HÍRKÖZLÉSTECHNIKA. 2.ea. Dr.Varga Péter János

Átírás

1 HÍRKÖZLÉSTECHNIKA 2.ea Dr.Varga Péter János

2 2 Digitális jelek előállítása

3 Digitális jelek előállítása 3 Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 48.dia

6 6 Digitális jelek előállítása

9 Mintavételi frekvencia 9 Zenei felvételek esetén a 20 khz-es maximális frekvencia figyelembevételével a mintavételezési frekvenciát a CD szabvány 44,1 khz-nek írja elő. Telefon átvitel esetén a beszéd jel maximális frekvenciája a digitalizáláshoz 3,4 khz, a szabványok itt 8 khz-es mintavételezési frekvenciát írnak elő.

15 15

16 16 Digitális jelek előállítása Kvantálás és kódolás Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 58.dia

17 17 Digitális jelek előállítása Kvantálás és kódolás Példa: 0 mv 80 mv, bitek száma n=3, 2 n állapot Digitális szám Ábrázolt feszültség érték mv mv mv mv mv mv mv mv 33,5 mv Hiba: 1,5 mv

25 25 Digitális jelek előállítása Kvantálás és kódolás A vezetékes telefóniában 8 khz frekvenciájú mintavétel esetén ( ez 8000 db mérési eredményt jelent másodpercenként), ha minden PAM mintát 8 bittel adunk, akkor ez 64 kbitadatmennyiséget jelent minden másodpercben, ha 16 bitet választunk akkor az adatmennyiség 128 kbit másodpercenként. A bitszámot úgy kell megválasztani, hogy az adott rendszerben a kvantálási hiba elfogadható mértékű legyen, és az eszköz, illetve a rendszer gazdaságosan gyártható legyen.

26 26 Analóg jel visszaállítása a digitális jelből Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 67.dia

27 27 Analóg jel visszaállítása a digitális jelből Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 68.dia

28 Teljes digitális lánc 28 Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 70.dia

29 29 Digitális lánc és a zaj

30 30

31 31 Vivőfrekvenciás digitális modulációs rendszerek Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 42.dia

32 32 Amplitúdó billentyűzés ASK (Amplitude Shift Keying) Amplitúdó billentyűzés esetén a vivő jel szinuszos, a moduláló jel pedig digitális (értékkészlete 0 vagy 1 ). A moduláló jel jelen esetben a vivő jel amplitúdóját változtatja ( kapcsolgatja ). Az így előállított jel (modulált jel) teljesítményszintje folyamatosan ingadozó, mivel a logikai 0 - hoz A0, a logikai 1 -hez pedig A1 amplitudó tartozik. u ASK (t) = A * sin (2 * π* f + φ)

33 33 Frekvencia billentyűzés FSK (Frequency Shift Keying) Frekvencia billentyűzés esetén a vivő jel szinuszos, a moduláló jel pedig digitális (értékkészlete 0 vagy 1 ). A moduláló jel jelen esetben a vivő jel frekvenciáját (f p ) változtatja, például a logikai 0 -hozf 0, míg a logikai 1 -hezf 1 tartozik. u FSK (t) = A * sin (2 * π* f p + φ), ahol A az FSK jel amplitúdója, f p a vivő jel pillanatnyi frekvenciája (f 0 vagy f 1 ), φpedig a vivőjel kezdőfázisa.

34 34 Fázis billentyűzés PSK (Phase Shift Keying) Fázis billentyűzés esetén a vivő jel szinuszos, a moduláló jel pedig digitális (értékkészlete 0 vagy 1 ). A moduláló jel jelen esetben a vivő jel fázisát változtatja. u PSK (t) = A * sin (2 * π * fp+ φ) ahol az A a PSK jel amplitúdója, az f a vivő jel frekvenciája, a φpedig a vivőjel pillanatnyi fázisa (φ 0 vagy φ 1... φ n ).

35 Többszintű fázis billentyűzés (QPSK) 35 Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 44.dia

36 Többszintű fázis billentyűzés (QPSK) 36 Scatter plot Zajos csatornán továbbított jel konstellációs ábrája Quadrature Quadrature In-Phase In-Phase

37 Digitális modulációk 37 QAM (quadratura amplitudo modulation) A PSK továbbfejlesztésének tekinthető, bár a jel előállítása és detektálása eltérően történik. 16 állapotú QAM: Fázis és amplitúdó is változik

38 38 A jelátvitel fizikai közegei

39 Történelem 39 A hálózatok fejlődésének kezdetén különféle célorientált hálózatok jöttek létre: távközlő hálózatok műsorelosztó hálózatok adathálózatok Fejlődés integrált hálózatok létrejötte Megvalósult: eszközök szintjén hálózatok szintjén

40 40

41 41 T M A

42 Az átviteli rendszer tervezésekor a 42 legfontosabb szempontok a kívánt adatátviteli sebesség elérése megfelelő távolság áthidalása reflexiómentesség (visszaverődés nélküli rendszer) Minden esetben igyekszünk a reflexió mértékét az egész átviteli frekvenciasávban a lehető legalacsonyabban tartani

43 A jelátvitel fizikai közegei 43 Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 72.dia

44 44 A telekommunikáció elektromágneses spektruma Frekvencia (Hertz) ELF VF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF Energia, telefon Forgó generátorok Telefon Zenei berendezések Mikrofonok Csavart érpár Rádió Rádió, televízió Elektroncsövek Integrált áramkörök Koaxiális kábel Mikrohullám Radar Mikrohullámú antennák Magnetronok Infravörös Lézerek Irányított rakéták Látható fény Optikai szál AM rádió FM rádió és TV Földi és műholdas mikrohullámú átvitel A telekommunikáció elektromágneses spektruma

45 45 Réz alapú kábelek

46 Rézalapú kábelek előnyei 46 Egyszerűbb szerelési technológia Alacsonyabb telepítési költségek Olcsó aktív eszközök Szennyeződésre kevésbé érzékeny csatlakozások Helyes telepítés után megbízható, sokoldalú, költséghatékony

47 Rézalapú kábelek hátrányai 47 Elektrosztatikus zavarokra érzékeny Mechanikai sérülésekre érzékeny A telepített infrastruktúra gátolhatja a jövőbeni fejlesztési törekvéseinket Hosszú telepítési idő Legnagyobb sebességek csak optimális feltételek mellett érhetők el

48 Vezetékes átvitel koaxiális kábelen 48 Elektromosan árnyékolt, kevésbé érzékeny az elektromos zajokra Alapsávú 10Base2 50 ohm, Mbps, 200 m 10Base5 75 ohm, Mbps, 500 m Széles sávú Kábel TV, 75 ohm, digitális átvitelnél 150 Mbps egy kábelen több csatorna, többféle kommunikáció Számítástechnikában ma már új hálózatok építésénél nem alkalmazzák!

49 Vezetékes átvitel koaxiális kábelen 49 Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 74.dia

50 Vezetékes átvitel koaxiális kábelen 50 Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 73.dia

51 Koaxiális kábelek típusai 51 Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 75.dia

52 52 Koaxiális kábelek típusai

53 53 Koaxiális kábel csatlakozók

54 54 Csavart érpáras átviteli közeg (TP Twisted Pair) Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 76.dia

55 55 Csavart érpáras átviteli közeg (TP Twisted Pair) CAT - A rendszer komponensek elektronika jellemzőit meghatározó osztályrendszer. A nagyobb kategória jobb jellemzőket jelent CAT 1 - hang átvitel, telefon CAT 2-4 Mbps CAT 3-10 Mbps (10BaseT Ethernet) CAT 4 20 Mbps CAT Mbps (100BaseT - Fast Ethernet) CAT 5E - 1 Gbps (1000BaseT - Gigabit Ethernet) CAT 6 1 Gbps nagyobb távolságra, kisebb távolságban 10 Gbps CAT 6a - 100m-ig 10 Gbps CAT Gbps, 70 méterig (1200mhz)

56 56

57 57 Csavart érpáras átviteli közeg (STP ShildedTwisted Pair) Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 77.dia

58 58

59 59 Kábel csatlakozások, csatlakozók

60 Kábelek fizikai osztályozása 60 Fali (Solid) kábel Fix telepítésre tervezték Rézvezetők tömörek Merev szerkezetű Sokkal jobb elektronikai paraméterek A teljes csatornában max. 90m hosszban telepíthető

61 Kábelek fizikai osztályozása 61 Patch (Strainded) kábel Mobil használatra Jobban ellenáll a hajlító igénybevételnek Rézvezetők elemi szálakból sodrottak Gyakori csatlakoztatásra kifejlesztett elemek Puhább, könnyebb Maximum 10m hosszan telepíthető a csatornába

62 62 Üvegszál alapú kábelek

63 Üvegszál alapú kábelek előnyei 63 Magas fokú zavarvédettség Óriási távolságok hidalhatók át Elérhető legmagasabb sebesség Jövőálló Magas végpont sűrűségben telepíthető Csekély fizikai méret és súly

64 Üvegszál alapú kábelek hátrányai 64 Drága aktív és passzív elemek Drága telepítés A belső vezetőszál érzékeny a fizikai behatásokra A csatlakozás érzékeny a szennyeződésekre

65 Optikai kábel ötlete 65 A folyadéksugár csapdába ejti a fényt! Ez volt az alapötlet, ami az optikai szál technikai alkalmazásához vezetett.

66 66

67 Optikai kábel ötlete 67 Az optikai szál egy olyan hengeres, szigetelt, könnyen hajlítható szál, amely fényt továbbít az üvegmag belsejében, a teljes fényvisszaverődés elve alapján Ahhoz, hogy az optikai jel teljes fényvisszaverődéssel a magban terjedjen tovább, a mag törésmutatójának nagyobbnak kell lennie, mint a héjnak

68 68 Optikai kábel szerkezete

69 Kábel típusok 69 SM (SingleMode) 9 mikron mag Hosszú távolságok áthidalására (max 100 km) MM (Multi Mode) 50 mikron mag Rövidebb távolságok áthidalására (max 550 m)

70 Optikai szál gyártása 70 előforma készítése szál szerkezetének előállítása külső kémiai gőzlecsapatás belső kémiai gőzlecsapatás növesztéses eljárás szálhúzás szál átmérő primer védelem (esetleg festés) kábelgyártás több szál összefogása különböző védelmek kialakítása

71 Előformakészítése 71 Belső kémiai gőzlecsapatás tisztítás hordozócső készítés mag növesztése (lecsapatása) zsugorítás

72 Szálhúzás 72 Preform Grafit kemence Vezérlő egység Primer védelem Hűtőfolyadék Száldetektor Csévélő dob Feszítő dob

73 73

74 Kábelgyártás 74 Dobok a szálakkal SZ sodrat Vazelin Vezérlő egység Pászma növesztése Pászma átmérő detektor

75 Optikai kábelek fajtái Single 2. Zipcord 3. Tight-buffered 4. Unitube glass armoured 5. Unitube standard with spl 6. Multitube glass armoured

76 76 Optikai kábel csatlakozók

77 77 Strukturált kábelezés

78 78 Épületek összekötése

79 79 Függőleges kábelezés

80 80 Vízszintes kábelezés

81 81 Szerelési szabályok

82 82

83 83 Vezeték nélküli átvitel

84 Optikai átvitel -Lézer átvitel 84 pont-pont közötti adatátvitel, láthatóság átvitel lézerrel néhány km távolság sávszélesség Mbps időjárási viszonyok zavarják (sűrű eső, hó, köd, légköri szennyeződés)

85 Optikai átvitel -Infraátvitel 85 pont-pont közötti adatátvitel, láthatóság infravörös tartomány kis távolság sávszélesség 9,6 kbps-4 Mbps nincs más eszköztől származó zavarás nincs szükség speciális adatvédelemre

86 Vezeték nélküli hálózatok 86 WLAN chipset gyártások alakulása (millió darab)

87 87 Mobile eszközök napjainkban

88 Mi az a WLAN? 88 A WLAN az angol Wireless Local Area Networkszó rövidítése, melynek jelentése vezeték nélküli helyi hálózat, amit leginkább a vezeték nélküli hálózat, WiFiésaWLANnévvelilletnek.AWLANműködése hasonló a LAN hálózatokéhoz, csak a jelek más közegben terjednek. Míg a LAN vezetéket használ (hálózati kábel), addig a WLAN a levegőben továbbítja az információt.

89 A WLAN előnyei 89 Nincs szükség kábelezésre Az internetkapcsolatot meg lehet osztani Mobil eszközök kényelmes használata Egyszerűen telepíthető

90 A WLAN hátrányai 90 A rádiójeleket nem állítja meg a fal Illetéktelenek rácsatlakozhatnak hálózatunkra

91 91 Vezeték nélküli adatátvitel IEEE

92 92

93 Forrás 93 Lukács-Mágel-Wührl: Híradástechnika I. (prezentáció) Lukács-Wührl: Híradástechnika I. (könyv) PletlSzilveszter-MagyarAttila: Jelek és rendszerek példatár Távközlő hálózatok és informatikai szolgáltatások online könyv ANTAL Margit: Jelfeldolgozas - 5. előadás(2007) Jákó András: Wireless LAN, BME EISzK Rick Graziani: Antennas, Cabrillo College Mohó László: Rádióhullámok és antennák Dér Balázs: Passzív hálózati elemek telepítése