Datakommunikation Informationsöverföring
description
Transcript of Datakommunikation Informationsöverföring
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (1)
DatakommunikationDatakommunikationInformationsöverföringInformationsöverföring
Datakommunikation Information Kanaler för informationsöverföring Kodning Modulation RS-232C och andra seriella gränssnitt
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (2)
Komponenter i kommunikationKomponenter i kommunikation
Datakommunikation Datanät Protokoll Tillförlitlighet Kodningsteknik Köteori
A B
T
TT
Betjäning
Kö
Anrop
Kanal
LAN
ACB
ACB
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (3)
DatakommunikationDatakommunikation
Kommunikation mellan två punkter Punkterna kan vara noder i nätverk Serieporten i PC = standarden RS232-C Modem har ”alltid” nyttjat ”V24” RS232-C = V24 + V28 + ISO-2110 PC = DTE och Modem = DCE
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (4)
InformationInformation
Information = kunskap Informationssystem
förmedlar information mellan människor
Förmedling av inform. mellan människor sker med symboler & signaler
Data = en samling symboler & signaler som är bärare av information
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (5)
InformationsöverföringInformationsöverföring Dataöverföring [bitar/s] Info.överföring [bit/s] Info = reducering av
osäkerhet, ex. myntkast Info[1 myntkast]= -log 1/p
= log 2 = 1 [bit] Symbolhastighet [baud] Källkodning och kanal-
kodning ökar prestanda
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (6)
Fundamentala begrepp och Fundamentala begrepp och sambandsamband
Källamed alfabet Källkodare Kanalkodare
Kanal med störningar
Claude E. Shannon grundlade den moderna informationsteorin (1948), somblev till en ny vetenskap.Överföring av information från en sändare till en mottgare, delade han upp i två delproblem, källkodning och kanalkodning.Shannon definierade ett kvantitativt informationsmått för källan, dess entropi H. Entropin representerar den genomsnittliga informationsmängden per källsymbol. Enheten för information är [bit]. Entropin anges i [bit/källsymbol]
Mottagare
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (7)
Kanaler för info. överföringKanaler för info. överföring
En kanal karakteriseras av dess kanalkapacitet 0 <= C <= 1.
C anger hur många [bit], som max kan överföras per binär kanal-symbol.
Kanalmodellen BSC har felsan-nolikheten p och (1-p) för rätt.
C = 1 + plog2p + (1-p)log2(1-p)Analogt tal kan digitaliseras
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (8)
Informationsteorins grunderInformationsteorins grunder
Informationsmått och entropi Källkodning (för effektiv överföring)
- Huffmankodning Kanalkodning (för säker överföring)
- Hammingkoder Modulering
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (9)
KällkodningKällkodning Kanalen betraktas nu som perfekt (störningsfri) Block bestående av följder av n källsymboler
avbildas av källkodaren på binära kodord. Ur dessa kodord rekonstruerar källavkodaren de
ursprungliga källsymbolerna. Källkodaren är effektivare desto färre bitar L som
i medeltal behövs per källsymbol. För L>=H är det möjligt att finna koder vars
sannolikhet för felaktig avkodning går mot noll då n går mot oändligheten. Ingen finns för L<H.
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (10)
Var finns felande biten ?Var finns felande biten ?
Summa = 8x8 = 64 Summa = 5x13 = 65
8
3
5
3 5 3
5
5
3
38 5
85
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (11)
Definition av ModulationDefinition av Modulation
Modulation är en process
där meddelandet omvandlas till en signal
med form och egenskaper sådana att den,
utan att påverka informationen,
kan överföras via aktuellt medie Basbandsmodulering Bärvågsmodulering
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (12)
En generell signalEn generell signal
U = A(t)sin(t+)
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (13)
Modulering, digital signaleringModulering, digital signalering
Basband, modulerad likspänning Amplitudmodulering, ASK Frekvensmodulering, FSK, CPFSK Fasmodulering, PSK, QPSK, DQPSK IQ-modulering, två ortogonala vektorer Fas + amplitud, QAM Ögondiagram, visar intersymbolinterferens
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (14)
IQ-moduleringIQ-modulering
I och Q, ortogonala vektorer ASK-modulering
Q = 0 och I = 1 eller 0 PSK-modulering
Q = 0 och I = +1 eller -1 QPSK-modulering
Q=I=1, Q=1 och I=-1,
Q=-1 och I=-1, Q=-1 & I=1
Q-vektor
I-vektor
Resultant
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (15)
Register för Register för modemkommunikationmodemkommunikation
MCR
MSR
Adress 03FCTD
DTR
RTS
CTSDSRDCD
RD
UART
Adress 03FE
För TD och RD
0 Positiv Space
1 Negativ Mark
För övriga signaler
0 Negativ OFF
1 Positiv ON
Data
Data
DTE
DCE
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (16)
Signaler i gränssnittet Signaler i gränssnittet V.24/RS-232-CV.24/RS-232-C
DTR = Data Terminal Ready RTS = Ready To Send DSR = Data Set Ready CTS = Clear To Send DCD = Data Carrier Detected TD = Transmitted Data RD = Received Data
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (17)
ÖverföringsprinciperÖverföringsprinciper Asynkront, tecken för tecken överföring
- synkronisering inför varje teckenöverföring
- avgränsning medelst start/stoppbitar Synkront, block för block överföring
- synkronisering inför varje block
- avgränsning medelst specialtecken Protokoll, en uppsättning regler, som
sändare och mottagare måste följa
Bengt Magnhagen, Konstruktionsmetoder, 23-04-20 (18)
Industrins signalerIndustrins signaler
Industrins elektriska miljö är full av störningar
Standardsignalering < 100 Hz använder likström 0 - 20 mA, +/-10 mA, +/- 20 mA
V.11/RS-422 med 4-tråd, polaritetsväxling och upp till 10 användare, 1 200 meter
RS-485, max 32 användare i multidrop Fältbussar: CAN, Profibus, USB etc