ΝΕΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΤΟ Τ.Ε.Ι. ΣΕΡΡΩΝ

Εισηγητής: Δρ. Αναστάσιος Παπατσώρης

Κοινωνία της Πληροφορίας (ΚτΠ)

n Η ΚτΠ είναι μια κοινωνία στην οποία η πληροφορία και η γνώση, όπως επίσης και οι συναφείς τεχνολογίες παίζουν σημαντικό ρόλο στην παραγωγή, την εκπαίδευση, τις κοινωνικές σχέσεις και την πολιτική.

n Επομένως, στην ΚτΠ η ικανότητα να έχεις πρόσβαση, να ερευνάς, να χρησιμοποιείς, να δημιουργείς και να ανταλλάσεις πληροφορία, καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την ευμάρεια και την ποιότητα ζωής του ατόμου και του κοινωνικού συνόλου.

Εφαρμογές της ΚτΠ

n Τηλεκπαίδευση (ολοκληρωμένο σύστημα για το σχεδιασμό, τη μεταφορά και τη διαχείριση προγραμμάτων εκπαίδευσης).

n Τηλεσυνεργασία (Συνεργασία μεταξύ ομάδων εργαζομένων, που δουλεύουν πάνω σε συγκεκριμένο αντικείμενο ευρισκόμενοι σε οποιαδήποτε γεωγραφική θέση, υποστηριζόμενη από υπολογιστικά συστήματα).

n Τηλεδιάσκεψη (οπτικοακουστική επικοινωνία μεταξύ δύο ή περισσοτέρων απομακρυσμένων χρηστών σε πραγματικό χρόνο, ανεξάρτητα από τη γεωγραφική τους θέση και απόσταση).

Εφαρμογές της ΚτΠ (συνέχεια)

n Τηλεματική (Άσκηση ή διευκόλυνση στην άσκηση κρίσιμης επαγγελματικής δραστηριότητας με την υποστήριξη υφιστάμενου δικτύου πληροφοριών και εμπειρογνωμόνων σε πραγματικό ή σχεδόν πραγματικό χρόνο, π.χ., τηλεϊατρική, τηλε-εργασία).

n Ηλεκτρονικό εμπόριο (Η εφαρμογή της τεχνολογίας του χειρισμού της πληροφορίας προκειμένου να διευκολυνθεί η αγορά και η πώληση προϊόντων και υπηρεσιών δια μέσου δημοσίων δικτύων μετάδοσης).

n Ψηφιακή υπογραφή & ηλεκτρονική πρόσβαση σε Δημόσιες Υπηρεσίες.

Πρόσβαση στην ΚτΠ

n Η πρόσβαση του πολίτη στην ΚτΠ εξασφαλίζεται μέσω της τεχνολογίας των Τηλεπικοινωνιών & Δικτύων.

n Ως Δίκτυο ορίζεται το σύνολο των μονάδων που απαρτίζουν ένα σύγχρονο σύστημα επικοινωνίας. Εν γένει, ένα Δίκτυο περιλαμβάνει:

– το σύνολο των φυσικών διασυνδέσεων με ενσύρματο (καλώδια, οπτικές ίνες) και ασύρματο τρόπο (κεραίες, ραδιοκύματα),

– τα συστήματα πομπών και δεκτών που διαχειρίζονται την πληροφορία με κατάλληλο τρόπο ώστε αυτή να μεταδοθεί στο επιλεχθέν μέσο μετάδοσης,

– μεταγωγείς, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για να δρομολογήσουν την πληροφορία μεταξύ της πηγής και του προορισμού.

Ιεράρχηση Δικτύου

n Δίκτυο Κορμού: Ο εξοπλισμός και η υποδομή που απαιτείται για την μεταγωγή και δρομολόγηση της πληροφορίας από το ένα άκρο του δικτύου στο άλλο. Σ’ αυτόν περιλαμβάνονται οι δρομολογητές/μεταγωγείς, η σύνδεση των κεντρικών κόμβων με οπτικές ίνες, όπως επίσης και η σύνδεση με άλλα δίκτυα.

n Δίκτυο Διανομής: Ο εξοπλισμός και η υποδομή που συνδέει το δίκτυο κορμού με οικοδομικά τετράγωνα ή ανεξάρτητα κτίρια. Η σύνδεση αυτή μπορεί να πραγματοποιηθεί με ενσύρματο (καλώδιο ή οπτική ίνα) ή ασύρματο τρόπο (μικροκυματικές ζεύξεις) και συνδέει το δίκτυο κορμού με τον τοπικό κεντρικό μεταγωγέα.

n Δίκτυο Πρόσβασης: Ο εξοπλισμός και η υποδομή που συνδέει τον τοπικό κεντρικό μεταγωγέα με τον τελικό χρήστη.

Τεχνολογία & ΚτΠ

n Η αλματώδης ανάπτυξη της τεχνολογίας στους τομείς:

– της ολοκλήρωσης ημιαγωγών (VLSI/ULSI),

– των υλικών & εξαρτημάτων της μικροκυματικής & ινοοπτικής τεχνολογίας,

n και η ραγδαία εξέλιξη της θεωρίας των επικοινωνιών και της πληροφορικής στους τομείς:

– της ψηφιακής διαμόρφωσης και κωδικοποίησης,

– των αλγορίθμων και της συμπίεσης δεδομένων,

n συνεπικουρούμενη από την τυποποίηση διεπαφών & τεχνολογιών σε παγκόσμια κλίμακα από τα αρμόδια Ινστιτούτα τυποποίησης (ETSI, ANSI), προσέδωσαν τεράστιο δυναμικό ανάπτυξης στην Κοινωνία της Πληροφορίας (ΚτΠ).

Νέες Τεχνολογίες Επικοινωνιών

n Ινοοπτική Τεχνολογία

– Εξασφάλιση της απαιτούμενης χωρητικότητας για την εσωτερική κι εξωτερική διασύνδεση των κόμβων των Δικτύων Κορμού.

– Δημιουργία επάλληλου δικτύου διανομής με οπτικές ίνες για διασύνδεση FTTB ή FTTC.

n Υβριδικά Ινοοπτικά/Ομοαξονικά Δίκτυα HFC

– Καλωδιακή αμφίδρομη τηλεόραση.

n Ψηφιακή Συνδρομητική Γραμμή xDSL (χαλκός).

n PLC (ενεργειακό δίκτυο διανομής).

Νέες Τεχνολογίες Επικοινωνιών

n Σταθερή Ασύρματη Πρόσβαση

– LMDS, MMDS, MVDS

n Δορυφορικά Δίκτυα VSAT

n Ψηφιακή Αμφίδρομη Τηλεόραση

– Επίγεια DVB-T, Δορυφορική DVB-S

n Κινητές Επικοινωνίες

– UMTS

– Bluetooth

– HIPERLAN 1/2, HIPERACCESS, HIPERLINK

n Τηλεπικοινωνιακές Εξέδρες Υψηλού Ύψους (HAPs)

Οπτικές Ίνες

n Η οπτική ίνα είναι ένας γυάλινος κυματοδηγός κυλινδρικής διατομής που μεταφέρει οπτικά σήματα.

n Το οπτικό σήμα κυματοδηγείται στον πυρήνα της οπτικής ίνας μέσω του φαινομένου των διαδοχικών εσωτερικών ανακλάσεων στην κοινή επιφάνεια πυρήνα μανδύα.

n Οι οπτικές ίνες έχουν σήμερα εκτοπίσει πλήρως κάθε άλλο ενσύρματο μέσο μετάδοσης στο διεθνές, υπεραστικό και ζευκτικό τμήμα του δικτύου.

Οπτικές Ίνες (συνέχεια)

n Πλεονεκτήματα οπτικών ινών:

– Εξαιρετικά μεγάλο εύρος ζώνης λειτουργίας,

– Πολύ μικρή απόσβεση (<0.2dB/km για μονότροπες ίνες),

– Μικρές διαστάσεις και βάρος (διατομή ίνας 0.25mm),

– Αναισθησία σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές,

– Προστασία δεδομένων από υποκλοπή,

– Μόνωση,

– Χαμηλό κόστος πρώτης ύλης.

Ινοοπτική Τεχνολογία

n Εξαρτήματα συνενώσεως και τερματισμού

– Συνενώσεις μηχανικού τύπου ή σύντηξης, περιβλήματα συνδέσεως, σύνδεσμοι, κατανεμητές, κουτιά τερματισμού.

n Ινοοπτικά εξαρτήματα

– Μη επιλεκτικά

• διαμεριστές και απομαστευτές οπτικής ισχύος, πολωτές, διαμορφωτές, εξασθενητές, απομονωτές.

– Επιλεκτικά

• φίλτρα, κυκλοφορητές, συσκευές πολυπλεξίας WDM.

Ινοοπτικές Ζεύξεις (D)WDM

n Με την τεχνική πολυπλεξίας μήκους κύματος καθίσταται δυνατή η ταυτόχρονη μετάδοση πολλών ψηφιακών (TDM) σημάτων μέσω της εκχώρησης σε καθένα από αυτά, συγκεκριμένης περιοχής μήκους κύματος. Κάθε κανάλι μεταφέρει 8,16,32 ή 64 SDH ψηφιακά σήματα τάξης STM16.

n Αποφασιστική στην ανάπτυξη της τεχνικής WDM υπήρξε η εξέλιξη των οπτικών ενισχυτών ίνας Ερβίου, οι οποίοι είναι σε θέση να ενισχύουν ταυτόχρονα και αμιγώς οπτικά όλα τα πολυπλεγμένα ψηφιακά σήματα.

Ινοοπτικά Πανευρωπαϊκά Δίκτυα

n To Ινοοπτικό δίκτυο PEC έχει μήκος 25,000 km και διασυνδέει αρκετές κύριες πόλεις της ΕΕ. Χρησιμοποεί ίνες G655 με 24 έως 72 οπτικά ζεύγη και υιοθετεί την τεχνική DWDΜ (320Gbps ανά οπτικό ζεύγος).

Τοπολογία xDSL

ADSL

n Η τεχνολογία ADSL χρησιμοποιεί τεχνική DMT με κάθε τόνο εύρους 4.3kHz διαμορφωμένο με QAM δυναμικής τάξης.

n Παρέχονται ασύμμετρες ευρυζωνικές υπηρεσίες με ρυθμούς από 16 έως 640kbps (26 - 134kHz upstream) και από 1.5 έως 8Mbps (136kHz έως 1.1MHz downstream).

VDSL

n Η τεχνολογία VDSL θα παρέχει συμμετρικές (13Mbps) και ασύμμετρες 2Mbps (300 - 700kHz upstream) και 52Mbps (1 - 30MHz downstream) υπηρεσίες. Διαμόρφωση DMT/QAM.

n Συμμετρική (τηλεδιάσκεψη, τηλε-εκπαίδευση, τηλεματική).

n Ασύμμετρη (εικονικά πολυμέσα, διαλογικό video, TV, HDTV).

Χαρακτηριστικά Τεχνολογιών xDSL

Τοπολογία Δικτύου Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας

Power Line Communications

Σταθερή Ασύρματη Πρόσβαση

n ΣΑΠ: Η παροχή ευρυζωνικών υπηρεσιών μέσω σταθερών ασύρματων ζεύξεων.

n Ανάλογα με τις συχνότητες λειτουργίας και τις προσφερόμενες υπηρεσίες διακρίνουμε τις τεχνολογίες:

– LMDS (3.4 - 3.6 GHz, 24 - 28GHz, φωνή, δεδομένα, ΙΡ),

– MVDS (40 GHz, video)

Δίκτυα VSAT

n VSAT: μικρός σταθερός επίγειος δορυφορικός σταθμός που συνδέει τον χρήστη με δορυφορικό δίκτυο.

n Τα δίκτυα VSAT υποστηρίζουν αμφίδρομες ψηφιακές υπηρεσίες όπως υπηρεσίες φωνής, δεδομένων, μεταφοράς οπτικού σήματος και τηλεδιάσκεψης.

Δίκτυα VSAT (συνέχεια)

n Το VSAT αποτελείται από δύο μονάδες - μια εξωτερική και μια εσωτερική.

n Η εξωτερική μονάδα αποτελείται από μια κεραία μικρών διαστάσεων και ένα ραδιοκυματικό πομποδέκτη.

n Η εσωτερική μονάδα λειτουργεί ως modem και διασυνδέει το δορυφορικό δίκτυο με τον εξοπλισμό του χρήστη, όπως PCs, LANs, τηλέφωνο, fax, κλπ.

Ψηφιακή Τηλεόραση (DVB)

n Η ψηφιακή τηλεόραση (Digital Video Broadcasting) χρησιμοποιεί:

– Συμπίεση video - MPEG-2 και συμπίεση ήχου - MPEG Layer II, με συνέπεια τον πολλαπλασιασμό της χωρητικότητας σε τηλεοπτικά κανάλια ενός τυπικού ραδιοδιαύλου εύρους ζώνης 7MHz.

n H DVB είναι ψηφιακή και έτσι εξασφαλίζει πρόσβαση σε ηλεκτρονικούς οδηγούς προγράμματος, στο διαδίκτυο, στην εκπομπή δεδομένων και σε πληθώρα εφαρμογών αμφίδρομης επικοινωνίας.

Κινητή Τηλεφωνία 3^ης Γενιάς - 3G

n Το δίκτυο UMTS αποτελείται από τρεις αλληλένδετες οντότητες. Το δίκτυο πυρήνα (CN), το επίγειο δίκτυο ασύρματης πρόσβασης (UTRAN) και τον εξοπλισμό του χρήστη (UE).

n Η κύρια λειτουργία του CN είναι η μεταγωγή και η δρομολόγηση της τηλεπικοινωνιακής κίνησης. Επίσης το CN περιέχει τις βάσεις δεδομένων και διαχειρίζεται τις λειτουργίες του όλου Δικτύου.

n Για την υλοποίηση της ραδιο-διεπαφής επελέγη η τεχνολογία κωδικοποιημένης πρόσβασης ευρείας ζώνης, WCDMΑ, που λειτουργεί είτε σε FDD είτε σε TDD.

n Το πρότυπο UMTS δεν θέτει περιορισμούς στην χρηστικότητα του εξοπλισμού του χρήστη. Η μόνη απαίτηση για τα κινητά τηλέφωνα 3^ης γενιάς, είναι να είναι συμβατά με την ραδιο-διεπαφή του κόμβου Β (Node-B air interface).

Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα (Bluetooth)

n Bluetooth είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει ένα πρωτόκολο τοπικού ραδιοδικτύου μικρής εμβέλειας (τυπικά 10m).

n Χρησιμοποιείται δυαδική FSK και FEC με την τεχνική της αναπήδησης συχνότητας στην ζώνη ISM 2.4GHz, για την σύνδεση των συσκευών που απαρτίζουν το δίκτυο.

n Η τεχνολογία Bluetooth καθιστά δυνατή την αντικατάσταση των καλωδίων που συνδέουν την μια συσκευή με την άλλη. Έτσι, συσκευές όπως εκτυπωτές, PDAs, οθόνες, φαξ, σταθερές και κινητές τηλεφωνικές συσκευές, πληκτρολόγια, joysticks μπορούν να συνδεθούν με την τεχνολογία αυτή.

Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα (HIPERLAN)

n HIPERLAN Type 1 είναι ένα προτυποποιημένο ασύρματο τοπικό δίκτυο σχεδιασμένο να προσφέρει επικοινωνίες υψηλής ταχύτητας (20Mbps) μεταξύ φορητών συσκευών στην φασματική περιοχή 5.15-5.30 GHz. Αποσκοπεί στην εύκολη υλοποίηση ασύρματων τοπικών δικτύων δεδομένων χωρίς την προϋπόθεση ύπαρξης υφιστάμενης καλωδιακής υποδομής.

n Το πρότυπο HIPERLAN Type 2 είναι μια ευέλικτη τεχνολογία ασύρματου τοπικού δικτύου σχεδιασμένη έτσι ώστε να προσφέρει πρόσβαση υψηλής ταχύτητας (μέχρι 54 Mbps στο φυσικό επίπεδο) σε μια ποικιλία δικτύων, συμπεριλαμβανομένων δικτύων κινητής τηλεφωνίας 3ης γενιάς, δικτύων ΑΤΜ και ΙΡ. Επίσης μπορεί να αναπτυχθεί και αυτόνομα. Συστήματα HIPERLAN/2 μπορούν να αναπτυχθούν σε γραφεία, αίθουσες διδασκαλίας, σπίτια, βιομηχανίες και συνωστισμένες περιοχές, όπως πχ εκθεσιακοί χώροι και γενικά όπου η ασύρματη μετάδοση είναι πιο εύχρηστη ή δρα συμπληρωματικά στην ενσύρματη υφιστάμενη υποδομή.

Τηλεπικοινωνιακές Εξέδρες (HAPs)

n HAP τοποθετημένο σε ύψος από 21 έως 25 km.

n Επικοινωνία μεταξύ χρηστών επιτυγχάνεται διαμέσου του HAP και βασίζεται σε αρχιτεκτονική κυψελωτού δικτύου.

n Το HAP επίσης επικοινωνεί με επίγειους σταθμούς-πύλες, οι οποίοι παρέχουν διασύνδεση με το σταθερό δίκτυο.

Τεχνικά Χαρακτηριστικά HAPs

n Η ενέργεια εξασφαλίζεται από τον συνδυασμό υψηλής απόδοσης ηλιακών κυψελών και αναγεννητικών ενεργειακών κυψελών υδρογόνου-οξυγόνου. Κατά τη διάρκεια της ημέρας το νερό μετατρέπεται με ηλεκτρόλυση σε καύσιμο και κατά τη διάρκεια της νύχτας χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

n Το δίκτυο HAP λειτουργεί σε διάταξη αστέρα με την εξέδρα να παίζει τον ρόλο του κεντρικού διανομέα. Η τηλεπικοινωνιακή υποδομή στην εξέδρα προβάλλει πολλαπλές δέσμες στο έδαφος παρέχοντας ταυτόχρονη και συνεχή κάλυψη σε μια έκταση διαμέτρου 150 km.

n Η συσκευή του χρήστη είναι φορητή και επικοινωνεί κατευθείαν με το ΗΑΡ. Αποτελείται δε από μια κεραία και ένα ψηφιακό modem. Η επικοινωνία μεταξύ χρηστών διάγεται διαμέσου του HAP με τη βοήθεια ενός μεταγωγέα ΑΤΜ.

n Το ΗΑΡ διαθέτει γυροσκοπικές συστοιχίες κεραιών με πολωτές ώστε να διασφαλιστεί ο κατάλληλος λόγος απομόνωσης πόλωσης. Οι συστοιχίες κεραιών προβάλλουν συνολικά 700 δέσμες στις ζώνες κάλυψης UAC, SAC και RAC.

Ο Τομέας Τηλεπικοινωνιών & Δικτύων του ΤΕΙ Σερρών

n Ο Τομέας Τ&Δ αποτελείται:

– 4 μέλη ΕΠ

• 1 Αναπληρωτή Καθηγητή

• 1 Επίκουρο Καθηγητή

• 2 Καθηγητές Εφαρμογών

– 6 Επιστημονικούς Συνεργάτες

• 2 Μεταδιδακτορικού επιπέδου

• 2 Κατόχους μεταπτυχιακού τίτλου

• 1 Υποψήφιο διδάκτορα

• 1 Πτυχιούχο

Ο Τομέας Τηλεπικοινωνιών & Δικτύων του ΤΕΙ Σερρών

n Σύγχρονο πρόγραμμα σπουδών

– Αναμόρφωση και κατάρτιση προγράμματος σπουδών υποστηριζόμενη από το ΥΠΕΠΘ, έτσι ώστε αυτό να:

• ανταποκριθεί στις σύγχρονες απαιτήσεις της βιομηχανίας των κλάδων της Πληροφορικής & Επικοινωνιών,

• ευθυγραμμιστεί με τα προγράμματα σπουδών των Ιδρυμάτων Τριτοβάθμιας εκπαίδευσης της ΕΕ.

n Υψηλού επιπέδου εργαστηριακή υποδομή:

– Υποστηριζόμενη από τον τακτικό προϋπολογισμό του Ιδρύματος και το Πρόγραμμα ΕΠΕΑΕΚ του ΥΠΕΠΘ (~200,000 Ευρώ).

Ο Τομέας Τηλεπικοινωνιών & Δικτύων του ΤΕΙ Σερρών

n Με την εξειδίκευση και εμπειρία του ακαδημαϊκού, ερευνητικού και τεχνικού προσωπικού, τόσο στο χώρο της βιομηχανίας όσο και στον ακαδημαϊκό χώρο, το ΤΕΙ Σερρών μπορεί να ανταποκριθεί στις όποιες ανάγκες του Νομού μας και της Τοπικής Αυτοδιοίκησης προσφέροντας:

– εκπαιδευτικές υπηρεσίες για την καλύτερη κατανόηση των νέων τεχνολογιών,

– την εκπόνηση μελετών για την εγκατάσταση νέων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων και δικτυακών εφαρμογών.

Ο Τομέας Τηλεπικοινωνιών & Δικτύων του ΤΕΙ Σερρών

n Ο εκπαιδευτικός στόχος του Τμήματος και ειδικότερα του Τομέα Τ&Δ είναι:

– να παράγει αποφοίτους με υψηλού επιπέδου εξειδίκευση ώστε να αφομοιωθούν τάχιστα στην αγορά εργασίας:

• Εκπαίδευση,

• Δημόσιους φορείς (Τοπική Αυτοδιοίκηση, Νομαρχίες, Περιφέρειες, Υπουργεία),

• Βιομηχανία (Εταιρείες τηλεπικοινωνιών & πληροφορικής).

– να συμβάλλει στην εκπλήρωση του εθνικού στόχου για την επιτάχυνση του ρυθμού πρόσβασης των Ελλήνων Πολιτών στην Κοινωνία της Πληροφορίας

Ο Δρ. Αναστάσιος Παπατσώρης πήρε το δίπλωμα του Ηλεκτρολόγου Μηχανικού το 1988 από το Τμήμα Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Το 1993 απέκτησε το διδακτορικό του δίπλωμα στις Ραδιοεπικοινωνίες από το Πανεπιστήμιο του Bradford στη Βρετανία. Εργάσθηκε σε διάφορες σημαντικές θέσεις στον τομέα των Ασύρματων Τηλεπικοινωνιών, ενώ στο διάστημα 1996-2000 κατείχε μόνιμη ακαδημαϊκή θέση στο Τμήμα Ηλεκτρονικής του Πανεπιστημίου του York της Βρετανίας. Το 2000 επέστρεψε στην Ελλάδα για να αναλάβει τη θέση του Ειδικού Επιστήμονα στην Εθνική Επιτροπή Τηλεπικοινωνιών και Ταχυδρομείων. Από το 2003 είναι Αναπληρωτής Καθηγητής στις Επικοινωνίες και Αναπληρωτής Προϊστάμενος του Τμήματος Πληροφορικής και Επικοινωνιών του ΤΕΙ Σερρών.