Multimedie- och kommunikationssystem B, 4p

1
Multimedie- och kommunikationssystem B, 4p

• Lektion 1 Översikt. Aktuella tillämpningar.
  TCP/IP och OSI-modellen. Kategorier av nätverk
  och tjänster. Kretskoppling. Paketförmedling.
  Multiplexing.

2
Välkommen till Datornätverk A, 5p!

• Denna kurs avser att ge förståelse för viktiga
  prestandamått, algoritmer och teorier inom
  områdena datornätverk och multimedietransmission,
  samt att orientera om hur dessa principer
  tillämpas inom aktuella standarder och protokoll.
  
• Kursen syfte är att dels att ge sådan
  allmänbildande kunskap om området som en
  IT-civilingenjör behöver oavsett fortsatt
  studiegång, dels att ge en introducerande
  översikt inför vidare studier inom studiegången
  Internetsystem.

3
Lärandemål

• Efter kursen ska du
• förstå och kunna beräkna viktiga kapacitets- och
  kvalitetsmått för datornätverk och multimediala
  kommunikationssystem.
• kunna beräkna utsignal/utdata från vanligt
  förekommande algoritmer för kodning och
  transmission av multimedia i nätverk.
• kategorisera och beskriva grundläggande
  egenskaper av vanliga kommunikationsprotokoll och
  standarder.
• ha kännedom om hur ovanstående teorier,
  algoritmer och principer tillämpas inom aktuella
  multimediala kommunikationssystem, t.ex.
  mobiltelefoni, IP-telefoni, digital-TV, IP-TV,
  media-on-demand och trådlös bredbandsaccess.

4
Kursuppläggning

• Kurslitteratur Behrouz A Forouzan, Data
  communications and networking, 3rd edition.
• Alternativ kurslitteratur Fred Halsall,
  Multimedia Communications Applications,
  Networks, Protocols and Standards.
• Kurswebbplats webct.miun.se.
• Prioritera räkneuppgifter.
• Tre laborationstillfällen.
• Tre hemuppgifter som förberedelse inför labbarna.

5
Chapter 1
Introduction
6
Aktuella multimediala kommunikationstjänster

• Broadcastingtjänster Analog och digital radio
  och TV, IP-TV, bredbands-TV
• Video-on-demand, Movie-on-demand
• Interaktiv TV
• Peer-to-peer-tjänster
• Interaktiva multimediala presentationer.
• Hypermedia, www.
• IP-telefoni
• Voice-over-IP
• Videokonferenser
• Messenger-tjänster
• Computer-telephony-integration (CTI)

7
Multiplex-metoder
Flera logiska kanaler på samma medium

• FDM Frequency Division Multiplex frekvens-
• delning (Flera frekvenskanaler)
• TDM Time Division Multiplex Tidsdelning.
  (Cykliskt återkommandetidluckor i en ram)
• Statistisk multiplex. (Paket-förmedling.)

8
Krets- och paketförmedling

• Kretskoppling
• Exempel
• Telefonnätet.
• ISDNIntegrated Service Digital Network,
• Ursprunglig GSM.
• Förbindelseorienterat.
• Frekvensdelnings- (FDMA) eller tidsdelningsmultipl
  ex (TDMA).
• Bra för realtidskommunikation dvs synkrona
  tjänster, t.ex. telefonsamtal och
  videokonferenser.
• Konstant tidsfördröjning.
• .- Låg datahastighet (bit per sekund) för varje
  användare.
• - Begränsat antal samtidiga användare (kanaler).
  Övriga får upptaget eller spärr.
• - Det tar tid att koppla upp.
• - Oanvänd kapacitet mellan dataöverföringar.

• Paketförmedling
• Exempel
• Internet (IP)
• X.25
• ATM
• LAN, WLAN
• Mobilsystemens GPRS-tjänst.
• Förbindelsefritt (IP) eller förbindelseorienterat
  (X.25, frame relay och ATM)
• Statistisk multiplex.
• Bra för asynkrona tjänster, t.ex. för
  filöverföring och e-post.
• Hög maximal datahastighet
• Effektivt utnyttjande av kapaciteten.
• Det blir aldrig upptaget.
• - Tidsfördröjningen blir lång och datahastigheten
  låg vid många användare.

9
Figure 1.18 a) Unicast communication modes
10
Figure 1.18 b) Broadcasting c) Multicasting
11
Amount of information

• Think about a number between 0 and 15. I am now
  going to guess it using as few yes and no
  questions as possible. I start by asking Is the
  number larger than or equal to 8?
• Yes
• Is the it larger than or equal to 12? (The
  interval is successively divided by 2.)
• No.
• Is the number larger than or equal to 10?
• Yes
• Is the number larger than or equal to 9?
• Yes.
• The amount of information you give me when you
  tell me that the number is 9 is 4 bits, because
  the amount of information in bits is the minimum
  number of yes and no questions that are required.
  We had 16 options, which is 24 2222,
  corresponding to 4 bits. If the number of options
  was 32 25 , it would require 5 bits.
• If yes is represented by the binary digit 1,
  and no by 0, the value in the above example can
  be represented by 1 0 1 1.

12
Bits and Bytes

• N bit can represent M2N different values.
• M values can be represented by N 2log M log
  M / log 2 values
• Example The N7 bit ASCII character code
  consists of M128 codes.
• 8 bits 1 byte (a unit for measuring amount of
  data)
• 1 kbit 1000 bit (previously 1024 bit).
• 1 Mbit 1000 kbit (previously 1024 kbit).
• 1 Gbit 1000 Mbit.
• 1 Tbit 1000 Gbit.

13
Data Representation

• Text using different codes
• Each character is represented by certain number
  of bits
• The number of bits in the code determins the
  number of different characters
• ASCII (7 bits), Extended ASCII (8 bits), Unicode
  (16 bits), ISO (32 bits)
• Numbers Binary number system
• Images A matrix of pixels represented by bit
  patterns
• Video A combination of images
• Audio Digitized voice and music

14
The Key Elements of a Protocol

• Syntax
• referes to the structure of data, meaning the
  order in which they are presented
• Semantics
• refferes to the meaning of each section of bits,
  how a particular pattern to be interpreted and
  which action should be taken based on the
  interpretation
• Timing
• refferes to when data should be sent and how fast
  they can be sent

15
Standards

• Standards provide guidelines to the
  manufacturers, vendors, goverment agencies and
  other service providers to ensure connectivity
  between different entities
• Development of standards is a very slow process
• Two types of standards
• De jure (by law) legislated by an officially
  recognized body, for example IEEE or ETSI.
• De facto (by fact) that are actually
  implemented into the products)
• propriatory (closed)
• nonpropriatory (open)

16
Some Standard Organizations

• ITU International Telecommunication Union
• CCITT International Telegraph and Telephone
  Consultative Committee
• ISO International Standards Organization
• IEEE Institute of Electrical and Electronic
  Engineering
• IRTF Internet Research Task Force
• IETF Internet Engineering Task Force

17
Direction of Data Flow

• Simplex channel
• The transmission is only in one direction
• Half-duplex channel
• The transmission is in both directions, but only
  one at a time (both directions cannot be used at
  the same time)
• Duplex channel
• The transmission is in both directions without
  limitation

18
Figure 1.2 Simplex
Example Video monitor. TV and radio
broadcasting.
19
Figure 1.3 Half-duplex
Example Communication radio. 2-wire Ethernet.
20
Figure 1.4 Full-duplex
Example Telephony. 4-wire Ethernet.
21
Different Line Configurations

• Point-to-point
• Two devices on a single channel (dedicated
  channel)

• Multipoint
• Many devices on a single channel (shared channel)

Example Bus network Wireless Network
22
Topology of Networks

• Topology defines the arrangement of links in a
  network

Topology
Ring
Bus
Full Mesh
Partial Mesh
Star
23
Figure 1.9 Star topology
or switch
24
Figure 1.10 Bus topology
25
Figure 1.11 Ring topology
26
LAN, MAN och WAN
Lokalt nätverk
Globalt nätverk
Stadsnät
27
Computer Networks Classification
Data flow machine
0.1 m
Circuit board
1 m
System
Multicomputer
Room
10 m
100 m
Building
Local area Network (LAN)
1 km
Campus
Metropolitan Area Network (MAN)
10 km
City
Country
100 km
Wide Area Network (WAN)
Continent
1000 km
Planet
The Internet
10,000 km
28
Nättopologier för WAN

• Hopkopplade LAN och WAN internetwork T.ex.
  Internet.

• Växlat WAN (stjärnnät)T.ex. X.25 eller ATM

Nätnoder
Växel. Kopplar ihop punkt-till-punkt-länkar.
Routervägväljare, kopplar ihop nätverk med olika
teknologier.
Datorer, terminaler, skrivare, etc.
29
Internetworking Concept and Model

• The goal is to build a unified, cooperative
  interconnection of networks that supports a
  universal communication service
• Detaches the notions of communication from the
  details of network technologies, and hides low
  level details from the user
• Provides a mechanism that delivers packet from
  their source to their ultimate destination in
  real time

30
The Internet Today

• Communication is possible by using a common
  Internet protocol that glues different networks.
• Internet emerged from the academic community and
  therefore has no central governance so far.

31
The internet versus the Internet

• Internetwork or internet (small i) generic
  term to mean an interconnection of networks
• Internet (Uppercase I) the specific worldwide
  network that uses the IP protocol (Internet
  protocol)

32
Punkt-till-punkt-förbindelser
Mikrofon
Högtalare
NACK
0110010
ACK
33
Punkt-till-punkt-förbindelser
Mikrofon
Högtalare
NACK
0110010
ACK
34
OSIs referensmodell
Motsv Internet-protokoll
SMTP, HTTP
TCP IP
Ethernet
35
(No Transcript)
36
FIgure 5.2a) Evolution of the TCP/IP reference
model
37
Figure 5.14 Common protocols
38
Figure 5.2b) Application of the TCP/IP reference
model
39
(No Transcript)
40
Figure 5.3a) Protocol layer interactions
41
Figure 5.2 b) End-to-end communications