Računarske mrežeRačunarske mreže

Prenos podataka i osnove komunikacija

1

Komunikacioni sistem - model

• Komunikacioni model - razmena podataka između dva učesnika

• Integracija - različiti izvori podataka i komunikacioni sistemi– Pr1: Radne stanice (workstation, PC, ...) i

servera preko javne telefonske mreže– Pr2: Razmena govora preko iste javne

telefonske mreže (PSTN)

2Komunikacioni model

Izvor PredajnikSistem

prenosaPrijemnik Odredište

• 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

3

4

Javna telefonskamreža

Modem ModemPCServer

Javna telefonskamreža

• 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 podataka5

– 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.

6

Prenos podataka

• Pr1 – Prenos PC podataka modemskom vezom

• Pr2 – Razgovor telefonom

7

Izvor Predajnik Sistemprenosa

Prijemnik

OdredišteUlazna

Informacijam

UlazniPodacig(t)

PredajniSignals(t)

PrijemniSignalr(t)

IzlazniPodaciг’(t)

IzlaznaInformacija

m’

Umrežavanje • Nemoguće je sve računare povezati direktno

– Računari su udaljeni• Rešenje je u umrežavanju

8

Izvor Predajnik Sistemprenosa

Prijemnik

Odredište

LAN

WAN

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

9

Analogni i digitalni signal

10

Periodični signali

11

Sinusoidalni signal

• s(t)=A sin (2ft + )• 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

12

Različiti sinusoidalni signalis(t) = A sin(2ft + )

13

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.

14

Furijeovi koeficijenti

15

11

)2cos()2sin(2

1)(

n

n

n

n nftbnftac

tg

T

T

n

T

n

dttgT

c

dtnfttgT

b

dtnfttgT

a

0

0

0

)(2

)2cos()(2

)2sin()(2

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

16

Frekvencijski domen

17

Frekvencijski spektar povorke impulsa

Frekvencijski spektar ako se racunaju samo prva tri harmonika

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 označava bandwidth

• Jednosmerna komponenta (DC)– Kompnenta nulte učestanosti 18

Signal sa jednosmernom komponentom

19

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

20

Analogni i digitalni prenos podataka

• Podaci (Data) – Celine koje sadrže značenje

• Signali (Signals)– Električna ili elektromagnetska reprezentacija

podataka

• Prenos (Transmission)– Prenos signala (propagacija) i njhova obrada

21

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

22

Spektar

23

Analogni i digitalni signali

• Signali kojima se prenose podaci:– Analogni

• Kontinualna promena• Različiti medijumi

– Žica, optika, vazduh

• Širina spektra govora 100Hz do 7 kHz• Širina spektra telefonskog kanala 300Hz do

3400Hz– Opseg video kanala je 4MHz

– Digitalni• Koriste se dve DC komponene 24

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

25

Analogni signali mogu da prenose analogne i digitalne podatke

26

Digitalni signali mogu da prenose i analogne i digitalne podatke

27

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

28

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 !!!

29

Digitalni signal i aditivni šum

30

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

31

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– Izobličenja– Šum

32

Uticaj prenosnog sistema na signal

33

slabljenje

izobličenja

šum

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!!!

34

Šum

• Signal koji nastaje između predajnika i prijemnika• Termički

– Posledica je električne prirode signala– 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

35

Šum

• Preslušavanje– Signali iz jedne linije koji se preslušavaju na

strane druge linije (ukrštanje puteva)

• Impulsni– Neregularni impulsi – Npr. spoljašnje EM smetnje– Kratko traje– Velikog je intenziteta

36

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 komunikacionim kanalom

37

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 filtra HV - broj diskretnih nivoa signala

38

H

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 = B log2 (1+S/N)

39

Primer: telefonski kanal

• Propusni opseg B=3000 Hz

• S/N= 30 dB

• Max brzina prenosa podataka = 30.000 b/s

40

Tehnike kodovanja

• Digitalni podaci – digitalni signali

• Analogni podaci – digitalni signali

• Digitalni podaci – analogni signali

• Analogni podaci – analogni signali

41

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

42

Kodovanje (coding)

• 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-bita definisan od strane IBM

43

Karakter grupa bita

Slova (A, B, ..), brojevi (1, 2,..),specijalni simboli (#, $, ..)

1000001

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 bita odjednom • 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

44

Paralelni prenos - princip

45

Koristi se za kratka rastojanja - do 6 metara (slabljenje na većim rastojanjima)

Predaja Prijem

1 karaktersadrži 8 paralelnih bita

Serijski prenos - princip

46

Koristi se za velika rastojanja.

Redosled bita je određen predajnikom

Predaja Prijem

Jedan karakter sadrži8 serijskih bita

Žica

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.

47

Terminologija – digitalni signali

• Unipolarni– Svi delovi signala imaju isti znak

• Bipolarni – Dva logička stanja: 0 i 1 se predstavljaju sa pozitivim i

negativnim naponom

• RTZ – sa povratkom na nulu• NRZ – bez povratka na nulu – zadržava prethodno

stanje• Brzina podataka

– Brzina prenosa podataka. Izražava se u broju prenetih bita po sekundi - b/s (bps)

– Npr. 64 kb/s jedan bit za 1/64000 sec

• Trajanje (“dužina”) jednog bita– Vreme za koje se prenese jedan bit

48

Terminologija

• Modulaciona brzina– Brzina kojom se menja nivo signala– Izražava se u baudima– Baud = broj prenetih nivoa signala

(signalizacionih elemenata) u jednoj sekundi.

49

Interpretacija signala

• Potrebno je znati– Vremenske karakteristike bita (timing) – kada

počinju i kada završavaju. – Nivoe signala

• Faktori koji utiču na uspešnu interpretaciju signala– Odnos signal/šum– Brzina podataka– Frekvencijski opseg

50

Vrste kodovanja – uporedna analiza

• Spektar signala– Ako je spektar signala na manjim učestanostima smanjuje

se zahtevani frekvencijski opseg kanala– Nedostatak jednosmerne komponente omogućava

povezivanje preko transformatora (izolacija). – Koncentracija snage u sredini opsega

• Signal takta (clock)– Sinhronizacija predajnika i prijemnika– Spoljni (eksterni) takt– Sinhronizacija na osnovu informacije u signalu

51

Vrste kodovanja – uporedna analiza

• Detekcija greške– Može se ugraditi u signal koji se prenosi

• Interferencija signala i otpornost na smetnje– Kodovi se različito ponašaju, zavisno od namene

• Cena i složenost– Veća brzina podataka vodi ka povećanju troškova – Neki kodovi zahtevaju veću signalnu brzinu od brzine

podataka

52

Vrste kodovanja

• Bez povratka na nulu NRZ-L (Non-return to Zero-Level)• Bez povratka na nulti nivo i invertovano NRZI (Non-

return to Zero Inverted )• Bipolarni - AMI• Pseudo-ternarni (Pseudo-ternary)• Mančester (Manchester)• Diferencijalni mančester (Differential Manchester)• B8ZS• HDB3

53

Bez povratka na nulu (NRZ-L)

• Logička stanja 0 i 1 se predstavljaju sa dva različita naponska nivoa

• Napon je konstantan za vreme trajanja jednog bita– Nema promene na nulti naponski nivo

• Može se koristiti i obrnutaa logika za predstavu logičkih nula i jedinica

54

Bez povratka na nulu i invertovano NRZI

• NRZ signal se invertuje sa svakom logičkom jedinicom

• Za vreme trajanja jednog bita postoji konstantan naponski nivo

• Kodna šema – detektovanje tranzicije naponskog nivoa na početku bitskog intervala

• Tranzicija određuje postojanje logičke 1 • Bez tranzicije određuje logičku 0• Ovo je primer diferencijalnog kodovanja

55

NRZ

56

Diferencijalno kodovanje

• Podaci se predstavljaju promenama, a ne nivoima signala

• Mnogo je pouzdanija detekcija prolaska (tranzicija) sa jednog na drugi nivo, nego samih nivoa– Smanjuje se uticaj aditivnog šuma

• U složenim sistemima prenosa lako se gubi informacija o polaritetu

57

NRZ prednosti i mane

• Prednost– Dobro iskorišćenje frekvencijskog opsega

• Mane– Jednosmerna komponenta (DC)– Nedostatak mogućnosti sinhronizacije

• Primenjuje se u tehnici magnetnih zapisa

• Vrlo retko se koristi za prenos signala

58

Binarni višenivoski (Multilevel Binary)

• Koristi više od dva nivoa• Bipolarni -AMI

– Nula se predstavlja nepostojanjem signala na liniji– Jedinica se predstavlja pozitivnim i negativnim impulsima– Impulsi naizmenično menjaju polaritet– Nema gubitka sinhronizacije kada se pojavi niz jedinica

(nule su i dalje problem)– Ne postoji jednosmerna komponenta– Niži frekvencijski opseg– Jednostavna detekcija greške

59

Pseudoternarni

• Logička jedinica se predstavlja odsustvom signala na liniji

• Nula se predstavlja naizmenično pozitivnim i negativnim impulsima

• Nema prednosti ili mana nad biploarnim AMI kodom.

60

Bipolarni-AMI i pseudoternarni

61

Dvofazni koderi

• Mančester kodovanje– Tranzicija u sredini svakog bita– Tranzicija ima funciju podatka i takta– Jedinica se predstavlja prelaskom sa niskog na

visoki nivo– Nula se predstavlja prelaskom sa visokog na nizak

nivo– Koristi se za lokalne računarskemreže – LAN po

standardu IEEE 802.3 - Eternet– Koristi je IEEE 802.5 – Token ring

62

Koderi – uporedna analiza

63

Unipolar

BipolarNRZ

BipolarRZ

Manchester

Analiza dvofazne tehnike

– Minimalno jedna tranzicija po bitskom intervalu, a možda i dve

– Sinhronizacija je na sredini trajanja bitskog intervala (samotaktovanje)

– Maksimalna brzina modulacije (modulaciona brzina) je dva puta veća nego kod NRZ

– Detekcija greške• Odsustvo očekivane tranzicije

64

Modulaciona brzina

65

Mešanje (Scrambling)

• Koristi se da zameni sekvence koje bi dovele do pojave konstanog napona (DC komponente)

• Sekvence koje se umeću – Potrebno je da se izazove dovoljno tranzicija za

pouzdanu sinhronizaciju (ekstrakcija takta)– Prijemnik vrši deskremblovanje– Skremblovane sekvence imaju istu dužinu kao i original

• Nema jednosmerne komponente (DC)• Nema dugačkih sekvenci nula u linijskom signalu• Ne smanjuje se brzina prenosa podataka• Mogućnost detekcije greške

66

Analogni prenos digitalnih podataka

• Najpoznatiji primer– Korišćenje telefonske linije za povezivanje na Internet

• PC generiše digitalne signale• Telefonska linija je analogna• Modem vrši DA/AD konverzije

67

Telefonska linija

CentralaAnalogni prenosPC M

Telefonskamreža

Internet

Digitalni podaci

M

Digitalni podaci – analogni signali

• Javna telefonska mreža– Dizajnirana za prenos govora

• 300Hz do 3400Hz

– Za prenos podataka primenjuje se modem (modulator/demodulator)

• Tipovi modulacije– ASK (Amplitude shift keying) - AM– FSK (Frequency shift keying) - FM– PSK (Phase shift keying) - PM

68

Modulacija

• Nosilac (carrier)

• Osnovni signal koji se šalje vrši modulaciju nosioca

• Modifikacija osnovnih karakteristika nosioca u cilju kodovanja informacije (enkodovanje)

69

Amplitudska modulacija• Promena amplitude nosioca

• Znatno osetljivije na šum u odnosu na druge modulacione tehnike

70

– Visoka amplituda odnosi se na bit 1

– Niska amplituda odnosi se na bit 0

Frekvencijska modulacija

• Promena učestanosti nosioca• Promenom na veću učestanost nosioca enkoduje

se bit vrednosti 1• Ako nema promene učestanosti nosioca enkoduje

se bit vrednosti 0

71

Fazna modulacija

• Promena faze nosioca• Promena faze nosioca za 180 enkoduje se bit

vrednosti 1• Ako nema promene faze nosioca enkoduje se bit

vrednosti 0

72

Modulacione tehnike

73

ASK (Amplitude Shift Keying)

• Vrednosti se predstavljaju različitim amplitudama nosioca

• Obično, jedna amplituda je nula– Primena: koristi se prisustvo i odsustvo nosioca

• Osetljivost na nagle promene pojačanja• Neefikasan• Primena u telefonskim linijama za brzine do

1200 b/s• Koristi se za prenos preko optičkih vlakana

74

Binarni FSK (Frequency Shift

Keying)

• Podaci se reprezentuju sa dve različite frekvencije (koje su bliske nosiocu)

• Manja osetljivost na greške od ASK

• Do 1200 b/s na telefonskim linijama

• HF radio

75

PSK - Phase Shift Keying

• Pomeraj faze nosioca predstavlja podatak

• Binarna PSK– Dve faze predstavljaju dve binarne cifre

• Diferencijalna PSK– Faza se pomera u odnosu na prethodni fazni stav

76

Diferencijalna PSK

77

Kvadraturna PSK - QPSK

• Mnogo je efikasnije da svaki signalizacioni element predstavlja više od jednog bita. – Npr. Pomeraj od /2 (90o)– Svaki element predstavlja dva bita– Može da koristi 8 faznih pomeraja (uglova) i ima više od

jedne amplitude - kombinovanje– Modem za brzine do 9600 b/s koristi 12 uglova

78

Tehnika sa simbolima

• Simbol – svaka promena nosioca u cilju kodovanja informacije

• Slanje jednog bita informacije– Jedan bit po simbolu

• Simultano slanje više bita– Mogućnost da se više bita koduje jednim

simbolom– Unosi komplikacije, ali se povećava efikasnost

prenosa– Ograničenje – mogućnost detekcije na prijemu

79

Primer – 2-bitni AM primenom 4 simbola

80

Bitska i simbolska brzina

• Bitska brzina (bit rate) – broj prenetih bita u sekundi• Simbolska brzina (boud rate) – broj simbola

prenetih u sekundi

• Opšta formula:

b = s x n gde je

b = Bitska brzina (bit/sec)s = Simbolska brzina (boud)n = Broj bita po simbolu

81

Primer: AM n = 1 b = s

Primer: 16-QAM n = 4 b = 4 x s

Modem – modulator/demodulator

• Uređaj koji enkoduje i dekoduje podatke putem manipulacije signala nosioca

• V-serija modemskih standarda (ITU-T)– V.22

• Raniji standard, zastareo• Koristi se FM, sa 2400 bouda 2400 b/s bit rate

– V.34• Jedan od robusnih V standarda• Koristi se TCM (8.4 bita/simbolu), sa 3428 simbola/sec (bouda)

Bitska brzina (do 28.8 kbps)• Koriste se handshaking signali kojima se testira komunikacioni

kanal i definiše optimalna brzina prenosa.

82

V.32/34 tipovi modema

83

Kompresija podataka kod modema

• Povećanje brzine prenosa podataka postupkom enkodovanja redudantnih nizova podataka.

• Primer: Lempel-Ziv enkodovanje– Koristi se u V.44– U toku prenosa kreira se rečnik podataka koji se

ponavljaju (dvo-, tro-, četvoro- struko ponavljanje) – Umesto uočene grupe šalje se njen indeks (umesto

stvarnih podataka)– Prosečna redukcija: 6:1 (zavisi od teksta)

• Povećanje brzine za 6 puta

84

Digitalni prenos analognih podataka

• Digitalizacija– Konverzija analognih u digitalne podatke– Digitalni podaci se mogu dalje slati upotrebom npr. NRZ-L

ili drugom tehnikom – Analogno digitalna konverzija se obavlja upotrebom

kodera/dekodera (codec)• Impulsna kodna modulacija• Delta modulacija• ......

85

Impulsna kodna modulacija PCM

• PCM - Pulse Code Modulation• Pravilna diskretizacija • Govor se ograničava na 4000Hz• Neophodna diskretizacija 8000 Hz – teorema o

odabiranju• Analogni uzorci PAM (Pulse Amplitude

Modulation)• Svaka diskretna vrednost se kodira određenim

brojem bita86

PCM

• Kodovanje sa 4 bita daje 24=16 nivoa• Kvantizacija

– Kvantizacija unosi grešku (šum kvantizacije)– Ova greška se ne može ispraviti

• Kvantizacija sa 8 bita daje 256 nivoa: 256=28

– Kvalitet se poredi sa kvalitetom analognog govora

• Za muzički signal adekvatna kvantizacija je sa 16 bita 65,536 nivoa

87

Primer PCM

88

0000

0001

0010

0011

1111

1110

0100

Nelinearno kodovanje

• Kvantizacioni nivoi nisu ravnomerno raspoređeni

• Nelinearnim kodovanjem se umanjuju izobličenja (distorzija) signala

• Može se takođe odraditi komprimovanjem

89

Efekat nelinearnog kodovanja

90

PCM – tipična primena

91

Lokalna petlja

Digitalna centrala

Analogniprenos

Ka sledećoj centrali

trasa

Digitalniprenos

• DS-0:

• Bazni uređaj za digitalnu komunikaciju preko telefonske mreže

Konverzija analognog signala u digitalne podatke (PCM)

• 8000 odbiraka u sekundi i 8 bita po odbirku (7 bita za odbirak+ 1 bit za kontrolu)

64 Kb/s (DS-0 rate)

Delta modulacija

• Analogna kriva se aproksimira stepenastom funkcijom

• Pomeranje na gore i na dole za jedan korak () u svakom intervalu odmeravanja

• Digitalni signal (kodovan), niz bita gde npr. Logičke jedinice opisuju rast, a logičke nule opadanje analognog signala.

92

Delta modulacija - primer

93

Performanse delta modulacije

• Dobar kvalitet govora– PCM - 128 nivoa (7 bit)– Opseg govora 4kHz– Potrebno je 8000 x 7 = 56 kb/s za PCM

• Kompresija podataka se dalje može popravljati

94

ADPCM

• Adaptive Differential Pulse Code Modulation• Koduju se razlike između odbiraka

– Promena između prethodne 8-bitne vrednosti odbirka i tekuće vrednosti odbirka

– Koriste se samo 4 bita (promene nisu velike) Samo 4 bita/odbirku (umesto 8 bita/odmerku),

– Zahteva 4 x 8000 = 32 Kb/s (polovina od PCM)– Moguće je slati digitalizovani govor preko modema ( <56

Kb/s)

• Mogu se primeniti niže frekvencije odabiranja – Govor lošeg kvaliteta.

95

Multipleksiranje

• Podela brzih komunikacionih linija na više sporijih koji imaju logičku celinu– Različiti uređaji istovremeno koriste jednu liniju– Neophodna su dva uređaja: multiplekser i demultiplekser

• Osnovna prednost: cena– Potreba za više veza istovremeno

• Vrste multipleksiranja:– Sa frekvencijskom raspodelom kanala

Frequency division multiplexing (FDM)– Sa vremenskom raspodelom kanala

Time division multiplexing (TDM)96

Frekvencijska raspodela kanala

97

Zabranjeni opsezi dele kanale– Zaštita od međukanalnke interferencije– Nekorišćeni opsezi

Vremenska raspodela kanala

98

Statistički TDM

• Vodi računa da li neki od računara ne koristi svoj vremenski interval

• Ostali terminali mogu da koriste ovaj interval

• Neophodno je da se koriste dodatne tehnike adresiranja

99

Digitalna pretplatnička petlja

• Digital Subscriber Line (DSL)• Koristi pun fizički kapacitet jedne parice telefonske

linije (do 1 MHz)• Umesto da se koristi samo 0-4000 KHz govornog kanal

• 1 MHz kapacitet je podeljen (FDM): • 4 KHz govorni kanal• upstream kanal • downstream kanal

• Neohodno je da postoje dva DSL modema– Jedan kod korisnika, jedan kod provajdera– Zaobilaze se filtri 300-3400 Hz– Propusni opseg je određen fizičkim stanjem linije

100

xDSL

• Različite verzije DSL-a– Zavisi od toga kako je izvršena podela frekvencijskog

opsega između upstream i downstream kanal– A - Asinhroni, – H - High speed, itd

• Npr. ADSL – Omogućava

• 4 KHz govorni kanal • 384 Kb/s upstream• 1.5 Mb/s downstream

101

ADSL konfiguracija kanala

102

Tehnika prenosa u proširenom spektru

• Spread spectrum• Prenos podataka primenom tehnika kojima se širi

spektar• Zaštita od ometanja• Frekvencijsko skakanje

– Signal se šalje po setu slučajno izabranih frekvencija iz nekog opsega

• Direktna sekvenca– Svaki bit za prenos se koduje sa više bita

103

Pitanja ?

104