Fysisk Lag. Den primære oppgave

Like dokumenter
Fysisk Lag. Den primære oppgave

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

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. inf3190 Kjell Åge Bringsrud

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

Disposisjon. Det fysiske laget. Maskin arkitektur. Fysisk Lag

Det fysiske laget, del 2

Fysisk Lag. Disposisjon. Maskin arkitektur. ulike medier og deres egenskaper. modulasjonsmetoder bit-takt synkronisering multipleksing

Det fysiske laget, del 2

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

Computer Networks A. Tanenbaum

Litt mer detaljer om: Detaljerte funksjoner i datanett. Fysisk Lag. Multipleksing

Detaljerte funksjoner i datanett

Kapittel 6: Lenkelaget og det fysiske laget

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.

Forelesning nr.14 INF 1410

Bølgeledere. Figur 1: Eksempler på bølgeledere. (a) parallell to-leder (b) koaksial (c) hul rektangulær (d) hul sirkulær (e) hul, generell form

Litt mer detaljer om: Detaljerte funksjoner i datanett. Fysisk Lag. Multipleksing

Hvilke tekniske utfordringer møter man ved innføring av Tetra offshore?

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

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

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

INF L4: Utfordringer ved RF kretsdesign

Forslag B til løsning på eksamen FYS august 2004

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

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

Oblig 3 - Mathias Hedberg

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

Avdelingfor ingeniørntdanning

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2017

Detaljerte Funksjoner i Datanett

10 6 (for λ 500 nm); minste størrelse av

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

Kommunikasjon i Nordområdene. Hege Lunde, Business Development Director Telenor Satellite AS

Kapittel 11. Multipleksing og multippel aksess

Sentrale deler av pensum i INF

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

Kabelanlegg Side: 1 av 5

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

Litt mer detaljer om: Tids multipleksing

UNIVERSITETET I OSLO.

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

= 10 log{ } = 23 db. Lydtrykket avtar prop. med kvadratet av avstanden, dvs. endring ved øking fra 1 m til 16 m

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMENSOPPGAVE FAG: IAD DATAKOMMUNIKASJON OG SIGNALOVERFØRING LÆRER: ERLING STRAND

Last Mile Communication AS GPRS og radio kommunikasjon for GRID

Oppsummering: Linjesvitsjing kapasiteten er reservert, og svitsjing skjer etter et fast mønster. Linjesvitsj

Litt mer detaljer om: Detaljerte funksjoner i datanett. Fysisk Lag. Multipleksing

Sampling ved Nyquist-raten

ANVENDELSER AV ROMMET

in270 Datakommunikasjon, vår 03 forelesningsnotater kap og 7.1/7.2

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

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

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

Løsningsforslag til ukeoppgave 12

IEEE Trådløs MAN

UNIVERSITETET I OSLO.

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

in270 Datakommunikasjon, vår 03 forelesningsnotater

Eksamen i Elektronikk 24. Mai Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN. Emne: Datakommunikasjon

UNIVERSITETET I OSLO

Kapittel 7: Nettverksteknologier

UTSETT EKSAMEN VÅREN 2006 SENSORTEORI. Klasse OM2 og KJK2

RNC 2 SGSN RNC 1 RNC 2 SGSN RNC 1 RNC SGSN RNC 1

Forelesening INF / Spektre - Fourier analyse

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

Computer Networks A. Tanenbaum

Forelesning nr.6 IN 1080 Elektroniske systemer. Strøm, spenning og impedans i RC-kretser Anvendelser av RC-krester

Emnekode SO380E. Dato:

Studere en Phase Locked Loop IC - NE565

FYS1210 Løsningsforslag. Eksamen V2015

Status på nye høyhastighets Ethernet grensesnitt

FICS. Field Installable CWDM System

Hjelpemidler: D Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Computer Networks A. Tanenbaum

Studere en Phase Locked Loop IC - LM565

Medium Access Control (MAC) Linklaget avslutning. Kjell Åge Bringsrud kjellb. Foreleser: 14/02/2006 1

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

Analog til digital omformer

FYS Forslag til løsning på eksamen våren 2014

UNIVERSITETET I OSLO

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

CWDM-MPS Modulært CWDM System

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

Nye standarder for WiMAX: IEEE j og m

Muntlig eksamenstrening

Uke 6: Analyse i frekvensdomenet

KYBERNETIKKLABORATORIET. FAG: Dynamiske systemer DATO: OPPG.NR.: DS4 FREKVENS OG SPRANGRESPONSANALYSE

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

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

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

CWDM-DRB CWDM DIN Rail Boks

Input/Output. når tema pensum. 13/4 busser, sammenkobling av maskiner /4 PIO, DMA, avbrudd/polling

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer

Løsningsforslag til EKSAMEN

CWDM Passiv optisk multiplekser/demultiplekser

INF Digital representasjon : Introduksjon til lyd

Transkript:

Fysisk Lag Fysisk Fysisk Den primære oppgave flytte bits fra avsender til mottaker krever: standardisert måte å representere bit inn på transmisjonsmediet standardisering av kabler og tilkoplingsutstyr synkronisering av klokketakt mellom sender og mottaker inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 1

Disposisjon ulike medier og deres egenskaper båndbredde og datarate; øvre grenser følsomhet for elektrisk støy Nyquist s og Shannon s teoremer modulasjonsmetoder bit-takt synkronisering multipleksing inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 2

Maskin arkitektur CPU CACHE Bus interface Medium interface MEMORY I/O BUS NETTVERKS ADAPTER inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 3

To klasser av fysiske linker punkt-til-punkt kringkasting; Maskin A Maskin B Maskin A Maskin B Maskin D Maskin C inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 4

Tre klasser av medier Galvaniske kabler; elektriske signaler Optiske kabler; lys signaler Trådløst; elektromagnetisk stråling: infrarødt og radiobølger inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 5

Det elektromagnetiske spektrum inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 6

Enkel linje Linje driver Linje Linje mottaker Inn Ut Jord følsom for støy tap p.g.a. stråling liten kapasitet ( 10-20 kb/s) korte avstander (10-15 m) inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 7

RS-232 standarden DTE Ground (1) transmit (2) receive (3) request to send (4) clear to send (5) data set ready (6) signal-ground (7) carrier detect (8) data terminal ready (20) DCE (Data Terminal Equipment) Terminal eller datamaskin (Data Communication Equipment) Modem inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 8

Tvistede par Linje driver Linje Linje mottaker Inn Ut Jord mindre følsom for støy bedre transmisjonsegenskaper større kapasitet (10-100 Mb/s) lengre avstander (< 100 m) inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 9

Koaksial kabel Linje driver Koaksialkabel Linje mottaker Inn Ut Jord lite følsom for støy stor kapasitet (100-300 Mb/s) lange avstander 20 30 km Ethernet < 500 m inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 10

Karakteristisk impedans Linje driver Inn Tvistet par/koaks Tre ulike situasjoner: kortsluttet ende; refleksjoner åpen ende; refleksjoner terminert (Z K ) (50-110 Ω) ingen refleksjoner inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 11

Optisk fiber Laser diode Fiber Foto diode to glass-sorter med forskjellig brytningsindeks totalrefleksjon på overgangen mellom glasstypene multimodus fiber monomodus fiber ufølsom for elektronisk støy inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 12

Optisk fiber Oslo-Trondheim med 1 eller 2 forsterkere via elektroptikk eller rent optisk 2.4, 10, 40 Gb/s ved bruk av en bølgelengde og monomodus fiber 100-1000 Gb/s ved bruk av mange bølgelengder samtidig (WDM) inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 13

Et mål for fiberkapasiteten Kaller vi: bølgelengde (m) : λ frekvens (svingninger pr sek) : f (Hz) lyshastigheten (m/sek) : c Har vi følgende relasjoner: λ * f = c eller f = c/λ Deriverer vi f med hensyn på λ får vi: δf = c * δλ/ λ 2 For et gitt bølgelengdeområde λ vil det korresponderende frekvensområdet være: f = c * λ/ λ 2 For 1.55 mikrometer (µm) og et bølgelengdeområde på 0.15 µm, og med 20 bit pr Hz, får vi at f blir ~20 * 10 12 Hz blir oppnåelig bitkapasitet lik 400 * 10 12 b/s == 400 Terrabit/s inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 14

Fiber Optic Networks (2) A passive star connection in a fiber optics network. inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 15

Fiber Optic Networks A fiber optic ring with active repeaters. inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 16

Optisk bølgelengde multipleksing Fiber Prisme Prisme Laser Prisme kan erstattes av et en transparent plate med parallelle streker, kalt gitter Gitter inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 17

Optiske nett-komponenter Fiber Multiplekser Demultiplekser Optisk svitsj Krysskopler Optisk Add/Drop inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 18

To-akse speil inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 19

To-akse speil inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 20

Nåværende bruk av fiber inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 21

Hel-optisk transmisjonsnett OXC OXC OXC LAN LAN OXC OXC OXC OXC OXC OXC Optisk svitsj LAN LAN Ruter inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 22

Robusthet mot fysiske feil ADM ADM OXC OXC OXC ADM OXC Ved for eks linjefeil, ønsker vi automatisk innkopling av en backup løype. Denne funksjonaliteten kalles protection inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 23

Radio Transmission (a) In the VLF, LF, and MF bands, radio waves follow the curvature of the earth. (b) In the HF band, they bounce off the ionosphere. inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 24

Communication Satellites (3) F opp til satellitten F ned fra satellitten VSATs using a hub. inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 25

Overføringskapasitet/kvalitet Faktorer som påvirker kvalitet og kapasitet: båndbredden til mediet gangtiden varierer med frekvensen av signalet termisk generert støy indusert støy tap p.g.a. ohmsk motstand og stråling refleksjoner p.g.a.inhomogeniteter i mediet inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 26

Pulsforvrengning gjennom mediet Linje g(t) innsignal Dempning A(f) v(t) utsignal A(f) 0% Frekvensresponsen Ideell Frekv. resp 50% 100% Båndbredde inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 27 f

Fourier transformering s(t) V 0 T T: periodetiden Matematisk kan hvert periodiske signal beskrives som en sum av harmoniske komponenter (sinus og cosinus funksjoner av tiden) s(t) = c/2 + a n sin (2π n f 0 t) + b n cos (2 π n f 0 t) n=1 n=1 f 0 = 1/T : grunnfrekvensen inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 28

Ut-signal ved liten båndbredde Medium? a(f) 1 1/3 1 2 3 f Båndbredde S(t) = 1 sin (2π1ft) + 1/3 sin (2 π3ft) inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 29

Ut-signal ved ulike båndbredder 1. 3. og 5. harmoniske 1. 3. 5. og 7. harmoniske Alle harmoniske slipper gjennom inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 30

Båndbredde-begrenset Signal (1) A binary signal and its root-mean-square Fourier amplitudes. (b) (c) Successive approximations to the original signal. inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 31

Båndbredde-begrenset Signal (2) (d) (e) Successive approximations to the original signal. inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 32

Periodisk bytesekvens 2000 b/s = 2000/8 bytes/s = 250 B/s 1. Harmoniske = 250 /s Periodetiden = 1/250 s = 4 ms inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 33

Nyquist s teorem 1 transmisjonskanal Inn Ut Maks kanal-kapasitet uten intersymbol interference og støy: B: båndbredde i Hz R == 2B log 2 V (b/s) V: antall signalnivåer Eks. V = 2 bit 1: V 1 Vi kan øke symbolraten ut over dette, men da bit 0: V 2 øker feilsannsynligheten inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 34

Nyquist s samplings teorem (2) Filter AD-omformer DA-omformer B f Klokke Klokke for et signal med frekvenskomponenter innen intervallet f < B kan signalet gjenskapes eksakt ved hjelp av 2B samples/sek i praksis benyttes oversampling inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 35

Delta modulasjon inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 36

Effekten av støy inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 37

Shannon s kanal-kapasitet teorem Gitt en kommunikasjonskanal; kanalkapasiteten C kan nå defineres slik: det er mulig å overføre data med rate R < C med vilkårlig liten feilsannsynlighet. C == B log 2 (1 + SNR) b/s Det er mulig å overføre data ved en høyere rate, men med økt feilsannsynlighet For en typisk talekanal med båndbredde B = 3000Hz og SNR-forhold lik 30 db, blir kanalkapsiteten lik C = 3000 log 2 (1+ 1000) = ~30.000 b/s SNR= 10 log 10 Signaleffekt/støyeffekt (decibel) inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 38

Kommunikasjons-Satellitter Geostasjonære satellitter (GEO) Satellitter i middels høye baner (MEO): Sirkler jorda på 6 timer Satellitter i lave baner (LEO): Sirkler raskt over polene 750km oppe inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 39

Kommunikasjons-satellitter Kommunikasjons-satellitter og noen av deres egenskaper, herunder høyde over jorda, round trip delay og antall satellitter som trengs for global dekning. inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 40

Kommunikasjons-satellitter (2) De viktigste satellitt-båndene: inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 41

Kommunikasjons-satellitter (3) VSATs using a hub. Geostasjonær satellitt (GEO) inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 42

LEO satellitter: Iridium (a) (a) Iridium satellittene danner seks halsbånd rundt jorda. (b) 1628 celler som beveger seg dekker jorda (b) inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 43

Globalstar (a) Relaying in space. (b) Relaying on the ground. inf3190, V2005 Kjell Åge Bringsrud Slide 44