slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 35

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ - PowerPoint PPT Presentation


  • 168 Views
  • Uploaded on

Александр Масальских [email protected] КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ. Лекция № 4 Технологии физического уровня. Линии связи. Кабели связи. Модуляция. Физическое кодирование. Санкт-Петербург, 2012. Теоретические основы передачи данных. Ряды Фурье.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ' - zareh


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
slide1

Александр Масальских[email protected]

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Лекция №4

Технологии физического уровня. Линии связи. Кабели связи. Модуляция. Физическое кодирование.

Санкт-Петербург, 2012

slide2
Теоретические основы передачи данных. Ряды Фурье
  • Любая периодическая функция g(t) с периодом T может быть разложена в ряд (возможно, бесконечный) вида:
  • F=1/T (основная частота), an bn – амплитуды синусов и косинусов n-й гармоники, c = const.
  • Если известны период T и амплитуды гармоник, может быть восстановлена исходная функция.
slide3
Сигналы с ограниченным спектром
  • Пусть требуется передать 8 битный сигнал 01100010.
slide5
Сигналы с ограниченным спектром
  • Амплитуды передаются без изменений до частоты fc – частоты среза.
  • Диапазон частот от 0 до частоты среза называют полосой пропускания.
  • При скорости b бит/c время, требуемое для передачи 8 бит – 8/b секунд. Частота первой гармоники равно b/8 Гц. Речевой канал имеет частоту среза 3000 Гц. Номер самой высокой гармоники, которая может пройти через канал 3000/(b/8) или 24000/b.
slide7
Максимальная скорость передачи через канал
  • В 1924 году Х. Найквист пришёл к выводу, что существует предельная скорость передачи даже для идеальных каналов.
  • В 1948 году Шеннон (а в 1933 В.А. Котельников) доказали теорему для канала со случайным шумом.
  • Если есть фильтрс полосой пропускания H, то отфильтрованный сигнал может быть восстановлен по дискретным значениям его, измеренным с частотой 2H в секунду.
  • Speed = 2H log2V, где V – дискретные уровни.
  • Бесшумный канал 3000Гц – 6000Кбит/c.
slide8
Максимальная скорость передачи через канал.Сигнал/шум
  • Если мощность сигнала S, мощность шума N, соотношение сигнал шум S/N
  • 10 lg S/N децибел. dB. дБ.
  • Maxsped = H log 2 (1+ S/N)
  • Если частота пропускания 3000 Гц и отношение сигнал шум 30дБ, максимальная скорость 30000 бит/c независимо от способа модуляции, частоты дискретизации и т.д.
slide9
Управляемые носители информации
  • Съёмные носители информации.
  • Витая пара (cat3 16 МГц, cat5 100 МГц, cat5e 125 МГц, cat6 250 МГц, cat7 600 МГц, CAT7a 1200 МГц)
  • Коаксиальный кабель (50 ом, 75 ом)
  • Волоконная оптика
slide11
Беспроводная связь
  • Микроволновая связь
  • Инфракрасные и миллиметровые волны
  • Связь в видимом диапазоне
  • Спутники связи
  • 802.11
  • 802.16
slide12
Модуляция и кодирование
  • Для того чтобы приемник и передатчик могли обмениваться информацией, необходимо договориться о том, какие сигналы будут соответствовать двоичным 0 и 1 дискретной информации.
  • Для представления дискретной информации в среде передачи данных применяются сигналы двух типов: прямоугольные импульсы и синусоидальные волны. В первом случае представление информации будет называться «кодированием», во втором «модуляцией».
slide13
Модуляция
  • Модуляция изначально применялась для аналогового сигнала – передача низкочастотного аналогового сигнала через высокочастотный канал.
slide14
Модуляция
  • При передаче дискретной информации иногда используют термин «манипуляция» (keying)
  • Amplitude Shift Keying
  • Frequency Shift Keying (Binary, four-level, multilevel)
  • Phase Shift Keying (binary, quadrature)
slide16
Комбинированные методы модуляции
  • Для увеличения скорости передачи данных прибегают к комбинированным методам модуляции.
  • Наиболее распространена QAM (Quadrature Amplitude Modulation). 8 значений фазы, 4 значения амплитуды. Используется только 16 из возможных 32 комбинаций.
slide18
Спектры сигналов при потенциальном кодировании и ASK
slide19
О дискретизации аналоговых сигналов
  • Дискретизация по времени
  • Дискретизация по значениям
  • АЦП и ЦАП
  • Импульсно-кодовая модуляция (PCM)
  • 7 или 8 бит для представления амплитуды (127 градаций или 256)
  • 56 Кбит/c и 64 Кбит/c
slide20
Кодирование
  • При выборе кодирования стремятся достичь следующих целей:
  • Минимизировать ширину спектра сигнала
  • Обеспечить синхронизацию между приемником и передатчиком
  • Обеспечивать устойчивость к шумам
  • Обнаруживать и по возможности, исправлять ошибки
  • Минимизировать мощность передатчика
slide21
Кодирование
  • При выборе кодирования стремятся достичь следующих целей:
  • Минимизировать ширину спектра сигнала
  • Обеспечить синхронизацию между приемником и передатчиком
  • Обеспечивать устойчивость к шумам
  • Обнаруживать и по возможности, исправлять ошибки
  • Минимизировать мощность передатчика
slide23
Самосинхронизирующиеся коды
  • Резкий перепад сигнала – фронт.
  • Фронт можно использовать указанием на необходимость синхронизации.
  • Применение синусоид в качестве результирующего сигнала – может использоваться для самосинхронизации.
  • Самосинхронизацию можно также получить, если использовать избыточное кодирование со служебными комбинациями. Манчестерский код самосинхронизирующийся по определению.
slide25
Код NRZ
  • Потенциальное кодирование без возвращения к нулю (Non Return to Zero).
  • Достоинства:
    • Простой
    • Хорошая распознаваемость ошибок
    • Основная гармоника низкой частоты N/2 (Узкий спектр)
  • Недостатки
    • Нет самосинхронизации
    • Наличие низкочастотной составляющей при постоянном сигнале из 0 или 1
slide26
Код AMI
  • Биполярное кодирование с альтернативной инверсией (AMI).
  • Три уровня потенциала. 0 = 0 1 = + или – (потенциал каждой новой 1 противоположен предыдущему)
  • Достоинства:
    • Простой
    • Спектр зачастую уже чему NRZ (N/4 при 0101010)
    • Есть распознаваемость ошибок
    • Решает проблему NRZ с последовательностью 1
  • Недостатки
    • Последовательности 0 так же проблематичны
    • 3 уровня потенциала – нужен мощнее передатчик
slide27
Биполярный импульсный код
  • Единица представлена импульсом одной полярности, ноль – другой.
  • Достоинства:
    • Простой
    • Самосинхронизация
  • Недостатки
    • Широкий спектр (при постоянном 0 или 1 спектр равен N Гц)
    • Есть постоянная составляющая
    • 3 уровня
slide28
Манчестерский код
  • Для кодирования 0 и 1 используется перепад потенциала (фронт импульса). Каждый такт делится на 2 части.
  • Единица – перепад в середине такта от низкого уровня к высокому
  • Ноль – перепад в середине такта от высокого к низкому
  • К начале каждого такта может происходить служебный перепад
slide29
Манчестерский код
  • Достоинства
    • Самосинхронизация
    • 2 уровня
    • Нет постоянной составляющей
    • Основная гармоника в худшем случае N Гц в лучшем N/2 Гц. В среднем, в полтора раза уже чем у биполярного импульсного
  • Недостатки
    • требует двойной пропускной способности линии по отношению к прямому двоичному кодированию, так как импульсы имеют половинную ширину. Например, для того чтобы отправлять данные со скоростью 10 Мбит/с, необходимо изменять сигнал 20 миллионов раз в секунду.
slide30
Потенциальный код 2B1Q
  • Каждый 2 бита кодируются за 1 такт сигналом, имеющим 4 состояния.
  • Пары 00 01 11 10 (-2.5 -0.833 +0.833 +2.5)
  • Достоинства
    • При случайном чередовании битов спектр в 2 раза уже чем у NRZ
    • Скорость в 2 раза выше чем у AMI и NRZI
  • Недостатки
    • Высокая мощность передатчика
    • Требуется бороться с длинными постоянными последовательностями
4b 5b
Избыточный код 4B/5B
  • Последовательность разбивается на символы, затем исходный символ заменяется новым с большим количеством битов.
  • Результирующие символы могут иметь 32 комбинации, используется 16 (не содержащих большого количества 0).
  • После 4B/5B можно применять кодирование, чувствительное к большому количеству нулей (например, NRZI)
slide33
Скремблирование
  • Заключается в побитовом вычислении результирующего кода на основе битов исходного кода и полученных в предыдущих тактах битов результирующего кода.
  • B8ZS (Bipolar with 8-Zeros Substitution)
  • HDB3 (High-Density Bipolar 3-Zeros)
slide35
Спектры потенциальных и импульсных кодов
ad