Kapitel 13: Telefoninäten Jens A Andersson (Maria Kihl) Spanning Tree Att bygga träd av grafer som kan se ut hur som helst Hindra paket att gå runt i oändliga loopar Bygga effektiva transportvägar Spanning Tree används i många applikationer och protokoll 2 Jämförelse med OSI-modellen OSI-modellen Applikation Presentation Session Transport Nät Länk Fysisk TCP/IP-modellen Applikation Transport Nät IP-bärande nät 3 1
Historik Patentet på den första telefonen lämnades in 1876. Lars Magnus Ericsson snodde konceptet och började tillverka en svensk telefon. 1878 kom den första manuella växeln. 1890 kom den första automatiska växeln. 4 Publika telenätet Digitalt lokalstation Trunknät Accessnät Analogt Analogt 5 Accessnätet Analogt! Bandbredd 300-3400 Hz Tillräckligt för att uppfatta tal och känna igen röster Pupinspolar (historia) Minskar dämpning <4000Hz Kraftig dämpning >4000Hz Borttagna pga xdsl 6 2
Trunknätet Internationell station Gateway till mobila nät F1 F2 Förmedlingsstationer A B Riktnummerområde = Lokalstation Internetaccess = Alternativväg 7 Alternativ hierarkisk dirigering F1 F2 A B 8 Informationsöverföring i telenäten Telenäten är digitala. PCM i lokalstationerna Överföring som 8-bitars sampel. Telenäten använder kretskopplad dataöverföring en permanent förbindelse sätts upp för varje samtal. Trunknätet använder synkron tidsmultiplexering. SDH TDM 9 3
Lokalstationen Lokalstation Abonnenter Linjekretsar Kopplingsdel Styrdel 10 Linjekretsen ledning mot abonnent A/D omvandling tal i ena riktningen balans 8000 talsampel per sekund Va rje sa mpel består av 8 bitar D/A omvandling tal i andra riktningen 11 Kopplingsdelen koncentrator gruppväljare (switch) 12 4
Styrdelen Dator med en eller flera processorer som innehåller intelligensen. Ser till att kopplingsdelen utför rätt arbete. Stora krav på tillförlitlighet och hög processorkraft. 13 Systemarkitektur Kopplingsdel Kopplingsdel Processor RP RP RP RP Centralprocessor Regional- Processor Multiprocessorsystem Hierarkiskt system 14 Tillförlitlighetsaspekter En telefonstation får endast vara ur drift 6 minuter under 10 år. Detta medför: Allt byte av programvara måste kunna ske under drift. Alla systemdelar, tex. processorer, är dubblerade. Mycket automatiska felsökningsfunktioner. 15 5
Jämför med IP-telefoni 16 Modem Lokalstation digital Telenätet digital ISP analog, 0-4kHz modem digital Internet 17 xdsl Digital Subscriber Line Utnyttjar frekvensområdet 20kHz-1,1MHz (analog signal) ADSL, VDSL Discrete Multitone Technique 256 kanaler 0-1,1MHz (ADSL) Upp till 4096 kanaler 0-17(30Mhz) (VDSL) Varje kanal: ca 4kHz (8kHz VDSL) bandbredd med QAM (16-QAM, 64-QAM, 128- QAM, 256-QAM) => max 1,44 Mbps i teorin Kanal 0, omodulerad, för telefoni 18 6
ADSL (telestationen) Till linjekretsen Tal Filter Till huset Till Internet Data DSLAM En per abonnent 19 ADSL (hemma) Till lokalstation Filter Tal Data ADSL-modem 20 Mobila telenät, Historik NMT Test 1978, drift 1981 Analogt system 450 MHz, senare även 900MHz GSM Utveckling från 1982, drift från 1992 UMTS Utveckling under 1990-talet, drift från cirka 2000 21 7
Mobila telenät, generell uppbyggnad Kärnnät Accessnät 22 Mobilt accessnät BSC Till kärnnätet BTS 23 Mobilt kärnnät HLR GMSC till andra nät VLR MSC MSC VLR BSC BSC BSC BSC BSC 24 8
Frekvenser och kanaler Frekvenser fördelas på cellerna Operatörer tilldelas frekvenser av PTS Frekvensområdet delas upp FDMA TDMA CDMA Broadcast-kanal (för info från nätet till alla MT) 25 GSM Combined FDMA / TDMA Scheme f Guard Band f U f N 0 1 2 7 0 1 Frame f k 0 1 2 7 0 1 f 2 T Time Slots 0 1 2 7 0 1 Frequency Band f 1 Radio Frequency Channels 0 0 1 2 7 0 1 Guard Band f L t Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschill er.de/ MC SS02 4.26 CDMA, an example 00011011 Ms I sends: 0 1 Generate the chip Stream 1110010000011011 Base station 11010001 Ms II sends: 1 1 Generate the chip Stream 1101000111010001 Base station 27 9
OSVF coding Ortogonal Variable Spreading Factor Codes Recursive rule X,X X 1,1,1,1 1,1 1,1,-1,-1 1 X,-X 1,-1,1,-1 SF=n SF=2n 1,-1 1,-1,-1,1 1,1,1,1,1,1,1,1 1,1,1,1,-1,-1,-1,-1 1,1,-1,-1,1,1,-1,-1 1,1,-1,-1,-1,-1,1,1 1,-1,1,-1,1,-1,1,-1 1,-1,1,-1,-1,1,-1,1 1,-1,-1,1,1,-1,-1,1 1,-1,-1,1,-1,1,1,-1 SF=1 SF=2 SF=4 SF=8 Vad händer när MT rör sig? Handover Förflyttning mellan celler Byte av basstation Roaming Förflyttning mellan operatörer/länder Byte av hela strukturen 29 Vad händer sen? 4G/LTE IP i mobilnäten SPRINT har valt IP över WiMAX för deras 4G-nät 5G? Ingen ny teknik som 2G 4G Samverkan mellan olika tekniker Roaming mellan mobila nättekniker 30 10
LTE Long Term Evolution Telecom-tillverkarnas nästa teknik IP-baserat Ny radioteknik i accessnätet I första hand för mobil datakomm I andra hand för telefoni 31 11