Fysisk Lag. Overføringskapasitet. Olav Lysne med bidrag fra Kjell Åge Bringsrud, Pål Spilling og Carsten Griwodz

Like dokumenter
Det fysiske laget, del 2

Det fysiske laget, del 2

Fysisk Lag. Den primære oppgave

Kapittel 6: Lenkelaget og det fysiske laget

Disposisjon. Det fysiske laget. Maskin arkitektur. Fysisk Lag

Det fysiske laget. Kjell Åge Bringsrud. inf3190 Kjell Åge Bringsrud

Fysisk Lag. Det fysiske laget. Maskin arkitektur. Tre klasser av medier. Kjell Åge Bringsrud (med foiler fra Pål Spilling) Galvaniske kabler;

Det fysiske laget. Kjell Åge Bringsrud. (med foiler fra Pål Spilling)

Det fysiske laget. Kjell Åge Bringsrud. (med foiler fra Pål Spilling)

Fysisk Lag. Den primære oppgave

Løsning av øvingsoppgaver, INF2310, 2005, kompresjon og koding

Forelesening INF / Spektre - Fourier analyse

Den analoge verden blir digitalisert

Sampling, kvantisering og lagring av lyd

Oblig 3 - Mathias Hedberg

INF 1040 høsten 2008: Oppgavesett 9 Sampling og kvantisering av lyd (kapittel 11)

6105 Windows Server og datanett

6105 Windows Server og datanett

Innendørs GNSS ytelse og utfordringer. Jon Glenn Gjevestad Institutt for matematiske realfag og teknologi, UMB

Høgskolen i Molde Institutt for Informatikk Prøveeksamen 1 in270: Datakommunikasjon Våren 2003 Skisse til svar:

Oblig 2 - Mathias Hedberg

Forelesning, 23.februar INF2400 Sampling II. Øyvind Ryan. Februar 2006

in270 Datakommunikasjon, vår 03 forelesningsnotater

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2017

Treleder kopling - Tredleder kopling fordeler lednings resistansen i spenningsdeleren slik at de til en vis grad kanselerer hverandre.

Forelesning, 17.februar INF2400 Sampling II. Øyvind Ryan. Februar 2005

Løsningsforslag, Ukeoppgaver 9 INF2310, våren kompresjon og koding del I

( x+ π 2) Bakgrunn: Sinus og cosinus. Bakgrunn: Samplet sinus i 1D. Bakgrunn: Samplet sinus i 2D. Bakgrunn: Sinus i 2D. sin( x)=cos.

INF 1040 Sampling, kvantisering og lagring av lyd

Sampling av bilder. Romlig oppløsning, eksempler. INF Ukens temaer. Hovedsakelig fra kap. 2.4 i DIP

Sentrale deler av pensum i INF240. Hensikt. Pål Spilling og Kjell Åge Bringsrud

INF1040 Oppgavesett 6: Lagring og overføring av data

Noen presiseringer mhp Diskret Fourier Transform. Relevant for oblig 1.

INF 1040 høsten 2009: Oppgavesett 13 Kompresjon og koding (løsningsforslag) (kapittel 18) Tenk selv -oppgaver

UNIVERSITETET I OSLO

Introduksjon. «Diskret» sinus/cosinus i 1D. Funksjonen sin(θ) INF april 2010 Fourier -- En annen vinkling på stoffet i kapittel 4

Obligatorisk Oppgave IN357

Diverse praktisk: Merk at foilene også er pensum, og at det kan finnes info på foilene som ikke finnes i boka! Ukeoppgavene er også pensum.

UNIVERSITETET I OSLO

INF 1040 høsten 2009: Oppgavesett 8 Introduksjon til lyd (kapittel 9 og 10)

UTVIDET TEST AV PROGRAM

Løsningsforslag, Ukeoppgaver 9 INF2310, våren kompresjon og koding del I

Tema nr 2: Analog eller digital, kontinuerlig eller diskret. Eksempel på ulike båndbredder. Frekvensinnhold og båndbredde. Analog

Kapittel 3. Basisbånd demodulering/deteksjon. Avsnitt

Analog. INF 1040 Sampling, kvantisering og lagring av lyd. Kontinuerlig. Digital

Uke 9: Diskret Fourier Transform, I

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

UNIVERSITETET I OSLO

Kapittel 11. Multipleksing og multippel aksess

Høgskolen i Molde Institutt for Informatikk Eksamen in270: Datakommunikasjon Våren 2003 Skisse til svar:

NB: Enheten fungerer etter prinsippene for sanntids fasesammenligning takket være radio overføring.

y(t) t

Datakonvertering. analog til digital og digital til analog

Linklaget - direkte forbindelser mellom noder

Temaer i dag. Mer om romlig oppløsning. Optisk avbildning. INF 2310 Digital bildebehandling

Transformanalyse. Jan Egil Kirkebø. Universitetet i Oslo 17./23. september 2019

TDT4105/TDT4110 Informasjonsteknologi grunnkurs:

SPEKTALANALYSATORER. Fig. 1 Illustrasjon av sammenhengen tidsfunksjon - frekvensspektrum

Avdelingfor ingeniørntdanning

Repetisjon: Sampling. Repetisjon: Diskretisering. Repetisjon: Diskret vs kontinuerlig. Forelesning, 12.februar 2004

Spredt spektrum. Trådløst Ethernet. Kapittel 2: Diverse praktisk:

Analog. INF 1040 Sampling, kvantisering og lagring av lyd. Kontinuerlig. Digital

INF 2310 Digital bildebehandling

INF januar 2017 Ukens temaer (Kap med drypp fra kap. 4. i DIP)

INF 1040 Sampling, kvantisering og lagring av lyd

Datakonvertering. analog til digital og digital til analog

EPI-2000 sender Knop : HMS art. nr.: Best. nr.: EPI-2000S føler Knop: HMS art. nr.: Best. nr.:

g m = I C / V T g m = 1,5 ma / 25 mv = 60 ms ( r π = β / g m = 3k3 )

Dagens temaer. Praktisk anvendelse: Satellittkommunikasjon. eksempler på bruk av assembler/c/arkitektur teknikker for å øke hastigheten

INNHOLD. Radiobølger..3 Omvandlere..7 Oscillator...12 Modulasjon. 14 Sender og mottaker..17 Elektronrør...20 Oscilloskop..25 TV..

Temaer i dag. Mer om romlig oppløsning. Optisk avbildning. INF 2310 Digital bildebehandling

En innføring i Fourrierrekker

Lagene spiller sammen

Fourier-analyse. Hittil har vi begrenset oss til å se på bølger som kan beskrives ved sinus- eller cosinusfunksjoner

Computer Networks A. Tanenbaum

Løsningsforslag til kapittel 11 sampling, kvantisering og lagring av lyd

UNIVERSITETET I OSLO

Sampling ved Nyquist-raten

Lyd. Litt praktisk informasjon. Litt fysikk. Lyd som en funksjon av tid. Husk øretelefoner på øvelsestimene denne uken og en stund framover.

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer

INF 2310 Digital bildebehandling

INF 2310 Digital bildebehandling

INF 2310 Digital bildebehandling

Side 1 av 5. post@infolink.no. Infolink Datatjenester AS Ensjøveien 14, 0655 Oslo. Telefon Telefax

INF1040 Digital representasjon

Innhold. Shannons Teorem Litt om det «fysiske» laget Hva gjør støy/dårlig signal med hastigheten Noen vanlig problemstillinger Sammendrag Spørsmål

UNIVERSITETET I OSLO

IEEE Trådløs MAN

UNIVERSITETET I OSLO

INF mars 2017 Fourier I -- En litt annen vinkling på stoffet i kapittel 4

Digital representasjon

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

Forelesning nr.14 INF 1410

Forkunnskapskrav. Hva handler kurset om. Kontaktinformasjon. Kurset er beregnet på en student som kan

BT220 HEADSET. Produktinformasjon 1 Laderkontakt 2 + -knapp 3 - -knapp 4 Funksjonslampe (blå) 5 Batterilampe (rød)

INF2220: Time 4 - Heap, Huffmann

a) Vis hovedelementene i GSM-arkitekturen og beskriv hovedoppgavene til de forskjellige funksjonelle enhetene i arkitekturen

Sentrale deler av pensum i INF

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Transkript:

Fysisk Lag Olav Lysne med bidrag fra Kjell Åge Bringsrud, Pål Spilling og Carsten Griwodz Fysisk Lag 1 Overføringskapasitet r Faktorer som påvirker kvalitet og kapasitet: m Forvrengning av signal gjennom mediet m Samplingsrate hos mottaker m Støy Fysisk Lag 2 1

Dekomponering av et signal Fysisk Lag 3 Fourieranalyse (1) Et binært signal og dets Fourier Analyse Fysisk Lag 4 2

Fourieranalyse (2) Ethvert signal kan skrives som en summen av en (muligens uendlig) rekke av harmoniske signaler Fysisk Lag 5 Hva har dette med datakommunikasjon å gjøre? r Alle media svekker signalstyrken. r De forsjellige harmoniske signalene (frekvensene) svekkes forskjellig - høyere frekvenser har høyere svekkelse r Den delen av spekteret som ikke svekkes vesentlig kalles mediets båndbredde. m Denne delen går typisk fra 0 og opp til en øvre grense. m Denne øvre grensen er ikke skarp. r Jo flere bit du forsøker å sende i sekundet, jo færre harmoniske signaler får du plass til før du kommer utenom båndbreddespekteret. r Dette betyr at jo flere bit du forsøker å sende, jo vanskligere blir det å lese signalet hos mottaker. Fysisk Lag 6 3

Nyquists teorem (1) r Nyquist studerte hvordan du kunne lese signalet når det kom frem: r Dersom øvre grense i båndbredden er H, holder det å lese av ( sample ) med frekvens 2H for å avlese det innkommende signalet feilfritt hos mottaker. r Av dette kan man avlede at dersom kanalen er perfekt fra frekvensen H og nedover, kan man maksimalt overføre 2H*log 2 V bit per sekund over kanalen. m V er her antall diskrete nivåer i signalet. m Husk at selv om det er bits som overføres, kan det være flere en to nivåer som avleses. Ved fire nivåer avleses ved hvert sampel et tall mellom 0 og 3, som så kan oversettes til to bit. Fysisk Lag 7 Nyquists teorem (2) r Nyquists satte en øvre grense på 2H*log 2 V bit per sekund i en perfekt kanal. r Med andre ord, en binær kanal (hvor V= 2) på 3000 Hz kunne maksimalt overføre 6000 bit per sekund. r...men bare ved å sette V høyt nok, synes det som om vi kan overføre så mange bps man vil...? Fysisk Lag 8 4

Effekten av støy - Shannons teorem Fra 2H*log 2 V bps til H*log 2 (1+S/N) bps Hvor S/N er signal/støyforholdet Fysisk Lag 9 Oppsummering (1) r Fourier: Det er bare et visst antall frekvenser som kommer relativt uhindret gjennom kanalen, og det beskriver forvrengningen gjennom kanalen r Nyquist: Joda, Fourier, men du kan likevel få igjennom veldig mye data ved å avlese mange nivåer dersom kanalen er perfekt innenfor de frekvensene som faktisk virker. r Shannon: Riktig det, Nyquist, men det vil alltid være et signal/støyforhold, som i siste instans setter grenser for hvor mye data som kommer feilfritt frem. Fysisk Lag 10 5

Oppsummering (2) r Fourier, Nyquist og Shannon har relevans for alle kjente transmisjonsteknikker: m Magnetiske media m Kobberkabler m Optiske kabler m Infrarøde signaler m Radiosignaler r For enhver teknologi vil slike ting som rekkevidde, maks kabellengde, og maks bitrate henge sammen på en måte som i siste instans er bestemt av deres lover. Fysisk Lag 11 Amplitude (V) Båndbredde Baseband Inkluderer frekvenser svært nær 0 Typisk for elektriske signaler over kabel 0 1000 2000 3000 4000 Passband Frekvensingervall som er isolert for en spesifikt formål Amplitude (V) Nødvendig for trådløs kommunikasjon og vanlig for optiske kabler. 0 1000 2000 3000 4000 6

Binær Koding Binær koding (NRZ, Non-return-to-zero): "1": høy spenning "0": lav spenning i.e. + enkel og billig + god bruk av båndbredden (1 bit per symbol) - Ingen enkel klokkesynkronisering Ralf Steinmetz, Technische Universität Darmstadt University of Oslo INF3190 Data Communication Non-return-to-zero, invertert Bit stream 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 Binary encoding (NRZ) NRZI Non-return-to-zero, inverted: 1": endre spenning 0": ingen endring i spenning USB bruker den motsatte konvensjonen: Endring på 0, ingen endring på1 + Enkel + 1 bit per symbol ingen klokkesynkronisering University of Oslo INF3190 Data Communication 7

4B5B koding Koder 4 bit som 5 bit på en slik måte at det aldri er mer enn to 0-bit etter hverandre Fysisk Lag 15 Manchester Encoding Bit-intervallet deles i to: I1, I2 "1 : I1: høy, I2: lav "0 : I1: lav, I2: høy + God klokkesynkronisering 0,5 bits per symbols Brukes i eldre Ethernet Ralf Steinmetz, Technische Universität Darmstadt University of Oslo INF3190 Data Communication 8

Differential Manchester Encoding Differential Manchester Encoding: Samme ide som Manchester Enkoding, men "1": ingen nivåendring ved starten av intervallet "0": nivåendring ved starten av intervallet University of Oslo INF3190 Data Communication + God klokkesynkronisering + Robust mot støy, da bare eksistensen av faseskift er viktig 0,5 bit per symbol kompleks Brukes bl.a i Token Ring, S/PDIF, noen magnetiske media Ralf Steinmetz, Technische Universität Darmstadt Passband/Frequency Division Multiplexing (a) Binært signal (b) Amplitude modulasjon (c) Frekvens modulasjon (d) Fase modulasjon 9

Observasjoner r NRZ gir problemer med klokkesynkronisering r Manchester koding krever dobbel båndbredde (men ble brukt i eldre Ethernet). r NRZI gjør at lange sekvenser med 1 ikke gir noe problem, men det gjør lange sekvenser med 0. Dette kan løses med 4B/5B koding. r I Passband kan amplitudemodulasjon, frekvensmodulasjon og fasemodulasjon benyttes. Fysisk Lag 20 10