TiTD Wykład 3

modulacja cyfrowa – kluczowanie Uzupełnienie modulacja cyfrowa – kluczowanie przykład QAM

QAM – 2 sygnały cyfrowe wyodrębniane 1001 1101 0110 1101 I Q I Q I Q I Q 10 01 11 01 01 10 11 01 1 - 00 3 - 01 -1 -10 -3 - 11 Q I 3 3 1 1 -1 -1 -3 -3 Następnie I mnożone przez nośną, Q przez przesuniętą w fazie o /2 nośną, suma jest sygnałem QAM

Sieć analogowa (tradycyjna) nadajnik odbiornik kanał sygnał analogowy (np. mowa) sygnał analogowy sygnał cyfrowy (np. komputer) sygnał cyfrowy A/D Sieć cyfrowa np.ISDN- Integrated Services Digital Net nadajnik odbiornik kanał sygnał analogowy (mowa) sygnał analogowy sygnał cyfrowy sygnał cyfrowy (komputer) A/D

Sieć telefoniczna współczesna (cyfrowa) nadajnik odbiornik kanał sygnał analogowy sygnał cyfrowy lub analogowy centralne biuro sieć publiczna PSTN PSTN – Public Switched Telephone Network

 para miedziana – twisted pair Usługi: słuchawka odłożona – obwód otwarty słuchawka podniesiona – napięcie stałe linii 48 V DC (prąd stały) sygnał dzwonka – mostek blokujący i sygnał zmienny AC ale tylko do czasu podniesienia słuchawki – wtedy wysyłany sygnał zajętości oczekiwanie na połączenie – bardziej zaawansowana usługa RJ-11 centralne 2 szpilki z 4-ch

DTMF – Dual Tone Multi-Frequency Wybieranie tonowe DTMF – Dual Tone Multi-Frequency każda cyfra 0-9 ma własną częstotliwość tonu nie wszystkie technologie to wykorzystują

TIP/RING 48 V DC na „widełkach” zdjęty centralne biuro sieć publiczna PSTN nadajnik na „widełkach” centralne biuro sieć publiczna PSTN nadajnik zdjęty 48 V DC

nieekonomiczne – dużo miedzi nadajnik centralne biuro sieć publiczna PSTN nieekonomiczne – dużo miedzi

– najczęściej z podziałem czasu TDM Time Division Multiplexing IDLC – (SLC) - CISCO A nadajnik nadajnik centralne biuro nadajnik nadajnik sieć publiczna PSTN D SLC nadajnik nadajnik nadajnik nadajnik multipleksowanie – najczęściej z podziałem czasu TDM Time Division Multiplexing nadajnik oszczędność miedzi !

Multiplekser - należy do klasy układów kombinacyjnych. Wejście Wyjście linie adresowe Multiplekser jest układem posiadającym: k wejść n wejść adresowych (zazwyczaj k=2n) jedno wyjście y. Jego działanie polega na połączeniu jednego z wejść xi z wyjściem y. Numer wejścia jest określany przez podanie jego numeru na linie adresowe A. Jeśli na wejście strobujące (blokujące) S (ang. strobe) podane zostanie logiczne zero, to wyjście y przyjmuje określony stan logiczny, niezależny od stanu wejść X i A.

Przykładowy multiplexer Tabela stanów Adres Wyjście D C B A | G | W ____________________________ X X X X | H | H 0 0 0 0 | L | EO 0 0 0 1 | L | E1 0 0 1 0 | L | E2 0 0 1 1 | L | E3 0 1 0 0 | L | E4 0 1 0 1 | L | E5 0 1 1 0 | L | E6 0 1 1 1 | L | E7 1 0 0 0 | L | E8 1 0 0 1 | L | E9 1 0 1 0 | L | E10 1 0 1 1 | L | E11 1 1 0 0 | L | E12 1 1 0 1 | L | E13 1 1 1 0 | L | E14 1 1 1 1 | L | E15 H – high L - low 16 wyjść adresowanych 4-ma bitami E0 do E15 – Wejścia W – Wyjście ABCD – linia adresowa

Miara zakłóceń... Szumy parametr sygnał – szum SNR (ang. Signal Noise Ratio) np. na wejściu odbiornika: SNR = dB /decybeli/ Można powiedzieć, że SNR to odstęp sygnału od szumu: Psygn dB-Pszumu dB

więc współczynnik 10 żeby wielkości były porównywalne Zanik sygnału... Tłumienie = dB /decybeli/ dla U i I 20 log bo log P= 2*log więc współczynnik 10 żeby wielkości były porównywalne

długość fali = Tłumienie rośnie dla wyższych częstotliwości f = Tłumienność – uniezależnia od odległości Np. światłowód – 0,2 dB/km. I tak po ok. 10 km spadek 3-krotny, ale możliwe >100 km odcinki długość fali = Tłumienie światłowodów kwarcowych od długości fali maleje zgodnie z krzywą Rayleigh'a, z czwartą potęgą długości fali światła. Tłumienie rośnie dla wyższych częstotliwości f =  =850 nm = 1,53 dB/km,  =1300 nm = 0,28 dB/km  =1550 nm = 0,138 dB/km f = f = stąd wybór okna poza granicą 1550nm !!! długie fale mała tłumienność – znamy z radia!!

 =380 - 436 nm fiolet,  = 436 - 495 nm niebieski, nanometr  = 495 - 566 nm zielony,  = 566 - 589 nm żółty (żółty),  = 589 - 627 nm pomarańczowy,  = 627 - 780 nm czerwony. nanometr 1 nm= 10-9m mikrometr 1 m= 10-6m swiatłowód 4.10-7 8.10-7

Z tłumieniem sygnałów cyfrowych łatwiej sobie poradzić Sygnały cyfrowe łatwiej wykryć – nawet jak silnie spada ich poziom Sygnały analogowe trudniej – w miarę wzmacniania (podnoszenia poziomu) wzmacniany jest również szum

Parametry zasobów telekomunikacyjnych Moc przesyłana Szerokość pasma kanału – zakres częstotliwości Parametr SNR Tłumienie 

Teoria informacji - nauka źródło cyfrowe (dyskretne) – kodowanie źródła nazywane zagęszczaniem – może być stratne lub bezstratne źródło analogowe – kompresja danych – jest zawsze stratna szyfrowanie – zamaskowanie dla nieuprawnionego odbiorcy

Zrekonstruowany sygnał dekoder źródła NADAJNIK Źródło informacji Dekoder szyfrowania koder źródła Koder kompresji Dekoder zagęszczania Strumień bitów Koder zagęszczania Dekoder kompresji Koder szyfrowania Zrekonstruowany sygnał Odbiornik Kanał

Oprócz kodowania i dekodowania źródła odbywa się również kodowanie i dekodowanie kanału dostosowanie szybkości przesyłu do pojemności kanału Jeśli kanały są analogowe to konieczna jest jeszcze modulacja i demodulacja

Źródło informacji analogowe Źródło informacji cyfrowe Informacja odebrana A Informacja odebrana D A A D Koder źródła Dekoder źródła D D Koder kanału Dekoder kanału D D Modulator Demodulator Kanał A A

Telekomunikacja analogowa i cyfrowa

Projektowanie systemu teleinformatycznego Znane są: źródło, kanał, użytkownik Zadania projektanta: pobranie sygnału informacyjnego przetworzenie sygnału przesłanie wytworzenie estymaty sygnału CENA!!! przystępna

System analogowy (tradycyjna telekomunikacja) dużo prostszy – sygnały analogowe a więc tylko modulacja i demodulacja analogowa czyli: – przetworzenie sygnału analogowego na inny analogowy optymalny dla transmisji - – znalezienie jego charakterystyki i dokonanie powierzchownej zmiany, by dopasować do kanału i potem odtworzyć z wystarczającą jakością

Systemy cyfrowe Trudna realizacja tych etapów Bloki funkcjonalne koder-dekoder źródła koder-dekoder kompresji koder-dekoder zagęszczania koder-dekoder szyfrowania koder-dekoder kanału modulator – demodulator Trudna realizacja tych etapów Bogactwo elektroniki –coraz tańsza

Zadanie projektanta systemu cyfrowego: poszukiwanie skończonego zbioru sygnałów dopasowanych do charakterystyki kanału, by nie były wrażliwe na niedoskonałości kanału (szumy) przestrzeganie standardów (protokołów)

Sieć teleinformatyczna definicja - funkcjonowanie Sieć to połączenie skończonej liczby węzłów (inteligentnych – przetworniki, komputery, procesory) Rolą węzłów jest kierowanie danych Do węzłów dołączone stacje Komutacja kanałów międzywęzłowych stanowi o połączeniu dwóch stacji

Cechy sieci Właściwy podział zasobów Efektywność Otwarcie technologiczne (możliwość rozbudowy wprowadzania nowych standardów technologicznych)

Komutacja zestawienie połączenia międzywęzłowego między nadawcą i odbiorcą, zestawienie musi zostać potwierdzone zanim rozpocznie się transmisja (niekiedy tylko na krótkim odcinku) ważne prawidłowe wykorzystanie zasobów i pasma

Typy komutacji (przypomnienie) Komutacja kanałów – przyznanie stałe zasobów – nawet jeśli brak przepływu informacji - synchroniczna Komutacja pakietów – oszczędniejsze – na zasadzie zapotrzebowania – asynchroniczna Komutacja komunikatów

Pakiety PAKIET – każda informacja zostaje podzielona na porcje – pakiety pakiety są łączone u odbiorcy dostosowanie do środowiska teleinformatycznego – przepływ informacji impulsowy

Sieci teleinformatyczne Stacje są komputerami Architektura warstwowa – hierarchia warstw zagnieżdżanych przypomnimy warstwy ISO/OSI na następnym wykładzie

Komutacja kanałów - aby przenieść dane z jednego węzła sieci do drugiego, tworzone jest połączenie dedykowane między tymi systemami. Wszystkie dane przenoszone są tą samą drogą. Sieci tego typu są użyteczne przy dostarczaniu informacji, które muszą być odbierane w takiej kolejności, w jakiej zostały wysłane. Przykłady sieci korzystających z komutacji kanałów : Analogowa linia telefoniczna ATM - Asynchronous Transfer Mode ISDN Linia dzierżawiona T1 (amerykański system telekomunikacyjny)