Επικοινωνίες δεδομένων

Παρουσίαση με θέμα: "Επικοινωνίες δεδομένων"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Επικοινωνίες δεδομένων
Δίκτυα Επικοινωνίες δεδομένων 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 Διαμόρφωση σήματος Διαμόρφωση πλάτους Διαμόρφωση συχνότητας
Διαμόρφωση φάσης 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης

8 Διαμόρφωση Πλάτους 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης

9 Διαμόρφωση συχνότητας
15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης

10 Διαμόρφωση φάσης 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης

11 Διαμόρφωση φάσης και πλάτους
15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης

12 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

13 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

14 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

15 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

16 Πως γίνεται η ψηφιοποίηση PCM
15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης

17 ψηφιακά σήματα ψηφιακά δεδομένα ISDN Ψηφιακά δεδομένα περιγράφονται με ψηφιακό σήμα και προωθούνται σε ψηφιακό μέσο επικοινωνίας. 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης

18 Απλουστευμένο μοντέλο συστήματος επικοινωνίας
Πηγή Πομπός Σύστημα μετάδοσης Δέκτης Προορισμός Δημόσιο τηλεφωνικό δίκτυο 15/10/2008 Γιάννης Ιωαννίδης

19 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

20 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

21 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

22 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

23 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

24 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

25 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