ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - sch.grusers.sch.gr/jabatzo/files/yliko/pdf b lykeiou/epikoin...ΜΕΣΑ...

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1οΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο

ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ

(c) Αμπατζόγλου Γιάννης, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ΠΕ17(c) Αμπατζόγλου Γιάννης, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ΠΕ17

Μέσα μετάδοσης

Μέσο μετάδοσης είναι το κανάλι μέσα από το οποίο περνούν τα σήματα και οι πληροφορίες, οι οποίες μεταβιβάζονται από τον πομπό στο δέκτη.

●Ασύρματα μέσα: Αέρας (μέσο μετάδοσης ήχου, ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, φωτεινών σημάτων)●Ενσύρματα μέσα: Δισύρματα χάλκινα καλώδια, ομοαξονικά καλώδια, οπτικές ίνες (μέσα μετάδοσης ηλεκτρικών & φωτεινών σημάτων)


Χάλκινα καλώδια

●Είναι το απλούστερο και φθηνότερο μέσο για τηλεπικοινωνιακή ζεύξη δύο σημείων.●Ο χαλκός έχει μικρή ωμική αντίσταση (και άρα προκαλεί μικρή εξασθένιση σήματος).●Χρησιμοποιείται για τη μετάδοση αναλογικών και ψηφιακών σημάτων.


Δισύρματο καλώδιο

●Δύο συρμάτινοι αγωγοί μονωμένοι μεταξύ τους σχηματίζουν ένα δισύρματο καλώδιο, ιδανικό για ζεύξεις μικρών αποστάσεων (συνδέσεις υπολογιστών, τηλεφωνικών συσκευών) λόγω του μικρού κόστους και της εύκολης χρήσης του.


Διαφωνία (crosstalk)

●Τα σύρματα κάθε ζεύγους συμπεριφέρονται σαν κεραίες με αποτέλεσμα ένα μέρος από την ηλεκτρική ενέργεια που οδεύει σε ένα ζεύγος να ακτινοβολείται και να επηρεάζει τα γειτονικά ζεύγη.


Ηλεκτρονικός Θόρυβος (noise)

●Τα χάλκινα καλώδια λαμβάνουν ανεπιθύμητα σήματα από το περιβάλλον (ακτινοβολίες από άλλα μέσα μετάδοσης, συσκευές, γειτονικές πηγές, κτλ.) τα οποία δημιουργούν ένα ρεύμα που ονομάζεται ηλεκτρονικός θόρυβος.


Συνεστραμένα καλώδια(Twisted Pair cables)

●Τα συνεστραμμένα καλώδια (UTP) αποτελούνται από δύο μονωμένους αγωγούς συνεστραμμένους μεταξύ τους, με σκοπό τη μείωση της διαφωνίας και της ευαισθησίας τους στο θόρυβο. Όταν βάλουμε θωράκιση (καλώδια STP) αποκτούν μεγαλύτερη ανοχή στο θόρυβο.


Εύρος ζώνης συχνοτήτων(Band-Width)

● Εύρος ζώνης συχνοτήτων ονομάζεται το φάσμα των συχνοτήτων που μπορούν να διαδοθούν ανεμπόδιστα μέσα από το φυσικό μέσο.

● Ο ρυθμός μετάδοσης ψηφιακών δεδομένων εκφράζει τη μέγιστη ταχύτητα με την οποία μπορεί να μεταδοθεί ένα bit μέσα από το φυσικό μέσο. Είναι ανάλογος με το εύρος ζώνης και μετριέται σε bit/sec.


Κατηγορίες καλωδίων

●Η μέγιστη συχνότητα που μπορεί να μεταδοθεί μέσα από ένα καλώδιο είναι ανάλογη με τη διάμετρο του καλωδίου.

●Ανάλογα με τη μέγιστη συχνότητα, τα καλώδια χωρίζονται σε κατηγορίες.


Εξασθένηση

Η εξασθένηση δείχνει πόσο μειώνεται η στάθμη της ισχύος σε ένα σήμα κατά τη μετάδοσή του μέσα από ένα φυσικό μέσο μετάδοσης. ●Αυξάνεται με την αύξηση της συχνότητας. ●Μετριέται σε db ανά μονάδα μήκους.


Ομοαξονικά καλώδια

●BW μετάδοσης αναλογικών σημάτων: 500MHz●BW μετάδοσης ψηφιακών σημάτων: 10Gbps●Έχουν μικρότερη εξασθένηση από τα UTP●Έχουν μεγαλύτερη αναισθησία στο θόρυβο●Είναι ασφαλή σε παρεμβολές, υποκλοπές, κτλ.


Χρήσεις και μειονεκτήματαομοαξονικών καλωδίων

Χρήσεις:●Τοπικά δίκτυα υπολογιστών●Υπεραστικές συνδέσεις τηλεφωνικού δικτύου●Καλωδιακή τηλεόραση

Μειονεκτήματα:●Άκαμπτα●Απαιτούν ειδικούς συνδετήρες


Ασύρματες ζεύξεις

●Ασύρματη ονομάζεται η ζεύξη που είναι ανεξάρτητη από υλικά μέσα (καλώδια) και χρησιμοποιεί ως μέσο διάδοσης τον αέρα ή το κενό.

Παραδείγματα ασύρματων ζεύξεων:● Επικοινωνία μεταξύ πλοίων και στεριάς● Επικοινωνία αεροπλάνων με στεριά● Υπερατλαντικές Επικοινωνίες (Αμερική-Ευρώπη) ● Επικοινωνία δορυφόρων με Γη


Κεραία

●Η κεραία είναι ένα σύστημα κατάλληλου σχήματος ώστε να επιτρέπει στην ενέργεια να περνάει από το καλώδιο στον ελεύθερο χώρο (και αντίστροφα) με όσο το δυνατό καλύτερη απόδοση.●Η κεραία εκπομπής τροφοδοτείται με εναλλασσόμενο ρεύμα από τον πομπό και ακτινοβολεί στο χώρο ηλεκτρομαγνητικά κύματα.●Η κεραία λήψης λαμβάνει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα από το χώρο και τα μετατρέπει σε ηλεκτρικά σήματα.


Σχήμα κεραίας

Το σχήμα της κεραίας καθορίζει:α) τις βασικές ιδιότητές της

και β) την κατεύθυνση λήψης ή

εκπομπής των κυμάτων.


Μειονεκτήματα ασύρματης ζεύξης

●Απαιτείται μεγάλη ισχύς για την εκπομπή σε μεγάλες αποστάσεις.

●Μεγάλη ευαισθησία σε φυσικές ή τεχνητές παρεμβολές και τον θόρυβο.

●Χαμηλή ασφάλεια σε παρεμβολές ή υποκλοπές.


Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

Η επιλογή της κατάλληλης συχνότητας εξαρτάται κάθε φορά από τις απαιτήσεις της συγκεκριμένης ζεύξης.


Περιοχές συχνοτήτωνηλεκτρομαγνητικού φάσματος


Ονομασία Σύμβολο ΣυχνότητεςΠολύ χαμηλές συχνότητες VLF 0Hz-30KHz

Χαμηλές συχνότητες LF 30KHz-300KHz

Μεσαίες συχνότητες MF 300KHz-3MHz

Υψηλές συχνότητες HF 3MHZ-30MHz

Πολύ υψηλές συχνότητες VHF 30MHz-300MHz

Εξαιρετικά υψηλές συχνότητες UHF 300MHz-3GHz

Υπερυψηλές συχνότητες SHF 3GHz-30GHz

Υπερ-υπερυψηλές συχνότητες EHF 30GHz-300GHz

Μικροκυματικές ζεύξεις

●Χρησιμοποιούνται στα συστήματα ραντάρ.●Έχουν πολύ υψηλό ρυθμό μετάδοσης δεδομένων.●Είναι αρκετά κατευθυντικές.●Έχουν υψηλότερη ασφάλεια από τις κοινές ασύρματες ζεύξεις.●Είναι ευαίσθητες στα άσχημα καιρικά φαινόμενα.●Απαιτείται οπτική επαφή μεταξύ του πομπού και του δέκτη.


Υπέρυθρα κύματα & Laser

●Συχνότητες υπέρυθρων κυμάτων: 100GHz~100THz●Συχνότητες laser: 100THz~1000THz

●Χρησιμοποιούνται για μικρές αποστάσεις λόγω της μεγάλης εξασθένησης στην ατμόσφαιρα


Οπτικές ίνες (optical fibers)

Οι οπτικές ίνες είναι ίνες γυαλιού που εγκλωβίζουν τις φωτεινές ακτίνες και τις οδηγούν προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.


Ανάκλαση & Διάθλαση φωτός

nγυαλιού=1,5nαέρα=1,0003

●Ένα μέρος της ακτίνας 4 ανακλάται (ακτίνα 1), ενώ το υπόλοιπο μέρος εισέρχεται στο δεύτερο μέσο (αέρας) και διαθλάται (ακτίνα 2)●Η ακτίνα 3 δε διέρχεται στο δεύτερο μέσο, διότι παθαίνει ολική εσωτερική ανάκλαση.


Δομή οπτικής ίνας


Μηχανισμός διάδοσης στην οπτική ίνα

Το φως που εισάγεται στον πυρήνα οδεύει στο εσωτερικό του με διαδοχικές ανακλάσεις στην επιφάνεια διαχωρισμού πυρήνα-περιβλήματος.


Κατηγορίες οπτικών ινών

Ανάλογα με τη διάμετρο του πυρήνα και τη διάδοση των φωτεινών ακτίνων οι οπτικές ίνες χωρίζονται σε:

●Πολύτροπες α) βηματικού δείκτη διάθλασηςβ) διαβαθμισμένου δείκτη διάθλασης

●Μονότροπες


Πολύτροπες οπτικές ίνεςβηματικού δείκτη διάθλασης

Η κάθε ακτίνα φθάνει σε διαφορετικό χρόνο στην άλλη άκρη της οπτικής ίνας με αποτέλεσμα να παραμορφώνεται το σήμα. Η εξασθένηση είναι 10~50db/km. Είναι απλές και φθηνές για εφαρμογές χωρίς μεγάλες απαιτήσεις σε εύρος ζώνης.


Πολύτροπες οπτικές ίνεςδιαβαθμισμένου δείκτη διάθλασης

Ο διαβαθμισμένος δείκτης διάθλασης αναγκάζει τις ακτίνες να φθάνουν ταυτόχρονα στην άλλη άκρη της οπτικής ίνας. Η εξασθένηση είναι 7~15db/km. Χρησιμοποιούνται σε δίκτυα υπολογιστών και σε εφαρμογές που απαιτούν μεγάλο εύρος ζώνης.


Μονότροπες οπτικές ίνες

Η διάμετρος του πυρήνα (9μm) είναι παραπλήσια με το μήκος κύματος του φωτεινού σήματος (1,5μm) με αποτέλεσμα να διαδίδεται μόνο μια φωτεινή δέσμη (αξονικός τρόπος μετάδοσης). Η εξασθένηση είναι 0,19db/km.Χρησιμοποιείται σε ζεύξεις μεγάλων αποστάσεων με υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης.


Πλεονεκτήματα οπτικών ινών

●Πολύ μεγάλο εύρος ζώνης (υψηλοί ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων: έως 128Gbit/sec)●Είναι ανεπηρέαστες από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία και γι'αυτό βρίσκουν εφαρμογή σε περιβάλλοντα υψηλού ηλεκτρομαγνητικού θορύβου●Ιδιαίτερα ασφαλές μέσο (υποκλοπές/παρεμβολές)●Πολύ μικρή εξασθένηση (διάδοση σήματος σε απόσταση 200km χωρίς αναμεταδότη)●Πολύ μικρός όγκος και βάρος●Δεν επηρεάζονται από σπινθήρες και υγρασία


Μειονεκτήματα οπτικών ινών

●Δυσκολία σύνδεσης των οπτικών ινών με άλλα εξαρτήματα●Απαιτείται τέλεια ευθυγράμμιση της οπτικής ίνας με τη φωτεινή πηγή του πομπού και τον ανιχνευτή φωτός του δέκτη.


Εφαρμογές οπτικών ινών

●Σε τοπικά δίκτυα Η/Υ●Στα αστικά δίκτυα για κάλυψη μεγάλων αποστάσεων με υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης●Σε τηλεπικοινωνιακές ζεύξεις μεγάλων αποστάσεων (επίγειες ή υποβρύχιες)●Σε βιομηχανικές περιοχές με υψηλό επίπεδο ηλεκτρομαγνητικού θορύβου●Για μετάδοση δεδομένων με υψηλές απαιτήσεις ασφάλειας από εξωτερικές παρεμβολές και υποκλοπές (π.χ. Στρατιωτικά δίκτυα)


Πηγές εκπομπής οπτικών σημάτων

●Πηγές λέιζερ (LASER)● Μεγαλύτερη ισχύ εκπομπής● Υψηλότερο ρυθμό μετάδοσης● Εκπέμπει συγκεκριμένο μήκος κύματος

●Δίοδοι εκπομπής (LED)● Χαμηλό κόστος● Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής● Μικρή ευαισθησία σε μεταβολές θερμοκρασίας


Διηπειρωτικές μεταδόσεις

●Ενσύρματες (υποβρύχιες)● Ομοαξονικά καλώδια● Οπτικές ίνες

●Ασύρματες (δορυφορικές)● Μικροκύματα


Υποβρύχιες διηπειρωτικές ζεύξεις

●ΤΑΤ12/ΤΑΤ13: υποβρύχια δίκτυα οπτικών ινών μήκους 7.000 km έκαστο, τα οποία συνδέουν την Αμερική με την Αγγλία και τη Γαλλία με ρυθμό μετάδοσης 5Gbit/sec το καθένα.●Οι υποβρύχιες οπτικές ίνες έχουν εξωτερική μεταλλική ενίσχυση.●Κάθε 200km τοποθετείται οπτικός ενισχυτής.●Διαθέτουν χάλκινους αγωγούς για την τροφοδοσία των οπτικών ενισχυτών.


Δορυφορικές ζεύξεις

●Οι γεωστατικοί δορυφόροι μένουν σταθεροί πάνω από το ίδιο σημείο της γης, καθώς κινούνται με ταχύτητα 11.040km/h σε ύψος 38.880 km.


●Πλεονεκτήματα: παρέχουν μεγάλο εύρος ζώνης και δεν επηρεάζονται από την απόσταση των επικοινωνούντων●Μειονεκτήματα: έχουν μεγάλους χρόνους διάδοσης, δεν παρέχουν καμία ασφάλεια υποκλοπής (χρειάζεται κρυπτογράφηση του σήματος) και απαιτείται μεγάλη ισχύς εκπομπής, καθώς υπάρχει μεγάλη εξασθένηση στο σήμα.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο - sch.grusers.sch.gr/jabatzo/files/yliko/pdf b lykeiou/epikoin...ΜΕΣΑ...

Documents