Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Fyzická úroveň Úvod do počítačových sítí Lekce 03 Ing. Jiří ledvina, CSc.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Fyzická úroveň Úvod do počítačových sítí Lekce 03 Ing. Jiří ledvina, CSc."— Transkript prezentace:

1 Fyzická úroveň Úvod do počítačových sítí Lekce 03 Ing. Jiří ledvina, CSc.

2 Úvod do počítačévých sítí2 Teoretický základ datových komunikací Fourierova analýza Signály limitované šířkou pásma Maximální přenosová rychlost kanálem

3 Úvod do počítačévých sítí3 Fourierova analýza

4 Úvod do počítačévých sítí4 Signály limitované šířkou pásma (a) Binární signál a druhá odmocnina součtu kvadrátů amplitud násobků základní frekvence. (b) – (c) následné aproximace originálního signálu.

5 Úvod do počítačévých sítí5 Signály limitované šířkou pásma (2) (d) – (e) další aproximace originálního signálu.

6 Úvod do počítačévých sítí6 Signály limitované šířkou pásma (3) Vztah mezi rychlostí přenosu dat a harmonickými.

7 Úvod do počítačévých sítí7 Nyquistovo kritérium C = 2W log 2 V [b/s; Hz, -] C – kapacita komunikačního kanálu W – šířka pásma V – počet úrovní signálu Přenosová rychlost Počet bitů za sekundu [b/s nebo bps] Počet změn za sekundu [Baud]

8 Úvod do počítačévých sítí8 Shannonovo kritérium (Shannon – Hartley) C = W log 2 (1+S/N) [b/s; Hz, -] C – kapacita přenosového kanálu S – úroveň signálu N – úroveň šumu Na přenos působí Zesílení Omezené pásmo Šum Impulzní (spínače, … Tepelný (pohyb elektronů)

9 Úvod do počítačévých sítí9 Zesílení a decibely Příklad: Pin = 10 mW, Pout=5 mW zesílení = 10 log 10 (10/5) = 10 log 10 2 = 3 dB Příklad: S/N = 30 dB => 10 Log 10 S/N = 30, or, S/N = 10 3 Log 10 S/N = 3, S/N = 10 3 Pin Pout [Bel] [deciBel] protože P=V 2 /R Zesílení = 10 Log 10 Pout Pin Zesílení = 20 Log 10 Vin Vout Zesílení = Log 10

10 Úvod do počítačévých sítí10 Typy přenosů Přenos Sériový paralelní Přenos Synchronní Asynchronní Arytmický Přenos Dvouúrovňový Víceúrovňový

11 Úvod do počítačévých sítí11 Typy spojení Spoje Dvoubodové Jeden vysílač, jeden přijímač Mnohabodové Jeden vysílač, více přijímačů Více vysílačů, více přijímačů Vedení Nesymetrická Symetrická Přizpůsobení Impedančně nepřizpůsobené Impedančně přizpůsobené

12 Úvod do počítačévých sítí12 Příklady rozhraní na fyzické úrovni CCITT (ITU), EIA V.24, V.28 (EIA RS232C) – analogové modemy Signálové úrovně V.28 Definice okruhů V.24 X.21, V.10/X.27 (RS 423-A) nebo V.11/X.26 (RS422-A) – číslicové modemy Signálové úrovně V.10, V.11 Definice okruhů X.21 EIA RS 232C – nesymetrické, 20kb/s, 20m, 15V/3V EIA RS 423 – nesymetrické, 1000m, 1:10, 6V/0.2V EIA RS 422 – symetrické, 1000m, 1:10, 6V/0.2V EIA RS 485 – symetrické, 1000m, 12:32, 6V/0.2V

13 Úvod do počítačévých sítí13 Modulace, klíčování Amplitudová Frekvenční Fázová

14 Úvod do počítačévých sítí14 Kódování

15 Úvod do počítačévých sítí15 Kódování Bez návratu k nule - úroveň (NRZ-L) 0= vysoká úroveň 1= nízká úroveň Bez návratu k nule - invertované (NRZI, nebo NRZ-M) 0= bez přechodu na začátku bitového intervalu 1= přechod na začátku bitového intervalu Manchester 0= přechod z vyšší úrovně na nižší uprostřed bit. intervalu 1= přechod z nižší úrovně na vyšší uprostřed bit. intervalu Diferenciální Manchester změna uprostřed intervalu vždy 0= změna úrovně na začátku bitového intervalu 1= beze změny na začátku bitového intervalu

16 Úvod do počítačévých sítí16 Přenos dat vedením Kroucená dvojlinka Koaxiální kabel Optická vlákna

17 Úvod do počítačévých sítí17 Kroucená dvojlinka (a) kategorie 3 UTP. (b) kategorie 5 UTP.

18 Úvod do počítačévých sítí18 Kroucená dvojlinka NázevTypMb/spoužití CAT1UTP1modem CAT2UTP4Token Ring 4 CAT3UTP1010Base-T Ethernet CAT4STP16Token Ring 16 CAT5UTP100100Base-T Ethernet CAT5STP100100Base-T Ethernet CAT5eUTP Base-T Ethernet CAT6UTP Base-T Ethernet CAT7STP Base-T Ethernet

19 Úvod do počítačévých sítí19 Koaxiální kabel Koaxiální kabel.

20 Úvod do počítačévých sítí20 Vláknová optika (a) Příklady odrazu a lomu světelného paprsku na rozhraní skla a vzduchu. (b) Šíření světla úplným odrazem.

21 Úvod do počítačévých sítí21 Přenos světla optickým vláknem Útlum světla při průchodu optickým vláknem v oblasti infračerveného záření.

22 Úvod do počítačévých sítí22 Optické kabely (a) Struktura jednoho vlákna optického kabelu. (b) Optický kabel se třemi vlákny.

23 Úvod do počítačévých sítí23 Optické kabely (2) Porovnání zdrojů infračerveného záření – polovodičový laser a LED.

24 Úvod do počítačévých sítí24 Optické sítě Struktura optické sítě ve tvaru kruhu s aktivními opakovači.

25 Úvod do počítačévých sítí25 Optické sítě (2) Propojení optických vláken pasivním optickým rozbočovačem ve tvaru hvězdy.

26 Úvod do počítačévých sítí26 Bezdrátový přenos Elektromagnetické spektrum Radiový přenos Mikrovlnné přenosy Přenos v infračerveném spektru a v mikrovlnném spektru Přenos ve viditelném spektru

27 Úvod do počítačévých sítí27 Elektromagnetické spektrum Elektromagnetické spektrum a jeho využití pro komunikace.

28 Úvod do počítačévých sítí28 Radiový přenos Na velmi dlouhých, dlouhých a středních vlnách kopírují radiové vlny povrch Země. Na krátkých vlnách dochází k odrazům od ionosféry.

29 Úvod do počítačévých sítí29 Rozdělení elektromagnetického spektra Vyšší frekvenční pásma v USA.

30 Úvod do počítačévých sítí30 Světelný přenos Tepelné proudění vzduchu může ovlivnit laserový komunikační systém. Obrázek představuje obousměrný komunikační systém se dvěma lasery.

31 Úvod do počítačévých sítí31 Komunikační satelity Geostacionární satelity Satelity na střední oběžné dráze Satelity na nízké oběžné dráze Porovnání satelitů a optických vláken

32 Úvod do počítačévých sítí32 Komunikační satelity Komunikační satelity a některé jejich vlastnosti, včetně vzdálenosti od Země, doby odezvy a počtu satelitů nutných pro úplné pokrytí.

33 Úvod do počítačévých sítí33 Komunikační satelity (2) Základní satelitní pásma.

34 Úvod do počítačévých sítí34 Komunikační satelity (3) VSATs (Very Small Aperture Terminal) s použitím Hubu. Velmi malé stanice, běžně menší než 2.4m, používané pro satelitní komunikaci. Přenosová rychlost až 2MB/s oběma směry.

35 Úvod do počítačévých sítí35 Satelity na nízké oběžné dráze projekt Iridium Rozmístění satelitů Iridia kolem Země pohyblivých buněk zahalí celou Zem.

36 Úvod do počítačévých sítí36 Globalstar (a) Přepínání ve vesmíru. (b) Přepínání na Zemi Satelitní telefony, SMS, fax

37 Úvod do počítačévých sítí37 Veřejné přepínané telefonní systémy Struktura telefonního systému Rozdělení telefonů Lokální smyčka: modemy, ASDL a bezdrátové spoje Tranzitní propojení (Trunk) a multiplexování Přepínání

38 Úvod do počítačévých sítí38 Struktura telefonního systému (a) Úplně propojená síť. (b) Centralizovaný přepínač. (c) Dvouúrovňová hierarchie.

39 Úvod do počítačévých sítí39 Struktura telefonního systému (2) Typická okruh pro volání na střední vzdálenosti.

40 Úvod do počítačévých sítí40 Hlavní komponenty telefonního systému Lokální smyčky  Analogové přenosy kroucenou dvojlinkou Dálková vedení (Trunks)  Digitální přenosy vláknovou optikou propojující digitální ústředny Ústředny  Propojení jednotlivých dálkových vedení

41 Úvod do počítačévých sítí41 Lokální smyčky: modemy, ASDL, bezdrátové spoje (wireless) Použití analogových i digitálních přenosů pro propojení počítačů. Převody jsou realizovány modemy a kodeky (codec).

42 Úvod do počítačévých sítí42 Modemy (a) binární signál (b) amplitudová modulace (c) Frekvenční modulace (d) Fázová modulace

43 Úvod do počítačévých sítí43 Modemy (2) Příklady amplitudo – fázové modulace (a) QPSK. (b) QAM-16. (c) QAM-64.

44 Úvod do počítačévých sítí44 Modemy (3) (a) V.32 pro 9600 b/s. (b) V32 bis pro 14,400 b/s. (a) (b)

45 Fyzická úroveň (druhá část) Úvod do počítačových sítí

46 Úvod do počítačévých sítí46 Digitální účastnické linky (Digital Subscriber Lines - DSL) Závislost šířky pásma na vzdálenosti pro přenos DSL kroucenou dvojlinkou (UTP) kategorie 3 (telefonní vedení).

47 Úvod do počítačévých sítí47 Digitální účastnické linky (2) Provoz ADSL s použitím diskrétní vícetónové modulace.

48 Úvod do počítačévých sítí48 Digitální účastnické linky (3) Typická konfigurace ASDL.

49 Úvod do počítačévých sítí49 Bezdrátové lokální smyčky Architektura LMDS (Local Multipoint Distribution Service), 28 & 31 GHz, šířka pásma ve dvou blocích (A a B) 1150MHz ( ) a 150MHz (75+75).

50 Úvod do počítačévých sítí50 Frekvenční multiplexování (a) Originální pásmo. (b) Posunuté pásmo. (c) Multiplexovaný kanál.

51 Úvod do počítačévých sítí51 Multiplexování podle délky vlny (Wavelength Division Multiplexing) Multiplexování podle délky vlny.

52 Úvod do počítačévých sítí52 Časové multiplexování - (Time Division Multiplexing) Přenosový systém T1 (1.544 Mbps).

53 Úvod do počítačévých sítí53 Časové multiplexování (2) Delta modulace.

54 Úvod do počítačévých sítí54 Časové multiplexování (3) Multiplexování T1 do vyšších přenosových systémů (T2, T3, T4).

55 Úvod do počítačévých sítí55 Časové multiplexování (4) SONET Synchronous Optical NETwork) rámce.

56 Úvod do počítačévých sítí56 Časové multiplexování (5) Rychlosti multiplexování SONET and SDH (Synchronous Digital Hierarchy).

57 Úvod do počítačévých sítí57 Přepínání okruhů

58 Úvod do počítačévých sítí58 Přepínání zpráv (a) Přepínání okruhů (b) přepínání zpráv (c) přepínání paketů

59 Úvod do počítačévých sítí59 Přepínání paketů Porovnání sítí s přepínáním paketů a přepínáním okruhů.

60 Úvod do počítačévých sítí60 Mobilní telefonní systém První generace mobilních telefonů: analogové přenosy hlasu Druhá generace mobilních telefonů: digitální přenosy hlasu Třetí generace mobilních telefonů: digitální přenosy hlasu i dat

61 Úvod do počítačévých sítí61 Zdokonalený mobilní telefonní systém (a) V sousedních buňkách se nemohou použít stejné frekvence. (b) Použití menších buňek dovoluje zvýšit počet uživatelů.

62 Úvod do počítačévých sítí62 Kategorie kanálů 832 kanálů rozděleno do 4 kategorií: Řízení (základna do mobilu) pro řízení systému Paging (základna do mobilu) upozornění uživatelů na volání Přístup (obousměrný) pro vytváření spojení a přidělení kanálu Data (obousměrný) pro hlas, fax a data

63 Úvod do počítačévých sítí63 D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) Zdokonalený systém mobilních telefonů (a) D-AMPS kanál se třemi uživateli. (b) D-AMPS kanál se šesti uživateli.

64 Úvod do počítačévých sítí64 Globální systém pro mobilní komunikace GSM používá 124 frekvenčních kanálů, každý z nich používá 8 časových slotů systému časového multiplexu (TDM)

65 Úvod do počítačévých sítí65 GSM (2) Část struktury rámce GSM.

66 Úvod do počítačévých sítí66 Třetí generace mobilních telefonů: digitální zvuk a data Základní služby sítě International Mobile Communications (IMT-2000) zahrnují Přenos zvuku s velmi vysokou kvalitou Posílání zpráv (náhrada , fax, SMS, chat, atd.) Multimédia (hudba, video, film, TV, atd.) Přístup k Internetu (surfování, multimédia)

67 Úvod do počítačévých sítí67 Kabelová televize Společná televizní anténa Přístup k Internetu prostřednictvím účastnického kabelu Rozdělení přenosového spektra Kabelové modemy ADSL kontra kabelové přenosy

68 Úvod do počítačévých sítí68 Skupinová televizní anténa Původní systémy kabelové televize.

69 Úvod do počítačévých sítí69 Kabelový Internet Kabelová televize

70 Úvod do počítačévých sítí70 Kabelový Internet (2) Fixní telefonní systém.

71 Úvod do počítačévých sítí71 Rozdělení spektra Rozdělení spektra v typickém TV kabelovém systému s možností přístupu k Internetu.

72 Úvod do počítačévých sítí72 Kabelové modemy Upstream a downstream kabelové televize.


Stáhnout ppt "Fyzická úroveň Úvod do počítačových sítí Lekce 03 Ing. Jiří ledvina, CSc."

Podobné prezentace


Reklamy Google