Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Počítačové sítě Přenos signálu Periodický signál s(t + T) = s(t) Signál analogový – perioda - T – amplituda - A – fáze - Φ Signál diskrétní (digitální)

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Počítačové sítě Přenos signálu Periodický signál s(t + T) = s(t) Signál analogový – perioda - T – amplituda - A – fáze - Φ Signál diskrétní (digitální)"— Transkript prezentace:

1 Počítačové sítě Přenos signálu Periodický signál s(t + T) = s(t) Signál analogový – perioda - T – amplituda - A – fáze - Φ Signál diskrétní (digitální) – perioda - T – amplituda - A Počítačové sítě - Přenos signálu1

2 Počítačové sítě Přenos signálu Každý signál (diskrétní i analogový) vyžaduje pro přenos určitou šířku pásma: – základní pásmo baseband – pro přenos signálu s jednou frekvencí (není transponován do jiné frekvence) – typicky LAN – úzké pásmo narrowband – pro hlasové přenosy 50 – 64 kbps – typicky telefonní sítě – široké pásmo broadband pro multiplexované přenosové kanály (frekvenčně sdílené) – typicky WAN pro TV přenosy 6 MHz Počítačové sítě - Přenos signálu2

3 Šířka přenosového pásma (propustnost komunikačního kanálu) vs. přenosová rychlost (rychlost přenosu dat) Čím kvalitnější přenosové médium, tím má větší šířku pásma Dostatečná šířka pásma (měřená v Hz) – předpoklad vysoké přenosové rychlosti (měřené v b/s) Přenosová rychlost je úměrná modulační rychlosti (měřené v jednotkách „Baud“ – Bd) Počítačové sítě - Přenos signálu3 Počítačové sítě Přenos signálu

4 Signál – fyzikální veličina sloužící k přenosu dat Modulace - projekce dat do signálu Pojmy kódování (diskrétní modulace), modulace (analogová modulace) –kódování – konverze dat do diskrétního signálu –modulace – konverze dat do analogového signálu Kódovací/modulační techniky – prvek dat (např. bit)prvek signálu – prvek signálu – taková část signálu, která zabere nejkratší interval signálového kódu diskrétní – napěťový puls konstantní amplitudy analogový – puls konstantní frekvence, fáze a amplitudy Počítačové sítě - Přenos signálu4 Počítačové sítě Přenos signálu

5 Množství informace (dat) v prvku signálu – nejjednodušší případ 1:1 Úrovně signálu – nejjednodušší případ 2 úrovně Příklad jednofázového kódování Bi-fázové kódování - perioda bitu je rozdělena na dvě „fáze“, časování probíhá v každé fázi, tzn. perioda bitu je dvojnásobek periody prvku signálu Počítačové sítě - Přenos signálu5 Počítačové sítě Přenos signálu

6 Důvody pro modulaci a kódování – technické - vysílání signálu musí být technologicky proveditelné – zvýšení účinnosti a využitelnosti spoje – zvýšení odolnosti přenosu – menší bitová chybovost – možnost detekce chyb – možnost synchronizace přenosu – zvýšení bezpečnosti přenosu – znemožnění odposlechu (zvláště u bezdrátových přenosů) Počítačové sítě - Přenos signálu6 Počítačové sítě Přenos signálu BER (Bit Error Ratio) poměr chybně přenesených bitů k počtu celkově přenesených bitů

7 Počítačové sítě Přenos signálu Počítačové sítě - Přenos signálu7

8 Kódování - modulace Data se vkládají do prvků signálu bit po bitu po oktetech Pořadí bitů v signálu je specifikováno danou přenosovou technologií big-endian nebo little-endian např. technologie Ethernet používá „little-endian“ Měření charakteristiky přenosového kanálu – přenosová rychlost C [bps] – modulační rychlost M [baud] – počet bitů v prvku signálu b (např. bi-fázový kód Manchester b = ½ ) C = M x b Počítačové sítě - Přenos signálu8

9 Počítačové sítě Přenos signálu Počítačové sítě - Přenos signálu9

10 Příklady kódovacích technik Digitální data - Diskrétní signál Počítačové sítě - Přenos signálu 10 Počítačové sítě Přenos signálu

11 Modulační techniku Manchester používá nevýznamnější technologie LAN - IEEE (Ethernet) Počítačové sítě - Přenos signálu11 Počítačové sítě Přenos signálu

12 12 Počítačové sítě - Přenos signálu Počítačové sítě Přenos signálu Principy modulačních technik

13 Počítačové sítě Přenos signálu Modulace – digitálními nebo analogovými daty se mění (moduluje) nosný signál s nosnou frekvencí f c. Nosná frekvence určuje rychlost přenosu. Modulace – změna charakteristiky signálu Vlastnosti modulačních technik (u elektrických vodičů): – amplitudová – málo odolná proti vnějšímu rušení – kmitočtová – vhodná pro nižší rychlosti – fázová – nejodolnější, vhodná i pro vyšší rychlosti Modulace se používá – v bezdrátových technologiích – v přenosech optickými vlákny – v přenosech metalickými vodiči Počítačové sítě - Přenos signálu13

14 Počítačové sítě - Přenos signálu14 Princip modulace Počítačové sítě Přenos signálu

15 Modulační techniky (digitální data -> analogový signál) Víceúrovňové techniky (implementace – modem) b = 2 nebo b = 4 (b – počet bitů v prvku signálu): – Kvadraturní fázová modulace – Kombinace fázové a amplitudové modulace Techniky pro bezdrátové přenosy – rozprostřené spektrum (Spread Spectrum) – zabezpečení proti odposlechům a kolizím: – FHSS – DSSS (Podrobněji v následující přednášce Počítačové sítě - Přenos signálu15

16 Technika DSSS Počítačové sítě - Přenos signálu16 Původní signál Kódovaný signál (v rozloženém spektru) Dekódovaný signál Direct Sequence : Počítačové sítě Přenos signálu

17 Technika FHSS Počítačové sítě - Přenos signálu17 Počítačové sítě Přenos signálu

18 Počítačové sítě - Přenos signálu18 Fázorový diagram Fázor je grafické znázornění jedné sinusové veličiny. Je to orientovaná úsečka, délka odpovídá efektivní hodnotě (amplitudě) a úhel který svírá s vodorovnou osou x vyjadřuje fázový posun vůči počátku souřadnic.

19 Počítačové sítě Přenos signálu QPSK – Kvadraturní fázová modulace – 4 fázové posuny přenáší 2 bity Počítačové sítě - Přenos signálu 19 00… … … …

20 Počítačové sítě Přenos signálu QAM – Kvadraturní amplitudová modulace (např. 256 QAM přenáší v jednom prvku signálu 8 bitů) Počítačové sítě - Přenos signálu …………

21 Počítačové sítě Přenos signálu Modulace analogová data digitální signál – Multimediální data, přenosy hlasu – CODEC – Modulační technika PCM (Pulse Code Modulation) – princip „vzorkování“ – snímání amplitudy signálu v pevných časových periodách, vyhodnocení vzorků hodnotou (určitý počet úrovní). Např. : 16 úrovní …. 4 bity 256 úrovní …..8 bitů Pro přenos hlasu je postačující vzorkování v periodě 125  s s rozlišením 256 úrovní (8 bitová informace), tj. přenosová rychlost 64 kbps (šířka pásma 4 kHz) – Alternativa PCM – DM (Delta Modulation) – diferenciální impulsní kódová modulace Počítačové sítě - Přenos signálu21

22 Počítačové sítě Přenos signálu Problémy při přenosech signálu – zkreslení – útlum – zpoždění – rušení – parazitní signál – šum Řešení – přenosové technologie – specifikace elektrických a světelných charakteristik přenosových médií – specifikace maximálních délek segmentů vodičů – volba vhodného typu modulace nebo kódování – atd. Počítačové sítě - Přenos signálu22

23 Počítačové sítě Přenos signálu Prostředky pro obnovu signálu v optických a bezdrátových spojích : zesilovače, opakovače (repeaters) Satelitní spoje – retranslátory Počítačové sítě - Přenos signálu23

24 Počítačové sítě Přenos signálu Kapacita přenosového kanálu – maximální přenosová rychlost v bitech za vteřinu [b/s] nebo [bps] Ideální kapacita(podle Nyquista) C = 2 W log 2 M C …… přenosová rychlost [bps] W…….šířka přenosového pásma [Hz] M…….modulační rychlost - počet diskrétních pulsů nebo napěťových úrovní za sec [Bd] Počítačové sítě - Přenos signálu24

25 Počítačové sítě Přenos signálu Reálná kapacita (podle Shannona) C = W log 2 ( 1 + S/N ) S/N…poměr signál/šumS/N - SNR (Signal-to-Noise Ratio) (SNR) dB = 10 log (P S /P N )P S - výkon signálu A S - amplituda signálu SNR = P S /P N = (A S /A N ) 2 P N - výkon šumu A n - amplituda šumu 3 dB – 50 % ztrát 10 dB – 10 % ztrát 20 dB – 1 % ztrát 30 dB – 0,1 % ztrát Počítačové sítě - Přenos signálu25

26 Počítačové sítě Přenos signálu Počítačové sítě - Přenos signálu26 Útlum signálu v reálném přenosovém prostředí (Signal to Noise Ratio)

27 Počítačové sítě Přenos signálu Přenosový kanál – soubor prostředků mezi dvěma uzly sítě umožňující přenos signálu (vysílací rozhraní, přenosové médium, přijímací rozhraní) Přenosový kanál vytvářejí přenosové technologie, které specifikují – rychlost přenosu – pořadí bitů little endian – bit s nejmenší váhou v oktetu je vyslán první big endian – bit s největší váhou v oktetu je vyslán první – přenosové médium (typ, max. a min. délku…) – koncovky (typy konektorů, označení pinů…) – fyzikální charakteristiky signálu – zařízení pro regeneraci signálů – …… Počítačové sítě - Přenos signálu27

28 Počítačové sítě Přenos signálu Požadavky na přenosové technologie : – vysoká přenosová rychlost – nulová chybovost – dlouhé vzdálenosti bez ztráty kvality signálu – nízké provozní náklady Počítačové sítě - Přenos signálu28


Stáhnout ppt "Počítačové sítě Přenos signálu Periodický signál s(t + T) = s(t) Signál analogový – perioda - T – amplituda - A – fáze - Φ Signál diskrétní (digitální)"

Podobné prezentace


Reklamy Google