Teleliikenne vs. Dataliikenne Piirikytkentä & Pakettikytkentä



Samankaltaiset tiedostot
Harjoituksen sisältö ja tavoitteet

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku) Keskuskone ja oheislaitteet

Tehtävä 2: Tietoliikenneprotokolla

Liikenneteoriaa (vasta-alkajille)

2. Esimerkkejä eri järjestelmien mallintamisesta (osa 1)

S Teletekniikan perusteet

1. Tietokoneverkot ja Internet

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku) Keskuskone ja oheislaitteet

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Piirikytkentäinen evoluutio. Annukka Kiiski

» multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton. ongelma: käyttövuoron jakelu Yhteiskäyttöisen kanavan käyttö

4. MAC-alikerros. yleislähetys (broadcast) ongelma: käyttövuoron jakelu. » multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton

Kuva maailmasta Pakettiverkot (Luento 1)

Demonstraatiot Luento

Kanavointi (multiplexing) Samalla linkillä usean yhteyden sanomia. Siirtonopeus, siirtoaika. Lasketaan! Ratkaistaan!

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja oheislaitteet. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku)

OSI malli. S Tietoliikenneverkot S Luento 2: L1, L2 ja L3 toiminteet

Protokollien yleiset toiminnot

Chapter 1 Introduction

Vuonohjaus: ikkunamekanismi

1. Tietokoneverkot ja Internet

Standardiliitännät. Tämä ja OSI 7LHWROLLNHQQHWHNQLLNDQSHUXVWHHW $(/&7 0DUNXV3HXKNXUL

S Tietoliikenneverkot

Foscam kameran asennus ilman kytkintä/reititintä

OSI-malli. S Tietoliikenneverkot. Miksi kytketään. Välitys ja kytkeminen OSI-mallissa. /XHQWR.\WNHQWlMDUHLWLW\V

Siltojen haitat. Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat 2/19/ Kytkin (switch) Erittäin suorituskykyisiä, moniporttisia siltoja

TVP 2003 kevätkurssi. Kertaus Otto Alhava

Reititys. Reititystaulukko. Virtuaalipiirin muunnostaulukko. Datasähkeverkko. virtuaalipiiriverkko. Eri verkkotekniikoita

Kaikki analogiset järjestelmät digitaalisiksi ja verkkokäyttöisiksi - jo tänään Kustannustekkuutta ja joustavuutta työskentelyyn

Tiedonvälitystekniikka 1-3 ov. Kurssin sisältö ja tavoite

SOLUKKORADIOJÄRJESTELMÄT A Tietoliikennetekniikka II Osa 17 Kari Kärkkäinen Syksy 2015

Tietokone. Tietokone ja ylläpito. Tietokone. Tietokone. Tietokone. Tietokone

Siltojen haitat Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat

Nimi: Op.numero: Yritän arvosanan korotusta, olen läpäissyt IVT:n tentin

Reititys. Tämä ja OSI 7LHWROLLNHQQHWHNQLLNDQSHUXVWHHW $(/&7 0DUNXV3HXKNXUL. Yhteyden jakaminen Reititys Kytkentä Internet-protokolla TCP, UDP

Verkkokerroksen palvelut. 4. Verkkokerros. Virtuaalipiiri (virtual circuit) connection-oriented ~ connectionless. tavoitteet.

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Pakettikytkentäiset verkot. Helsinki University of Technology Networking Laboratory

Mikä on internet, miten se toimii? Mauri Heinonen

Kuljetuskerros. Tietokoneverkot. Matti Siekkinen Pasi Sarolahti

Älypuhelinverkkojen 5G. Otto Reinikainen & Hermanni Rautiainen

Luennon sisältö. Protokolla eli yhteyskäytäntö (1) Verkon topologia

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Piirikytkentäinen evoluutio

INTERNET-yhteydet E L E C T R O N I C C O N T R O L S & S E N S O R S

3. Kuljetuskerros 3.1. Kuljetuspalvelu

Piirikytkentäiset kytkentäkentät. Kapeakaistakenttä kytkee PCM-aikavälejä

100 % Kaisu Keskinen Diat

Lisää reititystä. Tietokoneverkot 2009 (4 op) Syksy Futurice Oy. Lisää reititystä. Jaakko Kangasharju

Lisää reititystä. Tietokoneverkot 2008 (4 op) Syksy Teknillinen korkeakoulu. Lisää reititystä. Jaakko Kangasharju

Piirikytkentäinen verkko -ensin varataan resurssit yhteyttä varten -sitten datan siirto yhteyttä pitkin -vapautetaan resurssit.

Kanavointi (multiplexing)

Verkottunut suunnittelu

TeleWell TW-EA510v3(c) & 3G/4G

TeleWell TW-EA515 (b)

Algoritmit 1. Luento 7 Ti Timo Männikkö

Service Level Agreement. Service Level Agreement. IP verkkopalvelu. S Verkkopalvelujen tuotanto Luento 1: Service Level Agreement

Reiluus. Maxmin-reiluus. Tärkeä näkökohta best effort -tyyppisissä palveluissa. Reiluuden maxmin-määritelmä

ABTEKNILLINEN KORKEAKOULU Tietoverkkolaboratorio

Internet-yhteydet maanläheisesti Combi Cool talvipäivät 2010

1. Johdanto luento01.ppt S Liikenneteorian perusteet - Kevät

3. Kuljetuskerros 3.1. Kuljetuspalvelu

TeleWell TW-EA711 ADSL modeemi & reititin ja palomuuri. Pikaohje

Algoritmit 1. Luento 8 Ke Timo Männikkö

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Kuljetuskerros

Lyhenteet Siirtoprosessin vaiheet (ja vastaavat viestit) NPO Siirtopyyntö NPOC Siirtohyväksyntä NPC Siirtovahvistus SC-NOTICE SD-NOTICE

SDH. Mikä SDH 0DUNR/XRPD

Monimutkaisempi stop and wait -protokolla

8.5. Järjestyssuhteet 1 / 19

(Puhelin)verkkokomponentit. Kytkentäiset verkot. Piirikytkentä. Kytkentäkenttä

Verkkoliikennettä Java[ssa lla] Jouni Smed

OSI ja Protokollapino

HOW-TO: Kuinka saan yhdistettyä kaksi tulospalvelukonetta keskenään verkkoon? [Windows XP]

PIKAOPAS MODEM SETUP

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat. Protokollien kerrosrakenne. Mitä monimutkaisuutta?

Liikenneteorian tehtävä

Internet ja tietoverkot. 1. Tietoverkkojen peruskäsitteet. Oulun yliopisto Tietojenkäsittelytieteiden laitos Periodi / 2015

Sanoman siirto paketteina: ei etenemisviivettä, ei jonotuksia

LIITTEIDEN lisääminen laskulle. Pikaohje (1.1)

Mat Operaatiotutkimuksen projektityöseminaari. Optimal Radio Scheduling - Projektisuunnitelma

j n j a b a c a d b c c d m j b a c a d a c b d c c j

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki

Graafit ja verkot. Joukko solmuja ja joukko järjestämättömiä solmupareja. eli haaroja. Joukko solmuja ja joukko järjestettyjä solmupareja eli kaaria

AB TEKNILLINEN KORKEAKOULU

Macintosh (Mac OS X 10.2) Verkkoasetukset Elisa Laajakaista yhteyksille:

Tamico Yrityssähköposti

TeleWell TW-3G+ USB / EXPRESS. HSDPA / 3G (UMTS) / EDGE / GPRS -modeemi ASENNUSOHJE

PCM (Pulse Code Modulation)

T1-linja (tai DS1 (digital signal)) T1-linjojen yhdistäminen SONET/SDH. Tavoitteet

PCM (Pulse Code Modulation)

Videoneuvottelu. Johdanto. Järjestelmät. Telepresensce. Laitteisto. Ryhmäneuvottelut

Käyttöopas kahden kameran väliseen tiedostojen siirtoon

Järjestelmäarkkitehtuuri (TK081702) Web Services. Web Services

Tiedonsiirto helposti navetta-automaation ja tuotosseurannan välillä

TeleWell GPRS-modeemin ohjekirja

Internet Protocol version 6. IPv6

Referenssit ja näytteenotto VLBI -interferometriassa

1. (a) Seuraava algoritmi tutkii, onko jokin luku taulukossa monta kertaa:

Induktiotodistus: Tapaus n = 0 selvä; ol. väite pätee kun n < m.

Transkriptio:

CT30A2003 Tietoliikennetekniikan perusteet Teleliikenne vs. Dataliikenne Piirikytkentä & Pakettikytkentä Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 1

Kytkentäiset verkot Kytkentäinen verkko koostuu toisiinsa kytketyistä solmupisteistä (node) Verkkoa käyttäviä laitteita, esim. tietokoneita, kutsutaan asemiksi (station) Solmut tarjoavat asemille tietoliikenneverkon palvelun ja siirtävät asemien dataa data siirretään solmusta solmuun (kytkentä) kunnes saapuu vastaanottavan aseman liitäntäsolmuun, joka toimittaa datan perille Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 2

Kytkentäiset verkot Yleisesti kytkentäisissä verkoissa toiset solmut toimivat pelkästään verkon sisäisinä pisteinä, toiset taas ottavat vastaan ja luovuttavat dataa asemille solmujen väliset linkit on jaettu kanavoinnin (multiplexing) avulla verkot eivät ole täysin kytkettyjä (ei linkkiä jokaisen solmuparin välillä) kuitenkin, mitä enemmän on mahdollisia polkuja solmujen välillä, sitä luotettavammaksi verkko muodostuu Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 3

Yksinkertainen kytkentäinen verkko Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 4

Communication Networks communications network a collection of nodes redundant connections increase network reliability switching technologies: circuit switching packet switching in addition to switching functions, some nodes also deliver data to attached stations network is not fully connected so there is not a direct link between every possible pair of nodes

Tele/Dataliikenne Tietoliikenne on perinteisesti jaettu: Teleliikenteeseen Puhelinverkot PSTN (public switched telephone network) ISDN GSM Dataliikenteeseen Dataverkot X.25 (ITU-T:n määrittelemä liityntätstandardi) lähiverkot Internet GPRS Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 6

Tele/Dataliikenne, piiri/pakettikytkentä Jaon takana on eri sovellusten (ääni/data) erilaiset vaatimukset Teleliikenteessä puhe/ääni tarvitsee reaaliaikaisen kommunikointiväylän Piirikytkentä Datalle on tärkeämpää, että kommunikointiväyliä käytetään mahdollisimman tehokkaasti Pakettikytkentä Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 7

Piirikytkentäiset verkot Piirikytkentä: Varatuilla resursseilla päästään tavoitteeseen eli reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon Sovelias menetelmä teleliikenteen ongelmiin kehitetty puheen siirtoon Käytetään myös jossain yksityisissä kiinteissä yhteyksissä (leased line), myös dataliikenteen siirtoon Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 8

Piirikytkentäiset verkot Kommunikaatio pitkin piirikytkentäistä verkkoa edellyttää määriteltyä yhteyspolkua kahden aseman välillä Yhteyspolku on kytketty peräkkäisillä verkkosolmujen välisillä linkeillä Jokaisessa fyysisessä linkissä loogisia kanavia omistettu viestinvälitykselle ja eri yhteyksille Viestinvälitys pitkin piirikytkentäistä verkkoa sisältää kolme vaihetta: 1. Yhteyden muodostus (piirin muodostus) 2. Datan siirto 3. Yhteyden lopetus (piirin purku) Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 9

Piirikytkentä Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 10

Piirikytkentäiset verkot Esimerkki: Yhteyden muodostus asemasta A asemaan E 1. Asema A lähettää pyynnön solmulle 4 pyytäen yhteyttä asemaan E 2. Solmu 4 etsii reitin solmuun 6 reititysinformaatiota, saatavuusmittauksia ja kustannuksia tutkimalla, ja valitsee linkin solmuun 5 (tai solmuun 7) 3. Solmu 4 varaa vapaan kanavan (esim. FDM, TDM) valitusta linkistä 4. Solmu 5 varaa kanavan solmuun 6 ja kytkee sisäisesti tämän kanavan solmusta 4 tulevaan kanavaan 5. Solmu 6 ottaa yhteyden asemaan E ja testaa onko se valmis hyväksymään yhteyden. B C D A 4 1 5 2 3 6 E 7 F Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 11

Piirikytkentäiset verkot Päästä-päähän yhteys on muodostettava ennen varsinaista datan siirtoa jokaisesta linkistä ja solmun sisäisestä kytkennästä varattava kapasiteettia yhteyttä varten Kanavan kapasiteetti on varattuna ko. yhteydelle koko yhteyden ajan vaikka dataa ei kulkisikaan puheessa kanava saattaa olla hyvin käytetty, mutta ei silti 100% Yhteydenmuodostusaika merkittävä (vrt. pakettikytkentäiset verkot) Kun yhteys on kerran muodostettu sen varaamat resurssit ovat käytössä vain ja ainoastaan ko. yhteydelle niin kauan kunnes yhteys puretaan Data siirretään vakionopeudella Ainoa viive joka siirron aikana syntyy on linkkien välinen etenemisviive Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 12

Piirikytkentäisten verkkojen esimerkkejä Esimerkkejä piirikytkentäisistä verkoista yleinen puhelinverkko (PSTN) dataliikenne modeemien avulla vaihteet (private branch exchange, PBX) yritysten yksityisissä verkoissa PBX-järjestelmät yhdistetty niiden liikenteelle omistetun linjan avulla (leased line) datavaihteet (PBX:n kaltaisia, tietokoneiden ja terminaalien liittämiseen) Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 13

Piirikytkentäiset verkot Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 14

Digitaalinen piirikytkentäsolmu sisältää verkkoliitännän (network interface) digitaalisen kytkimen hallintayksikön yhteyden muodostus, ylläpito ja poisto Piirikytkentä Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 15

Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 16

Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 17

Piirikytkennän signalointitavat Signalointi voi tapahtua varsinaisen puheen kanssa samalla kanavalla kaistansisäisesti (sekaisin puheen kanssa) kaistan ulkopuolella omalla kanavallaan yhteinen kanava eri datavirroille Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 18

Piirikytkennän signalointitavat Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 19

Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 20

Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 21

Pakettikytkennän periaatteet Pakettikytkentäiset verkot Data pilkotaan pieniin paketteihin siirtoa varten Paketin koko riippuu pitkälti siirtoverkosta Jokainen datapaketti sisältää käyttäjän dataa (itse siirrettävä tieto) ja kontrolli-informaatiota (mm. osoitetiedot) Reitin solmuissa paketit varastoidaan lyhyeksi aikaa ja lähetetään seuraavalle solmulle Solmujen täytyy olla tietoisia verkon tilasta (eli mitä reittiä paketit kannattaa siirtää) User data Control information (packet header) Packet Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 22

Pakettikytkentä Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 23

Pakettikytkentäiset verkot Esimerkki: Paketin lähetys asemasta A asemaan E Paketti sisältää kontrolli-informaatiota, joka ilmaisee halutun päämäärän Paketti lähetetään solmusta A solmuun 4 Solmu 4 varastoi paketin ja määrittelee seuraavan etapin reitillä (olkoon 5) Solmu 4 laittaa paketin jonoon Kun linkki solmuun 5 on vapaana paketti lähetetään Proseduuri toistuu samalla tavoin solmulle 6 B C D A 4 1 5 2 3 6 E 7 F Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 24

Pakettikytkentäiset verkot Pakettikytkennän etuja piirikytkentään verrattuna Verkon tehokkuus on parempi solmusta solmuun linkit voidaan jakaa dynaamisesti kaikilta asemilta tulevien pakettien kesken Piirikytkennässä linkin kanava on koko ajan varattuna vain tietylle yhteydelle vaikka dataa ei liikkuisikaan Pakettikytkentäinen verkko voi suorittaa datanopeuden muunnoksen siinä tapauksessa, jos kaksi asemalla on eri nopeuksiset yhteydet Piirikytkentäisessä verkossa liikenteen kasvaessa suureksi uudet yhteydet estetään kunnes liikennemäärä alenee kun taas pakettikytkentäisessä verkossa paketit hyväksytään välitysviiveen kasvun hinnalla Pakettikytkentäisessä verkossa voidaan määrätä eri prioriteetteja paketeille korkeamman prioriteetin paketeille etuajo-oikeus Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 25

Pakettikytkentä A 10 Mbs Ethernet statistical multiplexing C B queue of packets waiting for output link 1.5 Mbs D 45 Mbs E Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 26

Pakettikytkentäiset verkot Pakettikytkennässä on käytössä kaksi eri kytkentätapaa: tietosähke ja virtuaalipiiri Tietosähke / datagrammi: paketit lähetetään täysin itsenäisinä ilman viittausta muihin jo lähetettyihin paketteihin jokaiselle paketille toisista riippumaton reitityspäätös solmuissa vastaanottopäähän paketit saattavat saapua mielivaltaisessa järjestyksessä, jolloin niiden järjestäminen oikeaan järjestykseen on vastaanottoaseman tehtävä esim. pakettien järjestysnumeroiden avulla Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 27

Pakettikytkentäiset verkot Virtuaalipiiri: lähettävä asema lähettää ns. Call-Request paketin joka etsii sopivimman reitin kohdeasemaan jos vastaanottaja on valmis vastaanottoon se lähettää ns. Call-Accept paketin samaa reittiä takaisin lähettäjälle lähettäjä lähettää pakettinsa vastaanottajalle vakioreittiä pitkin (reitityspäätöksiä ei tarvita) yhteys lopetetaan ns. Clear-Request paketilla huom.: VP ei tarkoita, että polun tulisi olla varattu yhteydelle kuten piirikytkennässä Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 28

TIETOSÄHKE VIRTUAALIPIIRI Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 29

Pakettikytkentäiset verkot Datagram ja Virtual circuit -vertailua Datagrammin ja virtuaalipiirin suurin ero on siinä että datagrammissa jokaiselle paketille tehdään erikseen reitityspäätös virtuaalipiirissä vain Call-Request paketille paketit liikkuvat virtuaalipiirissä nopeammin ja varmasti alkuperäisessä järjestyksessä Datagrammin hyötyjä on se että päästä-päähän reitin etsiminen valintaa ei lähetyksen alussa tarvitse suorittaa -> jos vain muutama paketti lähetettävä on tämä tapa nopeampi kuin virtuaalipiirin tapauksessa Datagrammi-lähetys mukautuu ruuhkatilanteisiin valitaan reitti ruuhkattoman solmun kautta Virtuaalipiirissä jonkin reitin varrella olevan solmun kaatuminen estää sen kautta menevien datavirtojen lähetyksen kun taas datagrammissa kierretään tämä valitsemalla uusi reitti Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 30

Pakettikytkentäiset verkot Pakettikoko Paketin koossa on otettava huomioon se, että solmun täytyy vastaanottaa paketti kokonaisuudessaan ennen kuin se voi lähettää sitä seuraavalle solmulle Usein kannattaa suosia pienempiä paketteja suurien sijaan koska silloin koko datavirran siirto nopeutuu Pakettikoossa on kuitenkin optimi jonka jälkeen ei dataosaa kannata enää pilkkoa tietty määrä ohjausinformaatiota joka paketissa Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 31

Pakettikoko ESIM. Viestin koko 40 tavua Ohjausinformaatio 3 tavua lähetetään asemalta X asemalle Y kahden solmun kautta Kokonaisajat: yhdellä paketilla 129 tavun siirtoaika kahdella paketilla 92 tavun siirtoaika viidellä paketilla 77 tavun siirtoaika siitä ylöspäin kokonaissiirtoaika alkaa taas kasvaa Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 32

Piiri- ja pakettikytkentä Kytkentätekniikoiden suorituskykyä mitatessa tulee ottaa huomioon 3 erilaista viivettä etenemisviive: kuinka kauan signaali etenee solmujen välillä siirtoviive: kuinka kauan menee lähettimeltä datalohkon lähetyksessä solmuviive / prosessointiviive: kuinka kauan solmu prosessoi kytkennän aikana seuraavan kalvon esim. vain ohjeellinen suorituskyvyn osalta, todellinen suorituskyky riippuu monista tekijöistä (verkon koko, topologia, ruuhkat, jne.) Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 33

Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 34

Piiri- ja pakettikytkentäiset verkot Piiri- ja pakettikytkennän suorituskykyvertailua : Piirikytkentä yhteydenmuodostus vie aikaa kun yhteys on saatu solmuissa ei tarvita prosessointia, koska reitti on vakio solmuviive olematon Virtuaalisen piirin pakettikytkentä yhteydenmuodostus samankaltainen kuin piirikytkennässä vakioreitti paketeille solmuviive saattaa nousta merkittäväksi, koska paketit asetetaan solmuissa jonoon odottamaan omaa lähetysvuoroaan seuraavaan solmuun Datagram-pakettikytkentä ei yhteydenmuodostusviiveitä koska jokainen paketti reititetään erikseen saattaa prosessointi solmuissa nousta merkittäväksi viiveeksi Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 35

Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 36