Επικοινωνίες δεδομένων Δίκτυα Επικοινωνίες δεδομένων 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Πηγές πληροφορίας και επικοινωνιακά συστήματα Πηγές αναλογικής πληροφορίας (παράγουν αναλογικό ηλεκτρικό σήμα) Μικρόφωνο Τηλεοπτική κάμερα Πηγές διακριτής πληροφορίας (παράγουν σειρές από διακριτά σύμβολα) Γραφομηχανή Τelex Πληκτρολόγιο 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Αναλογικό και ψηφιακό σήμα Το αναλογικό σήμα είναι συνάρτηση του χρόνου που παίρνει τιμές μέσα σε ένα συνεχόμενο πεδίο τιμών Το ψηφιακό σήμα είναι συνάρτηση του χρόνου που μπορεί να πάρει μόνο δύο διακριτές τιμές 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Περίοδος και συχνότητα απλού ημιτονοειδούς σήματος Τι ονομάζουμε ημιτονοειδές σήμα Τι ονομάζουμε Περίοδο σήματος (T)[sec] Και τι συχνότητα (f) [Hz] f=1/T Φάσμα συχνοτήτων ημιτονοειδούς σήματος 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης να γίνει χρήση του Edison
Σύνθεση-ανάλυση σημάτων Σύνθεση-ανάλυση σημάτων Αν δημιουργήσουμε δύο αρμονικά σήματα (ημιτονοειδή) συχνότητας f1=500Hz και f2=1000Hz και τα εκπέμψουμε μαζί στην ίδια γραμμή θα πάρουμε σαν αποτέλεσμα το σύνθετο σήμα fΣ. f1 fΣ f2 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης να γίνει χρήση του Edison
Φάσμα συχνοτήτων σήματος Αποδεικνύεται ότι οποιοδήποτε σήμα μπορεί να παραχθεί από σύνθεση απλών αρμονικών Το διάγραμμα των συχνοτήτων των απλών αρμονικών στις οποίες αναλύεται ένα σύνθετο σήμα ονομάζεται φάσμα συχνοτήτων του σήματος 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Διαμόρφωση σήματος Διαμόρφωση πλάτους Διαμόρφωση συχνότητας Διαμόρφωση φάσης 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Διαμόρφωση Πλάτους 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Διαμόρφωση συχνότητας 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Διαμόρφωση φάσης 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Διαμόρφωση φάσης και πλάτους 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Κωδικοποίηση δεδομένων Αναλογικά δεδομένα Αναλογικά σήματα Αναλογικά σήματα ψηφιακά δεδομένα Αναλογικά δεδομένα PCM ψηφιακά σήματα ψηφιακά σήματα ψηφιακά δεδομένα ISDN 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Αναλογικά δεδομένα Αναλογικά σήματα Αναλογικά δεδομένα φορτώνονται (με τη διαδικασία της διαμόρφωσης) σε μια φέρουσα συχνότητα για να μεταφερθούν μέσα από μια επικοινωνιακή γραμμή. Πχ τηλεφωνία Η διαμόρφωση μπορεί να είναι: Διαμόρφωση πλάτους (ΑΜ) Διαμόρφωση συχνότητας (FM) Διαμόρφωση φάσης (PM) 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Αναλογικά σήματα ψηφιακά δεδομένα Ψηφιακά δεδομένα φορτώνονται (με τη διαδικασία της διαμόρφωσης) σε μια φέρουσα συχνότητα για να μεταφερθούν μέσα από μια επικοινωνιακή γραμμή. Πχ Σύνδεση υπολογιστών μέσω Modem Η διαμόρφωση μπορεί να είναι: Διαμόρφωση πλάτους (ΑΜ) Διαμόρφωση συχνότητας (FM) Διαμόρφωση φάσης (PM) 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Αναλογικά δεδομένα PCM ψηφιακά σήματα Αναλογικά δεδομένα ψηφιοποιούνται δηλαδή μετατρέπονται σε ψηφιακό σήμα για να χρησιμοποιήσουν ψηφιακά μέσα επικοινωνίας. Palse Code Modulation 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Πως γίνεται η ψηφιοποίηση PCM 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
ψηφιακά σήματα ψηφιακά δεδομένα ISDN Ψηφιακά δεδομένα περιγράφονται με ψηφιακό σήμα και προωθούνται σε ψηφιακό μέσο επικοινωνίας. 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Απλουστευμένο μοντέλο συστήματος επικοινωνίας Πηγή Πομπός Σύστημα μετάδοσης Δέκτης Προορισμός Δημόσιο τηλεφωνικό δίκτυο 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Αναλυτικό μοντέλο ψηφιακού συστήματος επικοινωνίας «Φορτώνει» την σειρά των Bits σε υψήσυχνη φέρουσα Μετατρέπει τα διακριτά σύμβολα σε bits Εισάγει bits για έλεγχο σφάλματος Μεταφέρει το διαμορφωμένο σήμα Πηγή διακριτής πληροφορίας Κωδικοποιητής πηγής Κωδικοποιητής καναλιού Διαμορφωτής Κανάλι ηλεκτρικής επικοινωνίας Αναλογικό ή ψηφιακό ηλ.σήμα Δυαδική ακολουθία Σειρά συμβόλων Δυαδική ακολουθία Θόρυβος Προορισμός Αποκωδικοποιητής πηγής Αποκωδικοποιητής καναλιού Αποδιαμορφωτής Μετατρέπει τις σειρές των bits σε διακριτά σύμβολα Ελέγχει για σφάλματα και αφαιρεί τα bits ελέγχου «ξεφορτώνει» την σειρά των Bits από την υψήσυχνη φέρουσα 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Χωρητικότητα καναλιού Ορισμός: Ο μέγιστος ρυθμός που μπορεί να μεταδοθούν δεδομένα μέσα από ένα κανάλι επικοινωνίας ονομάζεται χωρητικότητα του καναλιού 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Τύπος του Nyquist (κανάλι χωρίς θόρυβο) C=2 B log2M B: εύρος ζώνης (δηλ. το φάσμα συχνοτήτων του προς μετάδοση σήματος π.χ. φωνή περιέχει συχνότητες από 0 μέχρι 3KHz. Άρα Β=3000Hz) M: αριθμός διακριτών καταστάσεων προς μετάδοση (πχ στο δυαδικό σήμα Μ=2, άρα C=B log22=2B) 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Τύπος του Shannon (κανάλι με θόρυβο) C=B log2(1+S/N) bits/sec S/N ισχύς του σήματος προς την ισχύ του Θορύβου (πχ Από τα καλώδια της κλασσικής τηλεφωνικής γραμμής μας που είναι κατασκευασμένη για να περνούν σήματα εύρους 3000Hz και έστω ότι παρουσιάζουν λόγο S/N=1000 θα μπορούσαμε να στείλουμε bits με μέγιστο ρυθμό C=3000 log2(1+1000) bits/sec~30Kbit/sec 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων bit rate Ο ρυθμός μετάδοσης bit είναι ο ο αριθμός των bits που περνούν από ένα σημείο του επικοινωνιακού δικτύου το δευτερόλεπτο. Εξαρτάται από τον χρόνο Τ που διαρκεί ο παλμός R=1/T bps, Kbps, Mbps, Gbps 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Ρυθμός μετάδοσης συμβόλων baud rate Είναι ο ρυθμός μετάδοσης συμβόλων Προσοχή bitrate<>baudrate Πχ αν θέλουμε να μεταδώσουμε χαρακτήρες, όπου κάθε χαρακτήρας κωδικοποιείται από 8 bits, τότε αν το bitrate είναι 8000bps το baudrate θα είναι 8000/8=1000 Baud/sec ή Bps 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης
Ρυθμός μετάδοσης πληροφορίας Επειδή στις μεταδόσεις δεδομένων, εκτός από τα bits που αφορούν την πληροφορία, προσθέτουμε και bits που αντιστοιχούν σε χαρακτήρες ελέγχου ο ρυθμός μετάδοσης της πληροφορίας είναι μικρότερος από το bitrate. Πχ Έστω σε μετάδοση χαρακτήρων των 10bits, στα οποία τα 3 είναι bits ελέγχου έχω bitrate 300bps. Η καθαρή πληροφορία είναι 70%. Έτσι ο ρυθμός μετάδοσης της πληροφορίας είναι 300bpsX70%=210bps 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης