งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

CPE 426 Computer Networks Week 1: Introduction Review 1: Data Communications.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "CPE 426 Computer Networks Week 1: Introduction Review 1: Data Communications."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 CPE 426 Computer Networks Week 1: Introduction Review 1: Data Communications

2 Course Outlines  ดูใน Sheet  สามารถ Download ได้ 

3 TOPICS  1. Communication/NW Model  Ch  2. Communication Protocols OSI and TCP/IP  Ch  3. Communication/NW Topology  Ch. 13.8

4 TOPICS  4. Signal/Power/Loss  Ch  5. Data Coding(Line Coding)  Ch  6. Trasmission Media/Noise/Channel Capacity  Ch &

5 TOPICS  7. Multiplexing & DSL  Ch &  8. Asynchronous Communication  Ch  9. Synchronous Communication  Ch

6 TOPICS  10. Flow Control/Error Control/ARQ  Ch  11. Circuit vs Packet Switching NW  Ch %  ALSO Reference From CPE 326 (Stalling Book)

7 การสื่อสาร ประกอบด้วย 2 Entity Sender = Source ผู้ส่ง หรือแหล่งกำเนิดข้อมูล Destination ผู้รับ หรือ ปลายทางข้อมูล DATA Transmitter Receiver Transmission Medium Signal = สัญญาณ

8 Data comm.Model มี 5 ส่วน Sender = Source ผู้ส่ง หรือแหล่งกำเนิดข้อมูล Destination ผู้รับ หรือ ปลายทางข้อมูล DATA Transmitter Receiver Transmission Medium Signal = สัญญาณ File: ABCD…  Data Coding/Compression (ASCII, EBCDIC/ZIP) … … Line Coding/Modulation Plus Multiplexing Wire/Wireless ABC… Loss and Noise 01011… ABC… Plus Error ADC… Decodine/Demodulation Demultiplexing

9 ASCII Code  American Standard Code for Information Interchange  ASCII includes definitions for 128 characters: 33 are non-printing control characters (now mostly obsolete) that affect how text and space is processed; 94 are printable characters, and the space is considered an invisible graphic. The most commonly used character encoding on the World Wide Web was US-ASCII until December 2007, when it was surpassed by UTF-8control charactersspaceUTF-8

10 Mode ของการสื่อสาร  Data Communication Model ที่ กล่าวถึงใช้สำหรับการสื่อสารสองคน  ถ้ามีวงจรรับและส่งแยกจากกัน โดยใช้ Transmission Medium คนละตัว  Simplex  ถ้าใช้ Transmission อันเดียวกัน  Duplex  ถ้าสื่อสารสองทางได้พร้อมกัน  Full-Duplex  ถ้าสื่อสารสองทางไม่พร้อมกัน  Half-Duplex

11 Simplex บางครั้งเรียก 4-wire Duplex Source Destination Tx Rx Transmission Medium Source Destination Rx Tx Transmission Medium

12 Duplex Source Destination Tx Rx Transmission Medium Source Destination Rx Tx Source Destination Tx/Rx Transmission Medium Source Destination Tx/Rx Half-Duplex Full-Duplex

13 ถ้าเราต้องการสื่อสารมากกว่า 2 คน  ใช้วงจร(Duplex)ดังกล่าวตามจำนวนคู่ ของการสื่อสาร = Full Mesh Topology A BC D FE จำนวนวงจร = n(n-1)/2 =O(n 2 ) ราคาแพงมากถ้า n มีค่าสูง = O(n 2 ) Topology ในภาษา Network คือรูปแบบการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ต่างๆเข้าด้วยกัน

14 วิธีแก้คือ Share Medium และทำ Multiple Access Control  ใน LAN จะใช้ Topology 3 แบบที่สำคัญ  Bus (และ Tree), Ring, Star hub

15 วิธีแก้คือ Share Medium และทำ Multiple Access Control  ใน WAN มักจะเป็น Partial Mesh  Medium จัดได้ว่าเป็น Statistical Time Division Multiplexing แบบหนึ่ง A B C H G F D E End Node Intermediate Node = Switching/Routing Node

16 การ Share Medium  ต้องมีการควบคุม = Medium Access Control  End Node จะต้องมีการกำหนดชื่อหรือ Address สำหรับอ้างอิง หรือกำหนด Circuit Number  Intermediate Node จะใช้หมายเลขอ้างอิงดังกล่าว ในการตัดสินใจส่งข้อมูลต่อออกไป(Forwarding)  ดังนั้น  1. Data ที่ส่งจะต้องแปะส่วนหัว (Header) ด้วยข้อมูลต่างๆของ Address และการ Control เราเรียกว่าเป็นการทำ Encapsulation ผลลัพธ์ที่ได้เรียกว่า Frame  2. ที่ส่วนท้ายของ Frame จะมีการต่อด้วยข้อมูลช่วยตรวจจับความ ผิดพลาด (Error Detection) มักจะเป็น CRC Code เรียก Frame Check Sequence(FCS)  3. ก่อนหน้าส่วน Header และหลัง FCS อาจจะมีการเติมบิตสำหรับ ช่วยตรวจจับหัวและท้ายของ Frame (Frame Delimiter: Pre- amble/Post-amble)  4. สำคัญที่สุดต้องมีการกำหนดกฎเกณฑ์ต่างๆเหล่านี้ให้เป็น มาตรฐาน คือกำหนดเป็น Protocol ของการสื่อสาร

17 LAN vs WAN Technologies  LAN มักจะใช้การ Share Medium แบบ Contention ดังนั้นจะต้องมีขบวนการควบคุมการทำ Multiple Access  Topology ที่เหมาะสมคือ Bus, Ring, Star  WAN จะ Share Medium เช่นกัน แต่มักจะใช้วิธีของ Synchronous Multiplexing (TDM) ใน Circuit Switching Networkหรือ Statistical Multiplexing (ใช้ใน Packet Switching Network)  Topology ที่เหมาะสมคือ Mesh Network และมักจะเป็น Partial Mesh  Internetworking Technologies มักจะถูกใช้ในการ เชื่อมต่อระหว่าง LAN ผ่าน WAN Network  ที่นิยมคือ Internet (IP Network)

18 Protocol and Protocol Architecture  Protocol เป็นตัวกำหนดกฏเกณฑ์สำหรับการสื่อสาร  ถ้ากำหนดเป็นมาตรฐาน หรือ Standard การสื่อสารจะทำ ได้ง่ายระหว่างอุปกรณ์ที่ต่างกัน  ประกอบด้วย  Syntax  Data formats = รูปแบบของข้อมูล, เฟรม, การเข้ารหัส  Signal levels=ลักษณะของสัญญาณที่แทนข้อมูล  Semantics  Control information=การควบคุมการสื่อสาร  Error handling=การจัดการกับ Error  Timing  Speed matching=กำหนดอัตราการส่ง  Sequencing=กำหนดลำดับของข้อมูล

19 Protocol Architecture (Protocol Stack)  เนื่องจากการสื่อสารเป็นเรื่องที่ สลับซับซ้อน เราแบ่งการสื่อสารทั้งหมด ออกเป็น Module  แต่ละ Module มีหน้าที่เฉพาะของมัน  แต่ละ Module จะมีการสื่อสารระหว่าง Module อื่น  แต่ละ Module มี Protocol กำกับ  ปกติจะแบ่งเป็นลำดับชั้น เรียก Protocol Stack หรือ Protocol Architecture

20 Protocol Architecture (Protocol Stack)  Protocol Architecture ที่เป็นมาตรฐาน มีสองอัน  7 Layer OSI Reference Model ของ ISO  ปัจจุบันไม่ได้ใช้งานจริง แต่ใช้เป็น Reference  TCP/IP Protocol Suite (มี 5 ชั้น)  การสื่อสารเกือบจะทั้งหมด  มาตรฐานของ Internet

21 7 Layer OSI Reference Model

22 7 Layer  Layer 1: Physical Layer  ทำหน้าที่เชื่อมต่อผ่าน Physical Medium รับผิดชอบ แปลงบิตเป็นสัญญาณ เรื่องของการ Interface, สายนำ สัญญาณ,มองเห็นข้อมูลในลักษณะ Bit Stream  Layer 2: Data Link Layer  ประกอบข้อมูลเป็น Frame, รับผิดชอบในการสื่อสารผ่าน แต่ละ Link ทำ Error Control, Flow Control ผ่าน Link  Layer 3: Network Layer  รับผิดชอบในการส่งข้อมูลผ่าน Network, หาทิศทาง ข้อมูล, เชื่อมต่อกับ Layer บนเข้ากับ Network หลายๆ แบบ มองเห็นข้อมูลในลักษณะ Packet

23 7 Layer  Layer 4: Transport Layer  รับผิดชอบการส่งข้อมูลให้ถูกต้องจากต้นทางถึง ปลายทาง(End-to-End), จัดการในเรื่อง Error และ Flow Control ในระดับต้นทางถึงปลายทาง ข้อมูลที่ส่งจะถูกแบ่งเป็น Segment  Layer 5: Session Layer  ทำหน้าที่จัดตั้ง ดูแล การเชื่อมต่อ(Connection) ระหว่าง Applicationต้นทางและปลายทาง แบ่ง การเชื่อมต่อสื่อสารออกเป็น Session

24 7 Layer  Layer 6: Presentation Layer  รับผิดชอบในเรื่องรูปแบบและ Format ของ ข้อมูล การทำ Encryption รวมถึงการทำ Data Compression ให้อยู่ในรูปแบบที่สื่อสารได้  Layer 7: Application Layer  ทำหน้าที่เชื่อมต่อกับ Application และผู้ใช้

25 OSI Environment

26 การเชื่อมต่อผ่าน Router

27 TCP/IP Protocol Architecture  Developed by the US Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) for its packet switched network (ARPANET)  Used by the global Internet  No official model but a working one.  Application layer  Host to host or transport layer  Internet layer  Network access layer  Physical layer

28 TCP/IP Protocol Architecture Physical Network Access Internet Layer Transport Layer Application INTERNET

29 Physical Layer  Physical interface between data transmission device (e.g. computer) and transmission medium or network  Characteristics of transmission medium  Signal levels  Data rates  etc.

30 Network Access Layer  Exchange of data between end system and network  Destination address provision  Invoking services like priority  ปกติมาตรฐานของ TCP/IP จะไม่ ครอบคลุมถึง Layer 1-2  ทั่วไปเรานำ TCP/IP เป็น WAN และวาง บน LAN คือ Ethernet

31 Internet Layer (IP)  Systems may be attached to different networks  Routing functions across multiple networks  Implemented in end systems and routers  คือ IP Protocol  มีการทำงานแบบ Datagram

32 Transport Layer (TCP)  Reliable delivery of data  Ordering of delivery  ที่สำคัญมี 2 Protocol  TCP = Transport Control Protocol  Connection Oriented  Guarantee Delivery  UDP = User Datagram Protocol  Connectionless  Best Effort

33 Application Layer  Support for user applications  e.g. http, SMPT

34 TCP/IP VS OSI Application Software NOS = Window NIC + Driver Physical Link

35 รูปแบบการเชื่อมต่อด้วย TCP/IP

36 Addressing ใน TCP/IP  TCP Port หรือ UDP Port = 16 Bit  IP Address, IPv4 = 32 Bit หมายเลข เครื่อง และหมายเลข Network  Physical Hardware Address  ถ้าใช้ TCP/IP บน Ethernet LAN อันนี้คือ Address ของ NIC หรือ MAC Address = 48 Bit

37 PDU = Protocol Data Unit IP Packet / IP Datagram TCP Segment Frame

38 Protocol ที่สำคัญของ TCP/IP

39 Standard  LAN:  IEEE 802  Ethernet IEEE มีย่อยอีกหลายตัว  WLAN IEEE , b, g, n,802.11i  PAN-Bluetooth IEEE   WAN  มีหลายตัว ที่สำคัญมักจะถูกดูแลโดย OSI (ITU)  TCP/IP  RFC = Request for Comments  มีประมาณ 4000 RFCs 

40 Physical Layer Basics  Signal, Power, Noise  Bandwidth ที่ใช้ในการสื่อสาร  Channel Capacity  NyQuist  Shannon  SNR, Eb/No  BER

41 Signal, Power และ Loss  ข้อมูลจะต้องเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบทางฟิสิกค์ ที่สามารถส่งผ่าน Medium ได้  Medium Copper Wire = Electrical Signal  Medium Air/Vacuum = Radio Signal or Microwave or LASER  Medium Fiber Optic = Light or LASER  ระยะทางที่สามารถส่งได้ขึ้นอยู่กับกำลังของ สัญญาณ(dBW, dBm)  อัตราการส่งข้อมูลจะขึ้นกับค่า SNR(dB) หรือ ค่า Eb/No(dB)

42 ทำไมต้องใช้หน่วย Decibel ระยะทาง กำลัง (W) ระยะทาง กำลัง (dBW) 0 0 คำนวณค่า Power ที่จุดต่างๆ ยาก คำนวณจากสมการเส้นตรง คือใช้บัญญัติไตรยางค์

43 การคำนวณ  แปลง dB:  P(dBW) = 10log(P(W))  P(dBm) = 10log(P(mW))  กำหนด Power ที่ต้นทาง และอัตราค่า Loss(dB) ของ Medium สามารถหา Power ที่จุดใดๆใน Medium ได้ จาก  Power (dB) = Power ต้นทาง(dB)- Loss ใน Medium (dB)  แปลง dB กลับเป็นค่า Power(Absolute) โดยใช้ Inverse Log  หน่วย dB ของ Power จะมี dBW และ dBm  หน่วย dB ของ Loss/Gain จะเป็น dB เท่านั้น  ถ้ามีการขยาย หรือ Gain จะนำค่า Gain (dB) ไปบวก กับค่า Power (dB)

44 ตัวอย่าง  สัญญาณ 5 W ส่งไปในสายที่มีค่า Loss 4 dB ต่อ 100 เมตร จงหาค่าสัญญาณใน สายที่จุด 750 เมตร  Power ต้นทาง = 10log5 = dBW  Loss ในสายเท่ากับ 4x750/100 = 30 dB  สัญญาณที่จุด 750 เมตร =  = dBW  แปลงกลับเป็นหน่วย Watt :  P(W) = 10 ( /10) = 5x10 -3 W = 5mW

45 Exercise ไปคิดเอง  จงหาค่า Power ที่ปลายสาย 6W Loss = 3 dB/100 m Loss = 4 dB/100 m Loss = 3 dB/100 m 620 m 1.5 km 480 m Gain = 50 dB Gain = 45 dB P=?W

46 Transmission Impairment  เป็นตัวขัดขวางการส่งสัญญาณ  Attenuation (Loss)  Distortion  Delay Distortion  Noise  Crosstalk  Thermal Noise  Shot Noise  Noise from Environment

47 Delay Distortion  Only in guided media  Propagation velocity varies with frequency

48 Noise (1)  Additional signals inserted between transmitter and receiver  Thermal  Due to thermal agitation of electrons  Uniformly distributed  White noise  Intermodulation  Signals that are the sum and difference of original frequencies sharing a medium

49 Noise (2)  Crosstalk  A signal from one line is picked up by another  Impulse  Irregular pulses or spikes  e.g. External electromagnetic interference  Short duration  High amplitude

50 Thermal Noise, Thermal Equivalent, Effective Noise Temperature  เกิดจากการสั่นของ Molecule(Electron, Proton) เป็น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารบกวน  สสารที่อุณหภูมิสูงกว่า ศูนย์องศาสมบูรณ์(0 degree Kelvin = degree Celcius), แปรผันโดยตรง  เป็น White Noise, Gaussian Noise  ดังนั้น Noise Power Density,  เนื่องจากเป็น White Noise, จะมี Density เท่ากันทุก ความถี่  แต่ Noise จะถูกจำกัดที่ Bandwidth ของระบบเช่นกัน  ดังนั้น Noise Power,  Ex. ที่ Room Temp.(25 C)

51 Channel Capacity  Data rate  In bits per second  Rate at which data can be communicated  Bandwidth  In cycles per second of Hertz  Constrained by transmitter and medium  NyQuist Bandwidth and Shannon Channel Capacity

52 NyQuist Bandwidth  If rate of signal transmission is 2B then signal with frequencies no greater than B is sufficient to carry signal rate  Given bandwidth B, highest signal rate is 2B  Given binary signal, data rate supported by B Hz is 2B bps  Can be increased by using M signal levels  C = 2B for Binary Signal(M=2), Baud Rate=Bit Rate  C= 2B log 2 M ( M-ary Signal ), Baud Rate = R/log 2 M  In case of No Noise C can be increased by increasing M

53 Shannon Capacity Formula  Consider data rate, noise and error rate  Faster data rate shortens each bit so burst of noise affects more bits  At given noise level, high data rate means higher error rate  Signal to noise ratio (in decibels, dB)  SNR db = 10 log 10 (signal power/noise power)  Capacity C=B log 2 (1+SNR), Shannon channel capacity, SNR is not in dB  This is error free capacity

54 Digital data rate and error rate  ในระบบ Analog Communication ที่เราสนใจคือ SNR เพราะแสดงถึงคุณภาพของสัญญาณ  ในระบบ Digital Communication เราสนใจ Data Rate ที่ส่งได้ และ Error Rate ที่เกิดขึ้น เพราะมีผลต่อ ประสิทธิภาพของระบบ  ดังนั้น SNR จะไม่บอกทั้งหมดใน Digital System เราต้อง หาตัววัดตัวอื่น  ที่ใช้คือ Energy Per Bit/ Noise Energy(Eb/No)  ค่านี้ สัมพันธ์กับ BER(Bit Error Rate) ในแต่ละระบบ  B เท่าเดิม แต่เพิ่ม R เราเพิ่ม Bandwidth Efficiency แต่ จะลด Eb/No ทำให้ BER เพิ่มขึ้น

55 BER and Eb/No

56 สรุปสูตรการคำนวณ  Power in dBw =  Power in dBm =  Signal-to-Noise Ratio = power of signal/power of noise  SNR(dB)=  NyQuist Rate,  Shannon Channel Capacity,  Thermal Noise(Thermal Equivalent)  Noise Energy,  Noise Power, 

57 Examples (ให้อ่านเอง)  1. เครื่องรับมีค่า Effective Noise Temperature เท่ากับ 100 องศาเคลวิน และมี Bandwidth = 10 MHz จงคำนวณหาค่า Thermal Noise เป็น dBW  2. ระบบการสื่อสารกระทำที่ Spectrum ระหว่าง 3 MHz และ 4 MHz และมีค่า SNR 24 dB จงหาว่า ระบบนี้สามารถส่ง Data ในอัตราได้สูงที่สุดเท่าไร และในกรณีนี้ต้องส่งสัญญาณเป็นกี่ระดับ  3. ในระบบ BPSK(Binary Phase Shift Keying) ต้องการค่า Eb/No ไม่ต่ำกว่า 8.4 dB เพื่อให้ค่า BER อยู่ต่ำกว่า 1/10000 ถ้าค่า Effective Noise Temperature ของระบบเท่ากับ 290 K และ Data Rate ที่ส่งเท่ากับ 2400 bps จงคำนวณหาระดับ ของสัญญาณที่ต้องการที่เครื่องรับ

58 Example 1  1. เครื่องรับมีค่า Effective Noise Temperature เท่ากับ 100 องศาเคลวิน และมี Bandwidth = 10 MHz จงคำนวณหาค่า Thermal Noise เป็น dBW

59 Example 2  2. ระบบการสื่อสารกระทำที่ Spectrum ระหว่าง 3 MHz และ 4 MHz และมีค่า SNR 24 dB จงหาว่าระบบนี้ สามารถส่ง Data ในอัตราได้สูงที่สุดเท่าไร และในกรณี นี้ต้องส่งสัญญาณเป็นกี่ระดับ  Shannon Channel Capacity,  B=1 MHz,  a) ดังนั้น  จาก  เราได้  b)

60 Examples  3. ในระบบ BPSK(Binary Phase Shift Keying) ต้องการค่า Eb/No ไม่ต่ำกว่า 8.4 dB เพื่อให้ค่า BER อยู่ต่ำกว่า 1/10000 ถ้าค่า Effective Noise Temperature ของระบบเท่ากับ 290 K และ Data Rate ที่ส่งเท่ากับ 2400 bps จงคำนวณหาระดับของสัญญาณที่ ต้องการที่เครื่องรับ

61 Line Coding  การส่ง Pulse เพื่อที่จะแทน Data แต่ละ บิต  Pulse 2 ระดับ = Binary Signal  M-ary Signal จะใช้ M ระดับ  ข้อควรคำนึง  Average DC เป็นศูนย์หรือไม่  Signal Transition มากเพียงพอ

62 NRZ

63 Biphase

64  Manchester  Transition in middle of each bit period  Transition serves as clock and data  Low to high represents one (ที่กึ่งกลาง Bit)  High to low represents zero (ที่กึ่งกลาง Bit)  Used by IEEE 802.3(Ethernet = 10 Mbps)  Differential Manchester  Midbit transition is clocking only  Transition at start of a bit period represents zero  No transition at start of a bit period represents one  Note: this is a differential encoding scheme  Used by IEEE 802.5(Token Ring)

65 Bipolar-AMI+Scrambling

66 Scrambling; B8ZS vs HDB3  Bipolar With 8 Zeros Substitution  Based on bipolar-AMI  If octet of all zeros and last voltage pulse preceding was positive, encode as  If octet of all zeros and last voltage pulse preceding was negative, encode as  Causes two violations of AMI code  Unlikely to occur as a result of noise  Receiver detects and interprets as octet of all zeros  High Density Bipolar 3 Zeros  Based on bipolar-AMI  String of four zeros replaced with one or two pulses Voltage ก่อน หน้า จำนวน ‘1’ คี่จำนวน ‘1’ คู่

67 Multiplexing  เป็นวิธีการที่จะสามารถส่งสัญญาณได้หลายคู่ บน Transmission Medium เดียวกัน  FDM = Frequency Division Multiplexing  สัญญาณแต่ละคู่ใน Bandwidth (ช่วงความถี่) ต่างกัน  TDM = Time Division Multiplexing  สัญญาณแต่ละคู่ส่งที่เวลาต่างกัน  แบ่งเป็น  Synchronous TDM: แบ่งเวลาเป็น Channel ตามจำนวนคู่ คู่หนึ่ง จะใช้ Channel เบอร์ที่กำหนดเท่านั้น  Statistical TDM แบ่งเป็น Channel เช่นกัน แต่ไม่กำหนด คู่ใด ต้องการส่งข้อมูลให้จอง Channel เพื่อส่ง ดังนั้นในการส่งข้อมูล ครั้งหนึ่งๆ อาจจะใช้ Channel แตกต่างกัน

68 FDM vs TDM

69 Statistical TDM Frame Formats

70 Asymmetrical Digital Subscriber Line  ADSL  Link between subscriber and network  Local loop  Uses currently installed twisted pair cable  Can carry broader spectrum  1 MHz or more

71 ADSL Design  Asymmetric  Greater capacity downstream than upstream  Frequency division multiplexing  Lowest 25kHz for voice  Plain old telephone service (POTS)  Use echo cancellation or FDM to give two bands  Use FDM within bands  Range 5.5km

72 ADSL Channel Configuration

73 Discrete Multitone  DMT  Multiple carrier signals at different frequencies  Some bits on each channel  4kHz subchannels  Send test signal and use subchannels with better signal to noise ratio  256 downstream subchannels at 4kHz (60kbps)  15.36MHz  Impairments bring this down to 1.5Mbps to 9Mbps

74 DTM Bits Per Channel Allocation

75 Mode ของการส่งข้อมูล Digital  Timing problems require a mechanism to synchronize the transmitter and receiver  Two solutions  Asynchronous  Synchronous

76 Asynchronous Communicaton  Data transmitted on character at a time  5 to 8 bits  Timing only needs maintaining within each character  Resynchronize with each character

77 Asynchronous (diagram)

78 Asynchronous - Behavior  In a steady stream, interval between characters is uniform (length of stop element)  In idle state, receiver looks for transition 1 to 0  Then samples next seven intervals (char length)  Then looks for next 1 to 0 for next char  Simple  Cheap  Overhead of 2 or 3 bits per char (~20%)  Good for data with large gaps (keyboard)

79 Data Communications Interfacing

80 Characteristics of Interface  Mechanical  Connection plugs  Electrical  Voltage, timing, encoding  Functional  Data, control, timing, grounding  Procedural  Sequence of events

81 V.24/EIA-232-F  ITU-T v.24  Only specifies functional and procedural  References other standards for electrical and mechanical  EIA-232-F (USA)  RS-232  Mechanical ISO 2110  Electrical v.28  Functional v.24  Procedural v.24

82 Mechanical Specification

83 Electrical Specification  Digital signals  Values interpreted as data or control, depending on circuit  Less than -3v is binary 1, more than +3v is binary 0 (NRZ-L)  Signal rate < 20kbps  Distance <15m  For control, Less than-3v is off, +3v is on

84 3-wire and 5-wire RS-232  A minimal "3-wire" RS-232 connection consisting only of transmit data, receive data, and ground, is commonly used when the full facilities of RS-232 are not required. Even a two-wire connection (data and ground) can be used if the data flow is one way (for example, a digital postal scale that periodically sends a weight reading, or a GPS receiver that periodically sends position, if no configuration via RS-232 is necessary).  When only hardware flow control is required in addition to two-way data, the RTS and CTS lines are added in a 5-wire version.

85 Null Modem: DTE to DTE  RS-232-C Null Modem Cable (for Terminal/PC with 25- pin Connector)  RS-232-C Null Modem Cable (for Terminal/PC with 9-pin Connector)

86 Null Modem

87 Summary Null Modem Simple Null Modem without Handshaking Null Modem With Loop-Back Handshaking Null Modem With Partial Handshaking Null Modem With Full Handshaking

88 Synchronous - Bit Level  Block of data transmitted without start or stop bits  Clocks must be synchronized  Can use separate clock line  Good over short distances  Subject to impairments  Embed clock signal in data  Manchester encoding  Carrier frequency (analog)

89 Synchronous - Block Level  Need to indicate start and end of block  Use preamble and postamble  e.g. series of SYN (hex 16) characters  e.g. block of patterns ending in  More efficient (lower overhead) than async

90 Synchronous (diagram)

91 Flow Control/Error Control  เราควบคุมการใหลข้อมูลเพื่อไม่ให้ผู้ส่ง ส่งข้อมูลเกินกว่าผู้รับจะรับได้  เมื่อส่งข้อมูลแล้ว ให้รอสัญญาณพร้อมที่จะรับ ข้อมูลอันต่อไปจากผู้รับ  ปกติ Mechanism นี้จะใช้ร่วมกับ Error Control โดยเมื่อมี Error จะใช้วิธีการ Retransmission  เราเรียกรวมว่า ARQ = Automatic Repeat Request

92 Model of Frame Transmission

93 Stop and Wait Flow Control T d Efficiency = d/T x 100%

94 Sliding Window Diagram

95 Example Sliding Window

96 Stop and Wait - Diagram 1.แต่ละ Frame ที่ส่ง กำหนด Timer 2.Frame Sequence ใช้ 1 Bit สำหรับตรวจ Frame ซ้ำ ในทางปฎิบัติ การ Acknowledge จะใช้ Piggyback สำหรับใน Microprocessor อาจจะใช้สาย Ack แยกต่างหาก

97 Go Back N - Diagram 1.แต่ละ Frame ที่ส่ง กำหนด Timer 2.ขนาด Window สูงสุดไม่เกิน 2 n -1 3.เมื่อมี Error ให้เริ่มส่งใหม่ตั้งแต่ Frame นั้น ในทางปฎิบัติ การ Acknowledge จะใช้ Piggyback

98 Selective Reject - Diagram 1.แต่ละ Frame ที่ส่ง กำหนด Timer 2.ขนาด Window สูงสุดไม่เกิน 2 n-1 3.เมื่อมี Error ส่งใหม่เฉพาะ Error Frame ในทางปฎิบัติ การ Acknowledge จะใช้ Piggyback

99 WAN  WAN  Public Network  การเชื่อมต่อปกติจะผ่าน Network ของผู้ให้บริการ หรือ Service Provider เราไม่ได้เป็นเจ้าของ  เป็นลักษณะการเช่า จ่ายตามจำนวนที่ใช้ เวลา/จำนวน ข้อมูล  ระยะทางไกลกว่า  Technologies ที่ใช้ในการเชื่อมต่อ แตกต่างกัน  Network  Circuit Switching Network  Packet Switching Network

100 Circuit Switching Network  สำหรับเครือข่ายโทรศัพท์  ลักษณะข้อมูลและสัญญาณเป็น Real-Time  ยอมให้มี Error ได้บ้าง  ค่า Delay และ Delay Variation จะถูกจำกัดไม่ให้เกินค่าที่ กำหนด  ดังนั้นเพื่อให้ NW สามารถรองรับความต้องการได้ ทั้งผู้ส่งและผู้รับจะต้องมีวงจรเชื่อมต่อ (Circuit) ที่ เป็นส่วนตัว จะใช้ร่วมกันไม่ได้ = Dedicate Circuit  อย่างไรก็ตาม เพื่อประหยัด Resource ตัววงจร ดังกล่าวจะแบ่งกันใช้ ถ้าผู้ใดไม่ใช้สามารถให้คนอื่น ใช้ได้ และการใช้ต้องมีการจอง

101 Circuit Switching Network  อย่างไรก็ตาม เพื่อประหยัด Resource ตัววงจร ดังกล่าวจะแบ่งกันใช้ ถ้าผู้ใดไม่ใช้สามารถให้คนอื่น ใช้ได้ และการใช้ต้องมีการจอง  ดังนั้นการใช้งานจะแบ่งเป็น 3 Phase  1. Connection เพื่อขอ Circuit โดยการหมุนเลขหมายไปยัง ปลายทาง ตัว Network จะหาทิศทาง กำหนดว่าใช้ Link ไหน และผ่าน Node = Switch อะไรบ้าง ถ้าทิศทางว่าง และผู้รับทำ การรับสาย วงจรนั้นจะถูกจองไว้  2. Data Transfer ในกรณีโทรศัพท์คือเสียง  3. Disconnection เมื่อไม่ใช้แล้ว ส่วน Resource ต่างๆที่ถูก จองไว้จะถูกส่งคืน และ Network สามารถนำไปให้ผู้อื่นใช้ได้

102 Simple Switched Network

103

104

105

106

107 BLOCKING

108 Simple Switched Network B  D Finish BLOCKING

109 Simple Switched Network B  D Finish BLOCKING

110 Simple Switched Network B  D Finish

111 Public Circuit Switched Network ลักษณะการทำงานของตัว Switching ใน Circuit Switching Network

112 Circuit Switch  เมื่อนำมาส่ง Data  ผ่านอุปกรณ์ MODEM = Modulator/Demodulator  พฤติกรรมการส่งข้อมูลปกติจะเป็น Burst คือ นานๆจะส่ง แต่เมื่อส่งจะส่งข้อมูลทีละมากๆ  การดู WEB Page เรา Load Web ในช่วงเวลาสั้นๆ ถ้า Page มีขนาดใหญ่ ข้อมูลจำนวนมากจะถูกส่งในเวลาสั้นๆนั้น  เราอ่าน Web Page เราไม่ได้ใช้ Network Bandwidth ปกติ เราจะใช้เวลาอ่านนานกว่าการ Load  Circuit ที่จองไว้ เวลาส่วนใหญ่จะเสียไป ไม่ได้ใช้งาน แต่คน อื่นใช้ไม่ได้  ประสิทธิภาพจะต่ำ

113 Circuit Switch  ใช้สำหรับการเชื่อมต่อระหว่าง Site ที่ไม่ต้องการ ส่งข้อมูลแบบ Real-Time แบบ Off Line  เช่นการเชื่อมต่อระหว่างสาขา และส่งยอดขาย ประจำวันมายังสำนักงานใหญ่ วันละ 1 ครั้ง  เมื่อจะส่ง ต่อ Modem ผ่านสายโทรศัพท์  ส่งข้อมูล  หยุดการติดต่อ  ราคาถูก จ่ายค่าโทรศัพท์ทางไกล ในเวลาสั้นๆ  ปัจจุบัน Internet ราคาไม่แพง และต่อ Online ได้ ดังนั้นวิธีนี้นับวันจะหมดไป

114 Example เครือข่ายโทรศัพท์ Bangkok Chiang Mai Huahin Koraj Modem

115 Packet Switching Network  Circuit Switching ไม่เหมาะสมสำหรับการส่งข้อมูล  เราใช้ Packet Switching  ข้อมูลจะถูกตัดเป็น Packet ส่งออกไป  ในหนึ่ง Circuit สามารถแชร์กันได้หลายคน ทำให้ประสิทธิภาพสูงกว่า  Online จะใช้สามารถใช้ได้ทันที ไม่ถูก Block  ประสิทธิภาพสูงกว่า ถ้าเรา Share กันเพียง Circuit เดียว เมื่อผู้ใดไม่ส่ง คนอื่นส่งได้  ถ้าส่งพร้อมกันหลายคนก็ทำได้ แต่ละคนจะใช้เวลาในการส่งมากขึ้น เรียกว่า เกิด Delay  หลายข้อมูล ของหลายคนใช้ Circuit เดียว  แต่ละคนคิดว่าตัวเองเป็นเจ้าของ Circuit คนเดียว = Transparency  อย่างไรก็ตามข้อมูลจริงๆ วิ่งอยู่บน Circuit เดียวกัน ต้องมีวิธีบ่งบอก  Address ผู้ส่งและผู้รับ แปะที่ส่วน Header ของข้อมูล  หรือ ใช้ Virtual Circuit Number สำหรับแต่ละคน และแปะที่ส่วนหัวข้อมูล

116 Packet Switching Network  เนื่องจากต้อง Share วงจรกัน เพื่อป้องกันไม่ให้ ผู้ใดผู้หนึ่งผูกขาดการใช้งาน ต้องกำหนดขนาด ข้อมูลสูงสุดที่ผู้ส่ง ส่งได้ในแต่ละครั้ง = MTU, Maximum Transfer Unit  ถ้าข้อมูลใหญ่กว่านั้น ต้องแบ่ง หรือตัดข้อมูลเป็น Packet ย่อยๆ แต่ละ Packet มีส่วนหัว นอกเหนือจาก Address/VC แล้ว จะต้องมี Sequence Number บ่งบอกลำดับของข้อมูล  กระทำโดย Protocol ผู้ใช้ (Application) ไม่ ต้องทำ  นี่คือ Packet Switching Network

117 Packet Switched Network

118

119

120

121 Advantages  Line efficiency  แต่ละ Link สามารถจะ Share กันได้  Packets ที่เข้ามาแต่ละ Node จะถูกเข้า Queue เพื่อ ส่งออกไป  Data rate conversion  Each station เชื่อมต่อกับ Local Node ด้วยความเร็วที่ ตัวเองกำหนด  Packets are accepted even when network is busy โดยเก็บไว้ใน Queue  Delivery may slow down = Delay  Priorities can be used

122 Packet Switching Network  2 Concepts กำหนดการทำงานใน Network (Switching Technique)  Datagram  Virtual Circuit  2 Concepts กำหนดการเชื่อมต่อกับ ผู้ใช้ภายนอก (User Interface, Network Service)  Connection Oriented  Connectionless

123 Switching Technique  Station breaks long message into packets  Packets sent one at a time to the network  Network จะจัดการ Packet สองแบบ (การทำงานของ Network = L3)  Datagram  Network รับข้อมูลจากผู้ใช้ได้โดยตรง และทำการส่งโดยดูจาก Address ปลายทางที่ส่วนหัวของข้อมูล ทิศทางของข้อมูลจะทำการหา เมื่อข้อมูลแต่ ละ Packet ไปถึงในแต่ละ Node  แต่ละ Packet อาจจะใช้ทิศทางไม่เหมือนกัน (Flexibility)  Virtual circuit  Network จะต้องทำ Connection หรือหาทิศทางก่อน โดยดูจาก Address ปลายทาง จากนั้นจะกำหนด Connection ด้วย Virtual Circuit Number, การส่งข้อมูลไม่ต้องกำหนด Address อีกต่อไป เพียงแต่อ้างอิงจาก Virtual Circuit Number ก็พอ  ทุก Packet จะใช้ทิศทางเดียวกัน แม้ว่าไม่ Flexible เท่า Datagram แต่ ข้อมูลจะส่งได้รวดเร็วกว่า เพราะการหาทิสทางทำครั้งเดียว เมื่อทำ Connection

124 Different Services of Network (Mostly Layer 4) เมื่อมองจากผู้ใช้  Connection Oriented  Must perform connection to the network before sending data  the result is a connection number to reference, reliable communication from end-to-end  Connection Oriented on Virtual Circuit is used in packet switching network  Connection Oriented on datagram is used in IP network (TCP/IP)  Connectionless  Do not guarantee delivery but fast and efficient for small data transmission  Connectionless on VC ไม่พบการใช้งาน  Connectionless on datagram is used in IP network (UDP/IP)

125 สรุป Packet Switching Network  2 Concepts กำหนดการทำงานใน Network(L3)  Datagram  Virtual Circuit  2 Concepts กำหนดการเชื่อมต่อกับผู้ใช้ ภายนอก (ปกติจะอยู่ใน L4)  Connection Oriented  Connectionless

126 การทำงานของ Datagram  Each packet treated independently  Packets can take any practical route  Packets may arrive out of order  Packets may go missing  Up to receiver(ปลายทาง) to re-order packets and recover from missing packets  สรุปแล้ว การทำงานของ Network ประเภทนี้ จะไม่ Guarantee การส่งข้อมูล

127 Datagram Diagram

128 Virtual Circuit  Preplanned route established before any packets sent เส้นทางจะถูกกำหนดในช่วงการ Connection  Call request and call accept packets establish connection (handshake) กำหนด Connection ด้วย ตัวเลข คือ VC Number  Each packet contains a virtual circuit identifier instead of destination address  No routing decisions required for each packet ดู จาก VC # ก็เพียงพอ  Clear request to drop circuit เมื่อจบ  Not a dedicated path แต่มองจากผู้ใช้เหมือน Circuit Switching

129 Virtual Circuit Diagram

130 Virtual Circuits vs Datagram  Virtual circuits  Network can provide sequencing and error control  Packets are forwarded more quickly  No routing decisions to make  Less reliable  Loss of a node looses all circuits through that node  Datagram  No call setup phase  Better if few packets  More flexible  Routing can be used to avoid congested parts of the network

131 Circuit vs Packet Switching  Performance  Propagation delay  Transmission time  Node delay

132 Event Timing เปรียบเทียบ 3 NW

133 HW1 Due Next Week ให้นักศึกษา Download HW 1, Week 1 ทำการพิมพ์คำถามบนกระดาษ A4 จากนั้นให้ทำการบ้าน ลงในกระดาษที่พิมพ์ ด้วยการเขียนเท่านั้น(ห้ามพิมพ์) และส่งต้นชั่วโมง สัปดาห์ถัดไป อย่าลืมใส่ชื่อ รหัส และ Section ในหน้าแรก

134 End of Week 1  End of Review Part I  Next Week Review Part II  LAN and LAN Technologies


ดาวน์โหลด ppt CPE 426 Computer Networks Week 1: Introduction Review 1: Data Communications.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google