26/04/ Netwerk structuren. 1.2 OSI 7-layer. 1.2 OSI 7-layer

Transcriptie

1 1.1 Netwerk structuren Ring / Token ring Mesh / Hybrid Ster Bus Daisy-chain Tree/Hierarchisch Full connected 1.2 OSI 7-layer OSI model geldt voor alle soorten communicatie 1. Fysieke laag - Spanning (volt) en stroomsterkte (ampère), timing. 2. Datalinklaag - Foutcorrectie, flow control 3. Netwerklaag - Adressering, routing 4. Transportlaag - (TCP-UDP) 5. Sessielaag - Dialog control, token management 6. Presentatielaag - Datastructuur abstraheren 7. Toepassingslaag - Het protocol van het gebruikersprogramma 1.2 OSI 7-layer OSI model geldt voor alle soorten communicatie 1

2 1.2 OSI 7-layer 1.2 OSI 7-layer 1.3 Netwerk adressen Mac adres: hardware adres IP adres: netwerk adres Mask: bepaalt subnetten DHCP: automatisch toekennen van adressen Localhost/ IPv4/IPv6 2

3 1.3 Netwerk adressen Mac adres IP adres Mask DHCP Localhost/ IPv4/IPv6 /8 /16 / Netwerk adressen Mac adres IP adres Mask DHCP Localhost/ IPv4/IPv6 1.3 Netwerk adressen Mac adres IP adres Mask DHCP Localhost/ IPv4/IPv6 3

4 1.4 Netwekverbindingen RJ 45 / BNC / Fiber: geeft de connector, maar ook de snelheidslimiet 10Mb - 100Mb - 1Gb 10Gb NIC Crossed cable PoE Teaming vs bonding Cable Type Maximum Data Transmission Speed Maximum Bandwidth Category 3 UTP 10 Mbps 16 MHz Category 5 UTP 10/100 Mbps 100 MHz Category 5 e UTP 1000 Mbps 100 MHz Category 6 UTP or STP 1000 Mbps 250 MHz Category 6 a STP 10,000 Mbps 500 MHz Category 7 SSTP 10,000 Mbps 600 MHz 1.4 Netwekverbindingen RJ 45 / BNC / Fiber 10Mb - 100Mb - 1Gb 10Gb NIC: Network interface card Crossed cable: netwerkkabel van computer naar computer PoE: Power over ethernet Teaming vs bonding 1.4 Netwekverbindingen RJ 45 / BNC / Fiber 10Mb - 100Mb - 1Gb 10Gb NIC Crossed cable PoE Teaming vs bonding 4

5 1.4 Netwekverbindingen RJ 45 / BNC / Fiber: geeft de connector, maar ook de snelheidslimiet NIC: Network interface card Crossed cable: netwerkkabel van computer naar computer PoE: Power over ethernet Teaming 10Mb - 100Mb - 1Gb 10Gb 1.5 Netwerk tests Ping Tracert / Traceroute 1.5 Netwerk tests Sniffen Loggen 5

6 1.6 Internet DNS Domain Subdomain DHCP 1.7 Protocollen Poort: :80 Protocollen 1.7 Protocollen HTTP: Hypertext Transfer Protocol HTTPS: HyperText Transfer Protocol Secure FTP: File Transfer Protocol NTP: Het Network Time Protocol PTP: Precision Time Protocol POP3: Post Office Protocol IMAP: Internet Message Access Protocol SMTP: Simple Mail Transfer Protocol TELNET: TELetype NETwork Opm: RS232 terminal en ilo: Integrated Lights-Out / LOM: lights-out management voor out-of-band management 6

7 1.8 Communication diagrams TCP: Transmission Control Protocol UDP: User Datagram Protocol Opm: P2P 1.8 Communication diagrams Unicast Broadcast Multicast (IGMP JOIN: Internet Group Management Protocol) 1.9 Network devices HUB Switch Router Proxy NAT Cache L2/L3/L4 switches Opm: jumbo frames / modem / accespoint 7

8 1.9 Network devices HUB: op elektrisch niveau, alles op dezelfde snelheid Switch: op frame niveau, verschillende snelheden, zelfde subnet Router: op adresniveau en routering, verschillende subnets Proxy: communicatie via een server NAT: Network address translation: poortnummer omzetten in adres Cache: lokale (tijdelijke) opslag van gegevens Firewall / Port blocking / Content blocking L2/L3/L4 switches Opm: jumbo frames / modem / accesspoint 2 Streaming 2.1 Content delivery VOD Real-Time Caching - Local - Head-end - CDN 8

9 2.1 Content delivery Mb <> MB 2.1 Content delivery IPTV o Internet Protocol TV o Unicast/Multicast/IGMP o Omwille van niet-standaard HTTP-protocollen niet overal eenvoudig toe te passen (firewalls) o ISP/Netwerk beheerder is betrokken o QoS: Managed o Telenet/Belgacom 2.1 Content delivery OTT o Over The Top Content o Maakt gebruik van klassieke HTTP communicatie o ISP/Netwerkbeheerder zorgt enkel voor transport o QoS: Best efford o Youtube/Netflix Opm: IPTV wordt geinitiëerd door de ISP, OTT wordt opgedrongen aan de ISP. Bij Youtube is de kijker het produkt, en is kwaliteit minder van belang Bij Netflix is de content het produkt, en zijn kwaliteit & experience belangrijk. Door het belang van Netflix moeten de ISP s de vraag volgen. 9

10 2.2 Streaming Streaming, geen download Liefst tandaard protocollen (firewall) Variabele bitrates Alle platformen, alle players/browsers/resoluties/aspect ratio s (Netflix encodeert 50+ verschillende versies van de content (120 volgens niet-bevestigde bronnen)) Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) Microsoft HTTP Smooth Streaming (HSS): Silverlight Adobe HTTP Dynamic Streaming: Flash Apple HTTP Live Streaming, HLS: Quicktime Presentatie van Netflix over encoding (2014) Media-East-Netflix-Making-the-Move-to-HEVC-but-Efficiency-Gains-Lag aspx 2.3 vb. HLS HTTP Live Streaming Variabele bitrates Streaming zonder streaming servers Lijkt op adaptive streaming, maar intelligentie zit in de player 2-10 sec chunks/segments van verschillende bitrates op de server Chunks starten met een I-frame.M3U8 manifest file geeft overzicht vb. HLS 10

11 2.4 Packaging Packager: Plaatst de chunks in een juist dataformaat, voegt eventueel DRMinformatie toe, subtitles,... GOP : - Group of pictures, gescheiden door I-frames - Voor het decoderen van een GOP kan verwezen worden naar frames voor het I- frame IDR: - Instantaneous Decoding Refresh - Voor het decoderen van de video kan niet verwezen worden naar frames voor het I-frame - De decoder weet dat alle frames in de buffer niet meer gebruikt zullen worden bij ontvangst van een IDR-frame - IDR-frames kunnen gebruikt worden voor 2.4 Packaging Video streaming / True streaming - Grote traffic loads. - Server detecteert zelf de connectionspeed en levert automatisch de juiste file. - Kan live events streamen. - Beheert (een beperkt aantal) grote files. - Aangesloten voor streaming bij de ISP HTTP video streaming - Server heeft veel kleinere files. - De player bezit de intelligentie om de juiste files op te halen. - De server heeft geen notie van de connecties en de snelheid. - De HTTP server moet continue requests aankunnen. 3 Draadloze communicatie 11

12 3.1 Korte afstand Microfonen In-ear monitoring Intercom Full-duplex vs Half-duplex Camera Toepassing: Draadloze microfonen Overdracht geluidssignalen Microfonen Instumenten Bandbreedte Dynamiek Afstand Bandbreedte Bandbreedte: 25 Hz 18 khz door gebruik te maken van breedband FM Digitale modulatie. Digitale modulatie = vorm van digitaal-analoog conversie. Smalband transmissietechnieken traag. Breedband transmissietechnieken Multi-carrier techniek: DVB-T: 6048 draaggolven binnen 8MHz Spread spectrum techniek: bijvoorbeeld WiFi: 54MBit/s in 22MHz Digitale modulatie: voor- en nadelen. Relatief ongevoelig voor externe storingsbronnen. Grote bandbreedte en hoge transfersnelheid mogelijk. Signaalcorrectie en datacompressie is mogelijk. Groot nadeel: vertraging tussen input en output 12

13 3.1.3 Dynamiek CD (16 bit): 96 db Rock & Roll: 40 db Opera: 80 db ENG (nieuws): +/- 60 db Opname: moduleren tot max (in dynamiek) om een goede S/R verhouding te hebben. Dus opera: 80 db + 20 db headroom = 100 db Zenders moeten aan bepaalde normen voldoen, een zender mag maar in een bepaald spectrum blijven, daarbuiten mag hij niet komen! Door Pre-emphasis komen we er al buiten, dus zit er een limiter na de compander om het signaal niet te doen clippen! Vanaf clipping hoor je rare dingen, harmonischen, Compressie, pre-emphasis en limiter zitten in de zender en zijn onafscheidelijk! Dynamiek SNR Pre- en de-emphasis. Bij zender: pre-emphasis. Bij ontvanger: de-emphasis gevolg is een vlakke frequentieweergave!. Pre-emphasis is het versterken van uw signaal (in hoge frequenties), Deemphasis is verzwakken van het signaal Hoge frequenties: vanaf 1 khz ongeveer, daaronder heb je een zone die vlak blijft. 13

14 3.1.5 Ontvangst Squelch. RF detection. Ruisdetectie in gedemoduleerd signaal. Tone-key / Tone-code in audiosignaal Instellen juist boven ruisniveau bij uitgeschakelde zender Ontvangst Diversity. Spacial diversity. Frequency diversity (2 * body-pack). Enorme afname van de dead spots. Optimale audio kwaliteit. Gemakkelijk gebruik. Verhoogt de betrouwbaarheid van het draadloze systeem. VHF: grote dropout zones, ver van elkaar UHF: smalle dropout zones dicht bij elkaar. ¼ λ tussen de twee antennes (VHF: 40cm, UHF: 10cm) Ontvangst 14

15 3.1.5 Ontvangst Ontvangst Pseudo diversity: receiver schakelen naar sterkste ontvangst, of schakelen als actieve antenne te laag signaal ontvangt. True diversity: gedemoduleerd signaal switchen naar sterkste ontvangst Antenne Antenne. 1/4 λ. 1/2 λ. 5/8 λ Fysieke lengte verschilt van elektrische lengte Antennes zijn de ogen van de ontvangers, als zij het niet zien, dan werkt niets! 15

16 3.1.6 Antenne Antenne. 1/2 λ. Log-periodic. Helical Gain vs Directivity vs Bandwidth vs Noise Antenne Polarisatie De polarisatie draait bij iedere reflectie. Je weet je nooit welke polarisatie je aan de ontvangstantenne krijgt: de twee antennes van de diversity ontvanger op 90 van elkaar zetten, de eerste op +45, de andere op Antenne Polarisatie 16

17 3.1.6 Antenne Actief vs Passief Antenne Omnidirectioneel vs gericht Antenne Breedbandig vs Smalbandig vs Getuned 17

18 3.1.6 Antenne Lineair vs Circulair gepolariseerd Antenne Ground plane Kabelverbindingen / Signaalsterkte Coaxkabel vuistregels. Hoe dikker de kabel, hoe lager de verzwakking. Hoe meer lucht het diëlectricum bevat, hoe lager de verzwakking. Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de verzwakking RG213 (10mm diameter) 14,25 db/100m op 400 MHz - 41,99 db/100m op 2400MHz RG58 (5mm diameter) 21,11 db/100m op 400MHz - 58,53 db/100m op 2400 MHz 18

19 3.1.7 Kabelverbindingen / Signaalsterkte db s! Spectrum Spectrum 19

20 This image cannot currently be displayed. This image cannot currently be displayed. 26/04/ Spectrum PAL vs DVBT Spectrum Evolutie Spectrum Regionale / Nationale verschillen 20

21 This image cannot currently be displayed. 26/04/ Spectrum Intermodulatievervorming. Principe: 2 of meer sterke signalen doen ongewenste bijproducten ontstaan (intermodulatieproducten). Vooral de zogenaamde «3e orde intermodulatieproducten» zijn oorzaken van problemen. Voorbeeld: 2 draadloze microfoons op 802 MHz en 803 MHz - intermodulatieproduct 1: (2*802)-803 = 801 MHz - intermodulatieproduct 2: (2*803)-802 = 804 MHz Gevolg: 2 bijkomende frequenties die niet meer bruikbaar zijn Spectrum Spectrum David Bremmer, :00 Thinkstock / Algemeen Dagblad. Duizenden kerken, zangkoren, popbandjes, toneelverenigingen en sportscholen moeten voor honderden euro's een nieuwe draadloze microfoon aanschaffen. De frequenties waarop de apparatuur werkt, doen het komend jaar niet meer, waarschuwt Agentschap Telecom. Een beetje fatsoenlijke draadloze microfoon kost al snel 500 euro Martin van Bellen, verkoper De draadloze microfoons moeten worden vervangen nu het kabinet de 800 MHZ-band twee jaar geleden voor miljarden euro's heeft geveild aan mobiele providers. Door de explosieve groei van smartphones en mobiele data hebben zij meer bandbreedte nodig. KPN, Tele2, T-Mobile en Vodafone zijn momenteel druk bezig hun 4G-netwerken uit te rollen. Volgens Agentschap Telecom gaat het om vele tienduizenden microfoons, die uiterlijk op 1 januari 2016 niet meer gebruikt mogen worden. PMSE, de branchevereniging van omroepen, radiostations en andere gebruikers van draadloze verbindingen, stelt dat het aantal nóg véél hoger ligt.,,er zijn circa oude draadloze microfoons in omloop," weet PMSE-voorzitter Willem Westermann. Nu al hebben steeds meer gebruikers van draadloze microfoons last van storingen.,,kpn, Vodafone en T-Mobile zijn al grotendeels klaar met hun 4G-netten en zijn bezig hun dekking te vernauwen," legt Mariël van Dam van Agentschap Telecom uit. 21

22 3.1.8 Spectrum Dure grap Een nieuwe draadloze microfoon kopen blijkt een dure grap.,,voor een beetje fatsoenlijk exemplaar van Sennheiser of Shure moet al snel vijfhonderd euro worden neergeteld," vertelt Martin van Bellen van het Zeeuwse Sealander Visions. Als leverancier van draadloze audiosystemen krijgt hij steeds meer klachten.,,zeker in de Randstad waar de 4G-netten al grotendeels uitgerold zijn, melden mensen extreme ruis of een wegvallende verbinding," zegt hij.,,zij zijn niet goed op de hoogte van alle veranderingen." Compensatie Volgens de PMSE geldt dat in tegenstelling tot wat Agentschap Telecom claimt ook nog voor veel professionele partijen. De belangenclub is ontevreden dat de overheid geen compensatie biedt.,,de overheid heeft bijna 4 miljard euro verdiend met de telecomveiling, een tegemoetkoming was op zijn plaats geweest," aldus voorzitter Willem Westermann.,,Economische Zaken verweert zich met de woorden dat de maatregelen jaren van te voren zijn aangekondigd." PMSE waarschuwt dat er steeds minder frequentieruimte beschikbaar is voor draadloze verbindingen anders dan mobiele telefonie.,,het is logisch dat providers meer bandbreedte krijgen, maar ook voor ons omroepen, radiostations en draadloze gebruikers moet het werkbaar blijven. Straks verdwijnt ook de 700 MHZ-band." 3.2 Wi-Fi Wireless????? wikipedia.org: Wi-Fi werd oorspronkelijk uitgesproken als 'waifi'.[bron?] De naam Wi-Fi is een duidelijke knipoog naar de uit de audiowereld bekende term hifi, hetgeen staat voor High Fidelity. De naam Wi-Fi staat, in tegenstelling tot wat velen denken, niet voor Wireless Fidelity.[1] In het verleden gebruikte de Wi-Fi Alliance de term Wireless Fidelity zelf wel in de leuze "The Standard for Wireless Fidelity". Vanaf eind 2000 werd deze leuze niet meer gebruikt in marketingmateriaal. In online beschikbare documenten werd de term nog wel gebruikt, onder meer in een document uit februari 2004: "... wireless fidelity (Wi-Fi) network equipment."[2] De Wi-Fi Alliance raadt tegenwoordig af deze term te gebruiken en noemt het gebruik ervan een te betreuren fout. verwijst in haar documenten naar Wireless Fidelity. Wireless LAN: WLAN Path sharing: CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision avoidance) Wifi normen , X: 1~2 Mbps Obsolete a: 54 Mbps, 10-70m (open lucht, snelheid daalt bij toenemende afstanden) regulated 5 GHz frequency range, beperkte range door hoge frequenties Niet compatibel met de andere normen b: 11Mbps, m unregulated 2.4 GHz, dus interferentie met babyfoons, microgolfovens, remote controls, g: 54 Mbps, m Gebruikt dezelfde range als b n: 150 Mbps, tot 300 Mbps bij MIMO multiple wireless antennas in tandem voor RX en TX van data: MIMO (Multiple Input, Multiple Output) Grotere frequentierange per kanaal ac: 1 Gbps MIMO Grotere frequentierange per kanaal 5GHz frequency range Optioneel: Beamforming kan in crowded areas directiviteit geven aan de antennes, in tegenstelling tot de standaard 180 of

23 3.2.1 Wifi normen a - 54 Mbps standard, 5 GHz signaling (ratified 1999) b - 11 Mbps standard, 2.4 GHz signaling (1999) c - operation of bridge connections (moved to 802.1D) d - worldwide compliance with regulations for use of wireless signal spectrum (2001) e - Quality of Service (QoS) support (not yet ratified) F - Inter-Access Point Protocol recommendation for communication between access points to support roaming clients (2003) g - 54 Mbps standard, 2.4 GHz signaling (2003) h - enhanced version of a to support European regulatory requirements (2003) i - security improvements for the family (2004) j - enhancements to 5 GHz signaling to support Japan regulatory requirements (2004) k - WLAN system management l - skipped to avoid confusion with i m - maintenance of family documentation n Mbps standard improvements over g (2009) o - skipped p - Wireless Access for the Vehicular Environment q - skipped r - fast roaming support via Basic Service Set transitions s - ESS mesh networking for access points T - Wireless Performance Prediction - recommendation for testing standards and metrics u - internetworking with 3G / cellular and other forms of external networks v - wireless network management / device configuration w - Protected Management Frames security enhancement x - skipped (generic name for the family) y - Contention Based Protocol for interference avoidance Wifi connectie modes Infrastructure - clients connecteren via een centraal access point Ad-hoc - client connecteren direct met elkaar - peer to peer (P2P) / Computer to computer - SSID broadcast kan niet worden uitgeschakeld - Lagere snelheid, minder signal strenght/monitoring - enkel WEP security Wifi connectie modes AP: Access point in een infrastructure netwerk De meeste AP s zenden op geregelde momenten (enkele seconden) de netwerknaam: SSID (Service Set Identifier). Hierdoor kunnen netwerken eenvoudig gevonden worden, en is automatische roaming tussen WLANs mogelijk. Door de SSID niet uit te zenden is het netwerk niet detecteerbaar door gewone gebruikers, enkel via sniffers. 23

24 3.2.2 Wifi connectie modes Vb: GoPro - Ad Hoc mode met ios app. - Infrastructure mode met Wifi remote Security WEP: Wired Equivalent Privacy - data link layer (OSI model Layer 2) WPA: Wi-Fi Protected Access Beter dan WEP: - Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) - Advanced Encryption Standard (AES) - built-in authentication support - security vergelijkbaar met VPN tunneling, met eenvoudige administration en gebruik. WPA2 - Betere encryptie dan WPA requires - Geen gebruik van TKIP omdat hier security problemen mee zijn. - WPA2 gebruikt een sterkere versleuteling. - WPA2-personal wordt gebruikt voor WPA in pre-sharedkeymode (PSK) - WPA2-enterprise wordt gebruikt bij WPA met authenticatieserver Opm: Als je connecteert via een AP, kan de eigenaar van dat AP alle communicatie sniffen! Opm: Als je lang genoeg snift/snoopt kan software de keys detecteren. Opm: Spoofing: identiteit van iemand anders aannemen Afstand Snelheid daalt bij grotere afstanden vb: g geeft dickt bij het accesspoint 54 Mbps en daalt bij toenemende afstanden naar 27 Mbps, 18 Mbps,... Dynamic Rate Scaling beheert de betrouwbaarheid door de snelheid te doen zakken, om zo een verzadiging van het netwerkt door retries te voorkomen als de connectie verslecht. Typische afstanden voor Wifi zijn 30~100m Deze kan vergroot worden door gebruik te maken van repeaters. Als SSID en paswoord gelijk zijn, moet niet manueel gereconnect worden. De gebruikte vermogens voor Wifi liggen vast in normen. Door speciale versterkers/zenders en antennes te gebruiken (illegaal) is het mogelijk enkele Km te overbruggen. Grotere afstanden geven moeilijkheden ivm. time-outs. 24

25 3.2.5 Spectrum 3.3 COFDM OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing COFDM: Coded Orthogonal frequency Division Multiplexing: OFDM met error correction Modulatie waarbij hoge bitrates worden opgesplitst over meerdere smalbandkanalen van lage bitrates. Deze draaggolven liggen dicht bij elkaar. Het aantal smalbandkanalen kan meer dan 1000 bedragen voor één zender. COFDM wordt veel toegepast voor dataverbindingen: Wi-Fi, GSM, DAB, DVB, video COFDM zenders kunnen meer dan 30Mb/s versturen over een bandbreedte van 8MHz. Er bestaan hand-held, portable, dockable en vaste zenders, met reikwijdte tot enkele 10-tallen km. COFDM-zenders voor video hebben ingebouwde coders en kunnen rechtsreeks HDvideo versturen met embedded audio. 3.3 COFDM 25

26 3.3 COFDM Werking Hoewel COFDM een ingewikkelde modulatievorm is, biedt ze grote voordelen. Werking: Bij modulatie van signalen komen er steeds zijbanden aan de draaggolf. Voor het demoduleren van die signalen is het nodig voor de ontvanger dat die banden niet overlappen met zijbanden van andere draaggolven. Daarom moeten deze voldoende ver van elkaar liggen. Bij COFDM is dit niet nodig. Er wordt voor gezorgd dat de overlappende zijbanden orthogonaal zijn ten opzichte van elkaar: ze beïnvloeden elkaar niet. o In de ontvanger worden alle draaggolven afzonderlijk gedownmoduleerd naar 0Hz. o Om de bits te decoderen, wordt dit signaal geïntegreerd over een halve periode van het signaal. o Zijbanden van andere draaggolven worden ook mee gedemoduleerd. o Door een juiste keuze van afstand van de draaggolven kan er voor gezorgd worden dat over die integratieperiode een volledig aantal periodes van de zijbanden wordt geïntegreerd. o Het gemiddelde (de integratie) van een volledige periode is steeds 0, waardoor deze de bedoelde draaggolf niet beïnvloeden Werking 26

27 3.3.1 Werking Dit principe werkt echter alleen goed als de (analoge) schakelingen in de zender en ontvanger perfect lineair zijn, en geen ongewenste harmonischen veroorzaken. De data die aan de COFDM zender wordt aangeboden wordt verdeeld over de verschillende modulatoren in de zender. Doordat de bitrates lager zijn, worden de periodes langer, en zijn de invloeden ten gevolge van verschillende reflectiepaden beperkter. Het invoeren van een guardband zorgt voor een grotere zekerheid Werking Het gebruik van verschillende draaggolven zorgt er ook voor dat eventuele slechte ontvangst op één of enkele draaggolven, niet moet betekenen dat de andere draggolven ook beïnvloed worden. Dat wil dus zeggen dat van alle signalen die één zender uitzendt, slechts een beperkt aantal kanalen kan uit liggen. Door de COFDM kan errorcorrectie worden ingebouwd. Men stuurt zo extra bits mee in het signaal die aan foutcorrectie kunnen doen als er problemen zijn in de transmissie. Door de correctiebits van elk kanaal te verdelen over de andere kanalen, kan het wegvallen van een kanaal dus gecompenseerd worden Voor- & nadelen Immunity to selective fading: het wegvallen van kanalen kan gecompenseerd worden Resilience to interference: Interferentie met andere zenders kan leiden tot het wegvallen van enkele kanalen, niet tot het wegvallen van de ganse datastroom: er blijft dus (een beperkte) bandbreedte over. Spectrum efficiency: Door het gebruik van OFDM wordt het beschikbare spectrum optimaal gebruikt. Sensitive to carrier offset and drift: OFDM vereist wel dat de gebruikte draaggolven/frequenties stabiel zijn, en niet driften om de orthogonaliteit te behouden. 27

28 3.4 GSM GSM: Global System for Mobile (communication), origineel: Groupe Spécial Mobile Technologie 900MHz: 125 kanalen 1800MHz: 375 kanalen Deze kanalen (200KHz) worden verdeeld tussen de operatoren Handset: MS, mobile station Zender: BTS, Base Transceiver Station Technologie Omdat straling niet stopt aan de rand van een cel, moet de gebruikte frequentie van verschillen van die van de buurcellen. Omdat iedere cel in het voorbeeld hieronder 6 buurcellen heeft, is het maximaal aantal bruikbare kanalen 125/7 of 375/7. 28

29 3.4.1 Technologie TDMA: Time Devision Multiple Access: 8 telefoons gebruiken samen 1 kanaal. 1 frame is opgebouwd uit 8 data bursts van 577µs. Omwille van doppler effecten is de snelheid tussen BTS en MS beperkt, ongeveer 300Km/h (TGV) Technologie Door te werken met kleinere cellen kan men grotere capaciteiten aan (vb. Evenementen), of kan men lokale dead-spots bedienen (vb. In een gebouw). o Standaard cel: max 35 km o Microcel: max 2 km Hotel, treinstation,... o Picocel: max 200m o Femtocel: max 10m Deze getallen zijn richtwaardes Technologie Bandbreedte: ,4KHz: 3,1KHz 8KHz, 13bits (104 Kb/s) Filter ADC Gain 29

30 3.4.1 Technologie Compressie tot 12Kb/s in segmenten van 20ms Technologie Modulatie: QPSK Subscribtion SIM: Subscriber Identity Module IMSI: 15-cijferige International Mobile Subscriber Identity Eerste 3 cijfers: Mobile Country Code (MCC) Volgende 2 of 3 cijfers: Mobile Network Code (MNC) IMEI: International Mobile Equipment Identity 30

31 3.4.3 Connection HLR (Home Location register) Zodra een mobiele telefoon wordt aangezet gaat deze op zoek naar de signalen van beschikbare basisstations (BTS). Uit deze signalen maakt de mobiele telefoon een keuze op basis van signaalsterkte en contractgegevens. Met welke operator is het toegestaan om te bellen? Of anders gezegd: in welke HLR staat men geregistreerd of kan men zich als gast aanmelden? De aanmelding bij het HLR vindt plaats op basis van gegevens die zich op de SIM-kaart van het mobiel toestel bevinden. VLR (het Visitor Location Register) Indien de aanmelding in het HLR positief is afgesloten zullen de gegevens van de mobiele telefoon met de gegevens van het basisstation dat wordt aangestraald worden opgeslagen in het VLR. Batterijverbruik en straling in de MS hangen af van de veldsterkte van de BTS, zoals gedetecteerd ter hoogte van de MS Connection BTS BTS BSC PSTN MSC B C VLR D HLR AUC Um Interface BTS B,C,D,E,F - MAP Interfaces BTS A-Bis Interface BTS BSC MSC VLR HLR AUC EIR BSC A Interface - Base Station - Base Station Contoller - Mobile Switching Center - Visitor Location Register - Home Location Register - Authentification Center - Equipment Identity Register Gr SGSN Gn Interface GGSN EIR SGSN - Service GPRS Support Node Outside Packet Network GGSN - Gateway GPRS Support Node Connection BTS BTS BSC BSS BSS TRAU MSC NSS VLR MSC Area HLR Gateway MSC PSTN BTS BSS MSC Area PLMN - Public Land Mobile Network MSC Area 31

32 3.4.4 Evolutie 1983: Analoog / 1G 1993: GSM 900MHz / 2G 1996: DCS (Digital Communication System) 1800MHz 2000: GPRS / 2.5G, 30-40Kb/s 2003: EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution) / 2.5G, Kb/s 2004: UMTS (Universal Mobile Telecommunications system) / 3G, 2Mb/s 2010: HSPA (High Speed Packet Access) / 3.5G 2011: LTE (Long Term Evolution) / 3.9G 2012: LTE Advanced / 4G, 100 Mbit/s al rijdend, 1000 Mbit/s stilstaand of wandelend, 800/1800/2600 MHz????: 5G, Mb/s Evolutie Opm: de gebruikte frequenties zijn afhankelijk van het continent. Opm: sommige standaarden evolueren en laten daardoor hogere snelheden toe. Deze noemt men dan bv. 3.9G, commerciëel worden ze dan 4G genoemd, maar voldoen niet aan de definities van de standaard. Zelfs 3.5G wordt soms als 4G aangeprezen. Opm: de jaartallen kunnen variëren. Er is een verschil tussen het opstellen van een norm, het vastleggen van een norm, het beschikbaar zijn van toestellen, en de roll-out. Opm: Up- en download snelheden kunnen verschillen bij datacommunicatie AV-Toepassing: bonding Voor sommige toepassingen wil men meerdere GSM-modems koppelen tot één datastream. -> redundantie -> bandbreedte Op die manier kan men voldoende bitrate bekomen om streaming video te versturen. 32

33 3.4.4 AV-Toepassing: bonding Op dat moment verdeelt men dynamisch de databits over verschillende GSMmodems, meestal ook over verschillende providers. De compressierate kan continu aangepast worden in functie van de bitrate. Intercom en tally kunnen ook worden meegestuurd AV-Toepassing: bonding De bitrates zullen variëren in functie van - provider/type netwerk/abonnement - bezetting van het netwerk - lokale omstandigheden (ontvangst) - Uplink capaciteit vanaf de BTS Gezien het GSM IPnetwerk packet switched is, zal de server waar de data aankomt deze paketten moeten bufferen en in de juiste volgorde plaatsen DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) is een ETSI standaard voor digitale draadloze telefoons, bedoeld voor thuis- of kantoorgebruik. DECT kan tevens gebruikt worden voor dataoverdracht. De doelstelling van de standaard is digitale radio technologie te gebruiken voor het verbeteren van de prestaties van draadloze telefoons op drie belangrijke gebieden: o Kwaliteit van de spraak o Beveiliging van het spraakkanaal tegen afluisteren o Immuniteit tegenover andere draadloze telefoons in de buurt (interferentie vermijden). Naast deze hoofddoelstellingen waren er nog enkele eigenschappen waaraan voldaan moest worden: o Cellulair netwerk (zoals het GSM netwerk) met hoge capaciteit o Goed gebruik van het radiospectrum o Kostenefficiëntie van de systeemcomponenten o Goede mobiliteit (roaming tussen basisstations) o Flexibele protocols die eenvoudig uit te breiden zijn. DECT wordt geregeld gebruikt in AV- en technische omgevingen (datacenters) omdat ze minder straling uitsturen: DECT is opgebouwd uit meerdere kleine lokale cellen 33

34 3.5 Satellietcommunicatie Satellitecommunicatie wordt gebruikt waar aardse netwerken niet voldoen. o Capaciteit o Broadcast o Tijdelijk o Geen fiber / terrestrial netwerk beschikbaar Werking 4 stappen bij satellietcommunicatie: o Uplink naar gespecifiëerde satelliet o Transponder - Satelliet ontvangt signaal, moduleert het signaal van de uplink frequentie naar de downlink frequentie - Satelliet stuurt het signaal terug naar de aarde o Grondstation ontvangt het signaal Werking Satellite Design o Satellieten zijn gemaakt om 15 jaar of meer te werken, zonder maintenance. o Space craft bus: power, temperature control, directional thrusters o Communications payload: receives, amplifies and retransmits the signal. De antenne's zijn gericht op bepaalde gebieden op de aarde. 34

35 3.5.1 Werking Footprint: Plaats op de aarde waar de satelliet kan gebruikt worden Types Geostationaire baan / GEO, Geostationary Orbit (GSO): o ze staan schijnbaar stil boven de aarde, Km boven de evenaar. o Ongeveer 23h 56m 4s: siderische dag (sterredag) o Deze 'zien' ongeveer 1/3e van het aardoppervlak. o De signaallooptijd is 240ms aan de evenaar, en 280ms aan de horizon. o In België kunnen we signalen ontvangen van zowel Amerikaanse als Aziatische geostationaire satellieten door erg naar de hozizon te richten (als de footprint het toelaat). Pacific Ocean Region lukt niet Types Low orbit baan / LEO (low earth orbit): o ze draaien in een 'lage baan' om de aarde, en bewegen ten opzichte van de aarde, enkele honderden Km boven de aarde. Hierdoor kan een lager zend/ontvangstvermogen gebruikt worden (vb mobiele setellietcommunicatie) en is de propagation delay minder (vb 2-weg communicatie). o Hierbij moet wel de hand-over kunnen gebeuren tussen gondstations, satellieten en mobile devices. o Deze satellieten worden ook ingezet voor observaties. o Ze draaien om de aarde in bv. anderhalf uur. 35