Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład 6 Telekomunikacja i Transmisja danych PDF4.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład 6 Telekomunikacja i Transmisja danych PDF4."— Zapis prezentacji:

1 Wykład 6 Telekomunikacja i Transmisja danych PDF4

2 WielokrotnościPodwielokrotności MnożnikNazwaSymbo l MnożnikNazwaSymbol dekada10 –1 decyd 10 2 hektoh10 –2 centyc 10 3 kilok10 –3 milim 10 6 megaM10 –6 mikroµ 10 9 gigaG10 –9 nanon teraT10 –12 pikop petaP10 –15 femtof eksaE10 –18 attoa zettaZ10 –21 zeptoz jottaY10 –24 joktoy k kilo 10 3 (małe k) K = 1024 =2 10 np. Kb a nie kb KB a nie kB

3 Wracamy do modulacji.... przypomnienie... czyli nie zajmujemy się systemami stricte analogowymi i ich analogową transmisją Jedynie: - transmisją cyfrową i analogową sygnałów cyfrowych, - reprezentacją cyfrową sygnałów analogowych dla celów teleinformatycznych (np. multimedia, VoIP –voice over IP)

4 Modulacja impulsowa cyfrowa - standardowa PCM – impulsowo-kodowa - podobna do modulacji amplitudy PAM, lecz amplituda jest skwantowana – zaokrąglona do najbliższej wartości ze skończonego zbioru wartości - przybliżenie czas sygnał PCM paczka tu: skwantowana amplituda i równomierny rozkład impulsów- szerokość impulsów nie ma znaczenia

5 - w miarę dokładne przetworzenie, aby estymata pozwoliła odtworzyć sygnał źródłowy - niedokładność – skala szarości zamieniona na "biel" i "czerń" Przetwarzanie sygnału analogowego na formę cyfrową

6 PCM – zawiera 4 procesy -filtrowanie -próbkowanie -kwantyzacja -kodowanie standard G.711

7 FILTROWANIE Izolacja częstotliwości, którymi jesteśmy zainteresowani Np. głos - pasmo 3100Hz pomiędzy 300Hz a 3400 Hz niska częstotliwość – bas wysoka częstotliwość – sopran Filtrowanie – wyłączenie częstotliwości poniżej 300 i powyżej 3400 Hz Dla wyliczeń częstotliwości próbkowania (następny etap) przyjmuje się 4 kHz

8 PRÓBKOWANIE Nyquist – dyskretyzacja głosu Próbkowanie – pomiar amplitudy analogowego kształtu fali w regularnych (równych) odstępach czasu. Obliczenie kiedy próbkować – twierdzenie Nyquista-Shannona (Kotielnikowa?).... czyli...Próbkować trzeba z co najmniej 2-krotną częstotliwością niż najwyższa częstotliwość podlegająca transmisji – w przypadku częstotliwości akustycznej (VF – Voice frequency) – więc 4kHz x 2= 8000 razy na sekundę= 8kHz Sygnał ciągły może być ponownie odtworzony z sygnału dyskretnego, jeśli był próbkowany z częstotliwością co najmniej dwa razy większą od najwyższej granicznej częstotliwości swego widma.

9 Sprzęt realizujący próbkowanie: ciągłe informacje ze źródła sygnał zegarowy 8 kHz na wejściu : sygnał ze źródła w trakcie impulsu zegarowego – zbiór amplitud ciągły na wyjściu :

10 czas znamy to... PAM – modulacja impulsowa analogowa amplitudowa próbki ale mamy amplitudę impulsów z ciągłego zbioru wartości

11 KWANTYZACJA Ocena poziomów napięcia impulsów w oparciu o standardową skalę. Dostosowanie każdej amplitudy impulsu do wartości ze skończonego zbioru Oczywiście błędy kwantyzacji – tzw. szum kwantyzacji Zaokrąglenie do najbliższego punktu skali – niezależnie czy impuls jest powyżej czy poniżej niesłyszalne przez ludzkie ucho

12 Redukcja błędów kwantyzacji – tzw. kompansja Algorytmy kompansji: standard Law ( 255) – Ameryka Płn. standard A-Law – Europa i inne kraje problem kompatybilności sprzętu – ale są rozmowy USA- Polska, za przetwarzanie odpowiedzialna jest strona Law więc łączność odbywa się wg standardu A-Law

13 Tzw. sygnał cyfrowy poziomu zerowego DS-0 – strumień bitów o szybkości 64 kb/s A zatem – jeśli 8000 próbek/s, a każda próbka w następnym procesie kodowania może mieć max 8 bitów, to mamy 64 kb/s czyli skala kwantyzacji może być 256-stopniowa (8 bitów) Jeszcze podział na impulsy dodatnie i ujemne – tzw. bipolarne Wysoka jakość wymagałaby 4000 stopni skali kwantyzacji – dałoby to 12 bitów/próbkę – wtedy szybszy przepływ bitów a więc wyższa częstotliwość i krótsze odcinki użytkowe, bo tłumienie wyższych częstotliwości jest większe Kompansja - kompromis 127 dodatnich i 127 ujemnych – jeden bit znaku a więc 0+ i 0-

14 Kompansja: gęściej się kwantyzuje próbki o mniejszej amplitudzie – z powodu czułości szumu na słabe sygnały. Są na to odpowiednie wzory matematyczne 100% 10% A-LAW poziomy kwantyzacji

15 Charakterystyka ta zapewnia dużą dokładność próbkowania sygnałów o małej amplitudzie i mniejszą dokładność dla sygnałów o wysokich wartościach amplitudy. A-LAW małe amplitudy amplituda dużo poziomów dla małych amplitud

16 Law bardzo podobny przebieg funkcji do A-LAW

17 Praktycznie realizuje się przez funkcje liniowe - następuje wybór punktów na odcinkach siecznych (16 odcinków – 8 dodatnich, 8 ujemnych - każdy po 16 punktów), każdy następny odcinek ma połowę nachylenia poprzedniego każdy następny odcinek podwaja zakres amplitud występujących w poprzednim 12 48

18 KODOWANIE Końcowa faza – strumień cyfr binarnych Pobranie skwantyzowanego sygnału PAM i przekształcenie każdej próbki na na strumień 8 bitów inaczej w –LAW, inaczej w A-LAW

19 1 0 –LAW + - bit bity 2,3 4, nr segmentu (z 8) kompansji bity 5-8 punkt na segmencie zerowy sygnał to same JEDYNKI !!!!! i tak się transmituje niska amplituda wysoka amplituda znak 16 punktów

20 po inwersji bez znaku = Po transmisji, w celu uzyskania proporcji liczb do sygnałów – (małe amplitudy – mała liczba) robimy inwersję wszystkich bitów z wyjątkiem bitu znaku: XOR

21 1 0 A–LAW + - bit itd XOR = XOR itd czyli inwersja bitów parzystych ! bity kodowanie

22 A-LAW lepsze bo: słaby sygnał to kodowanie cały czas działa gdyby były prawie same zera to zagrożenie zerwaniem synchronizacji

23 Technologie obwodów cyfrowych

24 Sygnał analogowy - tłumienie - dłuższy odcinek telekomunikacyjny - wzmacniaki...oraz szumy. Szumy dodają się do sygnału z informacjami i zniekształcają go. Wzmocnieniu ulega sygnał właściwy i szumy Sygnał cyfrowy charakteryzuje się tym, że przenosi policzalną ilość danych zakodowaną za pomocą dwóch jednoznacznie rozróżnialnych stanów "0" i "1". Pozwala to przy dużym zaszumieniu łącza transmisyjnego przesłać informację z niskim stopniem przekłamań. W przypadku transmisji na większe odległości, aby polepszyć jakość sygnału i zarazem wyeliminować maksymalnie wiele błędów stosuje się kodowanie linii

25 Oprócz tego, aby mieć pewność, że nie wystąpiło przekłamanie używa się kodów detekcyjnych, które są budowane w postaci "0" i "1" jeszcze w urządzeniu nadawczym przed wysłaniem sygnału na linię Do naprawy zaistniałych błędów wykorzystuje się kody korekcyjne. Istnieje duża wiarygodność przesyłanych danych w systemie cyfrowym w stosunku do sygnału analogowego

26 4-ty etap PCM to Kodowanie sygnału.. operacja, która dzieje się zaraz po kwantyzacji i ma na celu: przyporządkowanie 8-bitowej wartości cyfrowej skwantyzowanej próbce analogowej. Taka 1-bajtowa informacja przenosi informację o numerze poziomu, jakiemu odpowiadała dana próbka sygnału analogowego. dodatkowo jeszcze kodowanie linii.....

27 Kodowanie to stosuje się po to by uniknąć błędu synchronizacji pod wpływem wystąpienia identycznej sekwencji z wzorem fazowania (clock-zegar) w strumieniu danych. Także – aby zmniejszyć narastanie ładunku (pojemność) między parą kabli – taką rolę odgrywa skrętka – doprowadzenie do sygnału bipolarnego (zmiennego) Kodowanie linii - zamiana na sygnały elektryczne

28 kodowanie Manchester unipolarne zegar – wzór fazowania sygnał przykładowy kodowanie Manchester bipolarne IEE eliminacja składowej stałej Kodowanie Manchester G.E. Thomas –1949 r.

29 Jego zastosowanie może wymagać ograniczenia szybkości transmisji lub długości łącza (większe tłumienie sygnałów o wyższych częstotliwościach). Kod Manchester koduje: 1 na 01 0 na 10 Zmiana poziomu sygnału zawsze w połowie okresu sygnalizacji W odróżnieniu od innych kodów szybkość sygnalizacji kodu Manchester jest dwukrotnie większa niż szybkość transmisji Kod Manchester jest kodem samosynchronizującym Można łatwo sposób ustalić takt strony kodującej (nadajnika)!

30 kodowanie AMI Kodowanie AMI bipolarne zegar – wzór fazowania sygnał przykładowy 2 kolejne jedynki to odwrócenie fazy! zawsze 2 jedynki mają odwrotną fazę – nie ma naruszenia bipolarności

31 Kodowanie B8ZS wprowadza naruszenie bipolarności celowo (aby nie było za wielu zer) – 2 kolejne impulsy są tej samej polaryzacji więc ten drugi i 3 następne są dodane extra same 0 lepsze wypełnienie dla synchronizacji itd. 4-te 0 jeśli 8 zer to 4 dod. impulsy Naruszenie bipolarności BPV – ogólnie niepożądane B8ZS 5-te 0 7-me 0 8-me nie wprowadza dod. składowej stałej

32 Zwielokrotnianie (multipleksowanie) w systemach analogowych i cyfrowych Systemy analogowe dla zwiększenia liczby kanałów telefonicznych wykorzystywały zwielokrotnienie częstotliwościowe, które wymagało rozszerzenia pasma kanału transmisyjnego - polegało ono na układaniu kolejnych kanałów telefonicznych kolejno na wyższej częstotliwości w odstępie szerokości kanału telefonicznego (równolegle). Każdy kanał miał dostęp do swojej częstotliwości Inna możliwość w tych systemach nie była możliwa, gdyż sygnał analogowy ograniczony w jakimś paśmie wysyła niepoliczalną liczbę informacji o tym paśmie Nie da się jej wysyłać w odstępach czasu (szeregowo) - to powodowałoby utratę danych.

33 Systemy cyfrowe przesyłają ograniczoną liczbę danych przyspieszanie sygnału przed zwielokrotnieniem wysłanie w tej samej jednostce czasowej większej liczby danych uporządkowanych w szczeliny czasowe TDM – Time Division Multiplexing

34 Teoretycznie urządzenia teletransmisyjne mają ograniczoną szybkość, ale nie można skracać im czasu trwania szczelin w nieskończoność, gdyż w którymś momencie przestaną zauważać wszystkie informacje. (rola światłowodów) Dodatkowo występuje jeszcze ograniczenie wynikające z możliwości synchronizacyjnych urządzeń nadawczych i odbiorczych (np. w systemach PDH – własne zegary) Daje to możliwość stosowania zwielokrotnienia z podziałem czasu w sposób nieograniczony, zwiększając przepustowość teoretycznie niemal w nieskończoność

35 Metody zwielokrotniania - multiplexowania FDM – podział częstotliwości TDM – podział czasu WDM – podział długości fali DWDM – gęsty podział długości fali

36 W systemach teletransmisyjnych rozróżnia się dwa rodzaje zwielokrotnienia z podziałem czasu: zwielokrotnienie z przeplataniem bitów (bit po bicie) - np. systemy PDH (plezjochronous digital hierarchy).. wersja międzynarodowa sieć E ( E1, E2 itd.) USA sieć T (T1, T2 itd.) zwielokrotnienie z przeplataniem bajtów (bajt po bajcie) - np. systemy SDH (synchronous digital hierarchy) Podział systemów z TDM

37 Łącząc wiele kanałów PCM w jeden ciąg binarny o dużej przepływności za pomocą TDM (sekwencyjne przeplatanie bajtowe), dla 30 kanałów 64 Kb/s można uzyskać np. kanał o przepływności 2048 Kb/s.... czyli najpierw budowany jest kanał 2 Mb/s metodą bajt po bajcie Systemy PDH – plezjochroniczne (prawie synchroniczne) Lata 70-te – cyfrowe systemy teletransmisyjne oparte na modulacji kodowo - impulsowej PCM (Pulse Code Modulation), która przekształca sygnał analogowy na sygnał binarny. Sygnał telefoniczny o paśmie 4 kHz przekształcony do cyfrowego o przepływności 64 Kb/s - sygnał DS0..wyżej już bit po bicie.. jak samochody wjeżdżające z wielu ulic w jedną.. znany przykład.. o tej samej szerokości co dojazdowe – muszą jechać szybciej z przeplataniem

38 Hierarchia plezjochroniczna - PDH Europa USA E T

39 lub MUX kierunek przesyłu sygnały DS 0 sygnał DS 1 64 kb/s multiplexer TDM – time division multiplexing 2Mb/s E1 T1

40 wydzielenie powrotne kanału 2 Mbit/s z sygnału o większej przepływności nie jest sprawą prostą, w miarę wzrostu ilości połączeń miedzy urządzeniami rośnie prawdopodobieństwo pomyłek – kłopoty z zestawieniem połączenia brak możliwości kontroli jakości transmisji, format ramki PDH nie przewiduje dość miejsca na informacje systemu zarządzania siecią. jeżeli chcemy wydzielić pojedynczy kanał 64Kb/s, wymaga to od nas demultipleksacji całego strumienia. Własności PDH – kilka poważnych wad:

41 prawie synchroniczne w zestawianiu kanałów – trzeba usuwać lub dodawać bity często kanały różnią się co do fazy – bity z różnych kanałów nawet jeśli częstotliwość i występowania ta sama to bity z różnych kanałów przesunięte w czasie kłopot - po połączeniu różnych kanałów (multipleksowanie) dostęp do kanałów składowych tylko po demultipleksowaniu sumarycznego sygnału – kłopotliwe PDH – plezjochroniczne – problemy MULTIPLEKSOWANIE – łączenie sygnałów w jeden sumaryczny sygnał o podobnej pojemności (trochę większej – dochodzą bity kontrolne)

42 wadą systemu PDH jest brak standaryzacji styku optycznego (kabel światłowodowy), co uniemożliwia stosowanie urządzeń różnych producentów po dwóch stronach światłowodu - konieczność stosowania dodatkowych urządzeń konwertujących sygnał optyczny w elektryczny i z powrotem w optyczny w innym standardzie. PDH ma on ograniczoną przepustowość szczelin administracyjnych (ręczne przepinania kabli na tzw. krosownicach). System PDH przy multipleksacji korzysta ze zwielokrotnienia TDM. Polega ono na wysyłaniu w jednym paśmie sygnału i rozdzielaniu czasu równo pomiędzy wszystkich użytkowników, każdy strumień 64 Kb/s – co jest wadą przy zróżnicowanych wymaganiach – np przesył danych, obrazu


Pobierz ppt "Wykład 6 Telekomunikacja i Transmisja danych PDF4."

Podobne prezentacje


Reklamy Google