Datornätverk A – lektion 7
Kapitel 7: Transmissionsmedia
Kapitel 8: Kretskoppling
Bredbandsinfrastruktur
Kapitel 9: Bredbandsaccesstekniker: DSL, Cable Modem.
Chapter 7
Transmission
Media
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 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 cables
Category
Impedance
Use
RG-59
75 W
Cable TV
RG-58
50 W
Thin Ethernet
RG-11
50 W
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 TPkabel, 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
c
c
300
f   
[ m]

f Antal MHz
där ljusets hastighet c  3 10 m / s,
8
 är våglängden i meter, och
f är radiovågornas frekvens i Hz.
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
30kHz – 2GHz
2 – 300GHz
Kort avstånd
eller line-of-sight
300 – 400GHz
Line-of-sight
•Broadcasting (radio
och TV),
•Mobiltelefoni
•Mikrovågslänkar (två
parabolantenner på två hus
eller master)
•Satellitkommunikation
•Radio-LAN
•Korthållskommukation
(t.ex. Bluetooth)
•Fjärrstyrning
•IRDA
Figure 7.20
Omnidirectional antennas
Används ofta vid radiovågor
Note:
Radio waves are used for broadcast
communications, such as radio and
television, and paging systems.
Figure 7.21
Unidirectional antennas
Används ofta vid mikrovågslänkar
och satellitkommunikaton
Note:
Infrared signals can be used for shortrange communication in a closed area
using line-of-sight propagation.
Chapter 8
Circuit Switching
and
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.
• This cannot provide connection
to subscribers connected to
another local switch.
subscriber
 








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
• The local switch can connect
each telephone with each
other
Subscribers connected to
the same swich


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
International
network
International gateway exchange
National tandem exchanges
regional tandem
exchanges
trunk network
Tandem offices
local
network
subscriber
lines (local
loops)
local tandem
exchanges
local
exchanges (toll
offices)
Chapter 9
Bredbandsaccesstekniker
Bredbandsinfrastruktur
Ethernet-LAN
används ofta
i flerfamiljshus
9.1 DSL Technology
ADSL
Other DSL Technologies
Note:
ADSL is an asymmetric
communication technology designed
for residential users; it is not suitable
for businesses.
Note:
The existing local loops can handle
bandwidths up to 1.1 MHz.
Note:
ADSL is an adaptive technology. The
system uses a data rate based on the
condition of the local loop line.
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
baud
4K * 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 Modem
Traditional Cable Networks
HFC Network
Sharing
CM and CMTS
DOCSIS
Figure 9.5 Traditional cable TV network
Note:
Communication in the traditional
cable TV network is unidirectional.
Figure 9.6
HFC network
Note:
Communication in an HFC cable TV
network can be bidirectional.
Figure 9.7
Coaxial cable bands
Note:
Downstream data are modulated using
the 64-QAM modulation technique.
Note:
Upstream data are modulated using
the QPSK modulation technique.
Figure 9.8
Cable modem
Figure 9.9
CMTS
CMTS = Cable Modem Terminating System