Kommunikációs hálózatok 2

Hasonló dokumentumok
Kommunikációs hálózatok 2 Analóg és digitális beszédátvitel

Kommunikációs hálózatok 2 Analóg és digitális beszédátvitel

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Gyakorlat, demó

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Távközlő rendszerek áttekintése

Távközlő hálózatok és szolgáltatások IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Optikai hozzáférési hálózatok

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Távközlő rendszerek áttekintése

OFDM technológia és néhány megvalósítás Alvarion berendezésekben

Távközlő hálózatok és szolgáltatások IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon

Számítógépes Hálózatok

Távközlő hálózatok és szolgáltatások IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon

Távközlő hálózatok és szolgáltatások IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon

Számítógépes hálózatok

Kommunikációs hálózatok 2 Telefonmodemes adatátvitel ADSL

11. Orthogonal Frequency Division Multiplexing ( OFDM)

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK MENEDZSMENTJE

Csomagok dróton, üvegen, éterben. Szent István Gimnázium, Budapest Tudományos nap Papp Jenő 2014 április 4

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Távközlő rendszerek áttekintése

Digitális jelfeldolgozás

Vezeték nélküli helyi hálózatok

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK MENEDZSMENTJE. BME Távközlési és Médiainformatikai Tanszék MTA-BME Lendület Jövő Internet Kutatócsoport

Wireless technológiák Meretei Balázs

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Távközlő rendszerek áttekintése

Számítógépes Hálózatok

FIZIKAI SZINTŰ KOMMUNIKÁCIÓ 1.

FIZIKAI SZINTŰ KOMMUNIKÁCIÓ 1.

Számítógépes Hálózatok 2008

Szignálok, Adatok, Információ. Számítógépes Hálózatok Unicast, Multicast, Broadcast. Hálózatok mérete

A fizikai réteg. Hardver építőelemek. Az adat kommunikáció elméleti alapjai

2011. május 19., Budapest UWB ÁTTEKINTÉS

Informatikai eszközök fizikai alapjai Lovász Béla

Alapsáv és szélessáv. Számítógépes Hálózatok Amplitúdó-moduláció. Szélessáv

1. témakör. A hírközlés célja, általános modellje A jelek osztályozása Periodikus jelek leírása időtartományban

Wireless hálózatépítés alapismeretei

Kommunikációs hálózatok 2

JELEK ALAPSÁVI LEÍRÁSA. MODULÁCIÓK. A CSATORNA LEÍRÁSA, TULAJDONSÁGAI.

Fourier-sorfejtés vizsgálata Négyszögjel sorfejtése, átviteli vizsgálata

DINAMIKAI VIZSGÁLAT OPERÁTOROS TARTOMÁNYBAN Dr. Aradi Petra, Dr. Niedermayer Péter: Rendszertechnika segédlet 1

Fehérzajhoz a konstans érték kell - megoldás a digitális szűrő Összegezési súlyok sin x/x szerint (ez akár analóg is lehet!!!)

π π A vivőhullám jelalakja (2. ábra) A vivőhullám periódusideje T amplitudója A az impulzus szélessége szögfokban 2p. 2p [ ]

Számítógépes Hálózatok ősz Fizikai réteg Alapsáv, szélessáv, moduláció, vezetékes és vezeték nélküli átvitel

Távközlő hálózatok és szolgáltatások

Távközlő hálózatok és szolgáltatások IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon

Shift regiszter + XOR kapu: 2 n állapot

Fourier transzformáció

Hálózati Technológiák és Alkalmazások

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

Választható önálló LabView feladatok 2013 A zárójelben szereplő számok azt jelentik, hogy hány főnek lett kiírva a feladat

3G / HSDPA. Tar Péter

RENDSZERTECHNIKA 8. GYAKORLAT

Digitális modulációk vizsgálata WinIQSIM programmal

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÉS ALKALMAZÁSOK

Számítógépes Hálózatok Fizikai réteg Alapsáv, szélessáv, moduláció, vezetékes és vezeték nélküli átvitel

Távközlő hálózatok és szolgáltatások IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon

Diszkrét idej rendszerek analízise szinuszos/periodikus állandósult állapotban

Dekonvolúció a mikroszkópiában. Barna László MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Nikon-KOKI képalkotó Központ

Távközlő hálózatok és szolgáltatások IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon

Mérési útmutató az Újgenerációs hálózatok szakirány Labor 1 méréseihez

Választható önálló LabView feladatok A zárójelben szereplő számok azt jelentik, hogy hány főnek lett kiírva a feladat

Digitális jelfeldolgozás

Ellenőrző kérdések a Jelanalízis és Jelfeldolgozás témakörökhöz

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 6. A MINTAVÉTELI TÖRVÉNY

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

Adatátviteli rendszerek Mobil távközlő hálózatok hozzáférési szakasza (RAN) Dr. habil Wührl Tibor Óbudai Egyetem, KVK Híradástechnika Intézet

Digitális adatátvitel analóg csatornán

Híradástechnika I. 7.ea

Modulációk vizsgálata

Az LTE. és a HSPA lehetőségei. Cser Gábor Magyar Telekom/Rádiós hozzáférés tervezési ágazat

Választható önálló LabView feladatok 2017

1. Ismertesse az átviteltechnikai mérőadók szolgáltatásait!

XII. PÁRHUZAMOS ÉS A SOROS ADATÁTVITEL

Wavelet transzformáció

illetve, mivel előjelét a elnyeli, a szinuszból pedig kiemelhető: = " 3. = + " 2 = " 2 % &' + +

Számítógépes Hálózatok ősz Rétegmodell, Hálózat tipusok, Fizikai réteg -- digitális kódok, önütemező kódok

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Mérés és adatgyűjtés

Jelek és rendszerek - 4.előadás

Digitális szűrők - (BMEVIMIM278) Házi Feladat

Számítógépes Hálózatok

Alapsáv és szélessáv. Számítógépes Hálózatok Egy digitális szélessávú átvitel struktúrája. Egy digitális alapsávú átvitel struktúrája

Nyilvános kapcsolt. Probléma. Probléma (folyt.) nkábelek és/vagy tilos (magánvezet. Nagyobb távolst. nvezetékek nem keresztezhetnek.

Szignálok, Adatok, Információ. Számítógépes Hálózatok Hálózatok mérete. Unicast, Multicast, Broadcast. Információ. Unicast (pont-pont átvitel)

Számítógépes Hálózatok 2013

Szignálok, Adatok, Információ. Számítógépes Hálózatok Hálózatok mérete. Unicast, Multicast, Broadcast. Információ. Unicast (pont-pont átvitel)

Az ISO/OSI Referenciamodell. Számítógépes Hálózatok ősz OSI versus TCP/IP. Az Internet rétegei - TCP/IP-rétegek

Elektronika Előadás. Modulátorok, demodulátorok, lock-in erősítők

Mintavételezés és AD átalakítók

TestLine - rekaviharitesztje-01 Minta feladatsor

Távközlı hálózatok és szolgáltatások

Frekvencia tartományok. Számítógépes Hálózatok és Internet Eszközök. Frekvencia tartományok rádió kommunikációhoz

Rádiófrekvenciás azonosítás RFID, NFC, PAYPASS

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Távközlő hálózatok és szolgáltatások IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon

RC tag mérési jegyz könyv

Mobil Informatikai Rendszerek

Hálózati Architektúrák és Protokollok GI BSc. 3. laborgyakorlat

Jelek és rendszerek - 12.előadás

Kommunikációs rendszerek programozása. Wireless LAN hálózatok (WLAN)

Híradástechnika I. 2.ea

Villamosságtan szigorlati tételek

Átírás:

Kommunikációs hálózatok 2 A fizikai rétegről Németh Krisztián BME TMIT 2017. márc. 27. Hajnalka névnap Színházi világnap A whisk(e)y világnapja :)* *Skót, kanadai, japán: whisky, ír, amerikai: whiskey A világnap a Parkinson-kór kutatást támogatja a whisky élvezete mellett :)

A tárgy felépítése 1. Bevezetés 2. IP hálózatok elérése távközlő, kábel-tv és optikai hálózatokon 3. IPTV, Internet TV 4. VoIP, beszédkódolók 5. Mobiltelefon-hálózatok 6 Jelzésátvitel 7. Gerinchálózati technikák 2

Áttekintés 2.1 A fizikai rétegről 2.2 Telefonvonali modemek 2.3 ADSL, xdsl 2.4 Kábeltévés Internet-elérés 2.5 Optikai hozzáférési hálózatok 3

Disclaimer A következő diák anyagát a Rendszerelmélet c. tantárgy tárgyalta részletesen Itt csak egy összefoglaló, emlékeztető következik A teljesség (és néha a teljes pontosság) igénye nélkül! 4

Jelek az időtartományban Információátvitel vezetéken: valamely fizikai jellemző (feszültéség, áramerősség) megváltoztatása f(t) függvény Példa: U(t) egy beszédhang esetében, oszcilloszkóppal mérve: 5

Jelek az időtartományban Példa: U(t): telefon tárcsahang Periódusidő (T) = egy teljes periódus ideje [s] Frekvencia (f) = a másodpercenkénti teljes periódusok száma [Hz] f=1/t Hz=1/s 6

Jelek az időtartományban Példa: U(t): DTMF jelzés DTMF: Dual Tone Multi Frequency, kéthangú többfrekvenciás jelzésátviteli rendszer dallamkódos tárcsázás minden gombhoz egy hang, ami két szinuszos jel összege f (Hz) 1209 1336 1477 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 # D 7

Jelek az időtartományban Példa: U(t): DTMF jelzés 8

Jelek a frekvenciatartományban Fourier sorfejtés: periodikus f(t) függvények (jelek) felírhatóak sin( 2π nt) és T cos(2π nt) tagok súlyozott összegeként T ahol T a periódusidő konkrétan: f x = a 0 + a 2 n cos 2π nt + b T n sin 2π n=1 nt T ahol a n = 1 π b n = 1 π T 0 T 0 f t cos 2π T f t sin 2π T nt dt (k = 0, 1, 2, ) nt dt (k = 1, 2, ) Az a n, b n Fourier-együtthatók egyértelműen megadják/leírják az f(t) függvényt (!) 9

Fourier-sorfejtés példa: négyszögjel Forrás: http://archive.cnx.org/contents/72f90f3a-f72c-4459-b439-1d27bf9d14d2@1/fourier-series-square-wave 10

Fourier-sorfejtés példa: négyszögjel Csak szinuszos tagok lesznek Az első kettő tag: 11

Fourier-sorfejtés példa: négyszögjel Az első három tag: 12

Fourier-sorfejtés példa: négyszögjel Az első hat tag: 13

Fourier-transzformáció Aperiodikus (nem periodikus) jelre is hasonló f t -t nem két diszkrét sorozattal ( a n, b n ) írjuk le, hanem egy folytonos (és komplex) függvénnyel : f t = f(ξ)e j2πξt dξ itt ξ a frekvencia [Hz] (ez az inverz Fourier transzformáció) gyakran ω = 2πξ körfrekvenciát használnak inkább a f(ξ) függvény f t -ből meghatározható: f(ξ) = f(t)e j2πξt dt (ez a Fourier transzformáció) f t és f(ξ) tehát (bizonyos feltételek teljesülése esetén) egyenértékűen leírják a jelet (!) 14

Kitérő: Euler-képlet Miért hasonlít egymásra a Fourier-sorfejtés és a Fourier transzformáció? első ránézésre nem hasonlít a trükk: az Euler-képlet e jx = cos x + j sin(x) A legszebb képlet x = π-re: e jπ = 1 15

Mire jó mindez? 16

Mire jó mindez? Számtalan dologra... látni fogjuk a félév során Egy példa: Beküldünk egy jelet egy vezetékpár egyik végén, mi jön ki a másik oldalon? Egy (gyakorlatban használt) átviteli rendszert jól leír a Dirac-delta gerjesztésre adott h(t) impulzusválasza Egy tetszőleges u(t) bemenetre a kimenet (a rendszer válasza ): y t = h t u(t) : konvolúció bonyolult Ha a jelet és az impulzusválaszt is Fourier-transzformáljuk, akkor a konvolúció helyett szorzást kapunk: Y jω = H jω U(jω) H jω : átviteli karakterisztika pl. egy hangszóróé: 17

Sávszélesség Többféle definíció, egy tipikus: a jel azon frekvenciatartományának szélessége, ami egy adott szint felett van a szint gyakran a max. szint - 3 db ez spektrális sűrűségben a max. fele, amplitúdóban a max. 70,7%-a Sávszélessége jelnek, átviteli közegnek is van Sokszor nem csak a szélesség a fontos, hanem az alsó és felső frekvenciák (f L, f H ) van, hogy a köznapi szóhasználatban ezt a részt nevezik a jel spektrumának Akkor jó az átvitel, ha a közeg átviteli tartományába (f L, f H közötti rész) esik a jel f L, f H közötti része 18

Jelek a frekvenciatartományban Példa: tárcsahang 19

Jelek a frekvenciatartományban Példa: DTMF jelzés f (Hz) 1209 1336 1477 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 # D Ez az 5-ös gomb! 20

Jelek a frekvenciatartományban Példa: 1000 Hz-es négyszögjel spektruma 21

Digitális jelek analóg csatornán Vonali kódolás Moduláció 22

Vonali kódolás Négyszög-szerű jel: jelszintekkel (feszültségszintekkel) reprezentáljuk az adatbiteket Alapsávi átvitel: a jel spektrumának alja (f L ) megközelíti a 0 Hz-et a sávszélesség viszonylag nagy Egyszerű Követelmények: A vonali szimbólumsorozatból az időzítő információ kinyerhető legyen (adó-vevő szinkron) A vonali szimbólumsorozatnak ne legyen egyenáramú komponense (gond pl. távtáplát rendszereknél) Egyértelmű dekódolhatóság, tetszőleges bitsorozat átküldhető legyen 23

Vonali kódolás Sebességek: bitsebesség: az időegység alatt továbbított információ mennyisége [bit/s] jelzési sebesség: az időegység alatt továbbított vonali szimbólumok száma [Baud] pl. 8 lehetséges szimbólum esetén jelzési seb.*3 = bitsebesség pl. 2B1Q kódolásnál a jelzési sebesség fele a bitsebességnek 24

Vonali kódolás Szintkódolás: információ feszültségszint Átmenetkódolás: információ feszültségszint változása RZ, Return to Zero, nullába visszatérő: a szimbólumidő egy részében 0 értéket vesz fel a jelszint NRZ, Non-Return to Zero, nullába nem visszatérő: egy szimbólumidőben a feszültségszint változatlan. Unipoláris: logikai 0 és 1 negatív és pozitív feszültségszint Bipoláris: logikai 0 0 V logikai 1 pozitív és negatív feszültségszint felváltva 25

Vonali kódolás példák forrás: http://qosip.tmit.bme.hu/foswiki/bin/view/meres/thsz2meresisegedlet 26

Példa: AMI AMI: Alternate Mark Inversion NRZ, bipoláris, szintkódolás nincs DC komponense kinyerhető az órajel, ha nincsenek hosszú 0 sorozatok mivel lehetnek: célszerű a bitsorozatot átvitel előtt megváltoztatni és persze az átvitel végén visszaalakítani az eredetire 27

Vonali kódolások spektruma Forrás: https://www.slideshare.net/rinaahire/line-coding-15852152 (érdemes ránézni, részletes és jól érthető összefoglaló a témáról) 28

Moduláció Tipikusan egy szinuszos vivőjelet változtatunk meg kicsit, így visszük át az információt a kapott jel spektruma a vivőjel frekvenciájának környezetében lesz ez akár nagyon nagy (pl. GHz) is lehet a kapott jel sávszélessége tipikusan viszonylag kicsi (sávszélesség-takarékos megoldás, főleg a vonali kódolásokhoz képest) használják vezetékes (réz, optika) és vezeték nélküli közegek esetén is 29

Moduláció Analóg átvitt jel: 30 Forrás: http://www.globalsecurity.org/intell/library/policy/army/fm/24-18/fm24-18_3.htm

Moduláció Digitális (bináris) átvitt jel: amplitúdómoduláció frekvenciamoduláció fázismoduláció Forrás: Tanenbaum: Számítógép-hálózatok Bináris esetben inkább a billentyűzés szó használatos (pl. frekvenciabilletyűzés, frequency shift keying) 31

QPSK, QAM QPSK: 4 fázisú PSK QAM: kvadratúra-amplitúdó moduláció Forrás: Tanenbaum: Szg-h. Egy szimbólumban több lehetséges fázis/amplitúdó kombináció 32

1200 bit/s QPSK: mérések Jó minőségű átviteli út 33

1200 bit/s QPSK: mérések Rossz minőségű átviteli út 34

2400 bit/s QAM16: mérések Elég rossz minőségű átviteli út 35

2400 bit/s QAM16: mérések Még rosszabb minőségű átviteli út 36

QAM64, kábeltv-s mérésből 37

QAM256, kábeltv-s mérésből 38

Nyalábolás (multiplexálás) FDM: Frequency Division Multiplexing, frekvenciaosztásos nyalábolás példa: 4 felhasználó: frekvencia frekvenciasáv idő TDM: Time Division Multiplexing, időosztásos nyalábolás keret (frame) időrés (timeslot) frekvencia idő 39

FDM példa Példa: beszédsávi jel, FDM 40 Forrás: Tanenbaum: Számítógép-hálózatok

TDM példa Példa: PDH E1 beszédátvitel: 30 beszélgetés csatornánként 32 időrés/keret 8 bit/időrés 0. időrés: szinkronizáció 16. időrés: jelzésátvitel maradék 30 időrés: 1-1 beszédcsatorna Forrás: https://www.technologyuk.net/telecommunications/communication-technologies/plesiochronous-digital-hierarchy.shtml 41

Többszörös közeghozzáférés (multiple access) Tulajdonképpen ugyanez az elv: ki mikor/hogyan férhet a közeghez FDMA: frequency division multiple access, frekvenciaosztásos többszörös hozzáférés TDMA: time division multiple access, időosztásos többszörös hozzáférés CDMA: code division multiple access, kódosztásos többszörös hozzáférés A CDMA érdekes: egy időben, egy frekvencián kommunikál több adó (!) mégis megértik a vevők: különböző ún. kódokat használnak részletesebben majd a 3G mobiloknál lesz erről szó 42