Számítógép hálózatok, Távközlő hálózatok

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

A tárgy célja a hallgatók megismertetése a korszerű nagysebességű mozgó (mobil) távközlési hálózatok architektúrájával, működésének alapjaival, protokolljaival és jelzésrendszerével, különös tekintettel az UMTS (3G) és LTE rendszerekre.

A tárgy az említett hálózatokat elsősorban a szolgáltatásokra és hálózati eljárásokra koncentrálva tárgyalja a felhasználók és az üzemeltetők szempontjából. A hálózat magasabb rétegeire koncentrálva a fizikai réteget és protokolljait csak érintőlegesen, olyan szinten tárgyaljuk, amennyi a magasabb rétegekbeli szolgáltatások és eljárások megértéséhez feltétlenül szükséges.

Tekintve az igen nagyszámú és folyamatosan fejlődő mobilhálózati protokollokat, a tárgyban csak a legfontosabb protokollokat és eljárásokat mutatjuk be magas szinten. A „bitvadászat” helyett inkább eszközöket adunk a hallgatóság kezébe ahhoz, hogy szükség esetén a 3GPP által kiadott protokoll ajánlásokat saját maguk is olvasni és értelmezni tudják.

Ennek keretében külön foglalkozik a tárgy az UMTS protokollok adatstruktúráinak megadására használt, valamint az informatika más területein is (pl. hálózatmenedzsment) elterjedt ASN.1 formális adatleíró nyelvvel. A szabványos ASN.1 kódolási szabályok közül a távközlési jelzőhálózatokban jelentős BER és PER kódolásokat részletesen ismertetjük

1. hét— Bevezetés

ITU 3 fázisú szolgáltatásdefiníciós módszertana: 1. előfizető szempontok, 2. hálózati szempontok, 3. megvalósítási kérdések

Távközlő hálózatok története, vezetékes jelzésrendszerek.

            Az SS7 jelzés rendszer vázlatos összefoglalása.

            Mobil hálózatok történelme: 0G-1G-2G-3G-4G...

2. hét — Az UTMS szolgáltatásai: R’99

Áramkörkapcsolt szolgáltatások: beszéd, adat, HSCSD

Csomagkapcsolt szolgáltatások: GPRS, SMS, EMS, MMS

Miért nem „hálózat” a GPRS, hanem „szolgáltatás”?

Mozgékonyság kezelés mint szolgáltatás: az IETF és az ITU „mozgékonyság fogalmai” közötti különbségek

Hol legyen az intelligencia? Hálózat kontra végberendezés: AIN/CAMEL, MeXe, SIM-Application toolkit

3. hét — Az UMTS R’99 felépítése

A maghálózat (CN) és a hozzáférési hálózatok (RAN) közötti különbségek. A CN alapvető elemei és ezek funkcionalitása: HLR/AuC, MSC/VLR + SGSN, GMSC+GGSN, EIR, SMSC.

A CN alapvető interfészei: H, C, D, E, F, Gs, Gf, Gn, Gp, Gr, Gc, Gi

Az UMTS R’99 rádiós hozzáférési hálózatai (RAN): GERAN és UTRAN.

A GERAN alapvető interfészei: Um, Air, Abis, A, Gb.

A GERAN alapvető elemei: MS, BTS, BSC

Az UTRAN alapvető interfészei: Uu, Iub, Iu, Iur

Az UTRAN alapvető elemei: Ue, NodeB, RNC

4. hét— A GERAN működése

A GERAN hozzáférési hálózat áramkörkapcsolt (CS módban): frekvencia sávok, moduláció, logikai és fizikai csatornák. Csatornakiosztási példa. Az előidőzítés (TA) és szerepe.

Kapacitás növelés javított modulációval (EDGE) és csatorna többszörözéssel (HSCSD)

A GERAN hozzáférési hálózat csomagkapcsolt (PS módban): blokkos átvitel, időleges blokkfolyamok (TBF). Logikai és fizikai csatornák. A/B/C osztályú működés, rádiós erőforrás gazdálkodás. Kapacitás növelés: adaptív kódolással, csatorna többszörözéssel: GPRS forgalmi osztályok.

5. hét  — Az integrált hozzáférési hálózat (CS és PS együtt): az UTRAN.

WCDMA alapismeretek, a közvetlen kódolásu CDMA.

Többszörös hozzáférési technológiák: FDMA, TDMA, (W)CDMA: versengés az erőforrásokért: frekvencia, idő és adóteljesítmény

Csatornázási és bitkeverő kódok logikai szerepe.

Mitől több az UTRAN, mint egy CDMA modulációjú GERAN: feladatok átvetele a CN-től: az RNC speciális szerepei: C-RNC, S-RNC, D-RNC

6. hét — Az UTMS R’99 továbbfejlődése

Architekturális változások az UMTS Release 4 és Release 5 hálózatokban. A hálózat evolúciója: a vertikálisan felosztott  hálózatoktól az egységes rétegelt hálózatokig: szolgáltatási réteg (service layer), vezérlési réteg (control layer) és kapcsolódási réteg (connectivity layer). A hordozó és a hordozó-vezérlés szétválasztása: a hordozófüggetlen hívásvezérlés (BICC, H.248/Megaco, RANAP, stb.). Az All-IP hálózat.

Az IP multimedia alrendszer (IMS) és szolgáltatásai. Az IMS csomópontok: HSS/SLF, P/S/I-CSCF, AS, MRF, BGCF, szerepei.

7. és 8. hét — Beszédátvitel a mozgó távközlésben

A beszéd, mint akusztikai jel: tulajdonságok, leírási modellek.

A beszédkódolás alapjai.

Lineáris predikció

Beszédkódolók a mobil távközlésben.

Kódolóalgoritmusok

GSM és 3G kodekek

            működési el, összehasonlítás

VoIP kodekek

NZH

9. hét CS jelzésfolyamok és eljárások

CS mozgékonyság kezelés: be- és kijelentkezés, helyzetfrissítés szerepe és jelentősége. GERAN autentikáció. CS rádiós errőforrás kezelés alapjai. Közeghozzáférés. Kimenő (MO) és bejövő (MT) áramkörkapcsolt hívások, kiértesités (paging). Mozgékonyság kezelés dedikált módban: bolyongás. Csatornaváltás (hívásátadá - HO) bolyongás közben. A HO fajtái: szinkronizált, nem szinkronizált. HO jelzés eljárások: intra-BTS, intra-BSC-intra-MSC HO. Az inter-MSC HO fajtái: kezdeti HO, folytatólagos-HO harmadik félhez, folytatólagos HO vissza a kiindulási ponthoz.

10. hét —PS jelzésfolyamok és eljárások

PS mozgékonyság kezelés: be- és kijelentkezés. A GPRS kombinált mozgékonyság kezelési eljárásai: bejelentkezés és kiértesítés. Kimenő (MO) és bejövő (MT) adatcsomagok átvitele.

PS rádiós errőforrás kezelés és a mozgékonyság kezelés (MM) kapcsolata: 2G és 3G MM állapotgépek.

11. hét —3G specifikus RAN jelzésfolyamok és eljárások

3G újdonsága: a folyamatos csatornaváltás (soft handover, SOHO) bolyongás közben: előnyök és hátrányok. A cella légzés.

A kiszolgáló rádiós alrendszer (SRNS) áthelyezési eljárás oka és jelentősége, az Iur interfész szerepe.

Csatornaváltás különböző RAN technológiák között (inter-system HO).

IMS és a multimédia. IMS alap-hívások, konferencia hívások, hangposta. AAA funkciók IMS-ben. Azonnali üzenetküldés. Jelenlét és csoport kezelés. Előfizetők kezelése. Együttműködés legacy hálózatokkal.

12. hét — 3GPP protokoll ajánlások megértése: ASN.1 nyelv: absztrakt szintakszis

Az ASN.1 nyelv alapjai.

            Univerzális adattípusok

            Adattípusok létrehozása

            TAG-ek és használatuk

            Nyílt típusok

Információs objektumok.

13. és 14. hét — 3GPP protokoll ajánlások megértése: ASN.1 nyelv: konkrét szintakszis

BER kódolás.

            Kódolási alapok

            Univerzális típusok kódolása

            Felhasználói típusok kódolása

            Nyílt típusok kódolása

PER kódolás.

            Kódolási alapok

            Univerzális típusok kódolása

            Felhasználói típusok kódolása

            Nyílt típusok kódolása

Pót ZH. Elővizsga.

• A szorgalmi időszakban: 1 NZH, az anyag első kb. 50%-ából
• A vizsgaidőszakban: vizsga                         
• Elővizsga : az utolsó órán. Előfeltétele: legalább elégséges(2) NZH
  A legalább jó(4) és jeles(5) NZH eredmény esetén az elővizsgát csak az anyag második 50%-ából kell letenni, vizsgajegy a két zárthelyi átlaga. Közepes(3) és elégséges (2) NZH eredmény esetén az elővizsgát teljes anyagból kell letenni.
  

Sikertelen zárthelyi a szorgalmi időszakban a pótzárthelyin pótolható. A sikertelen (pót)zárthelyi a pótlási héten különeljárási díj ellenében egy további alkalommal pótolható.

Igény szerint, az oktatóval egyeztetve.

1. Egyes előadások fóliái HTML/PDF verzióban elérhetők lesznek a félév során
2. 3GPP ajánlások: ’http://www.3gpp.org’
3. Olivier Dubuisson: ASN.1 — Communication between heterogeneous systems. To be published by Morgan-Kauffman Publishers. ’http://www.oss.com/asn1/bookreg2.html’
4. John Larmouth: ASN.1 Complete. To be published by Morgan-Kauffman Publishers. ISBN 0-12233-435-3. ’http://www.oss.com/asn1/bookreg.html’
5. R. Kreher, T. Rüdebusch: UMTS Signaling — UMTS Interfaces, Protocols, Message Flows and Procedures Analyzed and Explained.  John Wiley & Sons, ISBN 978-0-470-06533-4, 2007.
6. Ralf Kreher, Juergen Placht, Torsten Ruedebusch: UMTs Utran Signaling — Understand and Analyze UMTS UTRAN Message Flows and Procedures. Pro Business Gmbh, ISBN 3-937343-13-X, Berlin, 2003.
7. Gunnar Heine: UMTS, EGPRS & GSM — Upates with Release 99, 4 & 5. INACON Gmbh, Kriegsstrasse 154, 76133 Karlsruhe, Germany. ISBN 393627313-8
8. Gunnar Heine, GSM Networks: Protocols, Terminology and Implementation. ISBN 0890064717. Artech House, 1999
9. Gonzalo Camarillo & Miguel A. Garcia-Martin: The 3G IP Multimedia Subsystem. ISBN: 0470 87156 3. Wiley, 2005.