Sieci komputerowe - warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna Realizacja mechanizmów gwarantujących: efektywny przekaz sygnałów binarnych grupowanych następnie w ramki przy ich przekazie do podwarstwy MAC, przekształcanie na sygnały elektryczne i/lub optyczne przy przesyłaniu przez medium fizyczne Warstwa fizyczna nie obejmuje medium (tzw. warstwa zerowa) – specyfikacje warstwy fizycznej kończą się na opisie styku pomiędzy warstwą fizyczną a medium (np. RJ-45)

Warstwa fizyczna podwarstwa niezależna od medium PMI MII PMD MDI podwarstwa dopasowana do medium nadajnik/odbiornik medium transmisyjne (warstwa 0)

Warstwa fizyczna Skrambling Kodowanie xB/yB podwarstwa niezależna Wprowadzanie preambuły Wprowadzanie początku i końca ramki Kodowanie transmisyjne Multipleksowanie kanałów Badanie stanu medium podwarstwa niezależna od medium MII warstwa fizyczna podwarstwa dopasowana do medium MDI medium transmisyjne (warstwa 0)

Randomizacja struktury danych Struktura danych może mieć charakter okresowy Ciągowi danych o strukturze okresowej odpowiada widmo zawierające składowe dyskretne Jeżeli sekwencja okresowa jest krótka, to i liczba składowych widma jest jest mała, a ich poziom wysoki Poziom składowych dyskretnych musi być ograniczony, bowiem powodują one przesłuchy do innych kanałów (np. w parach skrętek) Przy transmisji ciągu nieokresowego, o przypadkowej strukturze, energia w widmie rozkłada się równomiernie i można dopuścić wyższy poziom sygnału (nawet o kilka dB) Uzyskanie nieokresowego ciągu sygnałów elementarnych, niezależnie od struktury ciągu danych, wymaga dodatkowego kodowania tego ciągu.

Randomizacja struktury danych Przybliżenie do ciągu przypadkowego można zapewnić stosując kodowanie sekwencji (względnie długich, lecz o ograniczonej długości) przez odpowiednio dobrany wielomian generacyjny kodu Kodowanie takie, to mieszanie lub skrambling (realizowane przez skrambler) Proces odwrotny to deskrambling Proces skramblingu i deskramblingu musi przebiegać według tych samych reguł w nadajniku i odbiorniku Skrambling wykorzystywany jest przede wszystkim w kanałach o bardzo ostrych ograniczeniach pasma, ponieważ nie powoduje rozszerzenia pasma mieszanego ciągu sygnałów. Skrambling, oprócz równomiernego rozkładu energii w widmie sygnału, ułatwia proces synchronizacji umożliwiając eliminowanie powtarzania się ciągów samych zer i jedynek.

Randomizacja struktury danych Do przekształcania ciągu danych wejściowych w ciąg o właściwościach pseudo-przypadkowych w skramblerach wykorzystywane są rejestry przesuwne. Zasada pracy rejestru przesuwnego: xk = h1xk-1 + ... + hnxk-n gdzie: - „+” oznacza operację sumowania „modulo 2”, - współczynniki h i sygnały z są binarne, - zerowe współczynniki (h = 0) odpowiadają brakowi odprowadzeń, - współczynniki równe jedności (h = 1) odpowiadają bezpośredniemu połączeniu wyjścia rejestru do sumatora do sumatora modulo 2, - n-bitowy rejestr przesuwny generuje sekwencję binarną o okresie r = 2n - 1

Randomizacja struktury danych - skrambling szeregowe wejście danych wyjście zakodowanych danych + + s0 s1 s2 ... s19 .... s57 zegar Wielomian generacyjny: x58 + x19 + 1

Zrównoważenie struktury danych Zapewnienie pożądanej liczby zer i jedynek oraz gwarancja synchronizacji odbiorników. Procesem pozwalającym na uzyskanie ten efekt jest m.in. kodowanie xB/yB: Strumień danych dzielony jest na bloki (symbole), Każdy blok danych jest kodowany jako blok symboli transmisyjnych W metodzie xB/yB (np. 4B/5B) każdy ciąg o długości x (symbol) jest kodowany symbolami y-bitowymi Zwykle x < y, co oznacza wprowadzenie nadmiarowości (redundancja), która może być wykorzystana m.in. do detekcji symboli niedozwolonych

Zrównoważenie struktury danych – kodowanie 4B/5B znaczenie kod 0000 (0) 11110 (30) 0001 (1) 01001 (17) 0010 (2) 10100 (20) 0011 (3) 10101 (21) 0100 (4) 01010 (10) 0101 (5) 01011 (11) 0110 (6) 01110 (14) 0111 (7) 01111 (15) 1000 (8) 10010 (18) 1001 (9) 10011 (19) ...

Zrównoważenie struktury danych – kodowanie 4B/5B Efektywność kodowania 4B/5B wynosi 80% W zakodowanej informacji liczba nadawanych kolejnych zer jest nie większa niż 3, a maksymalna liczba kolejno nadawanych jedynek nie jest większa niż 8. W kodowaniu 4B/5B brak jest zrównoważenia występowania sygnałów o wartościach 0 i 1 Z wyżej wymienionych powodów kodowanie 4B/5B zastępowane jest równie efektywnym (80%) kodowaniem 8B/10B

Zrównoważenie struktury danych – kodowanie 8B/10B Ciągi 8-bitowe (oktety) kodowane są symbolami 10-bitowymi Kolejne bity oktety oznaczane są jako HGFEDCBA (H – najbardziej znaczący bit) Każdy oktet zapisywany jest w postaci dwóch ciągów – 3 bitowy (HGF) i 5 bitowy (EDCBA) Istnieje tzw. zmienna sterująca – oktet zawiera bajt danych, gdy zmienna ma wartość D lub jest bajtem kontrolnym, gdy zmienna ta ma wartość K W trakcie kodowania osiem bitów ABCDEFGH przekształcanych jest w dziesięć bitów abcdeifghj Kodowanie przebiega w taki sposób, aby każdy 10-bitowy ciąg kodowy zawierał: 5 zer i 5 jedynek, 4 jedynki i 6 zer, lub 4 zera i 6 jedynek.

Zrównoważenie struktury danych – kodowanie 8B/10B Kodowanie 8B/10B składa się z kilku etapów: Ciąg ABCDE jest zamieniany w ciąg abcdej (według schematu 5B/6B), Ciąg FGH jest zamieniany w ciąg fghj(według schematu 3B/4B), Kolejne oktety kodowane są na przemian tak, aby pierwszy miał więcej bitów 1, a następny więcej bitów 0 Kolejne oktety koduje się na przemian, w wyniku czego ciąg jest dopełniany „1” lub „0” Liczba zer i jedynek w transmitowanym oktecie określana jest przez dysparytet – jeżeli liczba zer jest równa liczbie jedynek, to mówimy o neutralnym dysparytecie, jeżeli większa, to dysparytet negatywny, jeżeli mniejsza, to dysparytet pozytywny.

Zrównoważenie struktury danych – kodowanie 8B/10B A B C D E F G H 5B/6B 3B/4B kontrola różnicy zer i jedynek a b c d e i f g h j

Efektywność kodowania xB/yB Typ kodowania Sieć Efektywność 4B/5B Fast Ethernet (FE) 80% FDDI 8B/10B Giga Ethernet (GE) 80% 10 GE 5B/6B 100VGanyLAN 83% 64B/66B 10GE, 10GFE 97%

Podwarstwa PMD Przekształca dane z podwarstwy wyższej do postaci wymaganej przez medium Zadania podwarstwy PMD zależą od rodzaju stosowanego medium i obejmują: Dwustronną transmisję realizowaną, w przypadku użycia jako medium transmisyjnego 2-parowej skrętki czy światłowodu, przed odpowiednie zmultipleksowanie kanałów, Przekaz ciągów binarnych w medium z zapewnieniem samosynchronizacji, realizowanej przez kodowanie transmisyjne: kody NRZ i ich odmiany Kody Manchester (zwykły lub różnicowy) inne (mieszane kody transmisyjne i xB/yB) Badanie stanu medium połączeniowego i kontrola statusu połączeń.

Interferencje międzysymbolowe Całkowite widmo częstotliwościowe impulsu prostokątnego jest bardzo szerokie Niewłaściwa filtracja impulsów w trakcie ich przechodzenia przez system transmisyjny powoduje, że impulsy ulegają „rozmyciu” w czasie W efekcie, w szczelinie czasowej przeznaczonej dla konkretnego impulsu pojawiają się również fragmenty impulsów, z sąsiednich szczelin czasowych (interferencja międzysymbolowa) Ograniczenie wpływu interferencji międzysymbolowej wymaga szczególnego doboru kształtu nadawanego impulsu Im szybsze i im bardzie „skokowe” są zmiany poziomu sygnału źródłowego, tym większa jest moc zawarta w tych składowych jego widma, które reprezentują wysokie częstotliwości Względnie mniej (niż impulsy prostokątne) zniekształcone są – przy określonej szerokości pasma – sygnały o łagodnych zmianach wartości (np. trapezoidalne).

Interferencje międzysymbolowe momenty próbkowania

Metody kodowania transmisyjnego Ograniczenia zasięgu powodowane tłumiennością kabli i interferencją międzysymbolową mogą być znacznie zredukowane przez proste kodowanie sygnałów, bowiem: zwiększenie zasięgu jest możliwe gdy widmo sygnału zostanie przesunięte w kierunku małych częstotliwości, gdzie tłumienność jest mniejsza, zwiększenie zasięgu i podniesienie jakości transmisji jest możliwe, gdy widmo będzie skupione w możliwie małym zakresie częstotliwości, w którym charakterystyki zniekształceń tłumieniowych i opóźnieniowych będą miały płaski przebieg,

Kodowanie transmisyjne Podstawowym zadaniem kodowania transmisyjnego (liniowego) jest kontrola widma transmitowanego sygnału. Zadania kodowania: zapewnienie dobrych własności synchronizacyjnych zakodowanego sygnału, zapewnienie odpowiedniej wartości średniej sygnału, ograniczenie szerokości pasma kodowanego sygnału, uzyskanie przebiegów ułatwiających wydzielenie sygnału z superpozycji odbieranych przebiegów (potrzeba względnie częste zmiany poziomu odbieranego sygnału).

Kodowanie transmisyjne Cele kodowania transmisyjnego efektywne wykorzystanie pasma eliminacja składowej stałej samosynchronizacja detekcja błędów Rodzaje kodowania kodowanie bez powrotu do zera (NRZ – Non Return to Zero) kodowanie z powrotem do zera (RZ – Return to zero) kodowanie bifazowe wielopoziomowe kodowanie binarne

Kodowanie bez i z powrotem do zera ... 1 1 1 1 1 1 1 ... +V V czas a) bez powrotu do zera czas b) z powrotem do zera

Kodowanie transmisyjne ... 1 1 1 1 1 0 0 0 0 .... a) NRZ b) RZ c) Manchester

Kodowanie transmisyjne - kody NRZ Efektywne wykorzystanie szerokości pasma kanału Większa część energii w widmie energetycznym sygnału NRZ jest zawarta pomiędzy częstotliwością zerową, a częstotliwością liczbowo równą połowie szybkości transmisji, Obecność składowej stałej Brak zdolności samosychronizacji

Kodowanie transmisyjne - kody RZ Szerokość pasma dwukrotnie(?) większa niż dla kodu NRZ, ze względu na dwukrotnie większa szybkość modulacji Obecność składowej stałej Brak synchronizacji (przydługim ciągu zer) możliwe rozsynchronizowanie zegara odbiornika i strumienia danych, a w efekcie błędny odczyt napływających ciągów binarnych

Kody bifazowe Cel wprowadzenia - eliminacja wad kodów NRZ i RZ Wymagają przynajmniej jednej zmiany stanu w czasie trwania bitu, ale mogą występować także dwie zmiany stanu, Szybkość modulacji jest dwa razy wyższa od szybkości transmisji, a w konsekwencji dwa razy szersze pasmo niż w przypadku kodów NRZ, Kody bifazowe Manchester (zwykły i różnicowy) kody samosynchronizujące detekcyjność kodu

Kody transmisyjne NRZ Manchester f/T 1 2 3

Wielopoziomowe kody binarne a) NRZ b) kod MLT-3 (FDDI)

Wielopoziomowe kody binarne Ograniczenie widma sygnału Wada – zmniejszanie odstępu sygnału od zakłóceń oraz komplikuje realizację układów rozpoznawania stanów sygnału

Sposoby kodowania/pasmo sieć kodowanie szybkość szybkość pasmo poziomy transmisji modulacji (min) kodowania 802.3 Manchester 10 Mb/s 20 Mb/s 10 MHz 2 802.5 Manchester 4 Mb/s 8 Mb/s 4 MHz 2 różnicowy 16 Mb/s 32 Mb/s 8 MHz 2 802.3 4B/5B 100 Mb/s 125 MB/s 31,25 MHz 3 100 TX MLT-3 FDDI 4B/5B 100 Mb/s 125 Mb/s 62,5 MHz 2 (fiber) MLT-3 ATM NRZ 155 Mb/s 77,5 MHz 2 (155)

Media transmisyjne Protokoły warstwy fizycznej muszą być dostosowane do charakterystyk czasowych i częstotliwościowych wykorzystywanego medium, czyli wnoszonego przez medium opóźnień, tłumienia sygnału, czy też „rozmycia” jego kształtu. Charakterystyki te rzutują na wydajność pracy całego systemu. Typowe przykłady mediów: kable skrętkowe (zwykle wieloparowe), kable światłowodowe, kable koncentryczne, kanały łączności bezprzewodowej (w zakresie fal radiowych i fal optycznych (w zakresie podczerwieni i promieniowania laserowego)).

Media przewodowe W współczesnych sieciach LAN wykorzystywane są głównie dwa typy mediów przewodowych: kable skrętkowe, światłowody. Kable koncentryczne straciły na znaczeniu)

Kable skrętkowe Kable skrętkowe: ekranowane nieekranowane (trudniejsze w instalacji i wymagające uziemiania) Kable skrętkowe charakteryzują wartości parametrów elektrycznych i mechanicznych, w tym: impedancja (typowe: 100, 120 i 150 ohm), pojemność (determinująca szybkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej), gęstość i ułożenie zwojów

Rodzaje kabli skrętkowych skrętka nieekranowana UTP (Unshielded Twisted Pair) – 100/120 ohm: 4 nieekranowane pary przewodów umieszczonych we wspólnej izolacji skrętka ekranowana folią (najczęściej aluminiową) FTP (Foiled Twisted Pair) - 100/120 ohm: 4 pary przewodów umieszczonych w ochronnej folii aluminiowej (ekran wszystkich par) oraz przewodu uziemiającego ekran skrętka ekranowana folią i dodatkowym oplotem S-FTP (Screened Twisted Pair) – 100/120 ohm 4 pary przewodów umieszczonych w folii aluminiowej (ekran wszystkich par) oraz dodatkowo w miedzianym oplocie skrętka ekranowana STP (Shielded Twisted Pair) – 150 ohm 2 pary przewodów, z których każda jest umieszczona w ekranie z folii, a obie pary razem umieszczone są w ekranie z oplotu miedzianego pobielanego cyną (IBM).

Układ symetryczny Aby zmniejszyć wzajemne oddziaływanie par przewodów, są one dodatkowo skręcane Skręcanie zmniejsza powierzchnie pętli utworzonej przez obwód i zarazem oddziaływanie indukcji elektromagnetycznej na obwód Wzajemnie skręcone przewody tworzą linię zrównoważoną i nie muszą być zewnętrznie ekranowane Idealnie „zrównoważona” skrętka nic nie emituje i nie jest czuła na zewnętrzny szum elektromagnetyczny (takie oczywiście nie istnieją) Skrętka jest kablem symetrycznym: składa się z dwóch, oddzielnie izolowanych skręconych przewodów, w obu płynie taki sam prąd, ale w przeciwnych kierunkach, w jednym z przewodów transmitowany jest sygnał powrotny, równoważący obwód, skręcanie pomaga w eliminowaniu szumu i zakłóceń zewnętrznych,

Kompatybilność elektromagnetyczna Kompatybilność elektromagnetyczna określa wpływ jednych sygnałów elektrycznych na drugie i związana jest z pojęciami: emisja - każdy przewód, w którym przepływa prąd elektryczny jest źródłem promieniowania, odporność - w każdym przewodzie znajdującym się w polu elektromagnetycznym indukowane jest napięcie mogące zakłócić pracę systemu Kompatybilność elektromagnetyczna to cecha systemu elektrycznego lub elektronicznego o minimalnym poziomie emisji przy maksymalnej odporności na zakłócenia System nie może generowanym przez siebie polem elektromagnetycznym zakłócać otoczenia, ani otoczenie nie może powodować wadliwej pracy systemu poprzez swoją emisję pola elektromagnetycznego.

Ekranowanie Ekranowanie przewodów zmniejsza efekty zakłócenia i poprawia kompatybilność elektromagnetyczną kabli Wykonywane z plecionki lub tasiemki (lepszy sposób – tasiemka jest szczelniejsza elektromagnetycznie) metalowej, którymi owinięty jest cały kabel Ekran pochłania nieskompensowane pole elektromagnetyczne wytworzone przez skrętkę, a także zewnętrzne które mogłoby zakłócić przesyłany sygnał. Duże znaczenie ma dokładne i obustronne uziemienie ekranu – bez tego, jakość kabla może się nawet pogorszyć. Skrętki różnią się: precyzją wykonania, materiałem izolacyjnym, dokładnością skoku skrętu, rodzajem ekranowania.

Kanały bezprzewodowe Specyficzne i pożądane cechy sieci bezprzewodowych (w porównaniu z przewodowymi) wynikają głównie z właściwości stosowanego kanału. Systemy łączności bezprzewodowej to: systemy radiowe, systemy optyczne. Większość realizacji sieci WLAN to systemy rozsiewcze z wykorzystaniem sygnałów wysokiej częstotliwości: transmisje sygnałów radiowych z modulacją częstotliwości lub fazy (w paśmie GHz) transmisje sygnałów optycznych (w zakresie podczerwieni)

Klasyfikacja systemów bezprzewodowych Systemy WLAN systemy radiowe systemy optyczne (zakres podczerwieni) systemy wąskopasmowe systemy z rozpraszaniem widma (poszerzone pasmo) kodowanie bezpośrednie skakanie po częstotliwościach z wolnym z szybkim wybieraniem wybieraniem nośnej nośnej

Systemy bezprzewodowe Wybór pomiędzy systemem optycznym i radiowym zależy od obszaru, który należy pokryć siecią oraz panujących tam warunków – im silniejsze zakłócenia, tym więcej wskazuje na zasadność stosowania systemów optycznych. Wymagana stopa błędów – nie większa niż 10-6 Mniejszy stosunek sygnału do szumu (S/N) niż w systemach kablowych Transmisja danych z szybkością od 1 do 20 Mb/s (możliwe większe, ale przy ograniczonym zasięgu) Trzy główne charakterystyki fal elektromagnetycznych: zdolność do przenikania materii (im wyższa częstotliwość, tym mniejsza przenikalność) kierunkowość szerokość pasma

Systemy radiowe Cechy systemów radiowych: Wady systemów radiowych: duża niezawodność, niski koszt budowy i łatwość rozbudowy (skalowalność) rozsiewcza transmisja: łatwy dostęp do kanału i zasobów (w tym praca grupowa) możliwość komunikacji pomiędzy użytkownikami ruchomymi (mobilnymi) możliwość integracji sieci poprzez transpondery satelitarne Wady systemów radiowych: duże rozpraszanie energii (mały promień koncentracji), wysoki poziom zakłóceń zewnętrznych (mała kierunkowość anten odbiorczych) łatwość nieautoryzowanego dostępu

Systemy radiowe - zagrożenia nadawca odbiorca przypadkowe zakłócenie a) przypadkowe zakłócenie nadawca odbiorca nieautoryzowany odbiór/ podsłuchiwanie b) nieautoryzowany odbiór nadawca odbiorca celowe zakłócenia (przejęcie sesji) c) celowe zakłócenie

Systemy radiowe – techniki wielodostępu TDMA (Time Division Multiple Access) kanał fizyczny podzielony jest w czasie na szczeliny czasowe, użytkownikowi na potrzeby transmisji przydzielana jest pewna liczba szczelin czasowych, transmisja danych nie jest ciągła. CDMA (Code Division Multiple Access) poszczególni użytkownikom korzystającym z tego samego kanału do przesyłania danych, przypisane są sekwencje rozpraszające, dzięki którym, odbiornik jednoznacznie zidentyfikuje przeznaczoną dla niego transmisję, dwie najczęściej spotykane techniki wykorzystywane w CDMA: Frequency hopping Direct Sequence

FDMA, TDMA i CDMA ... ... a) FDMA b) TDMA a) CDMA częstotliwość czas ramka częstotliwość ... b) TDMA czas częstotliwość ... a) CDMA czas

FDMA, TDMA i CDMA FDMA TDMA podział dostępnego zakresu częstotliwości na kanały, których pasmo zależy od typu transmitowanych sygnałów TDMA jeden zakres częstotliwości wiele kanałów transmisyjnych w szczelinach czasowych składających się na ramkę, tworzenie „iluzji”, że wielu użytkowników korzysta z systemu jednocześnie w rzeczywistości w danej chwili z systemu korzysta tylko jeden użytkownik wymagana precyzyjnej synchronizacji

FDMA, TDMA i CDMA CDMA wielu użytkowników korzysta z dokładnie tego samego zakresu częstotliwości bez interferencji (brzmi ciekawie?) wszystkie sygnały wszystkich użytkowników są odbierane przez każdego użytkownika każdy użytkownik może słyszeć i odbierać tylko specyficzną sekwencję sygnałów zbędna synchronizacja sieciowa, ale wymagana synchronizacja nadajnika i odbiornika, łatwość dołączania nowego użytkownika

Transmisja wąskopasmowa Szerokość pasma wykorzystywana do przesyłania prawie dokładnie odpowiada wartości wystarczającej do przesyłania zmodulowanego sygnału, W celu ograniczenia interferencji międzykanałowych (wynikających z istnienia źródeł fal radiowych o zbliżonych częstotliwościach) użytkownikom przydzielane są rozłączne pasma częstotliwości Systemy wąskopasmowe korzystają z pasma 450 MHz i 900 MHz W transmisji wąskopasmowej stosuje się klasyczne modulacje cyfrowe z kluczowaniem fazy (PSK) lub częstotliwości (FSK) Ograniczenie – niska szybkość transmisji (zwykle do 9,6 kb/sek).

Transmisja szerokopasmowa Transmisja szerokopasmowa (transmisja z poszerzonym widmem, z rozpraszaniem widma (spread spectrum)) Sygnał transmitowany zajmuje pasmo znacznie szersze niż pasmo wymagane zwykle do jego przesłania (w systemie wąskopasmowym) „rozmycie” widma jest uzyskiwane przez modulację oryginalnego sygnału (informacji) pseudolosowym sygnałem szerokopasmowym, a rezultat tej modulacji przypomina szum biały Przesyłana w ten sposób informacja może być odebrane przez odbiornik znający właściwą sekwencję pseudolosową. Własności: duża odporność na zakłócenia (także celowe) automatyczne zabezpieczenie przed podsłuchem utrudnienie wykrycia ich obecności

Szum biały Szum, którego intensywność jest statystycznie równomierna w całym paśmie. - szum biały ma nieskończenie rozciągnięte pasmo i nieskończoną energię. W praktyce uzyskanie szumu białego jest niemożliwe. Szum biały ma stałą moc przypadającą na jednostkę częstotliwości (na Hz) - moc jest jednakowa dla dowolnej częstotliwości (inaczej niż szum różowy, który ma stałą moc przypadającą na określony procent pasma). Wykres mocy szumu białego w zależności od częstotliwości jest płaski jeśli pomiaru dokonuje się filtrem o stałej bezwzględnej szerokości pasma. Przykładowo moc w paśmie 100-105 Hz jest taka sama jak moc w paśmie 2.000-2.005 Hz.

Transmisja szerokopasmowa - z kodowaniem bezpośrednim rozpraszanie widma sygnałów z bezpośrednim kodowaniem sekwencją pseudolosową (Direct Sequence Spread Spectrum), albo: rozpraszanie widma i podział kodowo-czasowy (Direct Sequence Code Division Multiple Access) rozpraszanie widma ciągu sygnałów elementarnych odpowiednio dobranym ciągiem pseudolosowym, w czasie rozpraszania poszczególne bity są zastępowane sekwencjami bitów (wynikającymi z postaci ciągu pseudolosowego) otrzymany sygnał moduluje sygnał nośny wysokiej częstotliwości całkowita moc sygnału emitowanego pozostaje taka sama, z tym że jest rozłożona na większy zakres częstotliwości (sygnał ma właściwości widmowe zbliżone do właściwości szumu) jedynie stacje znające właściwe sekwencje pseudolosowe (za pomocą których nastąpiło rozproszenie) mogą prawidłowo odebrać przesyłaną informację – pozostałe odbierają sygnał jako szum. to, że jeden bit jest reprezentowany przez sekwencję bitów obniża efektywność wykorzystania pasma (tym samym szybkość transmisji przypadającą na pasmo jednostkowe).

Transmisja szerokopasmowa - z kodowaniem bezpośrednim dane wejściowe dane odebrane fc fc modulator kanał demodulator generator sekwencji pseudolosowej generator sekwencji pseudolosowej Schemat kodowania bezpośredniego - układ mnożący

Transmisja szerokopasmowa - z przeskokiem częstotliwości Rozpraszanie widma z przełączaniem częstotliwości (Frequency Hoping CDMA) przesyłany sygnał zajmuje pasmo potrzebne do przesyłania informacji (tak, jak w transmisji wąskopasmowej) częstotliwość nie jest stała i zmienia się w czasie transmisji, a zmiany (powolne wybieranie – setki zmian na sekundę; szybkie wybieranie – setki tysięcy zmian na sekundę) częstotliwości następują zgodnie z sekwencją pseudolosową, sekwencja pseudolosowa wskazuje kolejne numery kanałów wąskopasmowych skutecznie przeciwdziała zakłóceniom selektywnym

Transmisja szerokopasmowa - z przeskokiem częstotliwości dane wejściowe dane odebrane modulator kanał demodulator fi fi generator sekwencji pseudolosowej generator sekwencji pseudolosowej i i układ syntezy częstotliwości układ syntezy częstotliwości

Transmisja szerokopasmowa - z przeskokiem częstotliwości δf δf δf δf δf δf δf δf czas

Promieniowanie optyczne w zakresie podczerwieni Właściwości promieniowania w zakresie 700 – 1500 nm (promieniowanie podczerwone) szeroki zakres widma transmitowanych częstotliwości (około 200 THz) ograniczenie propagacji fal przez ściany i przeszkody w budynkach możliwość łatwego kształtowania wiązek: kierunkowej (o wysokim skupieniu energii) i szerokokątnej (rozpraszającej promieniowanie) połączenia punkt-punkt, prawie rozsiewcze i rozsiewcze odporność na interferencje elektromagnetyczne, odporność transmisji na zjawisko wielodrogowości spotykane w torach radiowych i optycznych

Promieniowanie optyczne w zakresie podczerwieni Technika komplementarna do techniki radiowej zalety: nadajnikami są diody laserowe albo wąskopasmowe diody elektroluminescencyjne LED (Light Emitting Diode) moce emisyjne na tyle niskie (1 mW), że nieszkodliwe dla otoczenia wady: możliwość zakłócania przez inne źródła promieniowania optycznego, dywergencja (rozmycie impulsów) – interferencja międzysymbolowa w następstwie opóźnień sygnału po wielu odbiciach zależność jakości transmisji od warunków atmosferycznych, względnie duża tłumienność jednostkowa sygnału (1 – 10 dB/km)

Promieniowanie optyczne - połączenia punkt-punkt: zasięg do 1 km szybkość do 100 Mb/sek, a w układach specjalnych WDM (Wave Length Multiplexing) do 1 Tb/sek rozsiewcze: elastyczność lokalizacji nadajników i odbiorników rozproszenie sygnału może być źródłem ograniczenia szybkości prawie rozsiewcze: transmisja z satelitą pasywnym lub aktywnym

Promieniowanie laserowe częstotliwości z zakresu światła widzialnego odległości większe niż w przypadku promieniowania podczerwonego nadają się tylko do łączenia urządzeń znajdujących się w zasięgu wzroku szkodliwość, mocno skoncentrowanego światła, co nakłada ograniczenia na możliwe zastosowania