1 / 107

Računarske mreže

Lekcija 2. Računarske mreže. Pre nos podataka i osnove komunikacija. Komunikacioni sistem - model. Razmena podataka između dva učesnika Pr1: R adne stanice (workstation , PC, ... ) i servera preko javne telefonske mreže Pr2: Razmena govora preko iste javne telefonske mreže (PSTN).

brina
Download Presentation

Računarske mreže

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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Lekcija 2 Računarske mreže Prenos podataka i osnove komunikacija

  2. Komunikacioni sistem - model • Razmena podataka između dva učesnika • Pr1: Radne stanice (workstation, PC, ...) i servera preko javne telefonske mreže • Pr2: Razmena govora preko iste javne telefonske mreže (PSTN) Generalni blok dijagram

  3. Osnovni elementi komunikacionog sistema • Izvor (source) – generisanje podataka za prenos • Predajnik (transmitter) – Transformiše generisane podatke u oblik pogodan za prenos (npr. modem digitalne podatke iz PC računara transformiše u analogni signal koji se može preneti preko PSTN) • Prenosni sistem (tramission sistem) – može biti jednostavna linija ili kompleksna mreža koja spaja izvor i odredište. • Prijemnik (receiver) – Prihvata signal iz prenosnog sistema i transformiše ga u oblik pogodan za prijem • Odredište (destination) – prihvata prenete podatke

  4. Javna telefonska mreža Modem Modem PC Javna telefonska mreža Server

  5. Ključni poslovi u komunikacionom sistemu • Povezivanje (interfacing) uređaja na komunikacioni sistem • Generisanje signala (signal generation) – propagacija, regeneracija, domet itd. • Sinhronizacija (synchronization) predajnika i prijemnika • Razmena podataka (exchange management) – prema odgovarajućem protokolu • Otkrivanje i ispravljanje grešaka (error detection and correction) npr. kod slanja datoteka • Kontrola toka (flow control) usaglašavanje brzine slanja i brzine prijema podataka

  6. Adresiranje i usmeravanje (addressing and routing) – čim postoje više od dva učesnika • Oporavak (recovery) – mogućnost da se transfer podataka nastavi od mesta prekida • Formatiranje podataka (message formatting) dogovor učesnika • Zaštita (security), na prenosnom putu, autentičnost podataka • Upravljanje mrežom (network management) – mreža je kompleksan sistem, koji ne radi sam po sebi. Neophodno je mrežu konfigurisati, monitorisati, intervenisati i inteligentno planirati za buduću namenu.

  7. Sistem prenosa Izvor Predajnik Prijemnik Odredište Ulazna Informacija m Ulazni Podaci g(t) Izlazni Podaci г’(t) Izlazna Informacija m’ Predajni Signal s(t) Prijemni Signal r(t) Prenos podataka • Pr1 – Prenos PC podataka modemskom vezom • Pr2 – Razgovor telefonom

  8. WAN Sistem prenosa Izvor Predajnik Prijemnik Odredište LAN Umrežavanje • Nemoguće je sve računare povezati direktno • Računari su udaljeni • Rešenje je u umrežavanju

  9. Komutacija veza (linija) - circuit switched • Fizička veza između predajnika i prijemnika kroz komunikacione tačke mreže • Brzina komunikacije zavisi od uspostavljene veze • Nema kašnjenja na mrežnim tačkama • Tipična mreža: PSTN • Komutacija paketa - packet switched • Ne uspostavlja se nezavisan fizički kanal • Informacija se šalje u paketima • U svakoj tački mreže paket se prima, smešta i šalje do sledeće tačke • Tipično se koristi kod komunikacija tipa računar-računar • Mreže ”čuvaj i prosledi” – store-and-forward

  10. Komutacija veza (linija) - circuit switched

  11. Komutacija paketa - packet switched

  12. Prenos podataka virtuelnom vezom - virtual circuit

  13. Telekomunikacione mreže Telekomunikaciona mreža Komutacija veza Komutacija paketa TDM FDM Mreže sa datagramima Mreže sa virtuelnim kolima

  14. Frekvencija, spektar i širina kanala • Karakteristike vremenskog domena • Analogni signal • Kontinualan signal u vremenu • Digitalni signal • Predstava nula i jedinica odgovarajućim naponskim nivoima • Periodični signal • Deo signala se pravilno ponavlja u vremenu • s(t+T)=s(t), T- perioda • Aperiodični signal • Nema ponavljanja signala u vremenu

  15. Analogni i digitalni signal

  16. Periodični signali

  17. Sinusoidalni signal • s(t)=A sin (2ft + ) • Amplituda (A) • Maksimalna vrednost na y-osi • Najčešće fizička veličina (V, A, ...) • Učestanost (f) • Brzina promene signala • Herc (Hz), broj ciklusa u sekundi • Perioda = vreme jednog ponavljanja(T) • T = 1/f • Faza () • Relativna pozicija signala u vremenu

  18. Različiti sinusoidalni signalis(t) = A sin(2ft + )

  19. Karakteristike frekvencijskog domena • Može se pokazati da se svaki signal može razložiti na svoje prostoperiodične komponente (razvoj u Furijeov red). • Komponente su prostoperiodični sinusoidalni signali • Prva sinusoida je učestanosti f, druga 3f, treća 5f itd. • Prva sinusoida se naziva fundamentalna (osnovna) • Svaki signal se može posmatrati (predstavljati, analizirati, ...) i u frekvencijskom domenu (u funkciji učestanosti f). • Svaka sinusoida je jedna linija u spektru.

  20. Sabiranjem dvesinusoide (f i 3f) dobija se treći signal Dodavanjemsinusoide (5f) dobija se pravilniji digitalni signal, ...

  21. Frekvencijski domen Spektar Obvojnica spektra

  22. Spektar i njegov opseg (širina spektra) • Spektar • Skup učestanosti koje sadrži signal • Apsolutna širina spektra • Širina koju zauzimaju sve spektralne komponente • Efektivna širina • Opseg učestanosti koje nose najveći deo energije signala, najčešće označavabandwidth • Jednosmerna komponenta (DC) • Kompnenta nulte učestanosti

  23. Signal sa jednosmernom komponentom

  24. Brzina prenosa podataka i frekvencijski opseg • Svaki prenosni sistem ima ograničenen propusni frekvencijski opseg. • Sistem prenosa se može posmatrati kao ekvivalentni filtar propusnik opsega. • Zbog toga postoji ograničenje u brzini prenosa podataka, koja se može postići.

  25. Analogni i digitalni prenos podataka • Podaci (Data) • Celine koje sadrže značenje • Signali (Signals) • Električna ili elektromagnetska reprezentacija signala • Prenos (Transmission) • Prenos signala (propagacija) i njhova obrada

  26. Analogni i digitalni podaci • Analogni • Kontinualna vrednost u određenom trenutku vremena • Npr. govor, muzika, video signal • Digitalni • Diskretne, kvantizovane i kodirane vrednosti • Npr. tekst, brojevi, računarski podaci

  27. Spektar

  28. Analogni i digitalni signali • Signali kojima se prenose podaci: • Analogni • Kontinualna promena • Različiti medijumi • Žica, optika, vazduh • Širina spektra govora 100Hz do7kHz • Širina spektra telefonskog kanala 300Hz do 3400Hz • Opseg video kanala je 4MHz • Digitalni • Koriste se dve DC komponene

  29. Podaci i signali • Uobičajeno je da se za analogne podatke koriste analogni signali, a za digitalne podatke digitalni signali. • Analogni signali se mogu koristiti za prenos digitalnih podataka • modem • Digitalni signali se mogu koristiti za prenos analognih podataka. • kodovanje govora, audio CD

  30. Analogni signali mogu da prenose analogne i digitalne podatke

  31. Digitalni signali mogu da prenose i analogne i digitalne podatke

  32. Analogni prenos • Analogni signali se prenose ne ulazeći u značenje podataka • Podaci mogu biti i analogni i digitalni • Analogni signal slabi kako se prostire • Koriste se pojačivači za pojačanje signala • Pored signala pojačava se i šum

  33. Digitalni prenos • Ulazi se u suštinu (značenje) podataka koji se prenose • Podaci mogu biti narušeni: šum, slabljenje, ... • Za restauraciju signala koriste se Repeater-i • Ripiteri primaju signale • Izdvajanje takta i restauracija bita • Restaurirani biti se ponovo šalju • Na taj način se prevazilazi slabljenje • Sa restauracijom signala nema pojačanja šuma

  34. Digitalni signal i aditivni šum

  35. Prednosti digitalnog prenosa • Digitalna tehnologija • Niske cene LSI/VLSI tehnologije • Integritet podataka • Veći domet na lošim linijama • Iskorišćenje kapaciteta • Ekonomičan – istovremeno slanje više podataka • Znatno veća brzina podataka • Jednostavno multipleksiranje • Privatnost i zaštita • Šifrovanje (Encryption) • Integracija • Primenjiv i za digitalne i analoge podatke

  36. Uticaj prenosnog sistema na signal • Primljeni signal se može razlikovati od poslatog • Analogni prenos – degradira se kvalitet signala • Digitalni prenos – greške - BER (Bit Errors Rate) • Uzroci promena: • Slabljenje i izobličenje usled slabljenja • Izobličenja usled kašnjenja • Šum

  37. Slabljenje • Snaga signala opada sa rastojanjem • Slabljenje zavisi od komunikacionog medijuma • Primljena snaga signala: • Mora da bude dovoljna da bi se signal detektovao • Mora da bude veća od šuma, kako bi se mogao restaurirati. • Slabljenje je funkcija koja raste sa učestanošću.

  38. Šum • Signal koji nastaje između predajnika i prijemnika. • Termički • Posledica je toga što su signali električne prirode • Uniformne je raspodele (snaga mu je ravnomerno raspoređena po svim učestanostima) • Beli šum • Interferencija • Signali koji su zbir ili razlika originalnih signala u toku prenosa

  39. Šum • Preslušavanje • Signali iz jedne linije koji se preslušavaju na strane druge linije (ukrštanje puteva) • Impulsni • Neregularni impulsi • Npr. spoljašnje EM smetnje • Kratko trje • Velikog je intenziteta

  40. Kapacitet kanala • Brzina podataka • Izražava se u bitima/sekundi – b/s • Brzina kojom se prenose podaci • Frekvencijski opseg • Izražava se u ciklusima/sekundi - Hz • Ograničen je predajnikom i komunikacionim kanalom

  41. Maksimalna brzina prenosa kroz kanal • Nikvistova ili Šenonova teorema: • Posmatra se idealni (bešumni kanal) • Max brzina prenosa = 2 B log2 V, • Gde je:B – propusni opseg filtraHV - broj diskretnih nivoa signala H

  42. Maksimalna brzina prenosa kroz kanal • Realan sistem(u prisustvu šuma) • Signal-to-noise ratio(S/N) • Izražavanje u decibelima: 10 log10 (S/N) • Primeri: • S/N=100  20 dB • S/N=1000  30 dB • S/N=2  3 dB • Max brzina prenosa = Blog2 (1+S/N)

  43. Primer: telefonski kanal • Propusni opseg B=3000 Hz • S/N= 30 dB • Max brzina prenosa podataka = 30.000 b/s

  44. Tehnike kodovanja • Digitalni podaci – digitalni signali • Analogni podaci – digitalni signali • Digitalni podaci – analogni signali • Analogni podaci – analogni signali

  45. Digitalni prenos digitalnih podataka • Računari generišu digitalne podatke • Standardima se obezbeđuje da prijemnik i predajnik razumeju podatke • Kodovanje – reprezentacija slova, brojeva i simbola u poruci • Signalizacija – reprezentacija bita (0 i 1) u električne signale

  46. Kodovanje (coding) Karakter grupa bita • Osnovno kodiranje karaktera • ASCII: American Standard Code for Information Interchange • Originalno se koristi 7-bitni kod (128 kombinacija), • EBCDIC: Extended Binary Coded Decimal Interchange Code • Kod sa 8-bitadefinisan od strane IBM Slova (A, B, ..), brojevi (1, 2,..), specijalni simboli (#, $, ..) 1000001

  47. Vrste prenosa digitalnih podataka • Paralelni mod • Koristi se više žica, po svakoj žici se šalje jedan bit podataka u isto vreme • Npr. parallel printer cable šalje se 8 bitaodjednom • Procesori računara i osnovne ploče koriste magistrale (buss) (8 bita, 16 bita, 32 bita) • Serijski mod • Biti se šalju po jednoj žici • Serijski mod je sporiji od paralelnog, ali je praktičniji za veća rastojanja

  48. Paralelni prenos - princip Koristi se za kratka rastojanja- do 6 metara (slabljenje na većim rastojanjima) 1 karakter sadrži 8 paralelnih bita Predaja Prijem

  49. Serijski prenos - princip Koristi se za velika rastojanja. Redosled bita je određen predajnikom Žica Jedan karakter sadrži 8 serijskih bita Predaja Prijem

  50. Digitalni podatak – digitalni signal • Digitalni signal • Diskretni, naponski signali različitih nivoa • Napon varira od +3/-3 V do +24/-24 V • Svaki impuls je signalizacioni element • Binarni podaci se kodiraju u signalizacione elemente • Signalizacija (encoding) – definicija naponskih nivoa koji odgovaraju 0 i 1.

More Related