Distridueret system Et distridueret system er en samling af uafhængige computere som fremstår overfor brugeren som et enkelt samordnet system Dvs: Selvstændige.

Præsentationer af emnet: "Distridueret system Et distridueret system er en samling af uafhængige computere som fremstår overfor brugeren som et enkelt samordnet system Dvs: Selvstændige."— Præsentationens transcript:

1 Distridueret system Et distridueret system er en samling af uafhængige computere som fremstår overfor brugeren som et enkelt samordnet system Dvs: Selvstændige maskiner med noget software der gør at de overfor brugeren fremstår som en helhed. Fx: WWW, Netværksfilsystemet, Amoeba, osv.

2 Distribueret system

3 Kritiere for dist. systemer. end-to-end latency (delay). latency jitter. Simultaneous delivery ved Multicast. Average data Rate (throughput). Message Loss Ratio. error detection. Node error. Scalability. Over all reliability.

4 Grundlæggende Datanet Trafiktyper. InformationsflowTrafik karakteristikTrafikkravKapasitetskrav Interaktiv trafikSporadiskDelay, PålidelighedFå Kbps Ikke interaktiv trafikStokastiskThroughputMeget forskellig. Ofte få Mbps Interaktiv videoPeriodiskThroughput, DelayVariere afhængig af kvaliteten.Typisk: 64 Kbps – 100 Mbps Interaktiv audioPeriodiskDelay, JitterVariere afhængig af kvaliteten.Typisk: 2 Kbps – 100 Kbps StreamingPeriodiskThroughputAfhænger af indhold. (Video og/eller audio) FeedbackPeriodiskDelay, JitterFå Kbps

5 Grundlæggende Datanet Det fysiske lag Network Fysisk Data link Transport Session Presentation Applikation Medie Modulation Hastigheder

6 Grundlæggende Datanet Det fysiske lag Fysisk Fysisk protokol Bit Fysisk Shannons theorem: Max antal bit /sek = H log2(1 + S/N). Hvor: H er båndbredden i Hz. S/N er signal/støj forholdet Dvs. Hurtig forbindelse kræver: Stor båndbredde. Stort signal/støj forhold.

7 Grundlæggende Datanet Det fysiske lag: RS-232 UART+line driver RS-232 UART+line driver

8 Grundlæggende Datanet Det fysiske lag: Medie Fysisk Twisted pair. Coaxial kabel. Optisk fiber. Powerline. WireLess.

9 Grundlæggende Datanet Twisted pair

10 Grundlæggende Datanet Twisted pair Kategori 5. Typisk båndbredde: op til 600 MHz. Typisk transmissionshastighed: Op til 100 Mbps. Kategori 3. Typisk båndbredde: op til 250 MHz. Typisk transmissionshastighed: Op til 10 Mbps. Kategori 5e Kategori 6

11 Grundlæggende Datanet Coaxial kabel Typisk båndbredbe: op til 1 GHz. Typisk transmissionshastighed: > 100 Mbps.

12 Optisk fiber

13 Core Cladding Escaping light

14 Optisk fiber

15 Grundlæggende Datanet Optisk fiber Chromatic dispersion og Attenuation i optisk fiber Lys ind Lys ud Typisk dæmpning: 0.2 dB/km eller ca 5 %. Typisk båndbredde: 30.000 GHz. Dvs. ideelt > 30 Tbps Typisk transmissionshastighed: Op til 10 Gbps eller mere

16 Powerline

17

18 Fordel: Allerede eksisterende net. Apparatet skal ofte afligevel tilsluttets 220 V. Ulemper: Dårligt signal støjforhold. Shannon’s theorem: C = B log (1 + S/N) Et hus har ofte adskilte El-installationer. En pr fase.

19 Grundlæggende Datanet Wire Less

20 Grundlæggende Datanet Wire Less

21 Grundlæggende Datanet Wire Less Lav data hastighedHøj data hastighed Små afstande. Store afstande.

22 Grundlæggende Datanet GSM Digitalt mobiltelefon net 2G: Egenskaber: Hastighed: 9.6 Kbps. Multiplexing : TDMA - Time Division Multiple access. Rækkevidde. Op til 70 km. Strømforbrug: Relativ lav. Batteri levetid, flere timer Pris: Relativ lav. Frekvensbånd: 1.8 GHz Modulation: GMSK – Gaussian Minimum Shift Keying. Anvendelse: Mobiltelefoni, primært tale.

23 Grundlæggende Datanet Multiplexning Hvordan kan flere bruge det samme medie på samme tid ? 1.Space division multiplexing. SDM 2.Frequency division multiplexing. FDM 3.Time division multiplexing. TDM 4.Code division multiplexing. CDM

24 Grundlæggende Datanet Space division multiplexing. FDM Hver sender sit eget medie. Fx. Gamle analoge telefoner, en ledning til hver samtale. Radio og TV stationer med så stor afstand, at de kan bruge samme frekvens. Simple punkt til punkt protokoller som RS-232

25 Grundlæggende Datanet Frequency division multiplexing. FDM Hvis kommunikationsmediet har N gange større båndbredde, end den enkelte sender kræver, kan man sende op til N datastrømme samtidigt.

26 Grundlæggende Datanet Frequency division multiplexing. FDM Fordel: Ingen dynamisk koordination. Fungerer også for analoge signaler. Ulemper: Spild af båndbredde, hvis trafikken er ulige fordelt. Ufleksibel.

27 Grundlæggende Datanet Time division multiplexing. TDM

28 Grundlæggende Datanet Time division multiplexing. TDM Fordel: Kun en carrier på mediet. Høj udnyttelse. Fleksibel Ulemper: Kræver præcis synkronisering.

29 Grundlæggende Datanet Frequency and Time division multiplexing. Fx GSM Fordel: Bedre beskyttelse mod aflytning. Bedre beskyttelse mod frekvensselektiv støj. Ulemper: Kræver præcis synkronisering.

30 Grundlæggende Datanet Code division multiplexing. CDM a: Chip sequence b: Bipolær chip sequence c: Eks. på transmissioner d: Det, som C modtager Krav: 1.Chip sekvenserne er ortogonale. Dvs. samme antal, ens og forskellige, bit 2.Signalerne adderer lineært.

31 Grundlæggende Datanet Code division multiplexing. CDM eller Code division multiple Access. CDMA Fordel: God beskyttelse mod aflytning. Flere samtidigt på samme kanal. Ulemper: Forholdsvis lav datarate. Mere kompleks signalgenerering og rekonstruktion.

32 Grundlæggende Datanet GSM Digitalt mobiltelefon net 2G: Egenskaber: Hastighed: 9.6 Kbps. Multiplexing : TDMA - Time Division Multiple access. Rækkevide. Op til 70 km. Strømforbrug: Relativ lav. Batteri levetid flere timer Pris: Relativ lav. Frekvensbånd: 1.8 GHz Modulation: GMSK – Gaussian Minimum Shift Keying. Anvendelse: Mobiltelefoni, primært tale.

33 Grundlæggende Datanet Modulation Hvordan kan digitale signaler sendes gennem en analog kanal? Brug et modem. Grundlæggende metoder: b: Amplitude mod. c: Freq. mod. d: Fase mod.

34 Grundlæggende Datanet Avanceret fase modulation Fase modulation – Phase Shift Keying. PSK Dvs faseskift af bæresignalet. Fx 45, 135, 225 og 315 grader. Dvs 2 bit pr skift. QPSK – Quadrature Phase Shift Keying(a). Eller kombineret Amplitude modulation med fase modulation Fx fire faser og fire amplituder: QAM-16 Quadrature amplitude modulation(b) dvs 4 bit pr skift.

35 Grundlæggende Datanet Avanceret frekvens modulation Frekvens modulation – Frequnce Shift Keying. FSK Avanceret – kombineret fase og frekvens modulation. MSK Minimum shift keying, QMSK Gaussian-MSK (GSM) Data Even Odd MSK F1: lav frekvens, F1n: lav frekvens 180 grader fase. F2: høj frekvens, F2n: høj frekvens 180 grader fase. Hvis: Even & Odd send F2 Ikke Even & Odd send F1 Even & ikke Odd send F1n Ikke Even & ikke Odd send F2n

36 Grundlæggende Datanet UMTS Digitalt mobiltelefon net 3G: Egenskaber: Hastighed: fx 384 Kbps. Med QoS. Multiplexing: CDMA/FDD - Code Division Multiple access./ Freq. division duplex Rækkevidde: Mange km. Strømforbrug: Relativ lav. Batteri levetid, flere timer Pris: Relativ lav. Frekvensbånd: 2.0 GHz Modulation: QPSK – Quadrature Phase Shift Keying. Anvendelse: Mobiltelefoni, tale og data.

37 Grundlæggende Datanet Wire Less Lav data hastighedHøj data hastighed Små afstande. Store afstande.

38 Grundlæggende Datanet ZigBee Billigt strømsvagt lavhastigheds net: Egenskaber: Hastighed: 20 Kbps eller 250 Kbps Multiplexing : FDMA – Freq. Division Multiple access Størrelse: CSMA/CD 255 enheder pr netværk. Rækkevidde: 10 – 100 m Strømforbrug: Lille. Bateri levetid > 1 år Pris: lav. Få kroner. Frekvensbånd: 2.4 GHz og 868/915 MHz Modulation: DSSS – Direct sequence spread spectrum. Anvendelse: Automation, fjernbetjening, Kom. med I/O enheder osv.

39 Grundlæggende Datanet Bluetooth Kontor netwærk. Egenskaber: Hastighed: Op til 720 Kbps Multiplexing: FDMA – Freq. Division Multiple access Netstørrelse: Op til 8 enheder i et piconet ( en master og 7 slaver) Piconet kan kombineres til større scatternet. Rækkevidde: 10 – 100 m Strømforbrug: Relativ lav. Batteri levetid flere timer Pris: Relativ lav. < 100 kr. Frekvensbånd: 2.4 GHz Modulation: FHSS – Freq. Hopping spread spectrum. Anvendelse: Trådlød notebook, headset. Printere osv.

40 Grundlæggende Datanet 802.11b Wireless Ethernet. Egenskaber: Hastighed: op til 11 Mbps Størrelse: Ubegrænset CSMA/CD. Rækkevidde: Op til 300 m Strømforbrug: Relativ lav. Batteri levetid flere timer Pris: Relativ lav. Frekvensbånd: 2.4 GHz Modulation: PSK - DSSS med CCK – Direct Sequence Spread Spectrum med Complementary Code Keying Anvendelse: Trådlød internet.

41 Grundlæggende Datanet 802.11a Wireless højhastigheds Ethernet. Egenskaber: Hastighed: op til 54 Mbps Størrelse: Ubegrænset TDMA/TDD.. Rækkevidde: Op til 200 m Problemer med mure og andre genstande. Pris: Relativ høj. Frekvensbånd: 5 GHz Modulation: OFDM - Orthogonal Freq. Division Multiplexing. Anvendelse: Trådlød internet, distribueret computing.

42 StandardCable typeEncodingDistanceSymbol rateTopology rs-232Single conductor NRZ15 m20 kbpsPoint-to-point rs-422Twisted pairMan- chester 1 km10 mbpsPoint-to-point rs-485Twisted pairMan- chester 1 km10 mbpsMulti drop ethernetTwisted pair / Coax Man- chester 1.5 km10-100 mbps Multi drop FDDIOptical fibres2 km>100 mbpsPoint-to point ZigBeeWirelessPSK1-100 m20 eller 250 Kbps Multi drop IEEE 802.11bWirelessDSSS med CCK 30-300 m 11 mbpsMulti drop BluetoothWirelessGaussisk BFSK 10-100 m 720 KbpsMulti drop HyperLAN/2Wireless64QAM30–50 m54 mbpsMulti drop

43 ISO 7-lags model Fysisk Data Link Network Transport Session Presentation Application Transmissions medie Stiktyper og signaler Signalniveauer Modulering Hastighed

44 ISO 7-lags model Fysisk Data Link Network Transport Session Presentation Application Fx Ethernet, Arcnet, CAN-BUS. Frameformater Tilgangsmetoder Checksum Sliding Window

45 Encapsulation Fysisk Data Link Network Transport Session Presentation Application Data H- app H- fys H- dlink H- net H- tra H- ses H- pre

46 Grundlæggende Datanet Datalink laget Protokol: Frameformat, Timing, Media acces control fx. Ethernet, ARC-net, IEEE 802.XX osv- Datalink Protokol 2 Fysisk net Fysisk lag

47 Protokoller CSMA/CD CSMA/CA LON CANbus P-net ARCnet TTP

48 Grundlæggende Datanet Ethernet Fysisk DataLink Fysisk DataLink Fysisk DataLink Fysisk DataLink Fysisk Data Link LLC MAC CSMA/CD IEEE 802.2 IEEE 802.3 Net segment Fx. 10Base-T, 100Base-TX, 100Base-FX

49 Ethernet – Fysisk lag 100 Mbps Twisted Pair: 100BASE-TX: 100 Mbps Fiber Optic: 100BASE-FX: 100 Mbps Twisted-Pair: 100BASE-T4: 10 Mbps Thick Coaxial: 10BASE5: 10 Mbps Thin Coaxial: 10BASE2: 10 Mbps Twisted Pair: 10BASE-T: 10 Mbps Optisk Fiber: 10BASE-F:

50 Ethernet – Fysisk lag

51 Bus-topologi Fysisk DataLink Fysisk DataLink Fysisk DataLink Fysisk DataLink Fysisk Data Link LLC MAC CSMA/CD IEEE 802.2 IEEE 802.3 Net segment

52 Frame format HeaderPayload or Data 866246-15004 Ethernet Frame Preamble Dest. add. Src. add. Frame type HeaderPayload CRC Fysiske adr eller MAC adr.

53

54 Grundlæggende Datanet CSMA/CD

55 Throughput

56 Delay on CSMA/CD

57 LON Fysisklag: TypeMedieHastighedLængde TP-10Twisted pair78 KbpsOp til 2.2 Km TP-1250Twisted pair1.25 Mbps125 m PL-20Power line5.4 KbpsEnvironment bestemt IP-10Over IPIP bestemt

58 LON Datalink lag: CSMA/CD med prediktiv p-presistent. Forbedret egenskab ved netværks overload. Hver enhed estimere lasten og sætter random backoff time intervallt afh. Af last. Lille last -> kort backoff time. Stor last -> lang backoff time.

59 CSMA/CA

60 CAN-BUS Ingen adressering. Identifier angiver databetydning. Multicast vha. Massage filtering. Message Types Data Frame: Sende data. Remote Frame: Anmodning om at få sendt data. Error Frame: Sendes hvis en enhed detektere en Bus fejl. Overload Frame: Sendes hvis en enhed ikke kan følge med.

61 Data Frame CAN 2.0A CAN 2.0B

62

63 P-net

64 Bus structure A physical ring without termination Medium Shielded Twisted pair Bus length max 1200 m Number of field devices Up to 125 devices Bit rate 76.8 kbit/s P-net: fysisklag

65 P-net

66 Multimaster System Timebased, virtual token The master who holds the “token” is allowed to send one request Individual “Max no of masters” - max 32 No “Headmaster” - all masters are equal Automatic synchronization

67 Virtuel Token