Advanced Computer Networks: Lecture 5 - Dr. Amir Qayyum

49 5 0
Advanced Computer Networks: Lecture 5 - Dr. Amir Qayyum

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Advanced Computer Networks: Lecture 5. This lecture will cover the following: Point-to-Point links; direct link issues in the OSI and hardware/software contexts; hardware building blocks; electromagnetic spectrum; asymmetric digital subscriber line (ADSL);...

CS716 Advanced Computer Networks By Dr. Amir Qayyum Lecture No. 5 The Big Picture Midterm  exam (estimated) You  are  here What We Know • Networks are – Experiencing explosive  growth – Providing wide range of  services • It is attributed to: – General purpose  nature of computer networks – Ability to add new functionality with  software – High performance computers are now   affordable and We Know … • Connecting mainframes over long­distance  telephone lines has turned into a  big business! • Lots of  competing players – Computing industry – Telephone carriers – Service providers, operators, … • Global, ubiquitous, heterogeneous networking ? – Issues of connectivity, service levels, performance,  … What We Have Learned • Carefully  identify  what we expect from a  network • Cost­effective connectivity – Accomplished through  nested interconnection  of nodes and links – Provides  process­to­process  communication  services – Should offer  high performance  using the  metrics like latency and throughput • This results in a  packet­switched  network What is Our Approach • A layered architecture as a guideline for design • Protocols  are central objects – Provides  services  to higher­level protocols – Make a message exchange  meaningful  with peers • Implement  protocols in software – Define  interfaces  to invoke services – Socket  interface between applications and protocols – “Similar” interface within the network subsystem What Next ? Start with a  simplest  possible  network Two nodes  connected directly   through some suitable medium Point­to­Point Links Reading: Peterson and Davie, Ch. 2 Outline Hardware building blocks Encoding Framing Error Detection Reliable transmission • Sliding Window Algorithm Direct Link Issues in the OSI and  Hardware/Software Contexts application presentation user­level software session transport reliability network kernel software  (device drivers) data link framing, error detection, MAC physical encoding hardware  (network adapter) 10 RS­232 • One bit per clock • Voltage never returns to 0V (0V is a  dead / disconnected line) • ­15V is both idle and “1”; initiates the  send by pushing to 15V for one clock  (start bit) 35 RS­232 • Minimum delay between character  transmissions idle for one clock at –15V  (stop bit) • One character leads to 2+ voltage  transitions • Total of 9 bits for 7 bits of data (78%  efficient) • Start and stop bits also provide framing 36 Binary Voltage Encoding • NRZ (non­return to zero) • NRZI (NRZ inverted) • Manchester (used by IEEE  802.3, 10 Mbps Ethernet) • 4B/5B (8B/10B) in Fast  Ethernet 37 Non­Return to Zero (NRZ) • Encode binary data onto signals – e.g., 0 as low signal and 1 as high signal – voltage does not return to zero between bits • known as Non­Return to Zero (NRZ) Bits 0 1 1 1 0 0 NRZ 38 Problem: Consecutive 1s or 0s • Low signal (0) may be interpreted as no signal • High signal (1) leads to baseline wander • Unable to recover clock – sender’s and receiver’s clock have to be precisely  synchronized – receiver resynchronizes on each signal transition – clock drift in long periods without transition sender’s clock receiver’s clock 39 Alternative Encodings • Non­Return to Zero Inverted (NRZI) • Make a transition from current signal  (switch voltage level) to encode/transmit a  “one” • Stay at current signal (maintain voltage  level) to encode/ transmit a “zero” • Solves the problem of consecutive ones  (shifts to 0s) 40 Alternative Encodings • Manchester (in IEEE 802.3 – 10 Mbps  Ethernet) • Split cycle into two parts – Send high­­low for “1”, low­­high for “0” – Transmit XOR of NRZ encoded data and the  clock • Only 50% efficient (1/2 bit per transition) 41 Different Encoding Schemes Bits 0 1 1 1 0 0 NRZ Clock Manchester NRZI 42 4B/5B Encoding • Every 4 consecutive bits of data encoded in a 5­bit  code (symbol) – 4­bit pattern is “translated” to a 5­bit pattern (not  addition) • 5­bit codes selected to have no more than one  leading 0 and no more than two trailing 0s  – 00xxx (8 symbols) and xx000 (4 symbols) are illegal – 5 free symbols (non­data) • Thus,  never gets more than three consecutive 0s • Resulting 5­bit codes are transmitted using NRZI  • Achieves 80% efficiency 43 Binary Voltage Encoding • Problem: wide frequency range required, implying – Significant dispersion – Uneven attenuation • Prefer to use narrow frequency band (carrier  frequency) • Types of modulation – – – – Amplitude (AM) Frequency (FM) Phase / phase shift Combination of these (e.g. QAM) 44 Amplitude Modulation    idle    idle     1  idle idle 0     idle    idle time 45 Frequency Modulation    idle    idle     1  idle idle     0          idle time 46 Phase Modulation    idle    idle     1  idle idle 0     idle    idle time 47 Phase Shift in Carrier Frequency        108 degrees difference in phase collapse for 108 degrees shift 48 Review Lecture 5 • Simplest possible network – 2 nodes connected  directly • Building blocks – nodes and links • Nodes – workstation architecture • Links – several types, optical, wireless • Encoding – binary data into signals, RS 232 • Binary voltage encoding – NRZ, NRZI,  Manchester, 4B/5B • Modulation schemes 49 ... earth channels (~2 Mbps);  155 .5? ?Mbps  intersatellite channels 24 Wireless Links • Radio and infra­red frequency links • 11 Mbps rates, 2.4 GHz band, distances  of? ?50 ­ 150  meters – 5. 2 GHz band, >? ?55  Mbps: HIPERLAN­1, IEEE ... STS-N over fiber Neighborhood optical network unit VDSL at 12.96– 55 .2 Mbps over 1000– 450 0 feet of copper Subscriber premises 21 CATV • Uses existing cable TV (CATV) infrastructure – reaches  95%  of households in U.S... Appears, but  may not be a single link !!! Service: Bandwidth:    (bps) DS1/T1 DS3 1.5M STS­1 STS­3 44.7M 51 .8M 155 M STS­12        STS­48 622M 2.5G       18 Last­mile Links • Most economical • Home to network service provider

Ngày đăng: 05/07/2022, 12:04

Mục lục

    What We Have Learned

    What is Our Approach

    Direct Link Issues in the OSI and Hardware/Software Contexts

    Nodes – A Workstation Architecture

    Signals Over a Link

    Bits Over a Link

    Which Link to Use ?

    ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

    VDSL (Very high data rate DSL)

    Advantages of Digital Transmission over Analog

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan