ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ» ΚΕΦ.1 ΜΑΡΤΙΟΣ 2005.

Παρουσίαση με θέμα: "ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ» ΚΕΦ.1 ΜΑΡΤΙΟΣ 2005."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ» ΚΕΦ.1 ΜΑΡΤΙΟΣ 2005

2 ΓΝΩΣΤΙΚΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ - ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ (FIBER OPTICS) - ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ (WIRELESS TRANSMISSION)

3 ΔΟΜΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΔΙΚΑ ΓΝΩΣΤΙΚΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ Τηλεπικοινωνίες με Οπτικές Ινες ( Fiber-Optic communications ) - Δίκτυα Υπολογιστών με Οπτικές Ινες - Μητροπολιτικα Δίκτυα & Δίκτυα Ευρείας Εκτασης ( Metropolitan Area Networks - MAN, Wide Area Networks - WAN) - Ασύρματες Επικοινωνίες ( Wireless Communications ) - Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα Υπολογιστών ( Wireless LAN’s ) - Τηλεπικοινωνίες με Οπτικές Ινες ( Fiber-Optic communications ) - Δίκτυα Υπολογιστών με Οπτικές Ινες - Μητροπολιτικα Δίκτυα & Δίκτυα Ευρείας Εκτασης ( Metropolitan Area Networks - MAN, Wide Area Networks - WAN) - Ασύρματες Επικοινωνίες ( Wireless Communications ) - Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα Υπολογιστών ( Wireless LAN’s )

4 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ (DATA COMMUNICATION)

5 1.ΤΟ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 2.ΤΟ ΨΗΦΙΑΚΟ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 3.ΤΟ ΚΑΝΑΛΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ 4.ΑΤΕΛΕΙΕΣ ΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ & ΘΟΡΥΒΟΣ 5.ΠΡΟΚΛΗΣΗ «ΛΑΘΩΝ» ΣΕ BITS – Bit Error Rate (BER) 6.ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΜΑΤΙΟΥ – Eye Diagrams 7.ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟ ΦΑΣΜΑ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ 8.ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ (ΚΑΝΑΛΙΑ) 9.ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ (BandWidth -BW) 10.ΠΟΛΥΠΛΕΞΗ (Multiplexing)

6 ΤΟΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑ

7 ΤΑ ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΝΟΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

8 ΤΑ ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΝΟΣ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

9 Input Transducer  Μετατροπέας αρχικής πληροφορίας σε κατάλληλο σήμα για ψηφιακή μετατροπή Input Transducer  Μετατροπέας αρχικής πληροφορίας σε κατάλληλο σήμα για ψηφιακή μετατροπή Source Encoder  Μετατροπέας Αναλογικού – σε – Ψηφιακό (ADC) δυνατότητες συμπίεσης (Compression) & επιπλέον κωδικοποίησης (Coding - Encoding) Source Encoder  Μετατροπέας Αναλογικού – σε – Ψηφιακό (ADC) δυνατότητες συμπίεσης (Compression) & επιπλέον κωδικοποίησης (Coding - Encoding) Channel Encoder  Επιπρόσθετη κωδικοποίηση (redundancy) για προστασία του σήματος στη μετάδοση (ανοχή στο θόρυβο + αξιοπιστία μετάδοσης) Channel Encoder  Επιπρόσθετη κωδικοποίηση (redundancy) για προστασία του σήματος στη μετάδοση (ανοχή στο θόρυβο + αξιοπιστία μετάδοσης) Digital Modulator  Τελική κωδικοποίηση σε εκπεμπόμενο σήμα (binary modulation) Digital Modulator  Τελική κωδικοποίηση σε εκπεμπόμενο σήμα (binary modulation) ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

10 ΓΙΑΤΙ ΟΛΑ ΑΥΤΑ ;;;;;;;

11 ΚΑΝΑΛΙ (Channel)  Ενσύρματο - Δισύρματο συνεστραμμένο (UTP, STP) - Ομοαξονικό - Κυματοδηγός - Οπτική ινα  Ασύρματο - Αέρας - Κενό

12 ΑΤΕΛΕΙΕΣ ΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ  ΠΡΟΚΑΛΟΥΝ ΧΕΙΡΟΤΕΡΕΥΣΗ ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΔΙΔΟΜΕΝΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ  Εξασθένηση (attenuation)  Διασπορά (spreading)  Phase Jitter  Προσθετικός Θόρυβος (Additive Noise)

13 ΕΞΑΣΘΕΝΗΣΗ (attenuation)

14 ΔΙΑΣΠΟΡΑ (spreading) (ανομοιόμορφη εξασθένηση των συχνοτήτων από τις οποίες αποτελείται το σήμα, προκαλεί  «άπλωμα του παλμού» - «λείανση των γωνιών»)

15 Phase Jitter (ακρίβεια ταλαντωτών, διαφορές ρολογιών κλπ.)

16 ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΟΣ ΘΟΡΥΒΟΣ (additive noise) S(t) = Σήμα S(t) = Σήμα n(t) = Προσθετικός Θόρυβος (Gaussian Noise) n(t) = Προσθετικός Θόρυβος (Gaussian Noise) r(t) = Τελικό σήμα & θόρυβος r(t) = Τελικό σήμα & θόρυβος O λογος σήματος προς θόρυβο σε dB  SNR = 10 log (Ps / Pn)

17 Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΡΟΣΘΕΣΗΣ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ (Στο πεδίο της συχνότητας και του χρόνου)

18 ΜΕΡΙΚΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΠΗΓΩΝ ΘΟΡΥΒΟΥ ΕΝΌΣ ΕΝΣΥΡΜΑΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ Θόρυβος λόγω ανακλάσεων σε συνδέσεις του μέσου (impedance mismatch) Θόρυβος Συνακρόασης καναλιου τύπου NEXT

19 ΑΤΕΛΕΙΕΣ ΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ  ΠΡΟΚΑΛΟΥΝ ΧΕΙΡΟΤΕΡΕΥΣΗ ΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΔΙΔΟΜΕΝΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Παράγονται λάθη στα bits (bit errors)

20 ΠΩΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΙ ΤΑ «ΛΑΘΟΣ» bits Η πιθανότητα εμφάνισης των σταθμών “1” και “0” με τάσεις διαφορετικες των 5 και 0 volts αντίστοιχα

21 ΑΝΑΛΥΤΙΚΟΤΕΡΑ ΠΩΣ ΤΟ «1» ΓΙΝΕΤΑΙ «0» ΚΑΙ ΤΟ «0» ΓΙΝΕΤΑΙ «1»

22 a 1 = Λογική Στάθμη 0 (Ηλεκτρική στάθμη < 1,4 Volts) a 2 = Λογική Στάθμη 1 (Ηλεκτρική στάθμη > 3,4 Volts) = γ = η αλληλοκαλυπτόμενη περιοχή ισοδυναμεί με πιθανότητα του ΛΑΘΟΥΣ δηλαδή το 0 να γίνει αντιληπτό ως 1 και αντίστροφα Πιθανότηταεμφάνισηςτηςλογικήςστάθμης 0 και 1 Η ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΛΑΘΟΥΣ

23 ΤΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΜΑΤΙΟΥ EYE PATTERN ή EYE DIAGRAM Η υπέρθεση των bits τα οποία δεν έρχονται σε ροή 10101010... αλλα σε τυχαία ροη εξαρτώμενη απο την περιεχόμενη πληροφορία δημιουργούν στον ειδικό παλμογράφο εξαρτώμενη απο την περιεχόμενη πληροφορία δημιουργούν στον ειδικό παλμογράφο το «ΜΑΤΙ» το άνοιγμα του οποίου δείχνει την πιθανότητα λάθους. το «ΜΑΤΙ» το άνοιγμα του οποίου δείχνει την πιθανότητα λάθους. Το άνοιγμα συσχετίζεται άμεσα με την διαφορά ανάμεσα στο 1 και στο 0

24 ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΜΑΤΙΟΥ

25 Η ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΛΑΘΟΥΣ ΣΥΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ ΤΟΝ ΛΟΓΟ SNR σήματος προς θόρυβο  SNR

26 ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΝΑΛΙΟΥ  C (Shannon)

27 ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΝΑΛΙΟΥ (Shannon) C = Χωρητικότητα καναλιού σε bits per second (bps) C = Χωρητικότητα καναλιού σε bits per second (bps) W = Εύρος Ζώνης καναλιού σε Hz – Bandwidth W = Εύρος Ζώνης καναλιού σε Hz – Bandwidth P = Μέση Εκπεμφθείσα Ισχύς Σήματος (Watt) P = Μέση Εκπεμφθείσα Ισχύς Σήματος (Watt) N 0 = Πυκνότητα Φάσματος Ισχύος του Θορύβου (Watt per Hz) – τύπος θορύβου  Λευκός με επίπεδο φάσμα N 0 = Πυκνότητα Φάσματος Ισχύος του Θορύβου (Watt per Hz) – τύπος θορύβου  Λευκός με επίπεδο φάσμα P = WN 0  C = W P >> WN 0  C > W P << WN 0  C = 0

28 ΤΟ ΦΑΣΜΑ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΣΤΙΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ (Frequency Spectrum)

29 ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ & ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ

30 ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΓΙΑ ΕΝΣΥΡΜΑΤΑ ΚΑΝΑΛΙΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ Μήκος Κύματος (λ) Συχνότητα (Hz)

31 ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΓΙΑ ΕΝΣΥΡΜΑΤΑ ΟΠΤΙΚΑ ΚΑΝΑΛΙΑ

32 ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΓΙΑ ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΚΑΝΑΛΙΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ Μήκος Κύματος (λ)Συχνότητα (Hz)

33 Η ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ

34 Twisted pair Coaxial Optical fiber MicrowaveSatellite Data rate 1-100Mbps10Mbps 400- 500Mbps 200- 300Mbps 1-2Mbps Interferenceelectricalelectricalimmune Solid object Atmospheric condition Distance 1-2Mbps  2Km 10Mbps  100m 3-5Km30-50Km30-50Kmunlimited 10… ΧΡΟΝΙΑ ΠΡΙΝ

35 ΣΗΜΕΡΑ Twisted pair Coaxial Optical fiber MicrowaveSatellite Data rate >1 Gbps >1 Gbps10Mbps 40 Gbps > 500Mbps > 500Mbps > 2Mbps Interferenceelectricalelectricalimmune Solid object Atmospheric condition Distance 1 Gbps  > 20m 3-5Km > 40 Km 30-50Kmunlimited

36 ΤΟ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ ΤΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ Η ΠΟΛΥΠΛΕΞΗ ΣΕ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟ ΜΕ ΤΑ ΝΕΑ ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ

37 Η ΑΠΑΙΤΗΣΗ ΓΙΑ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ Η απαίτηση για εύρος ζώνης αυξάνεται εκθετικά με τον χρόνο λόγω των συνεχώς εμφανιζόμενων νέων υπηρεσιών (services) που χρειάζονται μεγάλο bandwidth Η τομή με την εξέλιξης ενος μέσου μετάδοσης (πχ. Οπτικής ίνας) δείχνει «ΠΟΤΕ» θα ικανοποιηθεί η απαίτηση. «ΠΟΤΕ» θα ικανοποιηθεί η απαίτηση.

38 Η ΠΟΛΥΠΛΕΞΗ  ΑΥΞΑΝΕΙ ΤΟ ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ Οταν συνδυαστεί με κατάλληλο μέσο μετάδοσης Τρια κανάλια μετάδοσης Ενα κανάλι μετάδοσης Υψηλών προδιαγραφών Ενα κανάλι μετάδοσης Υψηλών προδιαγραφών

39 Time Domain Multiplexing (TDM)

40 Wavelength Division Multiplexing (WDM)

41 T D M & W D M T D M

42 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΠΟΛΥΠΛΕΞΗΣ ΣΕ ΜΗΤΡΟΠΟΛΙΤΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ ΑΣΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ

43 ΈΝΑ«ΠΛΗΡΕΣ»ΨΗΦΙΑΚΟΤΗΛΕΠΙΚΟΙΚΩΝΙΑΚΟΣΥΣΤΗΜΑ

44