Introducere in telecomunicatii

Savnet Training Center

Onsite Course

mai 10, 2019

Timișoara

0 Students Enrolled

PriceNA RON

Book Now

Descriere

Acest curs are ca scop familiarizarea cu domeniul telecomunicatiilor si conceptele tehnice utilizate.
Cursul este conceput atat pentru persoanele care doresc sa inceapa o cariera in domeniul telecomunicatiilor, dar nu au cunostinte anterioare, cat si pentru persoanele nou venite in industria telecomunicatiilor, aflate intr-o functie noua, dar care doresc sa-si dezvolte cunostintele asupra modului de functionare a sistemelor de comunicatii voce si date, a retelei si a terminologiei.

Obiective

Intelegerea fundamentelor tehnologiei de comunicatii
Prezentarea componentelor retelelor si sistemelor de transmisiuni
Studierea tehnologiilor de telefonie mobila: GSM, UMTS, LTE, 5G
Studierea retelelor de comunicatii de date: modelul OSI, a suitei de protocoale TCP-IP, a dispozitivelor active de retea

Continutul cursului

Telecomunicatii, termeni & concepte
Definitii
Clasificarea mediilor de transmisie
Prezentarea cablurilor cu fibre optice
Transmiterea semnalelor pe fibre optice
Microunde
Tehnici de acces multiplu
Tehnologii de telefonie mobila: 2G, 3G, 4G, 5G
Introducere in retelele de date

Structura cursului

Cursul este programat pe durata a 5 zile, pe durata a 40 de ore si este condus de doi instructori.
Fiecare zi este divizata in module a cate 1.5 ore si 15 min pauza. Pauza de pranz este de 45 min.

[gdlr_accordion]

[gdlr_row]

[gdlr_tab title=”Introducere in telecomunicatii”]

TELECOMUNICAȚII

Termenul de telecomunicații desemnează comunicațiile efectuate la distanță.

Rețelele de telecomunicații reprezinta totalitatea mijloacelor tehnice pentru transmiterea la distanță a informațiilor care pot fi sub forma de sunete, imagini, video, texte sau date informatice.

Noţiunea de semnal este o noţiune centrală în telecomunicaţii. Semnalele sunt cele care fac posibilă transmiterea informațiilor.

DEFINIȚIE: un semnal este o mărime fizică purtătoare de informaţie.

Forma sub care se prezintă semnalele depinde de natura mărimii şi de scopul în care folosim semnalul. Din punctul de vedere al continuităţii în timp şi în valori, sunt folosite două variante:

– Semnal analogic (continuu în timp şi în valori)

– Semnal numeric (discontinuu în timp şi în valori, se mai numeşte semnal în timp discret şi cu valori discrete. Semnalul în timp discret se mai numeşte semnal eşantionat)

Exemple:

Radioul
Telegrafia
Telefonia
Televiziunea
Rețelele de calculatoare

Elementele componente ale unui sistem de telecomunicații sunt în principiu: emițătorul, canalul de comunicație și receptorul.

Exemplu:

DEFINITII:

CANAL DE COMUNICAȚII: mijloc prin care, în cursul comunicării, sunt transmise semnalele

SPECTRUL ELECTROMAGNETIC: reprezintă totalitatea radiațiilor electromagnetice existente în Univers.

Vorbim de ceva ce ne înconjoară şi ne bombardează în fiecare moment, parte din acest ceva neputând fi văzut, atins ori măcar simţit. Este prezent pretutindeni, dar nu are miros şi nici gust. Şi cu toate acestea ne folosim şi depindem de el în fiecare oră a fiecărei zile. Fără el, lumea aşa cum o cunoaştem nu ar putea exista.

Radiaţiile electromagnetice, care se întind de-a lungul unui spectru plecând de la foarte scurtele raze gama, continuând cu razele X, radiaţia ultravioletă, lumina vizibilă, radiaţia infraroşie, cu ale sale unde ceva mai lungi, microundele şi până la undele radio, constituie împreună acest aşa-numit spectru electromagnetic.

Despre el putem afirma că stă la baza erei informaţionale şi a lumii moderne. Aparatul de radio, telecomanda televizorului, SMS-urile, televizorul, cuptorul cu microunde, radiografiile medicale, toate depind de unde din anumite regiuni ale spectrului electromagnetic.

FRECVENȚA: este o mărime ce exprimă numărul de repetiţii ale unui fenomen pe durata unei secunde [Hz]

O frecvență de 1 Hz corespunde unei perioade de repetare de o secundă.

O undă cu frecvența de 2 Hz va avea două perioade de repetiție intr-o perioadă de o secundă.

Alte exemple:

o ciocănitoare care bate cu ciocul în scoarța unui copac de 10 ori pe secundă, capul acesteia oscileaza cu o frecvență de 10 Hz
curentul electric are frecvența de 50 Hz
urechea umană percepe sunete între 20 Hz și 20 KHz
undele radio (posturile radio) se poziționează între 65 -108 MHz
lumina vizibilă are frecvența medie de 500 THz (500*10¹²Hz, adică 500 de milioane de milioane de oscilații pe secundă)

LUNGIMEA DE UNDĂ: reprezintă distanţa parcursă de radiaţia electromagnetică pe durata unei perioade de repetiţie. Radiaţia electromagnetică se propagă în vid cu viteza luminii.

c = 299 792 458 m/s

λ=v/f

[lungimea de undă = viteza de propagare a semnalului/ frecvență]

BANDWIDTH (LĂȚIMEA DE BANDĂ): este diferența dintre frecvențele superioare și cele inferioare într-o bandă continuă de frecvențe [Hz]

Exemplu: Gama de frecvențe necesare pentru un semnal analogic de voce, necesară pentru o transmisie de calitate pe o linie de telefonie fixă (tradițională), este de 300 – 3400 Hz. Aceasta înseamnă că lărgimea de bandă a semnalului este de 3100 Hz.

DATA RATE (Rata de date) este un termen care denotă viteza de transmisie sau numărul de biți, per secundă, transferat. Reprezintă capacitatea unei legături de comunicație prin rețea (prin cablu sau wireless) pentru a transmite cantitatea maximă de date dintr-un punct la altul într-o anumită perioadă de timp [bit/s]

Cu cât o conexiune de date are data rate mai mare, cu atât sunt mai multe datele pe care le poate trimite și primi simultan.

Exemplu: Data rate poate fi comparată cu cantitatea de apă care poate curge printr-o conductă. Cu cât țeava este mai mare, cu atât mai multă apă poate curge prin aceasta o dată.

THROUGHPUT (RATĂ DE TRANSFER): (rata de date utilă) reprezintă cantitatea reală de date care este transmisă/ recepționată cu succes pe linkul de comunicație [bit/s]

Rata de date utilă pentru utilizator este, de obicei, mai mică decât rata reală de date transportată în rețea.

NOTĂ: Termenul de BANDWIDTH este folosit adesea în loc de DATA RATE pentru a exprima capacitatea unui canal digital. Deși există o legătură între cei doi termeni, ceea ce reprezintă fiecare este diferit.

REȚELE DE TELECOMUNICAȚII

Cele mai cunoscute rețelele de telecomunicații sunt: rețeaua de telefonie fixa, rețeaua de telefonie mobila, de televiziune, Internet, etc.

Fiecare reţea are la bază unul sau mai multe medii de transmisie. De-a lungul timpului s-au folosit pentru realizarea conexiunilor, următoarele medii de transmisie:

legături prin conductoare de cupru (simetrice și nesimetrice)
legături prin fibre optice
legături prin unde radio

CABLURI DE CUPRU

Cuprul este un metal care, după argint, are cea mai mică rezistivitate (proprietatea specifică a unui anumit material de a se opune trecerii unui curent electric prin el), fiind larg utilizat în construcţia cablurilor de telecomunicaţii urbane şi interurbane.

La fabricarea conductoarelor cablurilor de telecomunicaţii se utilizează cupru cu un grad de puritate de minimum 99,95% cupru pur.

Cablul torsadat este un tip de cablu de cupru folosit în reţelele telefonice şi în majoritatea reţelelor Ethernet. O pereche de fire formează un circuit care poate transmite date. Această pereche este torsadată pentru a oferi protecţie împotriva interferenţelor cauzate de celelalte perechi de fire din cablu. Perechile de fire de cupru sunt acoperite cu o izolaţie de plastic (codificată pe culori) şi sunt torsadate împreună. O izolaţie exterioară protejează fasciculul de perechi torsadate.

Tipuri constructive: cabluri torsadate urbane și intrurbane, UTP, FTP, SSTP

Utilizare: telefonia clasică, transmisii de date de tip xDSL, rețele de calculatoare

Cablul coaxial este un cablu de cupru ecranat, care suportă debite importante de informație.

Este utilizat transmisia telefonică pe distanţe lungi, reţele locale de calculatoare și pentru rețele de televiziune prin cablu

Avantaje:

Costuri de producție și costuri de instalare relativ mici, ceea ce a condus la o largă raspândire a rețelor tradiționale de telefonie

Echipamente treminale ieftine pentru rețelele cu cabluri de cupru

Dezavantaje:

Sensibilitatea la interferență electromagnetică

Atenuare mare, care are ca efect limitarea distanței de transmisie

Lățime de bandă mică

FIBRA OPTICĂ

Fibra optică este un conductor din sticlă sau plastic care transmite informaţii folosind lumina. Un cablu conține una sau mai multe fibre optice.

Elementele fibrei optice sunt acoperite individual cu plastic și conținute într-un tub protector potrivit pentru mediul unde va fi folosit cablul. Fibra optică este alcatuită din: miez optic, învelis optic și învelis de protecție.

Tehnic vorbind, transmisia datelor prin fibra optică se bazează pe conversia impulsurilor electrice în lumină. Aceasta este apoi transmisă prin mănunchiuri de fibre optice până la destinaţie, unde este reconvertită în impulsuri electrice.

Aceasta înseamnă:

rată de transfer foarte mare în raport cu celelalte tipuri de conexiune (practic nelimitată, şi încă imposibil de folosit la maximum de către aplicaţiile existente)
mai multă siguranţă – fibra optică este insensibilă la perturbaţii electromagnetice şi este inaccesibilă scanărilor ilegale (interceptări ale transmisiunilor)
posibilitatea de instalare rapidă şi simplă, în orice condiţii, datorită greutăţii reduse a cablului optic şi existenţei mai multor tipuri de cabluri
fibra optică reprezintă soluţia pentru accesul de mare viteză la serviciile Internet, utilizând fibra optică pentru conexiuni dedicate permanente

De ce se preferă transmisiunile pe fibră optică:

Nevoia crescândă pentru comunicaţii diversificate, sigure, de mare viteză;
Diversificarea serviciilor oferite
Cererea de trafic pe Internet se triplează în fiecare an
Permit transmiterea unei lărgimi de bandă deosebit de mari
Creşte considerabil lungimea transmisiei fără repetor
Performanţele transmisiei sunt foarte mari
Lungimi de cablu de instalare de ordinul kilometrilor

Există două tipuri de cabluri cu fibră optică:

Single-mode – cablul cu fibră optică single-mode permite doar o singură lungime de undă de lumină să treacă prin fibră. Acest tip de cablu permite lăţimi de bandă mari precum şi parcurgerea unor distanţe foarte mari. Cablul are un miez foarte subţire. Este mai greu de fabricat, foloseşte rază laser ca metodă de generare a luminii şi poate transmite semnale la distanţe de zeci de kilometri. Cablul single-mode este folosit de obicei pentru magistralele de comunicaţii.
Multimode – cablul de fibră optică multimod permite propagarea a multiple lungimi de undă de lumină prin fibră. Cablul are un miez mai gros decât cablul single-mode. Este mai uşor de fabricat, poate folosi surse de lumină mai simple (LED-uri) şi funcţionează bine pe distanţe de câtiva kilometri sau mai puţin. De obicei lungimea maximă a cablului este de 2 Km. Cablul multimod este utilizat în general în aceeași clădire sau într-o zonă relativ apropiată a conexiunii la rețea.

Conectori FO:

Studiu comparativ asupra caracteristicilor principalelor medii de reţea:

Tipul mediului	Lungimea maximă a segmentului	Viteza	Costuri	Avantaje	Dezavantaje
Cablu torsadat UTP/ STP	150 – 300 m 100 m	de la 10Mbps la 1 Gbps	cel mai ieftin	– uşor de instalat – disponibil pe scară largă şi utilizat peste tot în lume.	– susceptibil de interferenţe – poate acoperi doar o distanţă limitată
Coaxial	500 m	de la 10 Mbps la 500 Mbps	relativ ieftin	– mai puţin susceptibil la interferenţe EMI decât alte medii de cupru	– dificil de instalat – lăţime de bandă limitată – aplicabilitate limitată
Fibră optică	Single-mode 10 Km–40 Km Multimode 2km/100Mbps 550m/1Gbps	de la 100 Mbps la 100 Gbps de la 100 Mbps la 9.92 Gbps (multimodal)	cel mai scump	– nu poate fi interceptat -poate fi utilizat pe distanţe mari – nu este susceptibil de interferenţe EMI – are viteze de transfer mai mari decât cablul coaxial şi decât cablul torsadat	– echipamente scumpe

Bugetul de putere optică într-o conexiune bazată pe fibră optică

Cel mai important obiectiv în procesul de planificare a unui canal de comunicaţie pe fibră optică este determinarea distanţei maxime a traseului de cablu, aceasta fiind intrinsec legată de “Balanţa puterii optice”. Noţiunea este o simplă comparaţie între puterea optică la intrarea pe fibră şi suma pierderilor de pe tot traseul optic (fibră, compenente auxilare), până la fotodetectorul de la capătul terminal a conexiunii. Această “balanţă” contribuie la determinarea parametrilor echipamentelor terminale astfel încât să fie asigurată o transmisie adecvată a semnalelor.

Pentru a efectua balanţa puterii este necesar a se discuta în prealabil despre conceptul de decibel (dB) şi respectiv decibel raportat la 1 milliwatt (dBm) – sunt unităţi folosite pentru a măsura atenuarea în cabluri optice şi sensibilitatea fotodetectoarelor.

Decibelul este o unitate logaritmică folosită pentru compararea a două niveluri diferite ale aceluiaşi parametru fizic, unde unul dintre niveluri este luat ca referinţă. Decibelul (dB) este folosit pentru a măsura raportul dintre puterea optică de la intrarea pe fibră şi puterea la ieşire. Dacă se foloseşte unitatea decibel miliwat (dBm) atunci se face raportul dintre puterea de la intrare şi o “putere referinţă” egală cu 1mW.

Relaţiile ce definesc nivelele de semnal în dB şi dBm:

unde:

P1 – puterea de intrare

P2 – puterea de ieşire

Exemplu:

Diagrama unei legături optice, unde:

N – transmiţătorul

W – amplificatorul

O – receptorul

Z – conectorii

S – splice

În afară de transmiţător (N) şi receptor (O), traseul mai conţine un amplificator optic (W), 4 conectori optici (Z) şi 5 splice-uri (S). În următorul tabel sunt trecute atenuarea/câştigul fiecărei componente. Cunoscând aceste valori, se poate alege un receptor cu o sensibilitate corespunzătoare:

Puterea Tx: 3 dBm

Atenuarea conectorului: 0.15 dB

Atenuarea splice-ului: 0.15 dB

Câştigul amplificatorului: 10 dB

Atenuarea fibrei optice: 0.2 dB/km

Atenuarea totală depinde de lungimea traseului optic, de numărul şi calitatea (atenuarea) conectorilor şi splice-urilor. Aceasta se calculează însumând:

atenuarea fibrei optice: (30 km + 50 km) x 0.2 dB/km = 16 dB

atenuarea conectorilor: 4 x 0.15 dB = 0.60 dB

atenuarea splice-urilor: 5 x 0.15 dB = 0.75 dB

P_a= 16 dB + 0.60 dB + 0.75dB = 17.35 dB

Câştigul total în cazul de mai sus este dat doar de amplificatorul optic (W).

P_g = 10 dB

În etapa de proiectare, ar trebui să se ţină cont de fenomenul de “îmbătrânire” a elementului electro-optic al transmiţătorului (de obicei, 1 dB … 3 dB) şi efectul temperaturii asupra dispozitivelor electronice şi electro-optice (de obicei +/- 2dB). O marjă de siguranţă de 6 dB este de obicei folosită.

P_m = 6 dB

P_a – atenuarea totală cauzată de componentele pasive pe întreg traseul optic (fibra optică, conectorii, splice-urile) în dB

P_g – câştigul total datorat amplificatoarelor de pe traseul optic, în dB.

P_m – marjă de siguranţă ce ia în considerare “îmbătrânirea” echipamentelor, efectul temperaturii asupra acestora şi asupra transmisiei în sine, atenuările cauzate de curbarea fibrei optice, etc. în dB. Marja de siguranţă este de obicei între 3 şi 6 dB.

Pentru a obţine sensibilitatea receptorului, rezultă:

Puterea Rx > Puterea Tx – P_a+ P_g – P_m

Puterea Rx > 3 dBm – 17.35 dB + 10 dB – 6 dB

Puterea Rx > – 10.35 dB

Exemplu:

TRANSMISIUNI:

Exemplu:

O autostradă intre două localități

Sistem de transmisiuni

OPTICAL TRANSPORT NETWORK (REȚEA DE TRANSPORT OPTIC) – OTN – este definit ca un set de elemente optice de rețea (ONE) conectate prin legături de fibră optică, capabile să furnizeze funcționalități de transport, multiplexare, comutare, management și supravegherea canalelor optice care transmit semnale.

OTN a fost proiectat pentru a oferi suport pentru rețele optice folosind multiplexarea divizării lungimii de undă (WDM = WAWELENGHT-DIVISION MULTIPLEXING).

În telecomunicații și rețele de calculatoare, multiplexarea este o metodă prin care semnale multiple digitale sau analogice sunt combinate într-un singur semnal într-un mediu comun de transmisie. Scopul este de a partaja o resursă scumpă, adică respectivul mediu. De exemplu, în domeniul telecomunicațiilor, mai multe apeluri telefonice pot fi simultan efectuate folosind un singur fir, fără ca interlocutorii respectivi să remarce aceasta.

În comunicațiile cu fibră optică, multiplexarea cu diviziune în lungime de undă (WDM) este o tehnologie care permite transmisia mai multor semnale optice pe aceeași fibră optică. Pe scurt, o tehnică de multiplexare la nivel optic. Fiecare semnal cu o anumită lungime de undă din fibră urmează un drum optic independent de semnalele cu alte lungimi de undă.

Disponibilitatea unui numar mare de lungimi de unda permise de o fibră a condus la o utilizare mult mai eficientă a infrastructurii de telecomunicații și la o crestere semnificativă a capacității de transport și a densității serviciilor transportate.

NOTĂ: Termenul de multiplexare a diviziunii lungimii de undă este aplicat în mod obișnuit unui purtător optic, care este în mod obișnuit descris prin lungimea de undă, în timp ce multiplexarea prin divizare în funcție de frecvență se aplică în mod tipic unui purtător radio care este descris mai des prin frecvență. Acest lucru este pur convențional, deoarece lungimea de undă și frecvența comunică aceleași informații.

Structura OTN

Rețeaua de transport optic (OTN) este compusă din trei nivele: optical transmission section layer (OTS), optical multiplex section layer (OMS) și optical channel layer (OCh).

OTS layer – Optical Transmission Section Layer

Funcțiunea nivelului OTS este de a asigura transportul unei secvențe optice multiplexată pe o secțiune a transmisiei optică între punctele de acces.

OMS layer – Optical Multiplex Section Layer

Funcțiuni:

– evaluarea calității transmisiei

– detectarea și evidențierea erorilor de transmisie

OCh layer – Optical Channel Layer

Nivelul OCh reprezintă o rețea end-to-end care încapsulează și transportă o varietate de semnale digitale ale clienților.

Realizează o rutare flexibilă a rețelei prin rearanjarea conexiunilor canalului optic.

Include funcții de supervizare pentru operațiunile de nivel rețea și funcții de management.

WDM – WAWELENGHT-DIVISION MULTIPLEXING

Un sistem WDM utilizează un multiplexor la transmițător pentru a grupa mai multe semnale împreună și un demultiplexor la receptor pentru a le împărți separat.

Conceptul a fost publicat pentru prima data in 1978, iar in 1980 sistemele WDM au fost realizate in laborator. Primele sisteme WDM au combinat doar două semnale. Sistemele moderne pot gestiona 160 de semnale și pot astfel să extindă un sistem de bază de 100 Gbit/ s pe o singură pereche de fibre la peste 16 Tbit/ s. De asemenea, există un sistem de 320 de canale (distanța canalului de 12,5 GHz).

Sistemele WDM sunt populare în companiile de telecomunicații, deoarece le permit să extindă capacitatea rețelei fără a instala sau utiliza mai multe fibre. Prin utilizarea amplificatoarelor WDM și a celor optice, mai multe generații de echipamente pot funcționa în același timp într-o rețea optică fără a fi necesară inlocuirea infrastructurii de rețea. Capacitatea unei legături date poate fi extinsă doar prin modernizarea multiplexorilor și a demultiplexorilor la fiecare capăt.

Echipament WDM:

Cele mai multe sisteme WDM funcționează pe cabluri optice cu fibră single-mode care au un diametru de miez de 8 μm, dar există și sisteme WDM care funcționează pe fibre multimode.

Clasificarea sistemelor WDM: grosier (CWDM) și dens (DWDM).

CWDM, spre deosebire de DWDM, folosește o distanțare mai mare a canalelor pentru a permite realizarea mai simplă a transceiverului, rezultând astfel un preț mai mic.

Pentru a furniza 16 canale pe o singură fibră, CWDM utilizează întreaga bandă de frecvență, inclusiv frecvențele critice. Primul canal incepe la 1271 nm, iar ultimul se termina la 1611 nm.

Majoritatea sistemelor CWDM folosesc doar 8 canale.

Pentru un numar mai mare de canale, se foloseste DWDM. Aceasta tehnologie ofera 160 de lungimi de unda, capacitati de 2.5Gbps, 10Gbps, 40Gbps si chiar 100Gbps si distante de transmisie pana la 3000km. Canalele sunt mult mai apropiate (40 canale cu o distanta inter-canal de 100 GHz sau 80 de canale cu o distanta de 50GHz) iar sistemele DWDM permit regenerarea semnalului. Există tehnologii care permit o distanță de 12,5 GHz (Ultra Dense WDM).

Banda DWDM este impartita in doua sub-benzi: C-band (1530-1565 nm) si L-band (1565-1625 nm). Fiecare sub-banda contine 80 de canale; se pot transporta pana la 96 de canale, dar se ajunge la un cost ridicat al intregului sistem. Canalele DWDM incep de la 1531 nm si se termina la 1611 nm.

CWDM și DWDM se bazează pe același concept de utilizare a mai multor lungimi de undă de lumină pe o singură fibră, dar diferă în ceea ce privește distanțele dintre lungimile de undă, numărul de canale și capacitatea de a amplifica semnalele multiplexate în spațiul optic.

In DWDM se folosesc trei tipuri de amplificatoare:

amplificator dopat cu erbiu (erbium doped fiber amplifier – EDFA)
amplificator optic cu semiconductor (semiconductor optical amplifiers – SOA)
amplificator Raman (Raman fiber amplifiers – RFA)

Pentru CWDM, amplificarea optică pe bandă largă nu este disponibilă, limitând intervalul optic la câteva zeci de kilometri.

CWDM este utilizat în rețelele de televiziune prin cablu, unde lungimile de undă diferite sunt utilizate pentru semnalele în downstream și în upstream. În aceste sisteme, lungimile de undă utilizate sunt adesea foarte separate: Upstream – 1310 nm și Downstream – 1550 nm.

DWDM

Elementele unui sistem DWDM:

Un multiplexor terminal DWDM. Multiplexorul terminal conține un transponder de conversie a lungimii de undă pentru fiecare semnal de date, un multiplexor optic și, dacă este necesar, un amplificator optic (EDFA). Fiecare transponder de conversie a lungimii de undă primește un semnal optic de date, transformă acest semnal în domeniul electric și retransmite semnalul la o anumită lungime de undă folosind un laser cu bandă de 1550 nm. Aceste semnale de date sunt apoi combinate împreună într-un semnal optic cu mai multe lungimi de undă utilizând un multiplexor optic pentru transmiterea pe o singură fibră.
Un repetor de linie intermediar este amplasat la aproximativ 80-100 km pentru a compensa pierderea puterii optice pe măsură ce semnalul călătorește de-a lungul fibrei
Un demultiplexor terminal DWDM. In site-ul destinație, demultiplexorul terminal constă dintr-un demultiplexor optic și unul sau mai multe transpondere de conversie a lungimii de undă. Acestea separă semnalul optic cu mai multe lungimi de undă înapoi în semnale individuale de date și le transmite pe fibre separate pentru sistemele locale de telecomunicații.

SDH – SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY (IERARHIA DIGITALĂ SINCRONĂ) este o interfață de transmisiune optică la debit înalt, folosită de operatorii telecom din Europa pentru multiplexarea unor afluenți de ordin imediat inferior. Spre deosbire de vechiul standard PDH (PLESIOCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY) acești afluenți au debite binare riguros identice, de aceea sunt numiți afluenți sincroni. Debitul digital este transferat folosind rețele de fibră optică.

Similar SDH care este implementat în Europa, în SUA există SONET (SYNCRONOUS OPTICAL NETWORKING).

Inele SDH

SDH permite implementarea în rețelele de transmisiuni a unor echipamente diferite, realizate de producători diferiți, care furnizează semnale cu o structură complexă și cu diferite caracteristici. Aceasta a condus la crearea de noi aplicații de rețea, implementarea de noi echipamente în topologiile de rețea și gestionarea sistemelor de operare cu o putere mult mai mare decât cea prezentată anterior în rețelele de transport.

SDH permite livrarea unei varietăți de protocoale, inclusiv telefonie tradițională, ATM (Asynchronous Transfer Mode), Ethernet și trafic TCP / IP

Facilități SDH (SDH Features):

SDH definește interfețe de trafic independente de producatorii de echipamente și furnizorii de servicii.

Data Rate este definită la 155 Mbps și utilizată atât pentru interfețe pe cabluri de cupru cât și ca multipli întregi ai acestei valori, pentru interfețele optice.

SDH utilizează următoarele module de transport sincron (STM-Synchronous Transport Modules) și viteze: STM-1 (155 Mbps), STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2,5 Gbps) și STM-64 (10 Gbps)

4 x 155 Mbps = 622 Mbps

16 x 155 Mbps = 2488 Mbps (2.5 Gbps)

64 x 155 Mbps = 9953 Mbps (10 Gbps)

Nivele SDH:

Transmisia semnalelor SDH poate fi asemănată cu transportul unor containere pe o bandă. Informaţia utilă (“payload”) este transportată în unităţi numite containere, de diferite mărimi. Pentru transport aceste containere au nevoie de un antet (“overhead”) care conţine informaţii despre conţinutul containerului și date de monitorizare, date care sunt evaluate la recepţie.

Funcțiuni de management:

În SDH este folosit un sistem de management pentru monitorizare și pentru configurarea echipamentelor.

Sistemul conține trei părți:

Software pentru managementul rețelei
Transportul datelor de management din centrul de control la diferitele echipamente SDH
Transportul datelor de management intre echipamentele SDH

Structura FRAME-ului SDH:

PON – PASSIVE OPTICAL NETWORK (REȚEA OPTICĂ PASIVĂ)

În general reţelele cu fibră optică folosesc atât componente active, cât şi componente pasive (termenul activ sau pasiv se referă la nevoia sau nu de alimentare electrică a elementului). Componente active sunt instalate de obicei în clădirea din care se transmite semnalul optic, în locaţia clientului sau pe traseul dintre sursă şi destinaţie (repetoare, comutatoare şi alte echipamente).

Reţeaua optică pasivă (PON- Passive Optical Network) nu are elemente active plasate pe traseul dintre locul de transmisie al semnalului (centrul de comunicaţii) şi locul în care se termină fibra optică. Singurele elemente alimentate electric sunt la capetele acesteia (în locaţii).

PON este o reţea punct la multipunct în care sunt utilizate separatoare optice pasive pentru furnizarea serviciilor pentru mai multe locaţii/clienţi prin acelaşi mediu optic (splittere – dispozitive nealimentate electric care separă benzile de frecvenţă ale semnalului util).

Numărul de clienţi/locaţii deserviți pe aceeaşi fibră este cuprins în intervalul 32 – 128.

Arhitectura PON

Reţeaua optică pasivă este considerată rețeaua cuprinsă între echipamentul terminal de linie optică (OLT – Optical Line Terminal) instalat la furnizorul de reţea şi echipamente de tip unitate de reţea optică (ONU – Optical Network Unit) sau terminal de reţea optică (ONT – Optical Network Terminal) plasate pe ramificaţiile terminale ale reţelei.

Soluţia PON reduce numărul de fibre necesare pentru conectarea locaţiilor distante la sediul central, comparativ cu reţeaua cu topologie punct la punct.

Arhitectura PON

Tipuri de arhitectură PON

Există diferite tipuri de arhitectură PON:

FTTCab (Fiber To The Cabinet): fibra este terminată într-un subrepartitor stradal (street cabinet), aflat uneori la câţiva km distanţă de client, conectarea abonaților este făcută prin cablu de cupru torsadat. În punctul în care se termină fibra este instalat un ONU (Optical Network Unit). Acesta face conversia semnalului optic în semnal electric.

FTTB (Fiber To The Building): fibra ajunge în interiorul clădirii (exemplu, în subsolului clădiri). În general se pretează pentru un edificiu construit pe mai multe nivele. Conectarea finală spre diferite locuinţe este realizată prin cablu UTP. Conversia semnalului optic este realizată printr-un ONU instalat în capătul fibrei.

FTTH (Fiber To The Home): fibra ajunge in spaţiului locuit. Pentru transformarea semnalului optic în semnal electric se foloseşte un echipament de abonat numit ONT (Optical Network Termination).

GPON (Gigabit PON)

REȚEA GPON

Elementele unei rețele GPON:

Backbone Network – rețea magistrală ONT – Optical Network Termination

OLT – Optical Line Terminal Subscriber Network – rețea de abonat

ODN – Optical Distribution Network (Rețea optică de distribuție)

Aria de acoperire este distanţa fizica maximă dintre OLT și ONT (sau ONU).

Pentru GPON, aria de acoperire este definita la 20 km.

Banda de 1490 nm este alocată pentru Downstream (sensul de circulație al datelor este dispre furnizorul de servicii de rețea spre abonat) cu Data Rate de 2.5 Gbps

Banda de 1310 nm este alocată pentru Upstream (sensul de circulație al datelor este dispre abonat spre furnizorul de servicii) cu Data Rate de 1.25 Gbps

Banda de 1550 nm este alocată pentru servicii suplimentare (de exemplu Upstream CATV).

Principiul GPON – Multiplexarea de date

Upstream:

Fiecare user (abonat) are alocat un interval temporal (time slot) în care transmite date spre OLT. Acest principiu de multiplexare, care permite transmiterea unor semnale independente pe o cale comună de semnal (rețea partajată), prin alocarea unui canal temporal pentru fiecare semnal, se numeste multiplexare prin divizare in timp (TDM – Time-Division Multiplexing).

TDMA (Time-Division Multiple Access) este o metodă de acces pentru rețelele partajate. Utilizatorii transmit în succesiune rapidă, unul după altul, fiecare folosind propriul slot de timp. Acest lucru permite mai multor stații să partajeze același mediu de transmisie în timp ce utilizează doar o parte din capacitatea canalului său.

TDMA este o metodă de multiplexare cu divizare în timp (TDM), care are particularitatea că, în loc să fie conectat un transmițător la un receptor, există mai mulți emițători și un singur receptor.

Downstream:

Metoda de transmitere a semnalelor pe direcția de Downstream se numește protocol broadcast (protocol de difuzare). Aceasta este o metodă de transmitere simultană semnalelor (a datelor) către toți destinatarii.

REȚELE FĂRĂ FIR (WIRELESS)

Rețelele fără fir sunt rețele de aparate și dispozitive interconectate prin unde radio, infraroșii, optice și alte metode fără fir (wireless). În ultimii ani ele au cunoscut o dezvoltare semnificativă pe plan mondial, reprezentând o soluție alternativă la legăturile cu fir (electric, din fibră optică și altele). Conexiunile fără fir devin tot mai populare, deoarece ele rezolvă probleme ce apar în cazul cînd avem multe cabluri, conectate la multe dispozitive. Tehnologiile moderne fără fir pot interconecta echipamentele (sau/ și rețelele locale, LAN-urile) la distanțe mici, dar și la distanțe mari.

În prezent există mai multe moduri de a transmite date prin aer: Infraroșu, Wi-Fi, Bluetooth, GSM, GPRS, 3G, LTE, WIMAX, 5G, GPS ș.a.

DEFINIȚIE: Raportul semnal/zgomot (SNR) se referă la raportul dintre puterea semnalului util și puterea perturbației într-un punct dat al sistemului de transmisiune

SNR mic înseamnă semnal util slab în comparație cu restul semnalului sau suma tuturor celorlalte semnale intr-un punct dat al sistemului de transmisiune.

SNR mare înseamnă semnal util puternic.

ANTENELE

În general, pentru orice echipament wireless, pentru a funcționa, are nevoie de antenă, fie că acesta este o stație care emite semnal (stație de bază), fie că este o stație client, care recepționează semnal. Chiar dacă sunt abia amintite în discuțiile pe marginea rețelelor fără fir, antenele sunt elemente esențiale în realizarea unei legături fără fir.

Semnalul transmis suferă o atenuare (micșorarea intensității sau a amplitudinii), a cărei valoare depinde de lungimea traseului parcurs şi de frecvenţa sa.

Propagarea multicale (multipath) a semnalului influenţează semnificativ semnalul recepţionat pe un canal radio. Semnalul emis ajunge la antena receptorului pe mai multe căi de propagare, determinate de existenţa unor obstacole care produc reflexii ale undei transmise. Astfel, la receptor poate ajunge unda directă, care nu a întâlnit nici un obstacol, şi una sau mai multe unde reflectate. Deoarece căile de propagare nu au aceeaşi lungime, semnalele ajunse la receptor pot ajunge cu întârzieri diferite, dar și cu atenuări diferite.

Variația atenuării semnalului transmis față de valoarea medie a atenuării, poartă denumirea de fading.

În sistemele wireless, fading-ul poate fi cauzat de propagarea multicale, de condițiile meteo (în special ploaia) sau umbrirea de la obstacolele care afectează propagarea undelor.

Tehnicile de diversitate împreună cu tehnicile de combinare a semnalelor reprezintă o modalitate de a îmbunătăţi performanțele transmisiilor radio afectate de fading. Idea de bază a acestor tehnici este de a transmite copii ale semnalului pe canale independente.

Principalele tehnici sunt:

MIMO
BEAMFORMING
ANTENNA DIVERSITY

Principiul se bazează pe utilizarea mai multor antene pentru transmisie sau/ și recepție pentru a îmbunătăți calitatea și fiabilitatea unei legături fără fir și prin urmare capacitatea sistemului sau acoperirea.

SISO – Single Input Single Output

SISO este sistemul de acces de bază al canalului radio și reprezintă referința în comparațiile cu sistemele multi-antenă.

Utilizarea unei antene pentru transmisie și a unei antene pentru recepție, este configurația standard de la începutul telefoniei mobile.

MISO – Multiple Input Single Output

Diversitate la transmisie –sisteme MISO

MISO utilizează două sau mai multe antene pentru transmisie și o singură antenă pentru recepție.

Aceeași informație este transmisă independent de către fiecare antenă de transmisie, iar la recepție fiecare semnal este identificat individual.

Avantaje:

Diversitatea transmisiei are ca efect îmbunătăţirea performanțelor transmisiilor radio afectate de fading și în cazul condițiilor de semnal slab (SNR mic)
Nu crește DATA RATE ca atare, ci pentru același DATA RATE va fi utilizată mai puțină putere

SIMO – Single Input Multiple Output

Diversitate la recepţie –sisteme SIMO

SIMO utilizează două sau mai multe antene pentru transmisie și o singură antenă pentru recepție.

Avantaje:

Se utilizează în condiții de semnal slab (SNR mic)
Nu crește DATA RATE ca atare, ci se îmbunătățește acoperirea cu semnal pentru zonele îndepărtate față de punctul de transmisie conducând la valori utilizabile ale semnalului chiar și în condiții de semnal slab

MIMO (MULTIPLE-INPUT AND MULTIPLE-OUTPUT)

MIMO Este o metodă de multiplicare a capacității unei legături radio utilizând mai multe antene de transmisie și recepție pentru a exploata propagarea multipath.
Diversitate atât la emisie cât şi la recepţie –sisteme MIMO

Avantaje:

Rată de transfer (DATA RATE) mai mare
Imbunătățirea calității și fiabilității unei legături
Creșterea capacității unui canal radio
Creșterea acoperirii

Dezvantaje

Complexitate hardware crescută
Complexitate software crescută

Exemplu:

conexiune utilizând MIMO:

SU-MIMO (SINGLE USER MIMO)

Este cel mai comun tip de MIMO. Fiecare user beneficiază în exclusivitate de resursele disponibile pentru comunicație.
Se utilizează în special în Downlink dar poate fi folosit si în Uplink. Folosește două sau mai multe antene pentru recepție și o singură antenă pentru transmisie

MIMO – MU (MIMO MULTI-USER)

Este folosit exclusiv în Uplink
Doi useri diferiți utilizează aceleași resurse radio în același timp

Exemple:

WI-FI Router multi antena MIMO:

Antene MIMO pentru comunicații mobile

Massive MIMO Adaptive Antennas – 64T64R

Compact Active Antenna – 2T2R

BEAMFORMING: este abilitatea de a adapta modelul de transmisie (modelul de radiație) al antenelor MIMO la un anumit scenariu. Utilizează mai multe antene MIMO (matrice de antene care poartă denumirea de Massive MIMO) și este un concept care se referă la prelucrarea aceluiași semnal și direcționarea lui în mai multe semnale la transmisie (sub formă de fascicule), astfel încât atunci cînd acestea ajung să întâlnească antenele de recepție, vor acționa împreună ca un semnal puternic.

MICROUNDE (MICROWAVE COMMUNICATIONS)

Microundele se aseamănă în propagare cu propagarea luminii. Pentru acest domeniu de frecvenţe s-au dezvoltat sisteme de radiocomunicaţii prin radiorelee atât terestre precum şi sisteme spaţiale.

Mediile de transmisie fără fir sunt utilizate în cazul rețelelor care au componente aflate la mare distanță unele față de altele.

Microundele sunt utilizate pe scară largă pentru comunicațiile punct-la-punct, deoarece lungimea lor mică de undă permite unor antene cu dimensiuni relativ mici să formeze fascicole înguste, care pot fi îndreptate direct la antena de recepție.

Microundele se află în domeniul de frecvențe 300 MHz până la 300 GHz. Pentru comunicații se utilizează domeniul cuprins intre 3 GHz și 30 GHz.

Microundele se pot propaga printr-un mediu ghidat, care poate fi prin cablu sau ghid de undă. De asemenea, ele se pot propaga printr-un mediul neghidat ca unde plane în spațiu liber și prin atmosferă.

Selectarea mediului fizic este în general, o chestiune de buget, nevoi de capacitate, disponibilitate, fiabilitate și cât de rapid poate fi implementată soluția.

GHID DE UNDĂ:

Microundele prezintă anumite caracteristici de propagare care fac posibilă utilizarea lor pentru transmisiile radio.

Legătura radio punct-la-punct (point-to-point) este cel mai adesea cea mai eficientă metodă, din punct de vedere al costurilor, pentru transportul de date în locații fără infrastructură existentă de cabluri de cupru sau de fibră optică.

Utilizarea unor antene parabolice, face posibilă realizarea legăturilor radio punct-la-punct.

Exemple de topologii de rețea:

Rețea redundantă:

Realizarea comunicațiilor prin microunde, necesită o linie de de semnal (line of sight) cu o vizibilitate fără obstacole între cele două antene prin care este realizată legatura radio punct-la-punct.

Microwave Radio Equipment:

Avantaje:

Posibilitatea amplasării în zone fără infrastructră existentă de cabluri de cupru sau cabluri optice
Costuri semnificativ mai mici decât realizarea unei infrastructuri de cabluri împreună cu o infrastructură de canalizație
Nu implică costuri legate de proprietate nici în cazul amplasării în lungul liniei de comunicație și nici în situații legate de intervenții pentru mentenanță sau în caz de avarii ca și în cazul infrastructurilor de cabluri
Oferă posibilitatea realizării legăturilor de comunicație în condiții de teren accidentat

Dezavantaje:

Propagarea microundelor (a undelor radio în general) este puternic influențată de condițiile meteo: ploaie, ninsoare, grindină
Comunicațiile prin microunde sunt nesecurizate
Banda alocată este extrem de limitată
Costuri ridicate pentru proiectare, implementare și mentenanță

Comunicațiile prin satelit, reprezintă o soluție de comunicații care utilizează microunde.

Sateliții geostaționari sunt plasați pe orbită deasupra ecuatorului la o înălțime de 35786 Km și se rotesc cu aceeași viteză și în acelasi sens cu Pamântul, astfel încat nu îsi modifică poziția în timp față de suprafața acestuia. Antena utilizată pentru a primi semnale de la acești sateliți poate fi astfel montată într-o poziție fixă.

Sateliții pentru telecomunicații sunt folosiți pentru a transporta semnale telefonice, semnale radio și de televiziune pe distanțe mari fără a fi necesare cabluri sau linii de releu cu microunde.

Sateliții pentru navigație identifică locația unui obiect care staționează sau se află în mișcare.

Sateliții meteorologici monitorează atmosfera terestră.

[/gdlr_tab]

[/gdlr_row]

[gdlr_row]

[gdlr_tab title=”Modulatii si tehnici de acces multiplu”]

MODULAȚII

MODULAȚIA este un proces folosit în telecomunicații prin care se modifică unul sau mai mulți parametri a unui semnal purtător (carrier) pentru a transmite informații.

Există trei semnale ce intră în procesul de modulație:

Semnalul modulator – Semnalul informațional original ce se dorește a fi transmis
Semnalul purtător – Semnalul electric al cărui parametri vor fi modificați pentru a transmite semnalul modulator
Semnalul modulat – Semnalul ce se transmite, și anume semnalul purtător, modificat corespunzător

În funcție de categoria din care face parte semnalul modulator, modulațiile pot fi:

modulații analogice: modulația în amplitudine (AM), modulația în frecvență (FM) și modulația în fază (PM)
modulații digitale: ASK (amplitude shift keying), FSK (frequency shift keying), PSK (phase shift keying)

Exemple:

C. Exemplu comparativ AM, FSK, DPSK

TEHNICI DE ACCES MULTIPLU (Tehnologii de transmisiuni digitale)

În sistemele de comunicaţii mobile, una din cerinţele impuse sistemului este aceea ca utilizatorul (staţia mobilă) să poată transmite mesaje către staţia de bază chiar şi în timp ce primeşte mesaje de la aceasta. Această tehnică se numeşte transmisie duplex. Transmisia duplex poate fi realizată în timp sau în frecvenţă.

Transmisia duplex cu diviziune în frecventă (FDD – Frequency Division Duplexing) oferă două benzi de frecventă pentru fiecare utilizator, iar transmisia duplex cu diviziune în timp (TDD – Time Division Duplexing) utilizeaza sloturi temporale diferite pentru legatura ascendentă (Uplink) și pentru legatura descendentă (Downlink).

FDMA (Frequency Division Multiple Access)

Tehnica de acces multiplu cu divizare în frecvenţă, FDMA, împarte banda totală de frecvenţă alocată sistemului într-un număr de subbenzi sau canale, care nu se suprapun între ele, fiecărui utilizator alocându-i-se un canal.

Fiecare canal FDMA este folosit la un moment dat de un singur utilizator.

TDMA (Time Division Multiple Access)

TDMA este o tehnică de access multiplu, ce permite tuturor utilizatorilor să foloseasca aceeași frecvență, fără interferență, alocându-li-se câte un interval temporal în fiecare canal.

Sistemul TDMA divide spectrul radio în intervale temporale și fiecărui utilizator i se permite să transmită sau să receptioneze mesaje în intervalul ce îi este alocat în mod ciclic.

CDMA (Code Division Multiple Access)

Proprietăţile de acces multiplu sunt obţinute prin alocarea unui cod individual pentru fiecare utilizator.

CDMA

TDMA

FDMA

userii sunt separați prin cod. Ei recepționează datele

în același timp și pe aceeași frecvență

userii sunt separați prin timp

userii sunt separați prin frecvențe

OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)

OFDM este o metodă de codare a datelor digitale utilizând mai multe frecvențe purtătoare.

OFDM este utilizat în aplicații de televiziune digitală, radiodifuziune, XDSL, rețele wireless, rețele 4G, WiMAX.

OFDM are multe avantaje, inclusiv robustețea sa în fața fading-ului multipath și a interferențelor multiple. Deși poate părea a fi o formă de modulare deosebit de complicată, ea este, de fapt, potrivită tehnicilor de procesare a semnalului digital.

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) și SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) sunt tehnici de acces multiplu utilizate în standardul de telefonie mobilă LTE (4G).

[/gdlr_tab]

[/gdlr_row]

[gdlr_row]

[gdlr_tab title=”GSM”]

Sisteme de comunicații mobile

Sistemele de comunicații mobile reprezintă o categorie distinctă de sisteme de comunicații radio, destinată realizării de legături de comunicație între o unitate mobilă și un terminal fix sau între două unități mobile.
În cadrul unui sistem de comunicații mobile, un utilizator sau abonat, care dispune de un terminal adecvat, poate obține o legătură de comunicație pentru trimiterea sau primirea unui mesaj, pentru efectuarea unei convorbiri, sau pentru comunicație de date.

GSM

Obiective:

Privire de ansamblu asupra sistemului GSM
Facilitățile sistemului GSM
Structura sistemului GSM
Înțelegerea termenilor specifici comunicațiilor mobile:
Handover
Salt de frecvență
Identificarea schimbării poziției
Mecanismele de propagare
Definirea standardelor EDGE și GPRS

Privire de ansamblu asupra sistemului GSM

GSM: Global System for Mobile Communications

GSM reprezintă un set de recomandări și specificații pentru comunicații mobile în cadrul rețelelor digitale de telefonie mobilă, cunoscute sub denumirea de PLMN (Public Land Mobile Network).

Aceste recomandări asigură compatibilitatea și interconectivitatea între echipamentele realizate de producători diferiți precum și conectivitatea la rețelele de comunicații existente.

Sistemul GSM este în concordanță cu digitizarea rețelei telefonice la nivel mondial și este o extensie a ISDN (Integrated Services Digital Network)

GSM 900:

2 x 25 MHz frequency bands around 900 MHz. (extended: 2 x 35 MHz)

DCS 1800:

2 x 75 MHz frequency bands around 1800 MHz.

PCS 1900: (USA variant of the DCS 1800):

2 x 75 MHz frequency bands around 1900 MHz.

Un sistem celular poate acoperi cu semnal radio un anumit teritoriu geografic, prin utilizarea unor stații fixe (stații de bază) amplasate în teritoriu. Teritoriul geografic deservit de fiecare dintre stații poartă denumirea de celulă. Fiecare celulă are echipamente pentru transmisia și recepția apelurilor pentru orice abonat aflat în respectivul teritoriu geografic.

În standardul GSM, raza celulei poate lua valori în domeniul 2-35 Km, dacăse foloseşte un singur canal temporal (TS) pentru un utilizator. Ea se poata dubla (70 km) dacă se utilizează 2 canale temporale pentru un utilizator. Microcelulele sunt celulele cu raza mai mică de 2 km.

Un canal radio constă în două frecvențe purtătoare (RF carriers) din care una este utilizată pentru emisie de unitatea mobilă (Uplink) iar cealaltă de către stația de bază (Downlink). Spectrul de frecvențe alocat este împărțit în mod corespunzător în două subbenzi, din care una conține toate canalele utilizate în emisie de stațiile mobile iar cealaltă, toate frecvențele utilizate în emisie de către stațiile de bază. Tehnica se numește FDD (Frequency Division Duplex).

Pe sensul Uplink, datele diferiților utilizatori sunt transmise în intervale temporale (timeslot) diferite, gruparea împreună a opt timeslot-uri formează un cadru (frame). Această tehnică de acces se numește TDMA (Time Division Multiple Access).

Sistemul GSM utilizează FDD – TDMA – transmisie duplex cu divizare în frecvență și tehnică de acces multiplu cu divizare în timp.

CARACTERISTICI GSM

SPECTRUL DE FRECVENȚE:

Sistemul GSM 900 utilizează banda de frecvențe cuprinsă între 890 – 915 MHz pentru Uplink (sensul de transmitere dinspre unitatea mobilă spre stația de bază) și banda de frecvențe cuprinsă între 935 – 960 MHz pentru Downlink (sensul de transmitere dinspre stația de bază spre stația mobilă).

În domeniul de frecvență de 25 MHz sunt constituite 124 de canale radio cu o bandă de 200 KHz fiecare. Fiecare canal radio, având o altă frecvență purtătoare, este utilizat de 8 (opt) abonați, fiecare dintre aceștia având acces la canalul radio pe durata unui segment de timp.

Sistemul DCS 1800 utilizează banda de frecvențe cuprinsă între 1710 – 1785 MHz pentru Uplink și banda de frecvențe cuprinsă între 1805 – 1880 MHz pentru Downlink, rezultând astfel 374 de canale de radio cu o bandă de 200 KHz fiecare.

ARFC – Access Request Dedicated Channel

TDMA Frame

Fiecare interval temporal dintr-un cadru TDMA conține un pachet de date modulate (burst).

Pachetul (burst-ul) reprezintă elementul de bază al transmisiei în cadrul sistemului GSM.

Transmisia unui pachet se face pe durata unui interval temporal.

Burst

Alte caracteristici ale interfeței pe canalul radio sunt alinierea adaptivă în timp, modulația GMSK, emisie si recepție discontinuă și salturi lente de frecvență.

Alinierea adaptivă în timp permite stației mobile să își corecteze momentul de emisie a pachetului de date în funcție de întârzierea de propagare.

Modulația GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) crește eficiența spectrală (măsură a capacităţii unei tehnici de modulaţie de a permite transmiterea datelor într-o bandă de frecvenţe limitată) și produce o interferență redusă în afara benzii.

Emisia si recepția discontinuă permit trecerea stației mobile în regim de consum redus în perioadele de asteptare între pachete, realizând o lungire a timpului de viață a bateriei și reducerea interferenței de canal comun.

Salturile lente de frecvență (Frequency Hopping) sunt o caracteristică adițională a interfeței radio GSM care ajută la

contracararea efectelor fluctuațiilor de nivel (fading Rayleigh) și a interferenței de canal comun.

REUTILIZAREA FRECVENȚELOR

Sistemul GSM utilizează un număr de 124 frecvențe purtătoare și fiecare dintre acestea are 8 timesloturi

7 timesloturi pot fi folosite pentru trafic, situație în care numărul total de convorbiri este de 124 x 7 = 868

Aceasta este insuficient și prin urmare creșterea numărului de convorbiri simultane se face prin reutilizarea frecvențelor

Aceeași frecvență purtătoare poate fi folosită în același timp pentru mai multe apeluri (conversații) în mai multe celule diferite.

Exemplu de reutilizare a frecvențelor (model cu 7 celule)

SALTURILE DE FRECVENȚĂ (FREQUENCY HOPPING):

Salturile de frecvanță sunt folosite pentru îmbunătățirea calității comunicațiilor în rețea.

Salturile de frecvanță sunt folosite pentru creșterea capacității rețelei obținând astfel reducerea numărului de site-uri necesare.

Mod de funcționare:

Fiecare burst este transmis cu o frecvență diferită
Atât stația mobilă cât și stația de bază folosesc aceeași secvență pentru salturile de frecvență

ARHITECTURA REȚELEI

BSS – Base Station Subsystem

NSS – Network and Switching Subsystem

OMS – Operation and Mentenance Subsystem

BSS – Base Station Subsystem NSS – Network Subsystem

MS – Mobile Station MSC – Mobile Service Switching Centre

BSC – Base Station Controller HLR – Home Location Register

BTS – Base Transceiver Station VLR – Visitor Location Register

BTS (Base Tranceiver Station) este formată dintr-un set de echipamente de emisie/recepție, câte unul pentru fiecare

canal radio duplex.

BTS are funcţii legate de comunicaţia radio: modulare, demodulare, egalizare, codare de canal etc. BTS administrează întreg nivelul fizic: multiplexare TDMA, salt de frecvenţă, secretizare etc., şi realizează toate măsurările necesare pentru a controla calitatea unei comunicaţii în curs de desfăşurare.

BTS furnizează frecvențele purtătoare ale canalelor radio dintr-o anumită suprafață acoperită cu semnal radio.

Canalul radio reprezintă legătura de comunicație dintre stațiile mobile aflate în interiorul suprafeței acooperită cu semnal radio și BSS.

Mai multe stații de bază sunt comandate de o unitate de control, BSC (Base Station Controller).

BSC este echipamentul inteligent din sistemul staţiei de bază care răspunde de:

administrarea canalelor radio din subordine
analizarea rezultatelor măsurărilor făcute de către staţia de bază şi staţia mobilă pentru a controla puterea lor de emisie şi a lua decizia asupra necesităţii procesului de transfer
transferul mesajelor de control între staţia mobilă şi centrală prin intermediul staţiei de bază

Unitatea de control împreună cu statiile de bază pe care le coordonează formează un sub-sistem de stații de bază, BSS (Base Station Subsystem).

Mai multe sub-sisteme sunt interconectate prin intermediul unei centrale pentru abonați mobili, MSC (Mobile Services Switching Centre).

MSC realizează interfaţa dintre reţeaua telefonică publică (PSTN) şi sistemul staţiilor de bază al reţelei celulare fiind, în acelaşi timp, centrală de comutaţie pentru apelurile cu originea şi destinaţia în reţeaua de comunicaţii mobile. O reţea are de obicei mai multe centrale dintre care, acelea care asigură interfaţa către PSTN sau ISDN, realizează şi funcţia de poartă de interconectare (GMSC).

AUC (Authentication Centre) este un element de prelucrare al reţelei care realizează funcţii distincte în raport cu MSC, fiind responsabil, în primul rând, de procesul de autorizare a accesului unui abonat mobil în reţea. AUC este amplasat în acelaşi loc cu HLR, pentu a creşte viteza de adresare şi reactualizare a înregistrărilor abonaţilor.

HLR – Home Location Register (Baza de date primara a abonatilor mobili)

HLR este baza de date de referință a parametrilor abonatului. Unele informații sunt fixe, fiind stabilite în momentul introducerii, stergerii sau modificării profilului de servicii aferente unui abonament. Altele sunt dinamice, modificându-se în timpul exploatării. Dintre informatiile fixe fac parte: numere de identificare și adrese, parametrii pentru procesul de autorizare, tipurile de servicii oferite de rețea la care are acces fiecare abonat (profilul serviciului) etc. Informații dinamice: adresa VLR la care este înscris la un moment dat abonatul, starea curentă a abonatului.

VLR – Visitor Location Register (Baza de date dinamica a abonatilor mobili)

VLR contine o copie a principalelor informatii de abonat din HLR. Aceste informații sunt însa temporare, ele existând atâta vreme cât abonatul este activ în aria acoperită de VLR.

ACCESUL ÎN REȚEA

Modulul SIM (Subscriber Identity Module)

Asociat în mod unic unui utilizator (si nu unui echipament)
Memorează codurile pentru identificarea si adresarea utilizatorului (IMSI, MSISDN, TMSI)
Conține funcțiile de securitate (Cheia de autentificare, algoritmul de autentificare, algoritmul pentru generarea cheii de criptare, algoritmul de criptare)
Informații personalizate [Profilul de servicii, RAM disponibil pentru memorarea unor numere, a unor SMSuri, coduri de protecție, PIN (Personal Identification Number 4-8 digits), PUK (PIN Unblocking Key, 8 digits)]

IMSI (International Mobile Subscriber Identity) – Identifică în mod unic un utilizator (un card SIM) și este alocat de operator unui card SIM în momentul abonării.

MSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number) – Reprezintă numărul de telefon al abonatului (numărul de apel).

IMEI (International Mobile Equipment Identity) – Memorat în echipamentul mobil MS, identifică în mod unic un MS

International Mobile Subscriber Identity (IMSI)

IMSI este identitatea primară a abonatului în rețeaua mobilă

IMSI este atribuit permanent acelui abonat

Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI)

TMSI este alocat abonatului de către rețeaua GSM

TMSI este alocat după inițierea IMSI

TMSI este un număr local și este transmis întotdeauna împreună cu zona de locație LA (Location Area)

IDENTIFICAREA GEOGRAFICĂ

APELUL ÎN REȚEAUA GSM:

Formarea numărului
Detectarea faptului că este un număr mobil și redirijarea apelului spre PLMN (Public Land Mobile Network)
Interogarea HLR despre numărul de apel
Interogarea VLR
Răspuns de la VLR – abonatul este identificat
Identificarea poziției abonatului este transmisă spre GMSC
Apelul este rutat spre MSC-ul care deservește zona în care se află abonatul
MSC solicită și primește de la VLR informațiile despre abonat
Realizarea apelului și a convorbirii

APEL INTERNAȚIONAL:

Actualizarea informațiilor de localizare (Location Updating):

Această procedură este inițiată întotdeauna de către stația mobilă și presupune furnizarea poziției curente de către VLR (sau după caz HLR).

Semnalizările în rețea

Transmisia de voce sau date, de o calitate impusă, printr-o legătură radio, reprezintă doar o parte a funcțiilor unui sistem celular.

Deoarece aria geografică acoperită de rețea este divizată în celule mai mari sau mai mici, este necesară implementarea unui mecanism de preluare (handover).

De asemenea, faptul că mobilul se poate deplasa liber în teritoriul GSM național și internațional cere înregistrări, autentificări, rutine de apel și actualizarea continuă a informațiilor privind localizarea terminalelor existente în rețeaua GSM.

În consecință, rețeaua desfăsoară un trafic intens cu informații de semnalizare si control.

Protocoale de semnalizare în GSM

Nivelul 1 este nivelul fizic.

Acesta utilizează resursele radio, adică frecvențele și intervalele temporale (canale fizice). El include partea TDMA pentru interfața radio și respectiv partea MTP (Message Transfer Part), pentru legătura cu subsistemul de rețea.

Nivelul 2 este nivelul legăturii de date.

Pentru interfața Um, nivelul legătură de date este o variantă modificată a protocolului LAPD utilizat în ISDN, numit protocolul LAPDm (Link Acces Protocol for channel D modified). Pe Abis se utilizeaza LAPD. Pe interfața A este folosit protocolul CCITT nr.7, iar comanda legăturii este realizată de protocolul SCCP (Signalling Connection Control Part).

Nivelul 3 (nivelul de rețea) al protocolului de semnalizare GSM se subdivide în trei subnivele:

Gestiunea resurselor radio RR (Radio Resource management), care controlează activarea, menținerea si dezactivarea canalelor radio, inclusiv preluările (Handover-ul)
Gestiunea mobilității MM (Mobility Management), care are în evidență reînnoirea datelor privitoare la locazare si procedurile de înregistrare, ca si securitatea si autentificarea.
Gestiunea conexiunii CM (Connection Management), care se ocupă de controlul general al apelurilor si are sub control serviciile suplimentare si serviciul de mesaje scurte (SMS).

TRANSMITEREA ȘI RECEPȚIONAREA INFORMAȚIEI ÎN STANDARDUL GSM:

Etapele de prelucrare a datelor la emisie și recepție:

Operațiile care au loc în partea de emisie sunt:

– codarea sursei, care transformă semnalul vocal într-un semnal digital, proces care include o operație de compresie a debitului;

– codarea canalului, care introduce o redundanță în fluxul de date, crescându-i debitul prin adăugarea de informație calculată din sursa de date, pentru a permite detecția și chiar corecția erorilor de bit, introduse în timpul transmisiei.

– întrețeserea constă în mixarea biților din mai multe cuvinte de cod astfel încât biții alăturați din semnalul modulat să fie răspândiți în câteva cuvinte de cod.

– formarea pachetelor (burst-ului) adaugă informații suplimentare la blocurile criptate, care să permită sincronizarea și egalizarea mai bună a semnalului recepționat.

– criptarea modifică conținutul acestor blocuri cu ajutorul unui cod secret cunoscut doar de stația mobilă și de BTS.

– modularea transformă semnalul binar rezultat într-un semnal analogic cu o anumită frecvență, în concordanță cu metoda de acces multiplu folosită.

Operațiile care au loc la recepție sunt:

– undele radio sunt captate de antena de recepție. Porțiunea din semnalul recepționat care prezintă importanță pentru receptor este determinată pe baza metodei de acces multiplu. Această porțiune este folosită în operația

de demodulare.

– decriptarea se foloseste de un cod invers celui de la emisie, modificând biții din aceste blocuri.

– refacerea semnalului în urma întrețeserii reconstruieste cuvintele de cod cu ajutorul grupurilor de biți din pachete diferite.

– decodarea canalului regenerează simbolurile de informație folosind redundanța adăugată la emisie, pentru a detecta și corecta erorile apărute în urma transmisiei.

HANDOVER

Serviciul de handover reprezintă modalitatea principală de a oferi mobilitate în arhitecturile celulare. Scopul procesului de handover este de a asigura continuitatea serviciilor de telefonie mobilă pentru utilizatorii care se deplasează în cadrul celulelor componete ale unei infrastructuri celulare. Pentru un utilizator, aflat în mijlocul unui apel telefonic, care se deplasează şi depăşeşte graniţa celulei iniţiale, este mult mai favorabil să utilizeze resursele radio disponibile în noua celulă – numită celulă receptoare – deoarece puterea semnalului provenită de la „vechea” celulă este din ce în ce mai redusă pe măsură ce utilizatorul pătrunde în celula receptoare. Întregul proces de întrerupere a conexiunii existente şi de stabilire a unei noi conexiuni în noua celulă poartă numele de „handover”.

Întregul proces de handover este implementat în MS, BSS și MSC.

Măsurătorile performanțelor semnalului pe Downlink și a intensității semnalului celuilelor învecinate este făcut în MS.

Aceste măsurători sunt trimise spre BSS pentru evaluare.

BSS măsoară performanța pe Uplink și intensitatea semnalelor de interferență.

Stația de bază #1 furnizează telefonului mobil (MS) o listă de canale radio în vederea măsurării calității semnalelor (pasul 1)

După efectuarea măsurătorilor, telefonul mobil returnează aceste măsurători stației de bază (pasul 2)

Folosind aceste măsurători și informații de la stațiile de bază vecine, stația de bază (care deservește în momentul respectiv telefonul mobil) trimite un semnal de handover (pasul 3) care instruiește telefonul mobil să folosească un alt canal radio aparținând stației de bază adiacente #2.

Telefonul mobil începe transmiterea pe noul canal prin trimiterea unui burst scurt (pasul 4).

Noua stație de bază (#2) utilizează această informație pentru a trimite o comandă pentru a regla temporizarea relativă a telefonului mobil (pasul 5).

Pasul 6: canalul de voce din MSC este comutat de la stația de bază #1 la stația de bază #2 și conversația vocală poate continua.

Tipuri de Handover

Intra-Cell Handover

Handover-ul este făcut în interiorul aceleiasi celule de la un timeslot la alt timeslot, pe aceeași purtătoare sau pe purtătoare diferite ale aceleiași celule

Scopul handover-ului în interiorul celulei este evitarea sau eliminarea interferențelor

Intra-BSC Handover

Handover-ul este făcut între stații de bază (BSC) diferite care sunt controlate de același BSC.

Inter – BSC Handover

Handover-ul este făcut între stații de bază diferite care sunt controlate de BSC-uri diferite dar care sunt conectate la același MSC

Inter – MSC Handover

Handover-ul este făcut între stații de bază diferite care sunt controlate de BSC-uri diferite dar care sunt conectate la MSC-uri diferite.

GPRS & EDGE Introduction

Premize:

dezvoltarea rețelelor celulare cu transmisie numerică
cresterea numărului de utilizatori de Internet

S-a format o piață nouă: serviciile de date prin rețele celulare CPDN (Cellular Packet Data Networks)

Sistemul GSM convențional era necorespunzator:

debite de transmisie prea mici
realizarea conexiunii durează prea mult și este destul de complicată
serviciul este prea scump pentru cei mai mulți utilizatori, fiind bazat pe rețele cu comutație de circuite CS (Circuit Switching)
sistemul este ineficient

Introducerea serviciilor de date

Primul pas:

– tehnologia HSCSD (High Speed Circuit-Switched Data)

Această soluție a permis creșterea debitului de date prin operare multi-slot (mai multe intervale temporale din acelasi cadru alocate unui singur utilizator), dar era bazată tot pe comutația de circuite.

Pentru un trafic variabil, numai o rețea cu comutație de pachete PS (Packet Switching) poate conduce la o utilizare eficientă a canalelor.

În comutația de pachete, un canal poate fi alocat doar atunci când este nevoie și eliberat imediat după transmisia pachetelor. În acest mod, mai mulți utilizatori pot beneficia împreună de acelasi canal fizic, prin multiplexare.

Pasul doi:

– serviciul radio pentru pachete de date GPRS (General Packet Radio Service)

Această soluție a fost dezvoltată în mod special pentru GSM, însă poate fi integrată si în alte sisteme

Pentru introducerea GPRS într-o rețea GSM, subsistemul de rețea NSS este păstrat în funcțiune pentru domeniul comutației de circuite, la care se adaugă un nou subsistem de rețea, GPRS, pentru domeniul comutației de pachete, care funcționează în paralel cu primul

Rețeaua de acces radio BSS este utilizată în comun de cele două subsisteme

Separarea traficului între domeniile CS si PS este realizată la nivel de BSC

Caracteristici GPRS:

GPRS îmbunătățeste utilizarea resurselor radio
Data rate 9 Kbps – 150 Kbps
oferă taxare bazată pe volum
debit de transfer mai mare
timp de acces mai scurt
simplifică accesul la rețelele de pachete de date
Modulație: GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)

EDGE – ENHANCED DATA FOR GSM EVOLUTION

Tehnic vorbind, EDGE, poate fi considerat în principal ca o îmbunătățire a interfeței radio

EDGE introduce combinații suplimentare de scheme de modulație și codare, care permit terminalelor să-și adapteze ratele de transfer ale datelor în funcție nivelurile lor individuale de calitate a semnalelor

EDGE introduce o tehnică de adaptare a legaturii radio, care alege în mod dinamic o schemă de modulație și codare în funcție de condițiile radio.

Caracteristici EDGE:

Modulație 8PSK (8-phase Shift Keying)
utilizează 3 biți pentru un simbol modulat
o creștere de 3 ori a capacității față de GMSK utilizată în GSM (1 bit/simbol)
Data rate: 384 Kbps

[/gdlr_tab]

[/gdlr_row]

[gdlr_row]

[gdlr_tab title=”UMTS”]

UMTS

Introducere:

UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) este un sistem de telefonie mobilă 3G (Third Generation) şi face parte din familia IMT-2000 (International Mobile Telecommunication 2000) a standardelor de comunicaţii mobile de generaţia a treia.

UMTS a fost iniţial dezvoltat de ETSI, iar apoi a fost preluat de 3GPP (Third Generation Partnership Project).

Sistemul UMTS reprezintă o evoluţie în servicii şi în viteza de transfer de la a doua generaţie (2G) la a treia generaţie (3G) şi consituie o cale reală pentru dezvoltarea produselor şi serviciilor multimedia.

Sistemul UMTS a fost prevăzut ca successor al sistemului GSM şi se adresează unei creşteri a cererii aplicaţiilor mobile şi Internet.

Arhitectura UMTS:

Arhitectura generală a sistemului UMTS

UE – User Equipment

UTRAN – Universal Terrestrial Radio Access Network

CN – Core Network

Din punct de vedere al funcţionării, elementele reţelei se grupează în două categorii. Prima categorie conţine reţeaua radio de acces RAN (Radio Acces Network), responsabilă cu gestionarea resurselor radio, iar a doua categorie se referă la reţeaua nucleu CN (Core Network), responsabilă cu comutarea, rutarea apelurilor şi cu realizarea conexiunilor de date cu reţelele exterioare. Un sistem complet conţine şi echipamentul utilizatorului UE (User Equipment), care reprezintă interfaţa dintre utilizator şi partea radio a reţelei.

Interconectare rețele mobile cu celelalte rețele publice

O reţea mobilă din domeniul public PLMN (Public Land Mobile Network), aparţine în general unui singur operator şi este conectată direct cu alte reţele de telefonie fixă, de telefonie mobilă sau alte reţele de comunicaţii.

UE (User Equipment) este compus din:

– ME (Mobile Equipment), care reprezintă terminalul radio folosit în comunicaţia radio prin interfaţa Uu;

– USIM (Universal Subscriber Identity Module) – modulul de identificare al utilizatorului, care este o cartelă inteligentă cu date privitoare la identificarea utilizatorului, execută algoritmi de autentificare, păstrează chei de autentificare, criptare şi alte date necesare terminalului mobil.

UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) compusă din unul sau mai multe RNS (Radio Network Subsistem), care la rândul lor sunt formate din:

– NodeB, staţii de bază, care fac o conversie a fluxului de date între interfaţa IuB şi Uu, fiind activă şi în managementul resurselor radio;

– RNC (Radio Network Controller), controlerul reţelei radio deţine şi controlează resursele radio, fiind şi punctul de conectare al NodeB-urilor.

Reţeaua de acces radio UTRAN îndeplineşte mai multe funcţii:

– funcţii privind controlul accesului în sistem

– funcţii de criptare şi de decriptare a informaţiilor pe canalul radio

– funcţii de mobilitate

– funcţii lagate de controlul şi managementul resurselor radio

– funcţii legate de serviciile difuzate

CN (Core Network) – este partea sistemului UMTS, ce conectează UTRAN la reţelele externe, cum ar fi PTSN (Public Switched Telephone Network) şi Internet.

Blocuri principale:

– HLR (Home Location Register) – este o bază de date proprie a sistemului în care se păstrează profilul original al serviciilor oferite utilizatorilor

– MSC/VLR (Mobile Switching Center/Visitor Location Register) este un selector (comutator) care asigură interconexiunea dintre reţeaua de telefonie mobilă şi reţeaua comutată de telefonie publică PLMN. MSC, elementul principal al sistemului, are rolul de a asigura funcţiile de comutare, conectând abonaţii mobili între ei, sau cu cei din reţelele fixe.

VLR are rolul de a înregistra informații dinamice despre utilizatorii (abonații) vizitatori, funcție utilizată pentru localizarea tuturor abonaților prezenți în rețea.

– GMSC (Gateway Mobile Switching Center), poarta comutatorului MSC, are rolul de a asigura stabilirea legăturilor dintre reţeaua mobilă şi celelalte reţele publice cu care este conectată

– SGSN (Serving GPRS Support Node) are rolul de a stabili conexiunile necesare serviciilor de date

– GGSN (Gateway GPRS Support Node) are rolul de a stabili conexiunile cu rețelele cu comutare de circuite

Structura Core Network – 3GPP Release 99

Caracteristicile sistemului UMTS:

Interfaţa radio UMTS este cunoscută sub numele de UTRA şi realizează legătura între echipamentul mobil şi staţia de bază. Această interfaţă, utilizează o nouă metodă de transmisie, şi anume, CDMA (Code Division Multiple Access).

Accesul multiplu pe interfaţa radio se poate face în două moduri:

– DS-CDMA de bandă largă cu duplex frecvenţial, WCDMA (FDD)

– DS-CDMA de bandă largă cu duplex temporal, WCDMA (TDD)

Sistemul european UMTS, utilizează pentru interfaţa radio WCDMA, în modul FDD următoarele subbenzi de frecvenţă:

– 1920-1980 MHz (lărgimea benzii de 60 MHz) pentru legătura ascendentă

– 2110-2170 MHz (lărgimea benzii de 60 MHz) pentru legătura descendentă

Pentru interfaţa radio WCDMA în modul TDD (duplex temporal) s-au alocat următoarele domenii de frecvenţă:

– 1900-1920 MHz (lărgimea benzii de 200 MHz)

– 2170-2200 MHz (lărgimea benzii de 15 MHz).

Structura de acces multiplu TDD-FDD pentru sistemele CDMA

Principiul FDD

În modul FDD sunt alocate două benzi separate, una pentru transmiterea datelor pe conexiunea ascendentă Uplink (UL), de la UE către NodeB, şi cea de-a doua pentru recepţia datelor pe conexiunea descendentă Downlink (DL), de la NodeB către UE. Fiecare din cele două benzi este împărţită în subbenzi de câte 5MHz, cu 190MHz frecvenţă de separare duplex între ele.

Principiul TDD

În modul duplex temporal TDD se utilizează o divizare a intervalelor de timp, banda de frecvenţă având aceeaşi lăţime standard de 5MHz. Astfel în acest caz utilizatorilor, li se alocă intervale temporale diferite.

INTERFAȚA RADIO

Caracteristici tehnice:

Parametri	Modul FDD	Modul TDD
Acces Multiplu	DS-CDMA
Banda de frecvență BS-Tx (Downlink)	2110 – 2170 MHz (subbanda de 60 MHz)	1900 – 1920 MHz (banda de 20 MHz)
Banda de frecvență MS-Tx (Uplink)	1920 – 1980 MHz (subbanda de 60 MHz)	2010 – 2025 MHz (banda de 15 MHz)
Duplex	FDD	TDD
Spațiu duplex frecvențial	190 MHz	–
Spațiu duplex temporal	–	Intervale temporale diferite pentru DL și UL
Banda unui canal radio	5 MHz	5 MHz
Număr maximde subpurtătoare într-o subbandă	12	4
Tip de modulație	QPSK	QPSK

În tehnologia WCDMA (Wideband Code Division Multiple Acces) transmisia se realizează pe o pereche de canale radio de bandă largă cu lăţime de 5MHz.

Prelucrarea datelor

Codul este o secvenţă specifică de biţi aplicată peste secvenţele de date pentru a asigura secretizarea informaţiei. Atât în procesul de transmisie cât şi în cel de recepţie, UE şi echipamentele radio ale reţelei din interfaţa radio a sistemului UMTS trebuie să folosească aceeaşi secvenţă de cod de împrăştiere specifică celulei, respectiv sectorului din celulă. Pe interfaţa radio a sistemului UMTS în tehnologia WCDMA se utilizează la procesul de împrăştiere două tipuri de codări cu scopuri diferite: codarea de alocare a canalului şi codarea de amestecare.

Fiecare celulă a reţelei este separată de un cod, numit cod de amestecare SC (Scrambling Code).

Utilizarea diferențiată a codurilor de alocare a canalului și a celor de amestecare

Fiecărei celule îi sunt alocate canale fizice, în care la transmisie se realizează o procedură de codare (alocare a canalului), utilizând un al doilea tip de cod. Pe baza codului de alocare a canalului terminalele pot face diferenţa între diferitele canale pe care le recepţionează, astfel putând avea loc mai multe apeluri în acelaşi timp, în aceeaşi celulă pe aceeaşi purtătoare din banda de frecvenţă.

TRANSFERUL PRIN INTERFAŢA RADIO

În cadrul procesului de analiză a performanţelor reţelei la nivelul interfeţei radio intervin următoarele aspecte:

terminalul mobil UE, este de fapt o platformă pe care pot rula mai multe aplicaţii (voce, video sau internet), numite în continuare “date”. Reţeaua prin intermediul interfeţei radio trebuie să schimbe mesaje de semnalizare cu terminalul în intenţia de a controla activitatea acestuia (localizare, managementul conexiunii, etc)
în tehnologia WCDMA, informaţia utilă (datele) sunt trecute printr-un proces de codare de canal utilizând un cod specific, şi mai apoi împrăştiate de-a lungul unei benzi largi de frecvenţă, prin combinare cu un cod unic (scrambling cod).
un ultim pas înainte ca datele şi semnalizările să fie transmise prin interfaţa radio este procesul de modulare

Paşii parcurşi pentru transmiterea datelor sau semnalizărilor de la UE:

datele sunt într-un format care poate fi folosit de aplicaţie
datele avansează de la canalul logic prin intermediul canalului de transport în canalul fizic
în canalul fizic datele sunt împrăştiate pe lăţimea de bandă cu codul de canal şi combinate cu codul de amestecare SC (scrambling cod)
în final datele sunt modulate şi transmise prin interfaţa radio

Paşii parcurşi la recepţia semnalului la nivelul NodB:

se face demodularea, receptorul RAKE contribuie la recepţia cu erori scăzute

prin însumarea mai multor componente de semnal ce conţin aceeaşi

informaţie însă ajunsă pe mai multe căi.

folosind acelaşi cod de amestecare şi de canal ca şi la transmisie, la recepţie

se poate reface informaţia canalului fizic

se realizează decodarea canalului, iar informaţia este trimisă către destinaţia

corectă din reţea prin intermediul unui canal logic corespunzător

Structura canalelor sistemului UMTS

Tipuri de canale utilizate pe interfaţa radio:

canale logice (de trafic şi de control)
canale de transport (comune şi dedicate)
canale fizice (comune şi dedicate)

Aplicaţiile şi procedurile de semnalizare utilizează canalele logice pentru a comunica cu reţeaua.

Fiecare canal are un conţinut specific: sunt canale care transportă informaţiile ce fac interogarea fiecărui terminal mobil din reţea, canale care transportă informaţii de semnalizare, canale dedicate utilizatorilor

pentru transferul datelor.

Canalele de transport sunt poziţionate între canalele logice şi cele fizice. Canalele de transport indică modul în care informaţia este organizată pentru transport.

Canalele fizice sunt definite prin mecanismele fizice (frecvenţă, cod, putere, cadru temporal, etc.) cu care se realizează transferul de date pe resursele interfeţei radio. Un canal fizic tipic constă într-o structură ierarhizată de cadre radio şi intervale temporale, configuraţia intervalelor temporale poate să difere în funcţie de debitul de transmisie pe canal.

Accesul la reţea se realizează în două etape:

în prima etapă UE trimite mai multe solicitări de acces la reţea cu nivel de putere din ce în ce mai mare, deoarece în tehnologia WCDMA utilizatorii folosesc în comun aceeaşi lăţime de bandă în acelaşi timp
a doua etapă începutul transmiterii sau accesării de informaţii în sau din reţea

Traficul utilizatorului şi controlul informaţiei este împărţit de canalul de transport DCH. Informaţia din DCH este împărţită de două canale fizice DPDCH şi DPCCH, folosind modulaţia.

CONTROLUL PUTERII

Controlul rapid de putere este probabil cel mai important aspect în WCDMA, în special pe conexiunea UE-NodB. Fără acest control un singur terminal mobil emiţând la putere maximă ar putea bloca o întreagă celulă.

Controlul al puterii în buclă închisă este utilizat în sistemul WCDMA, dar numai pentru a furniza o putere iniţială redusă staţiei mobile UE la începutul unei conexiuni.

În interiorul buclei închise de control al puterii pe conexiunea ascendentă UE-NodB, staţia de bază realizează estimări frecvente ale valorii raportului SIR (Signal-to-Interference Ratio) recepţionat, şi le compară cu o valoare de referinţă a SIR prestabilită.

Dacă valoarea SIR măsurată este mai mare decât valoarea de referinţă prestabilită, NodB va comanda terminalului UE să micşoreze puterea de emisie, iar dacă aceasta este prea mică atunci va comanda UE să crească această putere.

Există de asemenea încă o buclă de control a puterii conectată cu bucla închisă prin intermediul RNC (controlerul reţelei radio), care poartă denumirea de bucla deschisă de control a puterii.

Bucla deschisă de control al puterii ajustează valoarea de referinţă a parametrului SIR la staţia de bază în funcţie de nevoile individuale ale fiecărei conexiuni radio, şi urmăreşte o calitate (Q), bună şi constantă a acestei conexiuni.

HANDOVER

Serviciul de handover reprezintă modalitatea principală de a oferi mobilitate în arhitecturile celulare. În sistemele UMTS au fost introduse diferite tipuri de handover pentru a coopera cu celelalte cerinţe, precum controlul încărcării reţelei, provizionarea ariilor de acoperire şi satisfacerea condiţiilor impuse de calitatea serviciului.

Scopul procesului de handover este de a asigura continuitatea serviciilor de telefonie mobilă pentru utilizatorii care se deplasează în cadrul celulelor componete ale unei infrastructuri celulare.

Un algoritm eficient de handover poate fi implementat doar cu ajutorul unui management corespunzător al resurselor şi al localizării utilizatorului. Managementul resurselor presupune existenţa unei modalităţi de a stabili, menţine, elibera şi controla conexiunile la nivelul de acces radio. În sistemele UMTS, partea cea mai mare a semnalizării de control dintre UE şi UTRAN este realizată de către protocolul RRC – protocolul de control al resurselor radio (Radio Resource Control).

Tipuri de handover existente în reţelele UMTS:

a) Handover intra-Nod B: Handoverul se realizează la nivelul unui singur Nod B. Un nou canal aparţinând aceluiaşi Nod B este alocat staţiei mobile, pentru evitarea interferenţelor.

Transferul conexiunii poate fi realizat printr-un handover de tip soft sau hard. Realizarea acestui proces este comandată de către RNC.

b) Handover intra-RNC, inter-Nod B: În timpul desfăşurării unui apel, sunt făcute măsurători atât de către Nod B, cât şi de către RNC. Acestea păstrează o listă cu cei mai buni vecini.

În momentul în care puterea semnalului primită de la un anumit Nod B, aparţinând unui anumit RNC, scade sub o valoare minimă admisibilă, RNC-ul comandă transferul către alt Nod B. Acest proces poate fi de tip hard sau soft.

c) Handover inter-RNC: Echipamentul utilizatorului aflat în mişcare poate trece la un moment dat din zona de acoperire deservită de un Nod B controlat de un RNC, într-o zonă de acoperire deservită de un Nod B controlat de un alt RNC. Acest transfer al sesiunii de comunicaţie de la un RNC la altul prin interfaţa radio se numeşte handover inter-RNC.

Procesele de handover corespunzătoare WCDMA pot fi clasificate în mai multe categorii în funcţie de tehnologiile între care se realizează transferul sau în funcţie de modul în care este realizată conexiunea cu noul nod B.

Handover orizontal -Transferul unei sesiuni de comunicaţie aflată în curs de desfăşurare de la o celulă la alta, având aceeaşi tehnologie de acces
Handover vertical – Transferul unei sesiuni de comunicaţie aflată în curs de desfăşurare de la o celulă la alta, având tehnologii de acces diferite
Handover intra-sistem – este similar cu handoverul orizontal şi se realizează când terminalele ce funcţionează în modurile duale FDD – TDD fac trecerea de la modul FDD la modul TDD în urma unor mecanisme de măsurare.
- Handoverul intra – frecvenţă – se realizează între celule având aceeași frecvență purtătoare
- Handoverul inter – frecvenţă – se realizează între celule având frecvențe purtătoare diferite
Handover inter-sistem – se realizează între sisteme WCDMA şi sisteme GSM/EDGE sau între celule cu moduri de acces radio distincte – între modurile UTRA FDD şi UTRA TDD
Handover hard – este tipul de handover în care conexiunea este întreruptă înaintea realizării unei noi conexiuni radio între echipamentul utilizatorului şi reţeaua de acces radioUtilizare:
- pentru a schimba banda de frecvenţă a conexiunii dintre UE şi UTRAN
- pentru a schimba celula pe aceeaşi frecvenţă
- handoverul inter-mod – face posibil schimbul între modurile FDD şi TDD UTRA
Handover soft (softer) – Handoverurile de tip soft şi softer sunt tipurile de handover specifice CDMA implementate în sistemele UMTS, reprezentând una dintre cele mai importante caracteristici ale metodei de acces WCDMA. Handoverul soft sau softer are loc atunci când staţia mobilă se află în zona de intersecţie dintre ariile de acoperire corespunzătoare a două celule adiacente. Utilizatorul are două conexiuni simultane la partea UTRAN a reţelei, folosind canale radio diferite concomitent.

Handover soft – nu există nici un punct fix de tranziţie, ci conexiunea este transferată de la un Nod B la altul. Noul Nod B contribuie inţial foarte puţin la transmisiune; cu toate acestea, pe măsură ce UE pătrunde în noua celulă, noul Nod B îşi asumă o responsabilitate din ce în ce mai mare. În final, conexiunea cu vechiul Nod B este terminată şi staţia mobilă iese din starea de handover soft.

În cazul handoverului softer, staţia de bază primeşte 2 semnale separate printr-o propagare multicale. Datorită reflexiilor pe clădiri sau obstacolele naturale, semnalul trimis de către staţiile mobile ajunge la staţia de bază prin două sectoare diferite.

Concluzii:

– Unul dintre avantajele importante ale handoverului soft este acela că nu apar întreruperi în timpul transmisiunii

– Pentru realizarea handoverului hard sunt necesare puteri de transmisiune mult mai mari faţă de cele necesare în cazul handoverului soft

– Efectuarea handoverului soft sau softer poate conduce, de asemenea, la o reducere a inteferenţelor prezente în sistem şi la o îmbunătăţire a performanţelor datorită principiului microdiversităţii. Acest principiu oferă un câştig în sistem în momentul combinării mai multor semnale. Handoverul soft nu oferă numai mobilitate utilizatorilor şi controlul încărcării sistemului, ci permite şi o utilizare eficientă a resurselor radio disponibile şi, prin urmare, îmbunătăţeste puterea de acoperire a sistemului general şi capacitatea reţelei menţinând calitatea serviciului.

[/gdlr_tab]

[/gdlr_row]

[gdlr_row]

[gdlr_tab title=”1G la 5G”]

EVOLUȚIE 1G – 5G

1G:

Nu a existat niciodată ceva numit 1G la început. În principiu, a fost o rețea cu capabilități doar de apel vocal și a primit doar numele 1G după ce s-a lansat 2G. Semnal vocal cu transmisie analogică prin modulație de frecvanță.

GSM – Globall System for Mobile Communication (2G):

comutație de circuite, viteze de 9,6 Kbps
Banda de 25 MHz si contine 124 canale radio de 200 KHz in banda de 900 MHz,
respectiv banda de 75 MHz si 374 canale radio in banda de 1800 MHz

GPRS – General Packet Radio Services (2,5G):

comutație de pachete, viteze de 56 – 64 kbps

EDGE – Enhanced Data Rates for GSM Evolution (2,75G):

reprezintă o dezvoltare a tehnologiei GSM, care se integrează cu efort moderat în rețelele de telefonie mobilă fără a modifica sau substitui infrastructura existentă (actualizarea software-ului stației de bază GSM și, eventual înlocuirea unor componente individuale
Modulație 8PSK
Viteze de 110 – 170 Kbps

UMTS – Universal Mobile Telecommunications Systems (3G):

Aceasta a reprezentat o mare revoluție în ceea ce privește avansarea tehnologică pentru transmisia de date și de rețea
Utilizează W-CDMA – Wideband Code Divizion Multiple Access ca tehnică de accs
Mod de acces FDD – subbanda de 60 MHz pt UL si subbanda de 60 MHz pt DL
Mod de acces TDD – banda de 20 MHz pt UL si 15 MHz pt DL
viteze de 384 Kbit/s – 2Mbps

HSPA – High Speed Packet Access (3,5G):

viteze de 14.4Mbps pe DL şi 5.76Mbps pe UL

LTE – Long Term Evolution (4G):

Standardul 4G stabilește mai multe cerințe pentru rețelele mobile:
- - - M – Mobile multimedia
    - A – Oriunde oriunde
    - G – Sprijin pentru mobilitatea globală
    - I – Soluție wireless integrată
    - C – Servicii personalizate personalizate
este un standard pentru comunicațiile wireless de mare viteză pentru telefoanele mobile și terminalele de date, bazate pe tehnologiile GSM/EDGE și UMTS/HSPA
uzual 100 Mbit/s DL, 50 Mbit/s UL
poate atinge 300 Mbit/s DL, 75 Mbit/s UL (combinind: OFDMA, 64QAM, spectru de 20 MHz, MIMO)
Caracteristici OFDMA:
- - - flexibilitate spectrala (scalable bandwith): 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz
    - carrier aggregation
    - low ISI

5G:

viteze de 20 Gbps
Masive MIMO (125, 256 antene)
IOT

Concluzie

S-au înregistrat numeroase progrese în domeniul comunicațiilor în rețelele wireless de-a lungul anilor în ceea ce privește dezvoltarea generală și schimbarea funcționalității de bază, care a fost crucială pentru a ne pune într-o epocă care este condusă de tehnologia din jurul nostru. Tehnologii precum IoT, Cloud computing și AI vor redefini complet lumea noastră în următorii 4 – 5 ani.

[/gdlr_tab]

[/gdlr_row]

[gdlr_row]

[gdlr_tab title=”Bibliografie”]

[1] I. E. Telatar, “Capacity of multi-antenna gaussian channels,” Europ.Trans. Telecommu., vol. 10, pp. 585–595, Nov./Dec. 1999.

[2] G. J. Foschini, “Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multi-element antennas,” Bell Labs Tech. J., vol. 1, no. 2, pp. 41–59, 1996.

[3] G. Foschini, G. Golden, R. Valenzuela, and P. Wolniansky, “Simplified processing for high spectal efficiency wireless communication employing multi-element arrays,” IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 17, pp. 1841–1852, Nov. 1999.

[4] A. Paulraj and T. Kailath. Increasing capacity in wireless broadcast Systems using distributed transmission/directional reception (DTDR). US Patent No. 5,345,599, Issued 1993

[5] Gerard. J. Foschini (October 1996). Layered Space-Time Architecture for Wireless Communication in a Fading Environment When Using Multi-Element Antennas”.Bell Laboratories Technical Journal: 41–59

[6] S.M. Alamouti (October 1998). “A simple transmit diversity technique for wireless communications”. IEEE Journal on Selected Areas in Communications 16 (8): 1451–1458

[7] K.W. Richardson, “UMTS overview”, Electronics & Communication Engineering Journal, iunie, 2000[2] FCC news, Action by the commision report and order(FCC 03-251) October 16, 2003.

[8]****3GPP Tehnical Specification 25.401 Utran overall description

[9] Radu Lucaciu, „Studiul tehnicilor de acces multiplu”, referat doctorat, UPT 2005. [11] http://en.wikipedia.org/wiki/Code_division_multiple_access [12] http://en.wikipedia.org/wiki/W-CDMA_%28UMTS%29 [13] John Proakis, „Digital Communications”, ed. 4-a, McGraw-Hill, New York, 2000.

[10] http://umtsworld.com/ [15] **** 3GPP release 5 Technical Specification 5.4. 2003

[11] J. Auvray, „Systemes electroniques – Les Techniques de Multiplexage”,

www.ist.jussieu.fr/∼auvray/CSE024-multiplexage.pdf

[12] N. Aydin, „ Communication Protocols for IDEAS”, nov. 2001,

www.see.ed.ac.uk/∼SLIg/naydin/rapideas.pdf

[13] S. V. Bana, P. Varaiya, „Space Division Multiple Acces (SDMA) for

Robust Ad hoc Vehicle Communication Networks”, The IEEE Fourth International

[14] M. Cooper, M. Goldburg „Intelligent Antennas: Spatial Division Multiple Access”, Annual Review of Communications, pp 999-1002, 1996

[15] E. H. Dinan, B. Jabbari, „Spreading Codes for Direct Sequence CDMA andWideband CDMA Cellular Networks”, IEEE Communications Magazine, pp 48-54, September 1998

[16] S. Halunga-Fratu, O. Fratu, D. N. Vizireanu, „Sisteme de comunicaţie cu acces multiplu cu diviziune în cod (CDMA) – Noţiuni fundamentale. Tehnici decodare”, ETF Bucureşti, 2000

[17] http://stst.elia.pub.ro/news/RCI200910/Teme%20prezentate/GavrilaCosmin/ Comunicatii%20internet%20mobile.ppt

[18] Van Cauwenberge, S., Study of soft handover in UMTS, 2003

[19] Irshad, M.J., Issues and Optimization of UMTS Handover, 2008

[20] Walke, B., Seidenberg,R., Althoff, M., UMTS The Fundamentals, Editura Wiley,2003

[21] http://en.wikipedia.org/

[/gdlr_tab]

[/gdlr_row]

[gdlr_row]

[gdlr_tab title=”Retele de calculatoare – Protocoale. Stiva OSI si TCP/IP”]

Subiecte discutate

Modelul de referinta OSI
Structura OSI
Incapsularea si decapsularea datelor
Exemplificare sumara a incapsularii peste OSI
Stiva de protocoale TCP/IP
Protocoale la nivel OSI Aplicatie

Protocol, stiva de protocoale

Toate tipurile de comunicare (umane sau pe retea) sunt guvernate de un set de reguli numite protocoale.

Protocolul de retea:

set de reguli predefinite care specifica functionalitatea retelei si nu tehnologiile care stau la baza functionalitatii acesteia (ex. HTTP nu specifica tehnologii pentru crearea browser-ului)
Ex: IP, TCP, UDP, DNS (URL – IP asignat URL-ului), HTTP (serviciu WWW), SMTP, POP (serviciul de e-mail), SIP (telefonie IP), DHCP (serviciu de asignare a configuratiei IP), RIP, OSPF (servicii de rutare), VTP, STP (switching)..
Formateaza structura datelor
Conduc procesul prin care echipamentele de retea impart infromatii despre rute
Detecteaza si corecteaza erori
Initiaza, mentin si termina o sesiune de comunicare

Stiva de protocoale:

Grup de protocoale inter- relationate
Ex: OSI, TCP/IP

Exemple de protocoale care guverneaza comunicarea:

Sursa si destinatie identificate
Consesns asupra metodei de comunicare: fata-in-fata, telefon, scrisoare, foto
Aceeasi limba si gramatica
Confirmarea primirii mesajului

Interactiunea dintre protocoale

Exemplificare pe comunicarea dintre un server Web si un browser:

Protocolul de aplicatie:
- HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
  - – defineste continutul si formatarea cererilor si raspunsurilor chimbate intre client si server
  - – se bazeaza pe protocoalele inferioare pentru transportul mesajelor intre client si server
Protocolul de transport (asigura comunicarea intre aplicatii):
- TCP (Transmission Control Protocol):
  - conduce conversatiile individuale intre serverele Web si clientii Web.
  - divide mesajele HTTP in entitati mai mici, numite segmente, pentru a fi transmise la destinatie
  - asigneaza segmentelor un antet cu numarul procesului de la destinatie care ar trebui sa primeasca mesajul si cu numarul procesului sursa care a generat mesajul (antetul contine campuri nediscutate inca)
  - controleaza marimea si rata in care mesajele sunt schimbate intre server si client
Protocolul de intercomunicare intre retele (asigura comunicarea intre sursa si destinatia finala):
- IP (Internet Protocol):
  - preia segmentele TCP, le incapsuleaza in pachete, le asigneaza adrese IP sursa si destinatie (adrese logice)
  - permite identificarea de catre nodurile ce leaga retelelle al echipamentelor din alte retea
  - selecteaza ruta optima catre destinatie
Protocoale de acces la retea (asigura comunicarea pe acelasi segment de retea):
- - Preiau pachetele IP si le fromateaza pentru a fi transmise pe mediul de comunicare (adresare fizica)
  - Conduc modul in care semnalele sunt trimise pe mediul de comunicare si receptionate de pe mediul de comunicare.

Modelul de referinta OSI

Beneficiile utilizarii unui model de nivele:

Analogie: construirea unei case (se face pe nivele: : fundatie, zidit, instalatie electrica, zugravit, etc)
Vizualizarea interactiunii intre diferite protocoale la acelasi nivel sau de pe niveluri diferite
Ajuta la construirea de noi protocoale, deoarece protocoalele care opereaza la un anumit nivel au definit modul de actionare asupra datelor si interfata catre nivelurile superior si inferior
Stimuleaza competitia, deoarece produse de la diferiti producatori pot conlucra
Previn afectarea capabilitatilor nivelurilor adiacente
Ofera un limbaj comun pentru descrierea functiilor de retea

Modelul OSI:

descrie modul in care informatia este transferata de la o componenta de retea la alta, de la un punct in care un utilizator introduce date folosind o tastatura si un mouse la punctul in care informatia este convertita in semnal corespunzator mediului de propagare (unda electrica sau luminoasa pe fir, unda radio pentru mediul fara fir).
Model teoretic, de predare in scopuri de investigare a problemelor din retea
Defineste procesul de conectare a doua nivele diferite, promovand interoperabilitatea intre producatori
Separa o functie complexa in componente simple
Permite utilizatorilor sa compartimenteze eforturile de constructie in module, care usureaza implementarea si simplifica depanarea (ex. NIC pentru conectarea la retea, switch – conectarea in LAN, router- conectarea retelelor etc.)
Ofera un instrument de predare pentru a ajuta administratorii de retea sa inteleaga procesul de comunicare folosit intre componentele de retea

Aplicatie:

Responsabil pentru accesarea directa a proceselor care conduc comunicarea factorului uman
Serveste ca sursa si destinatia comunicatiilor in retelele de date
Permite prin aplicatiile, protocoalele si serviciile sale interactiunea utilizatorilor cu reteaua sub forma CLI sau GUI
Ex. Cisco CLI, SDM, browser Web, e-mail

Protocoale:

Definest tipul de mesaj, sintaxa, si interactiunea cu nivelele inferioare
Ex: HTTP, Telnet, SSH, FTP, DNS, DHCP

Prezentare:

Defineste modul in care informatia este disponibila utilizatorului
Codare (MPEG, JPEG, ASCII, EBCDIC, AVI, GIF) pentru ca datele generate de sursa sa fie interpretate de aplicatie corespunzatoare dela destinatie
Criptare pentru transmiterea datelor si decriptarea la receptionarea acestora

Sesiune:

Initiaza, mentin si inchid dialoguri intre aplicatiile sursa si destinatie
Fac diferentierea intre conexiuni
Trimit informatia catre aplicatia corecta

Nivel Transport

Permite mai multor aplicatii sa comunice pe aceeasi retea in acelasi timp pe acelasi calculator
Asigura, daca e necesar, transmiterea intregii informatii, in caz ca s-a pierdut
Controlul erorilor
Stabileste o sesiune
Segmenteaza si multiplexeaza informatia
Reasambleaza informatia
Identifica diferite aplicatii, asignand fiecareia un port logic unic in acea gazda
=> transporta datele intre aplicatii pe retea (identifica aplicatiile cu porturi logice si defineste modul in care se trimite informatia: comunicare (ne)garantata)
Protocoale: TCP, UDP

Nivelul Retea

Transporta datele intre retele diferite gasind ruta optima si folosind adresa logice
Protocoale folosite: IPv4, IPv6, IPX, RIPv1, RIPv2, OSPF, EIGRP, etc.

Nivelul Legatura de Date

Transporta datele pe acelasi segment de retea folosind adresarea fizica: HDLC – Frame Relay, MAC (Ethernet)
Pregateste informatia sa fie transmisa pe mediul fizic si pentru a fi prelucrata de nivelul Retea
Detectia erorilor
Protocoale: Ethernet, VTP, STP

Nivelul Fizic

Codeaza si decodeaza informatia in semnal corespunzator mediului de propagare

Incapsularea si decapsularea datelor

PDU: entitati care comunica intre nivelele unei stive de protocoale
Incapsularea este metoda prin care se adauga campuri inainte si dupa datele propriu-zise. La transferul datelor de la nivele superioare catre mediul de comunicare, echipamentul care transmite realizeaza procesul de incapsulare, decapsularea PDU facandu-se la destinatie in sens invers.

Exemplificare sumara a incapsularii peste OSI

PC1 cu adresa IP 10.10.1.7 folosind IE doreste sa acceseze www.google.com
PC1 trimite un mesaj catre serverul DNS care ii returneaza adresa IP corespunzatoare URL-ului cerut (ex. 210.1.3.1)
Nivelul Aplicatie genereaza o cerere pentru pagina web.
Nivelul Prezentare codeaza cererea folosind protocolul HTTP
Nivelul Sesiune creeaza o sesiune pentru dialog
Nivelul Transport:
- Imparte datele in segmente
- seteaza tipul comunicarii ca si o comunicare garantata folosind TCP (HTTP e setat sa foloseasca TCP)
- Asigneaza dinamic instantei de browser un port logic (ex.4032) si static un port logic pentru aplicatia destinatie (80 pentru HTTP)
Nivelul Retea:
- Incapsuleaza segmentele in pachete
- adauga adresa logica (IP) sursa initiala si destinatie finala (adresele IP nu se modifica)
- PC1 dupa verificare, vede ca adresa IP a Server1 nu se gaseste pe reteaua lui PC1. Trimite pachetul la Router R1.
Nivelul Legatura de date:
- Incapsulateaza pachetele in cadre
- Adauga cadrelor adresele fizice pe fiecare segment (MAC pe Ethernet)
- Cadrele de la PC1 au adresa MAC sursa a lui PC1 si adresa MAC destinatie adresa MAC a Router R1.
Nivelul Fizic:
- Transforma bitii in semnal corespunzator mediului de transmisie.

Intrebare: De ce si adresa IP si adresa MAC?

Stiva de protocoale TCP/IP

set de protocol de comunicatii independent de producator, utilizat pentru Internet si alte retele similare.
Denumit dupa doua dintre protocoalele cele mai importante: TCP si IP

Nivele TCP/IP

Access la Retea:

format din nivelurile fizic si Legatura de Date a OSI

Internet:

Ofera rutarea datelor de la sursa la destinatie si defineste schemele de adresare

Transport:

nucleul suitei TCP/IP; ofera servicii de comunicatii direct nivelului Aplicatie

Aplicatie:

ofera specificatii asupra aplicatiilor, precum e-mail, transfer de fisiere si management de retea.

Diferente intre TCP/IP si OSI

OSI este un model de referinta si TCP/IP este o implementare a modelului OSI.
Protocoalele TCP/IP sunt considerate standarde in jurul caruia s-a dezvoltat structura Internet.
TCP/IP combina nivelurile Prezentare si Sesiune in nivelul Aplicatie si nivelurile Legatura de Date si Fizic in nivelul Acces la Retea.
TCP/IP pare a fi un model mai simplu, avand mai putine nivele.
OSI are 7 nivele arhitecturale, TCP/IP doar 4.
TCP/IP este simplu de implementat, simplu si eficient.

Protocoale la nivel OSI Aplicatie

Protocolul DNS – Rezolva un adresa literala a unui domeniu in adresa prin care resursa poate fi gasita pe retea

2. Protocolul HTTP- Stabileste comunicarea dintre serviciul Web de pe un server si browser-ul Web (Mozilla, IE, etc) dupa ce este ceruta o anumita resura (URL – Uniform Resource Locator)

Ex de interactiune intre web server si client la accesarea URL: http://www.cisco.com/index.html

Pas 1: browser-ul interpreteaza cele 3 componente ale URL-ului:

http (protocolul folosit)
www.cisco.com (numele server-ului)
Index.html (numele paginii cerute)

Pas2: Browser-ul cere conversia www.cisco.com in adresa de retea corespunzatoare si apoi se conecteaza la server

Pas 3: Folosind HTTP, clientul trimite o cerere pentru index.html

Pas 4: Serverul trimite codul HTML pentru pagina ceruta browser-ului

Pas 5: Browser-ul descifreaza codul HTML si il afiseaza in fereastra utilizatorului

[/gdlr_tab]

[/gdlr_row]

[gdlr_row]

[gdlr_tab title=”Retele de calculatoare – Adresarea in retea”]

Subiecte discutate

Adresa IP, subnet mask, Gateway
Conversia din/in binar in/din zecimal
Tipuri de adrese IP, prefixul retelei
Calculul adreselor de retea, gazde si broadcast
Adresarea in retea
Adrese publice. Adrese private.
Adrese speciale
Clase de adrese
Adresarea gazdelor la nivel de retea
Subnetarea. Exercitii de subnetare.
Testarea comunicarii la nivel Retea

Adresa IP. Subnet Mask. Gateway.

Adresa IP:

Identifica unic o gazda pe o retea
Este formata din 4 octeti (fiecare cu o valoare intre 0 – 255) Ex: 172.30.5.82
Fiecare adresa IP are o portiune destinata retelei si una destinata gazdei respective
Este insotita de SM (sau prefix) si deseori de Default Gateway

Subnet Mask (sau prefix-ul retelei): dicteaza cati biti sunt destinati retelei si cati gazdei, prin validarea bitilor retelei

Gateway:

Interfata router-ului legata la reteaua pentru care reprezinta punctul de iesire al pachetelor care nu sunt destinate retelei sursa
Interfata configurata pe gazdele din retea pentru comunicarea in afara retelei
Fiecare gazda din retea are acelasi gateway

Vizualizarea adresei IP a unei gazde:

Pe WS din cmd > “ipconfig “ sau cmd>”route”
Pe Linux: > “route”

Conversia din/in binar in/din zecimal

Metoda de conversie:

Conversia din binar in zecimal

Ex: 10000100 = 132; 11011100 = 220

Conversia din zecimal in binar

Ex: 78 = 01001110; 112 = 01110000

Adresarea in retea

Tipuri de adrese IP:

De retea (adresa retelei – are toti bitii asignati gazdelor setati pe “0” )
De broadcast (folosita pentru a trimite date tuturor gazdelor – are toti bitii asignati gazdelor setati pe “1”)
De gazde:

- Destinate echipamentelor din retea
- Au adrese cuprinse intre adresa de retea si cea de broadcast

Prefixul retelei:

Numarul de biti asignati portiunii de retea
Ex: 172.16.30.0/24 => 24 de biti asignati retelei

Calculul adreselor de gazda, retea si broadcast

Calcularea adreselor de retea, gazde si de broadcast (solutia 1)

Aflati masca de retea (SM), adresa de retea (NA), de broadcast (BA) si plaja de adrese destinate gazdelor (HA) pentru:

172.16.20.193/25

/25 – prefixul retelei => primii 25 de biti sunt de retea, ultimii 7 (32 – 25) apartin gazdelor. Cum masca de retea identifica numarul de biti de retea din adresa IP prin setarea acestui numar in componenta mastii de retea pe 1 logic, rezulta ca primii 25 de biti din masca de retea vor fi setati pe 1 logic.

Desi SM este:

Pentru indentificarea adresei de retea, broadcast si plajei de gazde:

– identificam care octet din adresa IP este de retea, care este de gazda si care este compozit (contine atat biti de retea, cat si de gazda)

Deoarece prefixul retelei este /25 =>

– se descompune octetul compozit (Network/Host) in binar pentru identificarea bitilor de gazda din componenta sa.

Pentru a afla adresa de retea, toti bitii de gazda vor fi setati pe “0” logic, pentru aflarea adresei de broadcast, toti bitii de gazda vor fi setati pe “1” logic. Intre adresa de retea si cea de broadcast se gaseste plaja de adrese de gazde.

NA: 172.16.20.128/25
BA: 172.16.20.255/25
HA: 172.16.20.129/25 – 172.16.20.254/25

Calculati adresa de retea, de broadcast si plaja adreselor de gazda pornind de la urmatoarele adrese/prefixe:

175.47.35.152/22

Solutie:

175.47.32.0 – adresa de retea

175.47.35.255 – adresa de broadcast

175.47.32.1 – 175.47.35.254 – plaja de adrese de gazda

2. 151.116.241.0/28

Solutie:

151.116.241.0 – adresa de retea

151.116.241.15 – adresa

151.116.241 – 151.116.241.14 – plaja de adrese de gazda

Exercitii suplimentare

162.188.58.45/28
184.70.190.246/23
173.10.107.209/16
174.253.78.235/25
176.96.79.24/29

Calcularea adreselor de retea, gazde si de broadcast

Observatie 1: cum /25 – prefixul retelei =>

Numarul total de adrese IP cu acest prefix este 2^7 = 128
Numarul total de adrese IP asignabile gazdelor din retea este 2^7 – 2 = 126 ( doua adrese IP se scad, adica prima care e NA si ultima care e BA)
Putem afla direct SM, fara a descompune in binar, tinand cont ca valoarea octetului compozit (network si host) din SM va fi 256 – 2^7, unde 7 numarul de biti de gazda din octetul compozit (network si host). Octetii din SM integral cu biti de gazda, daca exista, vor avea valoarea setata pe 0.
Ex: /25 => SM: 255.255.255.128, unde 128 = 256 – 2^7, 7 fiind numarul de biti de gazda din octetul compozit (retea + gazda)

Observatie 2

In caz general daca avem /n – prefixul retelei => h = 32 – n (biti de host sau gazda), deci:
Numarul total de adrese IP cu acest prefix este 2^h
Numarul total de adrese IP asignabile gazdelor din retea este 2^h – 2 ( doua adrese IP se scad, adica prima care e NA si ultima care e BA)
Putem afla direct SM, fara a descompune in binar, tinand cont ca valoarea octetului compozit (network si host) din SM va fi 256 – 2^x, unde x numarul de biti de gazda din octetul compozit (network si host)

Calcularea adreselor de retea, gazde si de broadcast (solutia 2)

Aflati masca de retea (SM), adresa de retea (NA), de broadcast (BA) si plaja de adrese destinate gazdelor (HA) pentru:

172.16.20.193/25

Desi SM este:

255.255.255.128 , unde 128 = 256 – 2^7

Pentru indentificarea adresei de retea, broadcast si plajei de gazde:

identificam care octet din adresa IP este de retea, care este de gazda si care este compozit (contine atat biti de retea, cat si de gazda). Deoarece prefixul retelei este /25 =>
se imparte octetul compozit la numarul de valori care se pot scrie pe bitii de gazda din componenta acestuia.

193: 128 = 1 (restul nu ma intereseaza, 128 fiind 2^7)

Pentru aflarea adresei de retea:

se inmulteste catul cu impartitorul si se obtine valoarea octetului compozit pentru adresa de retea. (ex. 1 * 128 = 128)
octetii exclusiv de gazda, daca exista, vor fi setati pe “0” logic

NA: 172.16.20.128/25

Pentru aflarea adresei de broadcast:

se inmulteste catul cu impartitorul, se adauga restul maxim si se obtine valoarea octetului compozit pentru adresa de retea. (ex. 1 * 128 + 127 = 255)
octetii exclusiv de gazda, daca exista, vor fi setati pe “1” logic

BA: 172.16.20.255/25

Intre adresa de retea si cea de broadcast se gaseste plaja de adrese de gazde.

HA: 172.16.20.129/25 – 172.16.20.254/25

Calculati adresa de retea, de broadcast si plaja adreselor de gazda pornind de la urmatoarele adrese/prefixe:

175.47.35.152/22

Solutie:

175.47.32.0 – adresa de retea

175.47.35.255 – adresa de broadcast

175.47.32.1 – 175.47.35.254 – plaja de adrese de gazda

2. 151.116.241.0/28

Solutie:

151.116.241.0 – adresa de retea

151.116.241.15 – adresa

151.116.241 – 151.116.241.14 – plaja de adrese de gazda

Exercitii suplimentare

162.188.58.45/28
184.70.190.246/23
173.10.107.209/16
174.253.78.235/25
176.96.79.24/29

Adresarea la nivel Retea

Tipuri de adresare:

Unicast: 1 -> 1
Multicast: 1 -> mai multi
- - Transmisiuni video si audio
  - Schimbul de informatii de rutare de catre protocoalele de rutare
  - Distributia de soft
Broadcast: 1 -> toti
- Broadcast limitat (broadcast doar in reteaua din care provine gazda):
  - 1 -> toate gazdele din reteaua locala
  - Adresa de broadcast folosita: 255.255.255.255
  - Se foloseste in maparea adreselor de nivel superior cu cele de nivel inferior, la cererea unei adrese, la schimbul de informatii de rutare de catre protocoalele de rutare

- Broadcast direct (broadcast intr-o retea distanta)
  - 1 -> toate gazdele din reteaua distanta
  - Ex pt reteaua distanta 192.168.1.0/24: broadcast e 192.168.1.255

Tipuri de adrese:

De gazda: 0.0.0.0 – 223.255.255.255
Multicast:
Locale: 224.0.0.0 – 224.0.0.255
Globale: 224.0.1.0 – 239.255.255.255
Experimentale: 240.0.0.0 – 255.255.255.254

Tipuri de adrese:

Publice – rutabile pe Internet
Private
- nu se pot ruta pe Internet, se folosesc in retelele care necesita acces la retea limitat
- 10.0.0.0 to 10.255.255.255 (10.0.0.0 /8)
- 172.16.0.0 to 172.31.255.255 (172.16.0.0 /12)
- 192.168.0.0 to 192.168.255.255 (192.168.0.0 /16)

Intrebare: Se pot ruta adresele private pe Internet? Daca da, cum?

Adrese speciale

O parte nu pot fi asignate gazdelor, o parte pot, dar cu limitari in ceea ce priveste conectivitatea

Pot fi:

Adresa de retea si de broadcast – prima si ultima din plaja unei retele

Adresa implicita

ruta care “prinde” tot traficul care nu are o ruta explicita
0.0.0.0/0
Rezerva blocul 0.0.0.0/8.

Loopback

folosita pentru testarea configuratiei TCP/IP a gazdei
Adresa speciala pentru directionarea traficului catre sursa inainte ca pachetul sa iasa pe retea (127.0.0.1)
Rezerva blocul : 127.0.0.0/8

Adrese de autoconfigurare

Folosite la configurarea gazdelor de catre OS daca nu exista o configuratie IP disponibila (169.254.0.0/16) .
Nu sunt rutabile pe Internet.

In scopurieducationale – 192.0.2.0/24

Nu sunt rutabile pe Internet
Spre deosebire de cele experimentale, pot fi configurate pe gazde in retele private

Clase de adrese

Din cauza pierderii de adrese IP la asignarea unei plaje de adrese bazate pe clase, s-a renuntat la aceasta.

Reminiscente: calcularea SM de protocoale de rutare vechi (RIPv1), calcularea SM pe gazda la config. IP

Clasa A:

Destinata pentru retele mari cu mai mult de 16 milioane de adrese
Foloseste prefixul /8 (ex. 10.5.1.1/8, adresa de retea fiind 10.0.0.0/8, cele de gazde 10.0.0.1/8 – 10.255.255.254/8 si adresa de broadcast 10.255.255.255/8)
Urmatorii 3 octeti sunt rezervati pentru gazde
Au bitul cel mai semnificativ setat pe 0
0.0.0.0/8 – 127.0.0.0/8

Clasa B:

Suporta retele de pana la 65000 de gazde
Primii cei mai seminificativi doi biti setati pe “10”
Foloseste primii doi octeti pentru retea
128.0.0.0/16 – 191.255.0.0/16

Clasa C:

Suporta retele de pana la 254 de gazde
Primii 3 octeti rezervati retelei
Primii 3 biti cei mai semnificativi setati pe “110”
192.0.0.0/16 – 223.255.255.0/16

Clasa D:

Suporta adresarea multicast
Primii 4 cei mai semnificativi biti setati pe “1110”

Clasa E:

Adresare rezervata pentru experimente
Primii 4 cei mai semnificativi biti setati pe “1111”.

Adresarea gazdelor la nivel Retea

Se poate face:

Static – Serverelor se ofera de regula IP static
Dinamic (prin server DHCP) – Clientilor se ofera de regula IP dinamic

Masca de retea:

Reprezentata pe 32 de biti
Numarul de biti din adresa IP destinat retelei
Aidoma prefixului de retea
Bitii de retea setati pe 1, cei de gazda pe 0
Prin operatia de “Si logic” intre adresa IP a gazdei si SM se determina daca un pachet trebuie trimis pe reteaua locala sau pe una distanta. Expl.
Prin operatia de “Si logic” se face si de catre routere pentru a afla daca exista o retea pe care sa trimita pachetul primit. Explicati.

Principii de subnetare

Permite crearea de adrese logice multiple dintr-un bloc de adrese
Foloseste unul sau mai multi biti de gazda ca biti de retea (numarul de subretele creste cu numarul de biti de gazda folositi)
Masca de retea se mareste, numarul de gazde se micsoreaza
Cu cat sunt utilizati mai multi biti de gazda, cu atat se obtin mai multe retele
Ex: 1 bit imprumutat: 2 subretele
Se poate face:
- VLSM:
  - Variable Length Subnet Masking
  - Se asigneaza prefixul si bitii de gazda fiecarei retele pornind de la numarul de gazde din reteaua data
- Non-VLSM: Toate subretelele folosesc acelasi prefix si acelari numar de biti de gazda
Foloseste formulele:
- 2^n – numar de subretele
- 2^n-2 numar de gazde – unde n-numar de biti imprumutati

Exemplu subnetare – fara VLSM:

Pornind de la adresa 192.168.1.0/24 si de la ncesitatea de a avea 2 subretele, se imprumuta un bit de gazda si se obtine o masca de255.255.255.128 din 255.255.255.0, subretelele fiind: 192.168.1.0/25 si 192.168.1.128/25

Pornind de la adresa 192.168.1.0/24 creati 2 subretele din reteaua data:

Pornind de la adresa 192.168.1.0/24 creati 3 subretele din reteaua data

Pornind de la adresa 192.168.1.0/24 creati 6 subretele din reteaua data

Pornind de la adresa 172.16.0.0/22, subnetati, astfel incat gazdele de mai jos sa fie adresabile IP:

Instructor LAN – 69 gazde

StudentLAN 481 gazde

Administration LAN – 23 gazde

Conexiuni WAN – cate doua gazde pe fiecare conexiune

Cerinta: Adresarea se face non-VLSM.

Rezolvare:

Fara VLSM toate subretelele folosesc acelasi prefix si acelari numar de biti de gazda

Pornim de la reteaua care necesita cel mai mare numar de gazde: Student LAN (481 gazde)

Pentru calculul numarului de adrese necesare folosim formula:

2^n -2

=> n = 9 pt. ca 2^9 – 2 = 510 – numar maxim de adrese IP utilizabile pentru gazde

=> n = 9 – numar de biti pentru pentru gazde

=> 32 – 9 – 23 biti de retea

Deoarece exista 4 subretele, avem nevoie de 4 blocuri cu 512 adrese/bloc, deci de un total de 2048 de adrese.

Plajele de adrese sunt:

Disponibilitatea adreselor:

Exemplu de subnetare – cu VLSM

Pornind de la adresa 172.16.0.0/22, subnetati, astfel incat gazdele de mai jos sa fie adresabile IP:

Instructor LAN – 69 gazde

StudentLAN 481 gazde

Administration LAN – 23 gazde

Conexiuni WAN – cate doua gazde pe fiecare conexiune

Cerinta: Adresarea se face VLSM.

Rezolvare:

Cu VLSM Se asigneaza prefixul si bitii de gazda fiecarei retele pornind de la numarul de gazde din reteaua data

Pornim de la reteaua care necesita cel mai mare numar de gazde: Student LAN (481 gazde)

Pentru calculul numarului de adrese necesare folosim formula:

2^n -2

=> n = 9 pt. ca 2^9 – 2 = 510 – numar maxim de adrese IP utilizabile pentru gazde

=> n = 9 – numar de biti pentru pentru gazde

=> 32 – 9 – 23 biti de retea

Plajele de adrese sunt:

Disponibilitatea adreselor:

Pornind de la adresa 192.168.1.0/24, subnetati, astfel incat gazdele de mai jos sa fie adresabile IP:

Retea A – 14 gazde
Retea B – 28 gazde
Retea C – 2 gazde
Retea D – 7 gazde
Retea E – 28 gazde

Cerinta: Adresarea se face VLSM.

Rezolvare:

Pornind de la adresa 192.168,15,0/24, creati subretele astfel incat gazdele din retelele urmatoare sa fie adresabile IP:

Atlanta HQ 58 de gazde
Perth HQ 26 de gazde
Sydney HQ 10 gazde
Corpus HQ 10 gazde
Conexiuni WAN – cate doua gazde pe fiecare conexiune
Observatie: Subnetarea se face descrescator pornind cu retelele care necesita cele mai multe adrese.

Rezolvare:

Testarea comunicarii la nivel Retea

Se poate face folosind oricare din comenzile urmatoare:

“ping <destinatie>” din cmd:

Verifica :

conectivitatea la nivel de Retea (catre gateway sau orice alta destinatie distanta)
Configuratia stivei TCP/IP (catre adresa de loopback – 127.0.0.1 a gazdei)
Timpii dintre momentul trimiterii pachetului si al primirii acestuia (RTT – Round Trip Time)
Foloseste protocolul de nivel 3 ICMP (Internet Control Message Protocol) trimitand pachete “Echo request”, destinatia, daca conectivitatea la nivel 3 exista, trimitand pachete “Echo reply”

“tracert <destinatie>” din cmd:

Verifica:

conectivitatea la nivel de Retea (catre gateway sau orice alta destinatie distanta)
Timpii dintre momentul trimiterii pachetului si al primirii acestuia (RTT – Round Trip Time)
Returneaza si adresele hop-urilor catre destinatia ceruta si RTT corespunzatoare

Exemplu:

[/gdlr_tab]

[/gdlr_row]

[gdlr_row]

[gdlr_tab title=”Retele de calculatoare – Principii de rutare”]

Subiecte discutate

Servicii
Interfete
Configuratia de baza
Rutare statica
Principii de rutare
Ruta optima. Metrica
Equal cost load balancing

Router – Servicii

Conecteaza retelele prin transportul pachetelor intre retele
Foloseste rutarea statica si dinamica pentru a invata despre retele distante si pentru a-si construi tabela de rutare
Opereaza la nivelele OSI 1, 2 si 3, deoarece primeste cadrele, le decapsuleaza, citeste adresa IP destinatie din pachete, gaseste interfata pe care trebuie trimis pachetul (daca exista) si incapsuleaza pachetul in cadrul corespunzator interfetei pe care va fi trimis
Gaseste rute alternative in caz ca ruta principala devine nefunctionala
Minimizeaza impactul unor atacuri informatice, prin permiterea/refuzarea accesului pachetelor
Determina calea optima pentru pachete, folosind tabela de rutare

Componente:

CPU
RAM:
- Memorie volatila
- IOS copiat in timpul procesului de bootup
- Running config
- Tabela de rutare
ROM:
- Instructiunile de bootup
- Versiune de baza de IOS
Flash:
- Memorie non-volatila
- Cisco IOS
NVRAM:
- Startup config

Interfetele routerului

Fiecare interfata a unui router:

este membru (gazda) pe o retea IP diferita
Trebuie configurata IP (adrea + SM)
Asignarea aceleiasi adrese pentru doua interfete diferite este interzisa prin Cisco IOS

Sunt, de regula interfete:

LAN:

Conecteaza routerul la LAN
Are adresa MAC
Participa in LAN la fel ca orice alta gazda din LAN-ul respectiv (routerul mentine tabela ARP pentru interfata LAN)
Conectate la switch prin cablu straight UTP
Conectate la PC, router prin cablu cross UTP

WAN:

Conecteaza routerul la retele externe, pe distante mari
Incapsularea de nivel 2 poate fi: PPP, Frame Relay, HDLC, etc.

Router – echipament de nivel 1, 2,3

Discutie: ping PC1 -> PC2

Configuratie de baza

Configuratia de baza poate include:

Setarea numelui
Setarea parolelor pe liniile de telnet si consola
Configurarea interfetelor
Configurarea mesajului de intampinare (banner MOTD)
Salvarea configuratiei
Verificarea configuratiei si operatiilor routerului

Moduri de utilizare:

Utilizator

Router>

Privilegiat

Router>enable
Router#

Configurare

Router#config t

Configurarea si verificarea interfetelor

Configurarea interfetelor

Verificarea interfetelor

R1#show running-config //afiseaza configuratia din RAM
R1#show startup-config //afiseaza configuratia din NVRAM
R1#show ip route //afiseaza tabela de rutare
R1#show interfaces //afiseaza in intregime configuratia interfetelor
R1#show ip interface brief//afiseaza detaliile primare ale interfetelor

Rutarea statica

Rutele distante sunt adaugate in tabela de rutare prin:

Rutarea statica
Rutarea dinamica

Ruta statica

exista in tabela de rutare cat timp interfata de iesire catre aceasta este “up”
Definita prin:
- adresa IP al retelei distante
- SM al retelei distante
- interfata de iesire sau adresa IP a next hop
Folosita:
- in retele de mici dimensiuni
- Cand routerul este conectat la Internet printr-un singur ISP

Principii de rutare

Fiecare router ia decizia de rutare de sine statator, bazandu-se pe informatia din propria tabela de rutare

Daca un router are anumite informatii in tabela de rutare, nu inseamna ca si celelalte routere au aceeasi informatie

Informatia de rutare despre o ruta de la o retea catre alta nu ofera informatia de rutare despre ruta inversa.

Ruta optima. Metrica

Ruta optima:

cea mai buna ruta catre o retea distanta, cand sunt mai multe rute disponibile
Aleasa de protocolul de rutare, cu ajutorul metricii
Ruta cu metrica cea mai mica

Metrica:

valoare cantitativa care masoara distanta catre o retea

Ex:

RIPv1, RIPv2 – metrica ó numarul de hopuri (routere) dintre router si reteaua distanta destinatie
EIGRP – metrica ó latimea de banda a conexiunilor de la router pana la reteaua destinatie finala

Equal cost load balancing

Se aplica cand un router are mai multe rute cu aceeasi metrica catre aceeasi destinatie
In tabela de rutare va fi prezenta reteaua destinatie si interfetele de iesire catre aceasta, fiecare cu costul (valoarea metricii) aferent
Traficul va fi distribuit pe fiecare interfata in mod egal
Creste eficienta si performanta retelei
Poate fi configurat pentru rutele statice si rutarea dinamica

Unequal cost load balancing

Posibilitatea unui router de a distribui traficul pe mai multe interfete catre o retea distanta, chiar daca valoarea metricii difera
Disponibila la protocoalele care au aceasta optiune (ex. EIGRP, IGRP)

Discutati pasii elementari ai unui pachet de ICMP (ping) de la PC1 la PC2

Pasul 1: La nivel de PC1:

“SI” logic intre @IP PC1 si SM PC1 => N1
“SI” logic intre @IP PC1 si SM PC2 => N2
N1 != N2 => PC2 se gaseste pe alta retea decat PC1 => pachetul trebuie trimis la default gateway (DG – R1)
PC1 cauta in tabela ARP (tabela IP – MAC) adresa MAC a DG. Daca nu o gaseste, trimite un broadcast si primeste reply cu @MAC a DG.

Pasul 2 (La nivel de R1). Cadrul Ethernet ajunge la R1 care:

verifica adresa MAC. Corespunde cu adresa MAC a interfetei fa0/0 a R1
verifica campul FCS din Trailer pentru erori.
decapsuleaza cadrul, deoarece a fost primit intact si ii este destinat => pachetul IP
verifica @ IP destinatie. @IP apartine altei retele.
verifica tabela de rutare pentru a gasi o retea care sa includa reteaua destinatie a pachetului IP. Daca nu o gaseste, se renunta la pachet.
gaseste ca pachetul poate fi trimis catre 192.168.4.0/24 prin ruta 192.168.2.0/24 disponibila prin interfata Fa0/1.
Cauta @MAC a interfetei Fa0/0 a R2. Daca nu o are in tabela ARP, trimite un ARP request si R2 va raspunde printr-un ARP reply cu @ MAC a interfetei Fa0/0, care va fi adaugata in tabela ARP.
Incapsuleaza pachetul intr-un cadru Ethernet, deoarece interfata de iesire catre reteaua destinatie este Ethernet.
Trimite cadrul catre R2

Pasul 3 (La nivel de R2).

Cadrul Ethernet ajunge la R2 care repeta operatiunea facuta de R2 cu mentiunea ca in cadru adresa destinatie va fi de broadcast, deoarece protocolul de nivel 2 a fost ales HDLC.

Pasul 4 (La nivel de R2).

Cadrul Ethernet ajunge la R2 care repeta operatiunea facuta de R2 cu mentiunea ca in cadru adresa destinatie va fi de broadcast, deoarece protocolul de nivel 2 a fost ales HDLC.

Pasul 4 (La nivel de R3).

[/gdlr_tab]

[/gdlr_row]

[/gdlr_accordion]

Final Quiz

Comments are closed.

Vă rugăm să vă autentificați

Nu aveți cont?