Kolegij: Arhitektura telekomunikacijske mreža Osnove ... telekomunikacijskih...

Click here to load reader

  • date post

    21-Feb-2020
  • Category

    Documents

  • view

    2
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Kolegij: Arhitektura telekomunikacijske mreža Osnove ... telekomunikacijskih...

  • Sveučilište u Zagrebu

    FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

    Zavod za informacijsko-komunikacijski promet

    Katedra za tehniku informacijsko-komunikacijskog prometa

    Kolegij:

    Sveučilište u Zagrebu FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI Zavod za informacijsko-komunikacijski promet Katedra za informacijsko komunikacijske sustave i mreže

    Kolegij:

    Arhitektura telekomunikacijske mreža (ak. god. 2016./2017.)

    Osnove transmisijskih sustava 1. & 2. dio

    prof. dr. sc. Dragan Peraković doc. dr. sc. Marko Periša

    prof. dr. sc. Slavko Šarić

    dr. sc. Ivan Forenbacher

  • Sadržaj

    Uvod

    Elektromagnetski spektar

    Osnove transmisije

    Kriteriji odabira prijenosnih medija

    Prijenosni mediji

    Prijenosni sustavi

  • Uvod

    o Prikaz različitih transmisijskih sustava koji se koriste u telekomunikacijskim mrežama.

    o Transmisijski sustavi su temelj svake telekomunikacijske mreže.

    o Transmisijski sustavi su implementirani u različitim segmentima telekomunikacijske mreže.

    o Ti segmenti jesu: korisnička mreža (engl. Customer premises), pristupna mreža (engl. Access network) i jezgrena (engl. Core/backbone network).

  • Uvod (cont.)

  • Sadržaj

    Uvod

    Elektromagnetski spektar

    Osnove transmisije

    Kriteriji odabira prijenosnih medija

    Prijenosni mediji

    Prijenosni sustavi

  • Elektromagnetski spektar

    o Elektromagnetski spektar se sastoji od raspona frekvencija ili valnih duljina koje se mogu elektromagnetski emitirati.

    o Koji je frekvencijski opseg glasa?

    o Raspon između najniže i najviše frekvencije se naziva bandwidth.

    o Ovisno o vrsti prijenosnog medija, bandwidth može varirati.

    o Upotreba band-limiting filtera u transmisijskim sustavima koji propuštaju samo određeni raspon frekvencija.

  • Elektromagnetski spektar (cont.)

    o Frekvencija je mjera koja označava broj kompletnih ciklusa npr. sinusoidalnog vala u jedinici vremena.

    Slika 1. Sinusoidalni val. Izvor: Horak, R., (2007), Telecommunications and data communications handbook, Wiley, New Jersey: USA.

  • Elektromagnetski spektar (cont.)

    Slika 2. Frekvencija (f) i valna duljina (λ) Izvor: Horak, R., (2007), Telecommunications and data communications handbook, Wiley, New Jersey: USA.

  • Elektromagnetski spektar (cont.)

  • Elektromagnetski spektar (cont.)

  • Elektromagnetski spektar (cont.)

    o Što je viša frekvencija vala nosioca, više sinusoidalnih valova je dostupno za manipulaciju i veći je potencijal dostupnog bandwidtha.

    o Istovremeno, viša frekvencija vala nosioca, više je podložna atenuaciji, tj. prigušenju/slabljenju signala.

    o Prigušenje signala utječe na iznos prostorne udaljenosti između odašiljača i prijamnika.

  • Sadržaj

    Uvod

    Elektromagnetski spektar

    Osnove transmisije

    Kriteriji odabira prijenosnih medija

    Prijenosni mediji

    Prijenosni sustavi

  • Osnove transmisije

    o Transmisijsku sustav omogućuje povezivanje/link dviju udaljenih točaka ili čvora.

    o Link može biti: undirekcionalan ili bidirekcionalan.

    o Transmisijski sustav uzima ulazni signal (npr. jedan kanal ili skupina kanala) koji se prenosi, pretvara ga u pogodan oblik za slanje prijenosnim medijem, propagira signal do odredišta gdje se vrši konverzija signala u prvotni oblik.

    o Koje je osnovno načelo koje treba poštivati kod komunikacija?

  • Osnove transmisije (cont.)

    o Problem komunikacije

    Temeljni problem komunikacije je točno ili aproksimativno u točki odredišta reproducirati poruku

    generiranu na izvoru!

  • Osnove transmisije (cont.)

    Slika 3. Najjednostavniji prikaz komunikacijskog sustava

  • Osnove transmisije (cont.)

    Slika 4. Model digitalnog komunikacijskog sustava

  • Osnove transmisije (cont.)

    o IZVOR INFORMACIJA – generira ograničen skup simbola (poruka).

    o KODER IZVORA – generirani skup simbola pretvara u oblik pogodan za prijenos i obradu. Sukladno teoriji informacije, cilj je da se sa što manjim brojem kanalskih bita prenese što je moguće veći broj informacijskih bita (optimalno kodiranje).

    o KODER KANALA – preuzima formirane kodne riječi i dodaje im sistemsku zalihost/redundanciju (zaštitno/sigurnosno kodiranje).

    o PRETVARAČ – kodne riječi iz kodera kanala pretvara u oblik koji je najpovoljniji za prijenos po raspoloživom prijenosnom mediju.

  • Osnove transmisije (cont.)

    o Svi prijenosni mediji na neki način uvode određenu degradaciju signalu koji se prenosi. Najčešće degradacije signala jesu:

    • Gubitak snage – zbog apsorpcije, raspršenja, reflektiranja signala. • Kašnjenje signala – zbog propagacije signala kroz medij. • Distorzija faze – zbog različitih vremena kašnjenja. • Distorzija amplitude – rezultira zbog gubitka snage signala. • Šum – „hvatanje” neželjenog signala generiranog intrinzično od strane

    prijenosnog medija (npr. termalni šum) kao i šum od vanjskih izvora (npr. crosstalk od susjednih medija)

    o Cilj transmisijskog sustava je minimizirati i kompenzirati razna oštećenja signala nastala zbog prijenosnog medija.

  • Osnove transmisije (cont.)

    o U digitalnom prijenosu javlja se pitanje:

    Do koje mjere izobličenja i smetnje ograničavaju brzinu koju je moguće postići u kanalu prijenosa?

  • Osnove transmisije (cont.)

    o Prvu formulu za kapacitet kanala definirao je Nyquist:

    o Gdje je C kapacitet kanala (bps), B bandwidth kanala (Hz), M broj simbola/razina signala koji se koristi prijenos informacije.

    o Formula vrijedi za prijenos bez smetnji (šuma) i nema praktično značenje u proračunu kapaciteta kanala.

    o Prikazuje isključivo teoretski maksimalni kapacitet kanala koji je moguće ostvariti obzirom na M-narni prijenosa.

    � � 2� log��

  • Osnove transmisije (cont.)

    o Shannon je definirao konačnu formulu za kapacitet kanala koja uzima u obzir i djelovanje smetnji:

    o Gdje je C kapacitet kanala (bps), B bandwidth kanala (Hz), S/N odnos signal-šum.

    � � � log� 1 � �

  • Osnove transmisije (cont.)

    o Na koji način se prenosi signal transmisijskim sustavom?

    o Odgovor: prenosi se modulacijom (analogno-digitalni prijenos) i linijskim kodiranjem (digitalni prijenos).

    o Modulacija mijenja parametre signala nosioca koji prenosi signal koji sadrži informacije.

    o Način prijenosa može biti: • Analogan • Digitalan

  • Osnove transmisije (cont.)

    o Modulacijske tehnike se mogu podijeliti na:

    I. Analogne modulacije

    • Koriste se za analog-to-analog konverziju/prijenos. Koristi se kod radio stanica.

    II. Digitalne modulacije

    • Koriste se za digital-to-analog konverziju/prijenos. Koriste se kod mobilnih UMTS/LTE/WiMAX mreža, digitalne televizije (DVB),

    WLAN mreža…

    III. Spread Spectrum modulacije

    • Koriste se primarno kod bežičnih mreža (Wi-Fi, Bluetooth, RFID, NFC). Frekvencija odašiljanog signala varira u vremenu što rezultira

    učinkovitijem iskorištenju ionako ograničenog bandwidtha.

  • Osnove transmisije – Analogni prijenos

    Slika 5. Podjela analognih modulacija. Izvor: Forouzan, B. A., (2007), Data Communications and Networking, McGraw-Hill, 4th Edition, Ney York: USA.

  • Osnove transmisije – Analogni prijenos

    (cont.)

    Slika 6. Osnovna podjela analognih modulacija. Izvor: Valdar, A., (2006), Understanding telecommunication networks, The Institution of Engineering and Technology, London: United Kingdom.

  • Osnove transmisije – Analogni prijenos

    (cont.) o Za konverziju analognog signala u digitalni najčešće se koristi:

    • Pulse amplitude modulation (PAM) • Pulse code modulation (PCM)

  • Osnove transmisije – Digitalni prijenos

    (cont.)

    Slika 7. Digital-to-Analog konverzija. Izvor: Forouzan, B. A., (2007), Data Communications and Networking, McGraw-Hill, 4th Edition, Ney York: USA.

  • Osnove transmisije – Digitalni prijenos

    (cont.) o Važni aspektni digital-to-analog konverzije:

    • Bit vs. Baud (Simbol)

    • Data rate vs. Signal rate – Baud/s i bps

  • Osnove transmisije – Digitalni prijenos

    (cont.) o Odnos između baud i bit rate opisan je formulom:

    o Gdje je: • S = baud rate – baud/s, • C = kapacitet kanala (data rate) – bps • r = broj bitova po simbolu

  • Osnove transmisije – Digitalni prijenos

    (cont.) o Primjer 1: Analogni signal nosi 4 bita po signalnoj jedinici (simbolu).

    Ako se 1000 simbola prenosi u sekundi, koliki je kapacitet kanala?

    o Rješenje:

    r = 4 bit S = 1000 baud/s C = ? bps

    � � �

    � �→ � � � ∙ �

    � � 1000 ∙ 4 � 4000 bps

  • Osnove transmisije – Digitalni prijenos

    (cont.) o Primjer 2: Kapacitet kanala iznosi 8000 bps a baud rate iznosi 1000

    ba