ΗΜΥ 100: Εισαγωγή στην Τεχνολογία Διάλεξη 19 Εισαγωγή στα Συστήματα Επικοινωνιών TΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ 13 Νοεμβρίου, 2003 Χρυσάνθη Πρέζα, D.Sc. Επισκέπτρια Επίκουρη Καθηγήτρια

Περίληψη Ανακοινώσεις Εισαγωγή στα Συστήματα Επικοινωνιών –Πηγή –Πομπός –Κανάλι –Δέκτης –Προορισμός Σχόλια για την αξιολόγηση της ενδιάμεσης εξέτασης

Ανακοινώσεις Εργασία: ΚΟ8 –Ημερομηνία παραδόσεως 17/11/03 Δακτυλογραφημένη ομαδική μελέτη –Ημερομηνία παραδόσεως μέχρι τις 24/11/2003 Παρουσιάσεις των μελετών θα γίνουν στην τάξη –Πέμπτη 27/11/2003 μεταξύ 2:30-4:00 μμ –Δευτέρα 1/12/2003 μεταξύ 2:30-4:00 μμ Υπενθύμιση: Το κέντρο υπολογιστών θα είναι ανοικτό όλα τα επόμενα σαββατοκύριακα μέχρι τις 5/12/03. –Σάββατο 09:00-17:00 –Κυριακή 09:00-13:00

Συστήματα Επικοινωνιών Σύστημα επικοινωνιών είναι ένα σύστημα που μεταδίδει πληροφορία από μία πηγή σε ένα προορισμό ή ένα χρήστη. αναλογική ψηφιακή Αναλογικό (ράδιο ΑΜ και FM, TV, κτλ) Ψηφιακό (H/Y, CD, DTV, κτλ) Σύστημα Επικοινωνίας Χρήστης Πηγή Μήνυμα

Πηγή Αναλογική πηγή –Αναλογικό σήμα Ψηφιακή πηγή: παράγει ένα πεπερασμένο σύνολο πιθανών μηνυμάτων Ψηφιακό σήμα: αποτελείται από πεπερασμένο αριθμό διακριτών συμβόλων Μ, π.χ. –Μ = 2 σύμβολα {0,1} δυαδικό σήμα … –Μ = 4 σύμβολα {00, 01,10, 11} Βορράς = 00, Νότος = 01, Ανατολή = 10, Δύση = 11

Σύστημα Επικοινωνιών Αναλογικό σύστημα –AM, FM ραδιόφωνο, Τηλεόραση, κ.λ.π. Ψηφιακό Σύστημα –Ψηφιακή τηλεόραση (DTV), ψηφιακό ραδιόφωνο, υπολογιστές, οπτικός δίσκος υπολογιστή (cd rom) κ.λ.π. –Χρησιμοποιεί ψηφιακά σήματα τάσης και ρεύματος –Τα ηλεκτρονικά επικοινωνιακά συστήματα είναι αναλογικά αλλά η διαδικασία είναι διακριτή. –Μπορεί να χρησιμοποιεί και αναλογικά σήματα, π.χ. ένα ημίτονο συχνότητας 1kHz για να μεταδώσει το δυαδικό ψηφίο ‘1’ και ένα ημίτονο συχνότητας 500 Hz για τη μετάδοση του ‘0 ’

Πλεονεκτήματα ψηφιακών έναντι των αναλογικών συστημάτων Τα ψηφιακά κυκλώματα είναι σχετικά φθηνά Προστατεύονται προσωπικά στοιχεία με απόκρυψη δεδομένων (κωδικοποίηση) Πολυμεσικές (multimedia) πηγές (φωνή, βίντεο, δεδομένα) μπορούν να συνυπάρξουν και να μεταδοθούν διαμέσου ενός κοινού ψηφιακού συστήματος Περισσότερη ευρωστία απέναντι στην υποβάθμιση του σήματος (στο θόρυβο)

Κατηγορίες Συστημάτων Επικοινωνιών Σύστημα σημείου-προς-σημείο (point-to- point system): μια πηγή, ένας χρήστης Σύστημα ευρείας μετάδοσης (broadcast system): μια πηγή, πολλοί χρήστες. Π.χ. τηλεόραση Σύστημα πολλαπλής πρόσβασης (multi- access system): πολλές πηγές, πολλοί χρήστες. Π.χ. τηλεφωνικό δίκτυο, Ethernet)

Επικοινωνιακό Σύστημα Σημείου-Προς-Σημείο Πληροφορία Πηγή πληροφορίας ΠομπόςΚανάλι Δέκτης ΘόρυβοςΠροορισμός Μήνυμα Σήμα Επικοινωνιακό Σύστημα

Πληροφορία / Μήνυμα / Σήμα Πληροφορία: Γνώση ή νέο για κάποιο συγκεκριμένο γεγονός που μεταδίδεται ή λαμβάνεται Μήνυμα: είναι η γνώση ή νέο που μεταδίδεται Σήμα: είναι η καθεαυτό ποσότητα (ηλεκτρική, οπτική, μηχανική, κλπ) που μεταδίδεται από τον πομπό στον δέκτη.

Μπλοκ Διάγραμμα Συστήματος Χρησιμοποιεί την αφαιρετική αναπαράσταση του «μαύρου κουτιού» για ένα σύστημα επικοινωνιών. Η αναπαράσταση αυτή χρησιμοποιείται στην επιστήμη του μηχανικού για το διαμελισμό ενός σύνθετου συστήματος σε υποσυστήματα (ή μέρη) που μπορούν να γίνουν κατανοητά, να αναλυθούν και να σχεδιαστούν. Τα μέρη αυτά μπορούν να συνδυαστούν με συστηματικό τρόπο ώστε το συνολικό σύστημα να μπορεί να αναπαρασταθεί με ακρίβεια και να λειτουργεί με τον επιθυμητό τρόπο.

Επικοινωνιακό Σύστημα Σημείου-Προς-Σημείο Πληροφορία Πηγή πληροφορίας ΠομπόςΚανάλι Δέκτης ΘόρυβοςΠροορισμός Μήνυμα Σήμα Επικοινωνιακό Σύστημα

Πηγή Πληροφορίας Παράγει το μήνυμα πληροφορίας προς μετάδοση Παραδείγματα: –Υπολογιστής : παράγει κείμενο ή εικόνες –Ομιλητής: παράγει σήμα φωνής –Κάμερα: παράγει εικόνες –Σύστημα ήχου: παράγει μουσική

Επικοινωνιακό Σύστημα Σημείου-Προς-Σημείο Πληροφορία Πηγή πληροφορίας ΠομπόςΚανάλι Δέκτης ΘόρυβοςΠροορισμός Μήνυμα Σήμα Επικοινωνιακό Σύστημα

Πομπός Εκτελεί την κωδικοποίηση του μηνύματος και άλλη επεξεργασία του σήματος Μετατρέπει το μήνυμα σε κάποια κατάλληλη μορφή (σήμα) για μετάδοση στο κανάλι. Το μέρος του πομπού που κάνει την μετατροπή λέγεται μετατροπέας εισόδου (input transducer) Π.χ. μικρόφωνο, κεραία, modem, δορυφόρος

Επικοινωνιακό Σύστημα Σημείου-Προς-Σημείο Πληροφορία Πηγή πληροφορίας ΠομπόςΚανάλι Δέκτης ΘόρυβοςΠροορισμός Μήνυμα Σήμα Επικοινωνιακό Σύστημα

Κανάλι Μετάδοσης Μέσο μετάδοσης  μεταδίδει το σήμα –Αποθηκεύει το σήμα (CD, οπτικός δίσκος, κλπ) Παραδείγματα –Ενσύρματα μέσα: οπτικές ίνες (optical fiber), ομοαξονικό καλώδιο (coaxial cable), κυματοδηγοί (waveguides) –Ασύρματα μέσα: αέρας, διάστημα, θαλάσσιο νερό

Επικοινωνιακό Σύστημα Σημείου-Προς-Σημείο Πληροφορία Πηγή πληροφορίας ΠομπόςΚανάλι Δέκτης ΘόρυβοςΠροορισμός Μήνυμα Σήμα Επικοινωνιακό Σύστημα

Θόρυβος Καναλιού Ανεπιθύμητη και αναπόφευκτη παρεμβολή από εξωτερικές πηγές –Από άλλο σύστημα επικοινωνίας –Από φυσικές πηγές Φως Ακτινοβολία Αλλοιώνει το σήμα και προκαλεί πρόβλημα στην σωστή αναγνώριση του μηνύματος από τον δέκτη (Π.χ. ΑΜ ράδιο) Σε ψηφιακό σύστημα το πρόβλημα αναγνώρισης είναι πιο εύκολο –Ο δέκτης αποφασίζει μεταξύ του ‘1’ και ‘0΄

Επικοινωνιακό Σύστημα Σημείου-Προς-Σημείο Πληροφορία Πηγή πληροφορίας ΠομπόςΚανάλι Δέκτης ΘόρυβοςΠροορισμός Μήνυμα Σήμα Επικοινωνιακό Σύστημα

Δέκτης Εκτελεί την αποκωδικοποίηση και άλλη επεξεργασία του σήματος Εξάγει το επιθυμητό μήνυμα από το λαμβανόμενο σήμα και το μετατρέπει σε κατάλληλη μορφή για το χρήστη Το μέρος του δέκτη που κάνει την μετατροπή λέγεται μετατροπέας εξόδου (output transducer) Παραδείγματα: –Δέκτης ραδιοφώνου και τηλεόρασης –Modem –Δορυφορική κεραία (satellite dish) –Κεραίες λήψης

Επικοινωνιακό Σύστημα Σημείου-Προς-Σημείο Πληροφορία Πηγή πληροφορίας ΠομπόςΚανάλι Δέκτης ΘόρυβοςΠροορισμός Μήνυμα Σήμα Επικοινωνιακό Σύστημα

Προορισμός ή Χρήστης Λαμβάνει το μήνυμα Παραδείγματα: –Άνθρωπος –Υπολογιστής

Παραδείγματα Συστημάτων Τηλεοπτικός Σταθμός Δορυφόρος Δορυφορικό ς Δέκτης Οθόνη Τηλεόρασης Βελόνα γραφής Βελόνα αναπαραγωγή ς Ενισχυτής Μεγάφωνα Δορυφορικ ό Τηλεοπτικό Σύστημα Φωνογράφο ς Γενικό Σύστημα

Αποτελέσματα Ενδιάμεσης Εξέτασης Στατιστικά Δεδομένα –Ψηλότερος βαθμός: 9,3 / 10 –Χαμηλότερος βαθμός : 4,8 / 10 –Μέσος όρος: 6,9 / 10 –Std (τυπική απόκλιση): 1,1