Data Communication and Networks
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 58

การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์ PowerPoint PPT Presentation


  • 116 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Data Communication and Networks. การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์. บทที่ 2 พื้นฐานข้อมูลและสัญญาณ. อาจารย์ผู้สอน : ดร.วีรพันธุ์ ศิ ริฤทธิ์. E-Mail : siririth @ gmail.com. Note:. To be transmitted, data must be transformed to electromagnetic signals. 2.1 Analog and Digital.

Download Presentation

การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


5468632

Data Communication and Networks

การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์

บทที่ 2 พื้นฐานข้อมูลและสัญญาณ

อาจารย์ผู้สอน : ดร.วีรพันธุ์ ศิริฤทธิ์

E-Mail : siririth @ gmail.com


5468632

Note:

To be transmitted, data must be transformed to electromagnetic signals.


5468632

2.1 Analog and Digital

Analog and Digital Data

Analog and Digital Signals

Periodic and Aperiodic Signals


5468632

Note:

Signals can be analog or digital. Analog signals can have an infinite number of values in a range; digital signals can have only a limited number of values.


5468632

Figure 2.1Comparison of analog and digital signals


5468632

Note:

In data communication, we commonly use periodic analog signals and aperiodic digital signals.


5468632

2.2 Analog Signals

Sine Wave

Phase

Examples of Sine Waves

Time and Frequency Domains

Composite Signals

Bandwidth


Data communication and networks

Data Communication and Networks

พื้นฐานของสัญญาณ (Fundamentals of Signals)

สัญญาณแอนะล็อก(Analog Signals)

1. แอมพลิจูด(Amplitude) สัญญาณแอนะล็อก ที่มีการเคลื่อนที่ในลักษณะเป็น

รูปคลื่นขึ้นลงสลับกันและก้าวไปตามเวลาแบบสมบูรณ์นั้นเรียกว่า คลื่นซายน์

(Sine Wave) ในขณะที่แอมพลิจูดจะเป็นค่าที่วัดจากแรงดันไฟฟ้า ซึ่งอาจเป็นระดับของ

คลื่นจุดสูงสุด (High Amplitude) หรือจุดต่ำสุด (Low Amplitude) และโดยปกติจะแทน

ด้วยหน่วยวัดเป็นโวลต์ (Volt) แต่สามารถใช้หน่วยวัดอื่นๆ แทนได้ เช่น แอมป์(Amp)

หรือวัตต์ (Watt)

. ซ

www.pcbc.ac.th


Data communication and networks1

Data Communication and Networks

พื้นฐานของสัญญาณ (Fundamentals of Signals)

2. ความถี่ (Frequency) หมายถึงอัตราการขึ้นลงของคลื่น ซึ่งเกิดขึ้นจำนวนกี่

รอบภายใน 1 วินาที โดยรอบต่อวินาที่หรือความถี่นั้น จะใช้แทนหน่วยวัดเป็นเฮิรตซ์

(Hertz : Hz)

นอกจากนี้ความถี่ยังเกี่ยวข้องกับคาบ (Period) ซึ่งคาบเป็นระยะเวลาของ

สัญญาณที่เปลี่ยนแปลงไปจนครบรอบ โดยจะมีรูปแบบซ้ำๆ กันในทุกช่วงเวลา และเมื่อ

คลื่นสัญญารณทำงานครบ 1 รอบ จะเรียกว่า Cycle

ตามปกติแล้ว คาบเวลา (Period) จะใช้หน่วยวัดเป็นวินาที (Seconds) ส่วน

ความถี่ (Frequency) จะใช้หน่วยวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hertz : Hz) ซึ่งวัดจากคลื่นสัญญาณที่

ทำงานครบรอบภายในเวลา 1 วินาที

. ซ

www.pcbc.ac.th


5468632

Figure 2.2A sine wave


5468632

Figure 2.3Amplitude


5468632

Figure 2.4Period and frequency


5468632

Table 2.1 Units of periods and frequencies


5468632

Example 1

Express a period of 100 ms in microseconds, and express the corresponding frequency in kilohertz.

Solution

From Table 3.1 we find the equivalent of 1 ms.We make the following substitutions:

100 ms = 100  10-3 s = 100  10-3 106ms = 105ms

Now we use the inverse relationship to find the frequency, changing hertz to kilohertz

100 ms = 100  10-3 s = 10-1 s f = 1/10-1 Hz = 10  10-3 KHz = 10-2 KHz


5468632

Relationships between different phases


5468632

Example 2

A sine wave is offset one-sixth of a cycle with respect to time zero. What is its phase in degrees and radians?

Solution

We know that one complete cycle is 360 degrees.

Therefore, 1/6 cycle is

(1/6) 360 = 60 degrees = 60 x 2p /360 rad = 1.046 rad


5468632

Sine wave examples


5468632

Sine wave examples (continued)


5468632

Sine wave examples (continued)


5468632

Time and frequency domains


5468632

Time and frequency domains (continued)


5468632

Time and frequency domains (continued)


5468632

Square wave


5468632

Three harmonics


5468632

Adding first three harmonics


5468632

Figure 3.11Frequency spectrum comparison


5468632

Signal corruption


5468632

Figure 2.13Bandwidth


5468632

Example 3

If a periodic signal is decomposed into five sine waves with frequencies of 100, 300, 500, 700, and 900 Hz, what is the bandwidth? Draw the spectrum, assuming all components have a maximum amplitude of 10 V.

Solution

B = fh-fl = 900 - 100 = 800 Hz

The spectrum has only five spikes, at 100, 300, 500, 700, and 900 (see Figure 13.4 )


5468632

Figure 2.14Example 3


5468632

Example 4

A signal has a bandwidth of 20 Hz. The highest frequency is 60 Hz. What is the lowest frequency? Draw the spectrum if the signal contains all integral frequencies of the same amplitude.

Solution

B = fh- fl

20 = 60 - fl

fl = 60 - 20 = 40 Hz


5468632

Figure 2.15Example 4


5468632

Example 5

A signal has a spectrum with frequencies between 1000 and 2000 Hz (bandwidth of 1000 Hz). A medium can pass frequencies from 3000 to 4000 Hz (a bandwidth of 1000 Hz). Can this signal faithfully pass through this medium?

Solution

The answer is definitely no. Although the signal can have the same bandwidth (1000 Hz), the range does not overlap. The medium can only pass the frequencies between 3000 and 4000 Hz; the signal is totally lost.


5468632

2.3 Digital Signals

Bit Interval and Bit Rate

As a Composite Analog Signal

Through Wide-Bandwidth Medium

Through Band-Limited Medium

Versus Analog Bandwidth

Higher Bit Rate


Data communication and networks2

Data Communication and Networks

พื้นฐานของสัญญาณ (Fundamentals of Signals)

สัญญาณดิจิตอล (Digital Signals)

สัญญาณดิจิตอลโดยส่วนใหญ่เป็นสัญญาณชนิดไม่มีคาบ ดังนั้นคาบเวลาและ

ความถี่จึงไม่นำมาใช้งานกับสัญญาณดิจิตอล แต่จะมีคำที่เกี่ยวของอยู่ 2 คำด้วยกัน คือ

Bit Interval มีความหมายเดียวกันกับคาบ (Period) โดย Bit interval คือเวลาที่

ส่งข้อมูล 1 บิต

Bit Rate คือจำนวนของ Bit Interval ต่อวินาที ซึ่งมีหน่วยวัดเป็นบิตต่อวินาที

(bps)

. ซ

www.pcbc.ac.th


Data communication and networks3

Data Communication and Networks

พื้นฐานของสัญญาณ (Fundamentals of Signals)

สัญญาณดิจิตอล (Digital Signals)

. ซ

www.pcbc.ac.th


Data communication and networks4

Data Communication and Networks

พื้นฐานของสัญญาณ (Fundamentals of Signals)

สัญญาณดิจิตอล (Digital Signals)

. ซ

www.pcbc.ac.th


Data communication and networks5

Data Communication and Networks

พื้นฐานของสัญญาณ (Fundamentals of Signals)

สัญญาณดิจิตอล (Digital Signals)

. ซ

www.pcbc.ac.th


Data communication and networks6

Data Communication and Networks

หน่วยวัดความเร็วในการส่งข้อมูล

อัตราบิต (Bit Rate/Data Rate)คือ จำนวนบิตที่สามารถส่งได้ภายในหนึ่งหน่วยเวลา

ซึ่งมีหน่วยเป็นบิตต่อวินาที (Bit per second : bps)

อัตราบอด (Baud Rate)คือ จำนวนของสัญญาณที่สามารถส่งได้ต่อการเปลี่ยนแปลง

สัญญาณในหนึ่งหน่วยเวลา (baud per second)

ปกติแล้วอัตราบอดอาจมีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับอัตราบิตก็ได้ ถ้าจะเทียบแล้วแบนด์

วิดธ์ในระบบสื่อสารนั้นจะขึ้นอยู่กับอัตราบอด ไม่ใช่อัตราบิต

. ซ

หน่วยวัดความเร็วในการส่งข้อมูล ?

www.pcbc.ac.th


Data communication and networks7

Data Communication and Networks

หน่วยวัดความเร็วในการส่งข้อมูล

. ซ

www.pcbc.ac.th


Data communication and networks8

Data Communication and Networks

หน่วยวัดความเร็วในการส่งข้อมูล

. ซ

www.pcbc.ac.th


5468632

Figure 2.16A digital signal


5468632

Example 6

A digital signal has a bit rate of 2000 bps. What is the duration of each bit (bit interval)

Solution

The bit interval is the inverse of the bit rate.

Bit interval = 1/ 2000 s = 0.000500 s = 0.000500 x 106ms = 500 ms


5468632

Figure 2.17Bit rate and bit interval


5468632

Figure 2.18Digital versus analog


5468632

Table 2.12 Bandwidth Requirement


5468632

2.4 Analog versus Digital

Low-pass versus Band-pass

Digital Transmission

Analog Transmission


5468632

Figure 2.19Low-pass and band-pass


5468632

2.5 Data Rate Limit

Noiseless Channel: Nyquist Bit Rate

Noisy Channel: Shannon Capacity

Using Both Limits


5468632

2.6 Transmission Impairment

Attenuation

Distortion

Noise


5468632

Figure 2.20Impairment types


5468632

Figure 2.21Attenuation


5468632

Example 12

Imagine a signal travels through a transmission medium and its power is reduced to half. This means that P2 = 1/2 P1. In this case, the attenuation (loss of power) can be calculated as

Solution

10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (0.5P1/P1) = 10 log10 (0.5) = 10(–0.3) = –3 dB


5468632

Example 13

Imagine a signal travels through an amplifier and its power is increased ten times. This means that P2 = 10 ¥ P1. In this case, the amplification (gain of power) can be calculated as

10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (10P1/P1)

= 10 log10 (10) = 10 (1) = 10 dB


5468632

Example 14

One reason that engineers use the decibel to measure the changes in the strength of a signal is that decibel numbers can be added (or subtracted) when we are talking about several points instead of just two (cascading). In Figure 3.22 a signal travels a long distance from point 1 to point 4. The signal is attenuated by the time it reaches point 2. Between points 2 and 3, the signal is amplified. Again, between points 3 and 4, the signal is attenuated. We can find the resultant decibel for the signal just by adding the decibel measurements between each set of points.


5468632

Figure 2.22Example 14

dB = –3 + 7 – 3 = +1


5468632

Figure 2.23Distortion


5468632

Figure 2.24Noise


  • Login