering - felkorrigering etc. kanalkodning, hur göra koder som bäst tar tillvara kanalens egenskaper
Digitalisering Många fördelar med digital överföring t.ex.! Pulse shaping!!!!! Sändare Repeater Mottagare Kodning Feldetektering - felkorrigering etc. kanalkodning, hur göra koder som bäst tar tillvara kanalens egenskaper
Digitalisering Många fördelar med digital överföring t.ex.! Pulse shaping!!!!! Sändare Repeater Mottagare Kodning Feldetektering - felkorrigering etc. kanalkodning, hur göra koder som bäst tar tillvara kanalens egenskaper
Digitalisering Många fördelar med digital överföring t.ex.! Pulse shaping!!!!! Sändare Repeater Mottagare Kodning Feldetektering - felkorrigering etc. kanalkodning, hur göra koder som bäst tar tillvara kanalens egenskaper
Digitalisering Många fördelar med digital överföring t.ex.! Pulse shaping!!!!! Sändare Repeater Mottagare Kodning Feldetektering - felkorrigering etc. kanalkodning, hur göra koder som bäst tar tillvara kanalens egenskaper
Kanalkapacitet
Kanalkapacitet Harry Nyquist: Nyquistkriteriet 1924
Kanalkapacitet Harry Nyquist: Nyquistkriteriet 1924 Claude Shannon Shannon-Nyquists samplingsteorem Informationsteori (a mathematical theory of communication) Las Vegas (21, Bringing down the house)
Kanalkapacitet Harry Nyquist: Nyquistkriteriet 1924 Claude Shannon Shannon-Nyquists samplingsteorem Informationsteori (a mathematical theory of communication) Las Vegas (21, Bringing down the house)
Packet switching Under 1960-talet publicerade flera oberoende forskare förslag på hur datanäten skulle använda paketförmedling istället för kretskoppling. 16 Source: http://www.samhassan.com
Datapaket Grundläggande principen för paketförmedling är att all data som ska skickas läggs i datapaket. huvud data svans I varje datapaket finns ett huvud som innehåller information om vad paketet innehåller, samt vart det ska skickas (adress). 17
Packet switching Datapaketen skickas genom nätet med hjälp av sin destinations- adress. Varje vägväljare kan utifrån adressen ta ett beslut om vilket nästa hopp är. 18 Source: http://www.tcpipguide.com
ARPAnet utvecklades under 1968 Robert Taylor på ARPA (later DARPA) hade tre terminaler för att kunna koppla upp sig mot tre olika universitet: For each of these three terminals, I had three different sets of user commands. So if I was talking online with someone at S.D.C. and I wanted to talk to someone I knew at Berkeley or M.I.T. about this, I had to get up from the S.D.C. terminal, go over and log into the other terminal and get in touch with them. I said, oh, man, it's obvious what to do: If you have these three terminals, there ought to be one terminal that goes anywhere you want to go where you have interactive computing. That idea is the ARPAnet. Source: http://partners.nytimes.com 20
Första versionen av ARPAnet Fyra Interactive Message Processors (IMP) på fyra universitet ) som fungerade som vägväljare. IMP:erna var ihopkopplade med länkar på 50 kbps. Bilden visar Leonard Kleinrock med den första IMPn på UCLA. Source: http://www.lk.cs.ucla.edu 21
Protokoll och adressering För att kunna kommunicera över ett datanät krävs det att alla användardatorer och vägväljare är överens om hur de ska skicka datapaket. ARPAnet använde ett protokoll som kallades 1822 protocol. Protokollet definierade hur IMPs skulle kommunicera och skicka vidare datapaket. Varje inkopplad användardator (host) hade en fast numerisk adress som identifierade till vilken IMP som datorn var inkopplad på. 22
Exempel: Email Ray Tomlinson skickade det första emailet 1971 mellan två datorer i samma rum. Han använde @ -tecknet för att identifiera en användare på en viss dator, eftersom det tecknet var oanvänt på tangentbordet: name-of-the-user@name-of-the-computer 23
Exempel: Ethernet Uppfanns av Bob Metcalfe på Xerox 1973. Blev senare en IEEE standard (802.3). Byggde på principen att flera datorer delade på en fysisk kabel. 26
Behovet av ett Internet Det fanns ett behov av något mer, ett skalbart system som kunde koppla ihop olika datanät med varandra. Under 1973, utvecklade Robert E. Kahn and Vincent Cerf på DARPA sina idéer om ett internetwork-protokoll. Deras idéer publicerades första gången under 1974, då termen Internet infördes.
Kahn och Cerf s idé om internetworking Gemensam identifiering av Hosts (Nätadresser) Ett gemensamt protokoll för alla nät (Internet Protocol, IP) Regler för hur datapaket ska skickas mellan nät (routing) Tillförlitlighet end-to-end (Fel- och flödeskontroll)
Internet föddes Internetprotokollen (TCP/IP) standardiserades 1982. Jan 1 1983, bytte hela ARPAnet till TCP/IP-protokollen. Jon Postel
Ytterligare skalbarhet Från början var hierarkin väldigt platt Svårt att administrera och lätt att det blir fel! Then came along Radia Perlman
Radias avhandling Algorhyme I think that I shall never see a graph more lovely than a tree. A tree whose crucial property is loop-free connectivity. A tree that must be sure to span so packets can reach every LAN. First, the root must be selected. By ID, it is elected. Least-cost paths from root are traced. In the tree, these paths are placed. A mesh is made by folks like me, then bridges find a spanning tree.
1991: World Wide Web (WWW) 1984-1990: Tim Berners-Lee och hans grupp vid CERN utvecklade sina idéer om informationshantering och spridning. 1991: Första websajten: http://info.cern.ch 1993: Mosaic, den första publika webbläsaren presenterades. Source: http://info.cern.ch/ 32
1991: The Trojan Coffee room pot Forskare vid Computer Laboratory på University of Cambridge implementerade den första applikationen för video (egentligen bilder). Applikationen skickade realtidsuppdaterade bilder av deras kaffebryggare. Source: http://www.cl.cam.ac.uk/coffee/coffee.html 33
Resten är nästan inte historia... 1994: Pizza Hut startade den första webbshopen 1997: AOL instant messanger 1997: Sixdegrees.com (första moderna sociala nätverket) 1997: Google.com 1999: Napster 2001: BitTorrent 2003: Skype 2005: YouTube 2005: Facebook.com 2008: Spotify 34
Internets administration Det finns ingen som äger Internet, men det finns olika organisationer som bestämmer vilka regler som ska gälla. 36
Internets administration Det finns ingen som äger Internet, men det finns olika organisationer som bestämmer vilka regler som ska gälla. 36
Trådlösa nät David Hughes, första elektromagnetiska överföringen 1879 Bell och Tainter, photophone - 1880 Fler bidrag som bidrog till förståelsen av elektromagnetiska fält av Hertz, Tesla m. fl. 1890-talet, Guglielmo Marconi demonstrerar trådlös dataöverföring 1902, första transatlantiska överföringen
Radio fram till 1979 Utveckling av radio tar fart och många system tas fram både för rundradio, television och konversationer! Mobilnät tänks ut men tekniska begränsningar sätter stopp! Motorola demonstrerar första mobiltelefonen 1973 men inga nät! 1971- AlohaNet på Hawaii av Norman Abramson
1979-1991 NTT i Japan, första kommersiella cellulärnätet 1981: NMT i skandinavien analoga nät utan data överföring Mobitex - RAM, introducerades 1986, cellulär paketdata 8000 bps! 1991, GSM introduceras i Finland första digitala nätet från början SMS sedan 9.6 kbps datakoppel
Cellulärkonceptet
Cellulärkonceptet
Mobil cellulär data Då Internet tog fart insåg industrin att mobil data var framtiden fler nya standarder GPRS, EDGE, UMTS, WCDMA, LTE, LTE-advanced (2.5G, 3G, 4G etc.) IP baserade nät, telefoni är numera en tjänst bland andra tjänster
Vet vi allt nu? är vi smartare än förr?
En tankeställare Ove Edfors 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från mobilen [W/m 2, logaritmisk skala] Mobilens position Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från mobilen [W/m 2, logaritmisk skala] ~ 1 d 2 Mobilens position Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från mobilen [W/m 2, logaritmisk skala] ~ 1 d 2 ~ 1 d 4 Mobilens position Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från mobilen [W/m 2, logaritmisk skala] ~ 1 d 2 Högre utsänd effekt ~ 1 d 4 Mobilens position Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från mobilen [W/m 2, logaritmisk skala] ~ 1 d 2 Högre utsänd effekt ~ 1 d 4 Lägre utsänd effekt Mobilens position Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från mobilen [W/m 2, logaritmisk skala] Fältstyrkan är direkt proportionerlig mot utsänd effekt. ~ 1 d 2 ~ 1 d 4 Högre utsänd effekt Lägre utsänd effekt Mobilens position Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från mobilen [logaritmisk skala] Basstationens position Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från mobilen [logaritmisk skala] Basstationens position Mobil nära basstation Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från mobilen [logaritmisk skala] Basstationens position Mobil nära basstation Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från mobilen [logaritmisk skala] Mobil långt från basstation Basstationens position Mobil nära basstation Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från mobilen [logaritmisk skala] Mobil långt från basstation Basstationens position Mobil nära basstation Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från mobilen [logaritmisk skala] Mobil långt från basstation Basstationens position Mobil nära basstation En mobil nära basstationen kan sända med mycket lägre effekt! Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från basstation [logaritmisk skala] Basstationens position Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från basstation [logaritmisk skala] Basstationens position Mobil nära basstation Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från basstation [logaritmisk skala] Basstationens position Mobil nära basstation Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från basstation [logaritmisk skala] Basstationens position Mobil nära basstation Mobil långt från basstation Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från basstation [logaritmisk skala] Basstationens position Mobil nära basstation Mobil långt från basstation Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Avstånd till basstation och Fältstyrka från basstation [logaritmisk skala] Basstationens position Basstationen kan sända med mycket lägre effekt om mobilerna är nära! Mobil nära basstation Mobil långt från basstation Lägsta fältstyrka för fungerande mottagning Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Basstation i mitten, som betjänar mobiler i den egna cellen.! Ingen mobil är längre bort från basstationen än en cellradie. 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Basstation i mitten, som betjänar mobiler i den egna cellen.! Ingen mobil är längre bort från basstationen än en cellradie. 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från basstation och mobil [logaritmisk skala] Lägsta fältstyrka Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från basstation och mobil [logaritmisk skala] Liten cell Lägsta fältstyrka Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från basstation och mobil [logaritmisk skala] Liten cell Lägsta fältstyrka Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från basstation och mobil [logaritmisk skala] Liten cell Lägsta fältstyrka Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från basstation och mobil [logaritmisk skala] Liten cell Stor cell Lägsta fältstyrka Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från basstation och mobil [logaritmisk skala] Liten cell Stor cell Lägsta fältstyrka Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från basstation och mobil [logaritmisk skala] Liten cell Stor cell Lägsta fältstyrka Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fältstyrka från basstation och mobil [logaritmisk skala] Liten cell Högre sändareffekter och därmed högre fältstyrkor med stora celler. Stor cell Lägsta fältstyrka Position [linjär skala] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
2013-09-09 Trådlös kommunikation
eller 2013-09-09 Trådlös kommunikation
eller Många basstationer leder till lägre fältstyrkor, men det är dyrt för operatören! 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Vad händer i ett basstationsfritt 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Vad händer i ett basstationsfritt 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Vad händer i ett basstationsfritt Mobilen måste kommunicera med en basstation på långt avstånd! Höga fältstyrkor i mobilens närhet! 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 1000 m 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. 1000 m 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 10P Watt Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. P Watt 1000 m 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 10P Watt Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. P Watt 1000 m Passiv mottagare 50 m 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 10P Watt Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. P Watt 1000 m Passiv mottagare 50 m 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 10P Watt Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. P Watt S b S m 1000 m Passiv mottagare 50 m 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 10P Watt Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. P Watt S b S m 1000 m Passiv mottagare Fältstyrka från mobil Fältstyrka från bas = S S m b 50 m 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 10P Watt Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. P Watt S b S m 1000 m Passiv mottagare Fältstyrka från mobil Fältstyrka från bas = S S m b = P / d 10 P / d 4 m 4 b 50 m 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 10P Watt Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. P Watt S b S m 1000 m Passiv mottagare Fältstyrka från mobil Fältstyrka från bas = S S m b = P / d 10 P / d 4 m 4 b 50 m = d 4 b 10 d = 9504 = 13000 ggr 4 4 m 10 50 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 10P Watt Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. P Watt S b S m 1000 m Passiv mottagare Fältstyrka från mobil Fältstyrka från bas = S S m b = P / d 10 P / d 4 m 4 b 50 m = d 4 b 10 d = 9504 = 13000 ggr 4 4 m 10 50 2013-09-09 Trådlös kommunikation
En typisk situation 10P Watt Basstationen har bättre mottagare och mobilen kan därför sända med lägre effekt än basen! Låt oss säga 10 ggr. P Watt S b S m 1000 m Passiv mottagare Fältstyrka från mobil Fältstyrka från bas = S S m b P / d = 10 P / d 4 m 4 b I många situationer är fältstyrkan från mobiler i ens närhet tusentals till miljontals gånger starkare än den från basstationen! 50 m = d 4 b 10 d = 9504 = 13000 ggr 4 4 m 10 50 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Från tidningen NyTeknik (December 2006) Springs mobilsystem klarar sjukhuskraven Gsm-operatören Spring Mobil, som bygger upp små mobilnät inne på kontor och andra arbetsplatser, har fått sitt system testat och godkänt för att kunna användas på sjukhus utan att störa medicinsk apparatur. Genom att sätta upp basstationer inne på arbetsplatserna sjunker signalstyrkan från mobiltelefonerna väsentligt jämfört med när mobiltelefonerna söker kontakt med gsm-näten utomhus. Karolinska Universitetssjukhuset i Huddinge har testat Spring-systemet [klipp] Deras slutsats är att man kan tillåta total öppenhet för mobiltelefoner på sjukhus om man håller ett användaravstånd på en meter till den medicinska apparaturen. [klipp] 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Fokus ligger ofta felaktigt på att inte tillåta basstationer för att minska de elektromagnetiska fälten. Det vore effektivare att inte tillåta mobiler. 2013-09-09 Trådlös kommunikation
Slut! 2013-09-09 Trådlös kommunikation