Introduction to Computer Networks

Tian Song (嵩天), Ph.D., Assoc. Prof.songtian@bit.edu.cn

Introduction to Computer Networks

Tian Song (嵩天), Ph.D., Assoc. Prof.songtian@bit.edu.cn

Satellite, Multiplexing and PSTN

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Outline

• Satellite Communication

• Modulation and Multiplexing

• Public Switched Tele Network

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Tech Networks in the World

1. Satellite Network

2. Public Switched Telephone Network

3. Mobile Telephone Network

4. Cable TV Network

5. Internet

Here, we observe them in physical layer

三网融合

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Tech Networks in the World

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Satellite Network

Essence:You direct a signal to something way up in the sky, and 

that reflects it back to earth.

Reflection = receipt + amplification + sending back

Question:

Where to put the satellites?

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Satellite Network

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Satellite Network• GEO, Geostationary Earth Orbit

35 800 km high

40 transponder, 36 MHz bandwidth each

250 – 300 ms delay from one end to another

multicasting 

distance independent 

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Satellite Network•MEO, Medium Earth Orbit

GPS, Compass, GLONASS, Galileo

6 hours a circle

low power needed for a transmission

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Satellite Network

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Satellite Network• LEO, Low Earth OrbitIridium Project  (铱星计划), Motorola, 1990‐1998

750 km, 6 chain, 1.5 hrs

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Satellite Network• LEO, Low Earth Orbit

(a) Relaying in space.  (Iridium)  (b) Relaying on the ground.(Globalstar)

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Where (not) to use Satellite• BandwidthFiber wins, but access is an issue. 

• Mobility and remote locations

Satellite wins

• Broadcasting

Satellite wins, as it comes for free

• Fast and Reliable

Fiber wins. Satellite are bad due to altitude and rain

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Outline

• Satellite Communication

• Modulation and Multiplexing

• Public Switched Tele Network

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Modulation and Multiplexing• Baseband Transmission0 ~ f

• Passband Transmission

fb + 0 ~  fb + f

• Multiplexing

Sharing a channel, how to share?

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Baseband Transmission• Question

In what format a 0 or 1 is transferred?

How to represent a 0 or 1 in transmission?

How can we encode signals when we 

can effectively use a single frequency?

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Baseband Transmission• NRZ  Non‐Return‐to‐Zero

Issue: 

How to handle continuous 0 and 1?

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Baseband Transmission

NRZ, Manchester, NRZI,  who wins?

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Passband Transmission• MotivationBaseband signaling is unsuitable to be  

transmitted along a narrow band channel

due to

attenuation, delay distortion, and noise.

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Passband Transmission• Modulation Techniques

Asin (ωt + φ) A: amplitude,  ω : frequency,  φ : phase

• Amplitude Shift Keying, ASK

• Frequency Shift Keying, FSK

• Phase Shift Keying, PSK

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ASK & FSKASK & PSK

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Passband Transmission• Another Question:

How to increase the transmission rate, with low baud rate?

2Blog2V

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Passband Transmission

E.g. 32 points, each baud encodes ____  bits.  At 2400 

baud, the date rate is ______ bps. 

(a) QPSK              (b) QAM‐16               (c) QAM‐64Q:  Quadrature

正交调相 正交调幅(16点)          正交调幅(64点)

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Multiplexing• Question:

1) How to share a transmission line?

2) The bandwidth of a channel can be 

huge, wouldn’t it be possible to divide

the channel into sub‐channels

It is a common question to many domains.

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Multiplexing• FDM: Frequency Division Multiplexing

OFDM: Orthogonal FDM, 正交频分复用

• TDM: Time Division Multiplexing

• CDM: Code Division MultiplexingCDMA: CDM Address, 码分多址

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Multiplexing• FDM: Frequency Division Multiplexing

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Multiplexing• OFDM

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Multiplexing• WDM: wavelength, (FDM for Fiber)

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Multiplexing• TDM: Time Division Multiplexing

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Multiplexing• CDM: Code Division Multiplexing

Not for today, next time.

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Outline

• Satellite Communication

• Modulation and Multiplexing

• Public Switched Tele Network

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PSTN• FactPSTN is earlier than Internet, in 1878.

本地回路

中继线

交换局

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PSTN•1  Local loop (modem, ADSL, Fiber)

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PSTN• 1 Local loop – voice‐grade telephone line

Bandwidth is 3000 Hz, the baud‐rate is 6000.

Question: 

How to encode bits in a baud as much as possible？

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PSTN• Solution

V.32,  32 points, 2400 baud/s, 4 bits with 1 bit check

the data transfer rate is ________

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PSTN•1  Local loop – ADSL

Why the bandwidth is 3000 Hz?

Because of the switch at the End office…

Solution: 

How about changing a switch without filter?

Now, the B is about 1M Hz. 

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PSTN

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PSTN•1  Local loop – Fiber

Another excellent link media

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PSTN•2  Trunks  – How to multiplexing? T1 Carrier 

[(7+1) x 24 + 1] bit x 1/125 μs x 106 = 1.544 MbpsPCM

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PSTN• 2 Trunks  – T1, T2, …, Carrier 

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PSTN• 2 SONET– How to make different carriers work together?

810 B x 1/125 μs x 106 = 51.84 Mbps

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PSTN• 2 SONET

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PSTN•3  Switching• Switching:A measure provided by telecom subnet to determine how to send message from source to destination. 

• Circuit switching: Make a true physical connection from sender to receiver. 

• Packet switching: store‐and‐forward,(1) Split any data (i.e. message) into small packets, (2) route those packets separately from sender to receiver, and (3) assemble them again.

• Message switching: store‐and‐forward, a message is completely received at a router, stored, and then put into an outgoing queue for further routing.

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PSTN•3  Switching

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Conclusion

• Satellite Communication

• Modulation and Multiplexing

• Public Switched Tele Network

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End

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