Fysiska lagret. Kanal. Problem är att kanalen har vissa begränsningar: Kanalen är analog Kanalen är bandbreddsbegränsad och är oftast störd (av brus)



Relevanta dokument
Kommunikation Jan-Åke Olofsson

Signalhastighet och bithastighet. Dämpning och distorsion. Dämpning. Olika fibertyper olika dispersion

Övningar modul 1 - Dataöverföring & fysisk infrastruktur

Några saker att tänka på för att ni ska få ut max av er nya fiberanslutning

Hemtenta 2 i Telekommunikation

Tentamen i Signaler och kommunikation, ETT080

Digital kommunikation. Maria Kihl

Kommunikationssystem grundkurs, 2G1501 Övningar modul 1 Dataöverföring & fysisk infrastruktur 1 Dataöverföring

Voltimums Expertpanel Tele och Data

Laboration 2 - Modulering I denna laboration skall vi

Digital kommunikation. Maria Kihl

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Jens A Andersson

Examples on Analog Transmission

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Jens A Andersson

Olika hemmanätstekniker

Lösningsförslag till Problem i kapitel 3 i Mobil Radiokommunikation

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Jens A Andersson

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Att sända information mellan datorer. Information och binärdata

Kihl & Andersson: , 3.1-2, (ej CDM) Stallings: 3.1-4, 5.1, 5.2, 5.3, 8.1, 8.2

Registrera din produkt och få support på. SDV7220/12. Användarhandbok

Kapitel 2 o 3. Att skicka signaler på en länk. (Maria Kihl)

Kanalprocessor Ref: 5179

Kanalprocessor T-05 / DIGITAL 5870

Att ansluta en fastighet till Karlstads Stadsnät och bygga ett fastighetsnät.

Tentamen i Trådlös Internet-access

Omtentamen i Datakommunikation för E2

Shannons teorem Trådlöst är värdelöst!

MOTION till SSA, Årsmötet 2013 Rev. 5

Trådlöst. Copyright 2014 Hewlett-Packard Development Company, L.P. The information contained herein is subject to change without notice.

EDI615 Tekniska gränssnitt Fältteori och EMC föreläsning 3

Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Signalteori, 7,5 hp Kurskod: HÖ1007 Tentamenstillfälle

v.2.1 Sida 1 av 8 Nedan fokuserar jag på begreppet markvåg eftersom det är detta som denna artikel behandlar.

Optiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material?

Elektro och Informationsteknik LTH Laboration 4 Tidsplan, frekvensplan och impedanser

Kapitel 3 o 4. Tillförlitlig dataöverföring. (Maria Kihl)

Strömtänger för AC. DN serien 5.00 (1/2) DN series

ELEKTRONIK ESS010. Radio. Göran Jönsson. Institutionen för Elektro- och informationsteknik ESS010 - Gästföreläsning: Radio 1

AT3000 Kabel-, rör-, metall- och installationssökare

Ljudnivåmätare C.A 832

Tentamen i Fotonik , kl

DATALINK-NÄTVERK. Hårdvarubyggklossar

6. Blandade uppgifter

En ideal op-förstärkare har oändlig inimedans, noll utimpedans och oändlig förstärkning.

ADAPT TRÅDLÖS HD-LJUDADAPTER

OSCILLOSKOPET. Syftet med laborationen. Mål. Utrustning. Institutionen för fysik, Umeå universitet Robert Röding

DIGITAL KOMMUNIKATION

A/D D/A omvandling. Lars Wallman. Lunds Universitet / LTH / Institutionen för Mätteknik och Industriell Elektroteknik

DIG IN TO Nätverksteknologier

DYNA COM 110 INSTRUKTIONS- BOK. Box Göteborg Tel Lafayette Radio AB

42.MST 1/D (E )

Kvantfysik - introduktion

Instuderingsfrågor ETS052 Datorkommuniktion

Hambley avsnitt

LÄRAN OM LJUSET OPTIK

Frekvensplanet och Bode-diagram. Frekvensanalys

Föreläsning 4. Multiplexering (1/2) Multiplexering (2/2) Multiplexering Närnät

TSTE93 Analog konstruktion

Installation av digitala enheter

FLEXIT SPIRIT. Monteringsinstruktion

1. PRESENTATION SÄKERHETSFÖRESKRIFTER Säkerhetsföreskrifter Användningsvillkor BESKRIVNING AV INSTRUMENTET...

MAC-(sub)lagret. Nätlagret. Datalänklagret. Fysiska lagret LLC MAC. LLC = Logical Link Control-sublager MAC = Media Access Control-sublager

SPINNIES AND THINGIES

Kapitel 3 o 4 Att skicka signaler på en länk Tillförlitlig dataöverföring. Att göra. Att sända information mellan datorer

4:4 Mätinstrument. Inledning

Radio. Innehåll ELEKTRONIK ESS010. Var används radio? Göran Jönsson

Akustik. Läran om ljudet

Voltimums Expertpanel Tele och Data

Datakommunikation vad är det?

(Grundkurs i medier och kommunikation vid Tammerfors Universitet, Finland) 1.1 Kommunikation

Kapitel 3 o 4. Tillförlitlig dataöverföring. (Maria Kihl)

Utveckling av bredbandstekniker. Arbetsgruppen för utvecklandet av bredbandet

Kommunstyrelsens Ledningsutskott (34)

Diffraktion och interferens Kapitel 35-36

Digitala trafiksätt på HF

Op-förstärkarens grundkopplingar. Del 2, växelspänningsförstärkning.

Denna våg är. A. Longitudinell. B. Transversell. C. Något annat

Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Akustik och ljudmiljö, 7 hp Kurskod: HÖ1015 Tentamenstillfälle 1

Register your product and get support at SDV5118/12. SV Användarhandbok

2PWHQWDPHQL'DWRUNRPPXQLNDWLRQI U'

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

Snabbmanual IC-PCR100.

Laboration 2 Elektriska kretsar Online fjärrstyrd laborationsplats Blekinge Tekniska Högskola (BTH)

Projekt. Mats Gustafsson, Electroscience, Lund University, Sweden


Din kabeltv-förening informerar om fiberutbyggnad i ditt område

Förstärkning Large Signal Voltage Gain A VOL här uttryckt som 8.0 V/μV. Lägg märke till att förstärkningen är beroende av belastningsresistans.

Innehållsförteckning

Hambley avsnitt

Montering och installation av utrustning

Föreläsning 1. Information och data

DS-2900S2/PAL. DVB-S/S2 till PAL med grannkanalmodulator. Bruksanvisning

Register your product and get support at SDV6121/12. SV Användarhandbok

Information om ämnet Militärteknik med diagnostiskt självtest av förkunskaper till blivande studerande på Stabsutbildningen (SU)

4:8 Transistorn och transistorförstärkaren.

Proson RV 2010 Stereo reciever

Com Hem. FiberLAN. Fiber till hemmet (FTTH) För dig som ska bygga Fastighetsnät REVISION 2

Trådlös kommunikation En introduktion av Open Systems Engineering AB

Tentamen i FysikB IF0402 TEN2:

Tentamen i Krets- och mätteknik, fk - ETEF15

Signalanalys med snabb Fouriertransform

Transkript:

Fysiska lagret Sändare Digital information Kanal Mottagare Problem är att kanalen har vissa begränsningar: Kanalen är analog Kanalen är bandbreddsbegränsad och är oftast störd (av brus) Kanalens kapacitet Det som är helt avgörande för en kanals kapacitet (överföringshastighet) är Bandbredden (t.ex. telefonkanal som ligger på 300-3400 Hz) Signal/brus-förhållandet

Två olika typer av kanaler Vi skiljer på: Basbandskanal. Basbandet är meddelandets (=datasignalens) frekvensomfång och en basbandskanal är alltså en kanal som tillåter att vi sänder meddelandet direkt ut på kanalen, t ex Ethernet Passbandskanal. Om kanalen inte tillåter att vi sänder datasignalen direkt på kanalen (t ex en radiokanal) så har vi en passbandskanal. Vi måste då omvandla datasignalen så att dess frekvensinnehåll förflyttas till frekvenser som passbandskanalen tillåter (genom modulering). Exempel på passbandskanal är W- LAN (2,4 GHz) eller telefonkanalen (300-3400 Hz)

Basbandssignal Basbandet = meddelandets frekvensinnehåll. En fyrkantvåg kan skrivas som summan av grundtonen och de udda övertonerna (justerade med konstanter). 1 0 Datasignal = R (t ex 10 Mbit/s) Grundton f c = R/2 (5 MHz) 3:e överton = 3* f c (15 MHz) 5:e överton = 5* f c (25 MHz) osv..

Resultatet i frekvensplanet blir en signal med oändlig bandbredd amplitud DC f c 3f c 5f c 7f c 9f c 11f c f Om vi har en datasignal som inte är en ren fyrkantvåg utan varierar slumpmässigt mellan 0 och 1..så kommer frekvensinnehållet (frekvensspektrumet) principiellt att se ut så här: f c

Nu kan vi inte hitta kanaler med oändlig bandbredd men ofta räcker det med en bandbredd som tillåter att åtminstone grundtoner släpps igenom. I vårt exempel på 10 Mbit/s och där grundtonen har frekvensen 5 MHz räcker det alltså om kanalbandbredden, H = 5 MHz. Kanalens kapacitet: Max överföringshastighet, C=2H [bit/s], där kanalbandbredden = H (och vi enbart använder symbolerna 0 och 1. Annars C=2H* 2 logv [bit/s]).

Passbandssignal Om kanalen inte tillåter att vi sänder datasignalen direkt på kanalen (t ex en radiokanal) så har vi en passbandskanal. Vi måste då flytta meddelande (basbandet) till passbandet, dvs till frekvenser som kanalen tillåter. Det sker genom bärvågsmodulering. Vi präglar in meddelandet på en bärvåg vars frekvens är sådan att den ryms i passbandskanalen. Exempel på passbandskanal är W-LAN (2,4 GHz) eller telefonkanalen (300-3400 Hz) amplitud Förflyttning av meddelandet genom modulering f Basbandet Passbandet

Bärvågsmodulering En bärvåg används som bärare av information och kan tecknas: s(t) = A*sin(wt+q). Eftersom vi kan ändra antingen amplitud (A), frekvens (w ) eller fasläge (q ) kan vi tänka oss att prägla in vårt meddelande på tre olika sätt: Amplitudmodulering, ASK (Amplitude Shift Keying) Frekvensmodulering, FSK (Frequency Shift Keying) Fasmodulering, PSK (Phase Shift Keying)

Bärvågsmodulering forts Data ASK FSK PSK

Amplitudmodulering Vi präglar in meddelandet (0 eller 1) genom att ha två olika amplituder på bärvågen, t ex 0 och A Volt. S(t) = A*cos wt för logisk 1 0 för logisk 0

Frekvensmodulering Vi präglar in meddelandet (0 eller 1) genom att ha två olika frekvenser på bärvågen, w 1 och w 2 S(t) = A*cos w 1 t för logisk 1 A*cos w 2 t för logisk 0

Fasmodulering Vi präglar in meddelandet (0 eller 1) genom att ha två olika faslägen på bärvågen, t ex 0 och p radianer. S(t) = A*cos (wt+p) för logisk 1 A*cos (wt+0) för logisk 0

Signal/Brus-förhållande och bitfelssannolikhet Signal/brus-förhållande definieras som förhållandet mellan mottagen signaleffekt och brusets effekt. SNR = S N = Signaleffekt Bruseffekt Alltför lågt SNR innebär bitfel i överföringen. Sannolikheten för bitfel kallas BER (Bit Error Rate) Antalet felaktiga bitar BER = Totaltantal överförda bitar Shannons formel: Maximal överföringshastighet, C, över en kanal: C=H* 2 log( S +1), H= Kanalens bandbredd i Hz. Notera: N 2log(X) = 10log(X) 10log 2

Exempel: Telefonkanal: 300-3400 Hz H = 3100 Hz = 3400Hz -300Hz SNR = 50 db = 10 5 ggr. Max teoretisk överföringshastighet på telefonkanalen: C=H* 2 log(s/n +1) = 3100 2 log(10 5 +1) = 3100 log(10 5 10log(X) +1)/log2 [ 2log(X) = ] 3100 log10 5 10log 2 /log2 = 3100*5/log2 3100*5/0,3 51,7 kbit/s

Informationsteori Skilj på: informationshastighet = datahastighet, R [bit/s] symbolhastighet, R s [symboler/s] eller [Baud] Betrakta en signal med två symboler, V=2. Logisk 0 representeras av 0 volt och logisk 1 av 5 volt. (V=antal symboler eller amplitudnivåer) Symbol för logisk 1 Symbol för logisk 0 5V 0V Antal bitar/symbol, m, kan definieras som m= 2 logv V=2; m= 2 log2=1 [bit/symbol] Om vi väljer fyra olika symboler, dvs V=4 får vi: V=4; m= 2 log4=2 [bit/symbol] För att fördubbla bithastigheten med bibehållen symbolhastighet (och bandbredd) måste antalet symboler (=nivåer) öka kvadratiskt. T ex från 1 bit/symbol till 2 bitar/symbol måste antalet symboler öka från 2 till 4, dvs V=m 2 = 2 2 = 4. Generellt får vi: R=R s * 2 logv [bit/s] respektive C=2H* 2 logv [bit/s]

Samma principer gäller även för bärvågsmodulering. Genom att använda en kombination av ASK och PSK, kan man få fler än 2 bitar/symbol. Det kallas ofta för QAM. 16-QAM innebär att man använder 16 symboler, V=16; m= 2 log16=4 [bit/symbol] (a) QPSK. Fyra olika symboler (V=4) ger 2 [bit/symbol] (b) 16-QAM. 16 olika symboler (V=16) ger 4 [bit/symbol] (c) 64-QAM. 64 olika symboler (V=64) ger 6 [bit/symbol]

Överföringsmedia Vi har tre typer av medier som används i datakommunikation: Metalliska medier Fiber Radio Jämförelse mellan olika medier med avseende på viktiga egenskaper (ungefärliga värden) Överföringsmedia Hastighet Räckvidd BER Pris Kopparkabel (Tp) 256 kbit/s - 1 Gbit/s 100m - 5 km 10-6 Låg Optisk fiber > 10 Gbit/s < 15 mil 10-10 Hög (fallande) Radio 10 kbit/s - 100 Mbit/s 10m - 3 mil 10-3 Medel

Metalliska kablar (oftast koppar) Tvinnad parkabel tp-kabel Koaxialkabel Tvinnad parkabel Ingen ledare är jordad Utsignalen är skillnadsspänningen mellan ledarna. Störningar på kablarna kommer att ta ut varandra när kablarna är tvinnade. Ju bättre tvinning, minde störningar. Detta tack vare symmetrin. Tvinnad partråd kan vara Oskärmad, kallas UTP (Unshielded Twisted Pair) Kategori 3 (CAT3) klarar 10Mbit/s Kategori 5 (CAT5) klarar 100Mbit/s Kategori 6 (CAT6) klarar 1 Gbit/s Skärmad, kallas STP (Shielded Twisted Pair)

Koaxialkabel Består av en innerledare och en skärm utanpå. Skärmen fungerar både som skärm och som återledare. Karaktäristisk impedans 50 ohm (används till radio och data) Karaktäristisk impedans 75 ohm (används till kabel-tv) Bandbredd är vanligen runt 500 MHz

Optisk kabel Tekniken bygger på att ljus passerar genom ett medium och studsar mot ett tjockare medium. Ljuset måste dock ha en viss infallsvinkel för att kunna reflekteras varför infallsvinkel inta får vara för brant. Ljusets hastighet genom kärnan, v, i förhållande till ljusets hastighet i vakuum, c, kallas brytningsindex, n. c n = v Mantel; n 1 Kärna; n 2 En av ljusets strålvägar = mode Problem: Eftersom vi har flera olika möjliga vägar för ljuset att ta (olika moder) kallas fibertypen för Multi mode-fiber. Problemet är att ljuset kan ha gått olika lång väg när det når mottagaren och det ljus som gått längsta vägen kommer fram senare varför vi får en pulsbreddning (dispersion). pulstid pulsbreddning Fibertyper Multimode. Pulsbreddningen minskar maximal hastighet. Används vid relativt korta avstånd. Räckvidd ca. 500m Singelmode. Genom att bara tillåta en utbredningsväg för ljuset (en mode) kan vi minimera pulsbreddningen. Främst använder man singelmode vid långa distanser och höga datahastigheter.

Radio Radiovågor är elektromagnetiska vågor inom området 10 khz - 300 GHz. För datakommunikation används i stort sett bara frekvenser över 1 GHz. Detta för att få tillräcklig bandbredd och därmed tillräckligt hög datahastighet. Hög frekvens medför kortare räckvidd men i gengäld högre datahastighet. Låg frekvens medför längre räckvidd men lägre datahastighet.

W-LAN Trådlösa LAN (W-LAN) använder två olika frekvensband, 2,4 GHz och ca 5 GHz. W-LAN banden (ISM) i USA. OBS! W-LAN banden skiljer sig lite mellan USA och Europa. Ett W-LAN som använder 2,4 GHz ( se figur nedan) täcker ett avsevärt större område än ett som använder 5 GHz. Det innebär att man får använda betydligt fler accesspunkter för att täcka samma område. Det får man väga mot den större bandbredden som kan erhållas. 5 GHz 2,4 GHz