Skripta iz raunarskih mrea

Skripta iz raunarskih mrea

Raunarske mree1. POGLAVLJE Internet je globalna mrea koja prua ogroman broj servisa i usluga, i obuhvata stotine miliona korisnika. Raunarske mree se mogu klasifikovati prema razluitim kriterujumima, ali su najee tri klasifikacije:

Prema geografskom prostranstvu koje pokrivaju

Prema topologiji

Prema hijerarhijskom odnosu komunikacionih ureaja koji obrazuju odreenu mreu

Prema geografskom prostranstvu koje pokrivaju, mree delimo na lokalne (LAN), gradske (MAN), i globalne (WAN).

Prema topologiji, mree delimo na potpune (mesh), magistrale, prstene, oblik drveta, zvezde i hibridne.

Prema hijerarhijskom odnosu, mree moemo podeliti na serverske (postoji server i klijent) i klijentske (gde postoje samo klijenti).

Osnovna namena raunarske mree je da prenosi podatke. Podaci su pre svega elektronski fajlovi koji u optem sluaju reprezentuju npr. brojeve, rei, slova, simbole, ideje, koncepte, slike, zvuk, itd., svi oni se prebacuju u binarnu formu nula (0) i/ili jedinica (1) tj. bite.

Komunikacija podacima predstavlja razmenu podataka izmeu dva komunikaciona ureaja uz pomo medijuma za prenos.

Slika 1.1. Komunikacija podacima Komunikacija podacima moe biti lokalnog i udaljenog tipa. Lokalnog je tipa (local) ako se oba ureaja nalaze u okviru iste zgrade, a udaljenog (remote) tipa ako se ureaji nalaze na veem rastojanju.

Komunikacioni ureaji se sastoje iz dva dela: hardvera i softvera (programa) koji su meusobno integrisani tako da ine jednu kompaktnu celinu.

Vie ureaja meusobno povezanih (zajedno sa svojim vezama) ine jedan komunikacioni ureaj. Kljuna osobina jednog komunikacionog ureaja je efikasnost. Merenje efikasnosti sistema bazirana je na tri fundamentalne karakteristike, a to su:

Isporuka: Podaci moraju biti isporueni tano odreenom korisniku (odreenoj destinaciji). Tanost: Podaci moraju biti verno preneti. Ako je nastala greka tokom prenosa, ona mora biti ispravljena. Vremenska preciznost: Podaci moraju biti preneti u propisanom vremenskom intervalu.Da bi komunikacioni sistem za podatke mogao da funkcionie mora sadrati sledeih pet komponenti:

Poruka: Poruka je informacija (podatak) kojim elimo da komuniciramo. Moe biti tekst, slika, zvuk, video, i kombinacija ovih. Poiljalac: Poiljalac je ureaj koji alje poruke, npr. kompijuter, telefon, fax, video kamera. Primalac: Primalac je ureaj koji prima poruke, npr. kompijuter, video, fax.

Prenosni medijum: Prenosni medijum je fiziki put kojim poruka ide (upredene parice, koaksijalni kabl, optiki kabl, vazduh, voda).

Protokol: Protokol je skup pravila za komuniciranje izmeu ureaja. Predstavlja saglasnost izmeu komunikacionih ureaja da hoe da razmenjuju poruke.

Da bi se odredio kvalitet jedne mree koriste se sledea tri kriterijuma: Performanse (vrema prenosa, vreme odgovora, broj korisnika, vrsta prenosnog medijuma, hardver, softver). Pouzdanost (frekvencija padova, vreme oporavka veza, robusnost u vreme nepredvienih situacija). Sigurnost (zatita podataka od korienja neautorizovanih osoba, ureaja, zatita od virusa).Protokol je skup pravila za komunikaciju izmeu dva ureaja. On definie:

KO komunicira KAKO komunicira

KADA komunicira

Kljuni elementi protokola su: sintaksa, semantika i vremeSintaksa objanjava strukturu/format podataka koji se alju, odnosno nain kako e oni biti formirani.

Slika 1.2. Format rama za podatke Semantika objanjava znaenje svake sekcije formirane od bita tj. kako da se interpretira svaki od uzoraka bita, i koja akcija da se preduzrne: npr. da li da se ide na neki ruler ili finalnu destinaciju (semantika predstavlja logiku!). Vreme podrazumeva dve karakteristike: kada podaci treba da se poalju kojom brzinom da se poalju i da li ta brzina moe da se postigne.Standardi se uvode da bi se izvrilo usklaivanje svih protokola i komunikacija. Postoje dve kategorije standarda za komunikaciju podacima:

De jure standard prihvaen od oficijalno priznatog tela De facto standard uveden originalno od komercionalnih organizacija kao deo za rad njihovih proizvoda

Za komunikaciju podacima i telekomunikacije sledee su organizacije za standarde: ISO, ITU, ANSI, IEEE, EIA, Telcordia.

Da bi dva ili vie ureaja komunicirala mora postojati veza izmeu njih (najee u obliku kabla). Postoje dve komunikacije veza:

Veza taka taka (point to point):

Ko ovog sluaja veza je potpuno predodreena za komuniciranje samo dva ureaja koja su vezom spojena. Ceo kapacitet kanal dat je na upotrebu samo jednoj vezi (link-u).

Slika 1.3. Konfiguracija veze taka taka Veza vie taaka (Multipoint): Kod ove konfiguracije veze, vie od dva ureaja dele jednu vezu. Kapacitet kanala koji sadri ova veza (link) je u ovom sluaju podeljen i korien od vie korisnika.

Slika 1.4. Multipoint veza 2. POGLAVLJE Topologija oznaava kako je mrea konstruisana, bilo fiziki ili logiki. To je geometrijska predstava odnosa svih veza i odgovarajuih komunikacionih ureaja. Postoji pet osnovnih topologija mrea i to su: potpuna mrea (mesh) oblika zvezde (star) oblika drveta (tree)

oblika magistrale (bus) oblika prstena (ring)Ureaji na mrei mogu biti po hijerarhiji: jedan-jedan, (tj. jednak-jednak (peer-to-peer)) ili jedan- mnogi (tj. nadreeni-podreeni (master - slaves)).1) Potpuna (mesh) topologfja - kod nje svaki ureaj ima predodreenu vezu sa svim drugim

ureajima tj. svako je povezan direktnom vezom sa svakim. Prednosti mesh topologije sastoje se u tome to je ovo vrlo pouzdana mrea i pri otkazu neke veze ili ureaja jo uvek se moe nai put do drugog ureaja korienjem preostalih veza i ureaja.

Slabosti ove topologije su u tome to je skupa, jer za njenu realizaciju potrebno je postaviti veliki broj veza i veliki broj I/O portova. Zbog toga se ona koristi samo na kraa rastojanja ili za izuzetno vane zadatke (npr. vojno-odbrambene).

Slika 2.1. Mesh topologija 2) Oblik zvezde (star) - Kod ove topologije svaki ureaj ima odreenu vezu tipa taka-taka samo do centralnog kontrolnog ureaja zvanog hub. Uloga hubi-a prilikom prenosa podataka je da ih prosledi od ureaja koji alje podatke ka svim ostalim ureajima. Hub je lako proiriv ureaj te ukoliko ima dodatne konektore lako se mogu dodati novi prikjuci sa kablom i ureajem.

Slika 2.2. Topologija oblika zvezde Prednost ove topologije je to je jeftina i lako proiriva, a mana je da ukoliko doe do otkaza centralnog ureaja (hub-a) onda cela mrea prestaje da funkcionie.

3) Oblik drveta (tree) - predstavlja topologlju koja se sastoji od kombinacija zvezdastih mrea. Pri tome razlikujemo primarni hub koji je obino aktivan i sekundarne hub-ove. Moe postojati vie grana po sistemu grana na grani i tako redom. Ova struktura svojim izgledom podsea na drvo gde je primarni hub simbolika stabla, sekundarni predstavljaju grane, a krajnji komunikacioni uredjaji su kao lie na drvetu.

Slika 2.3. Topologija drveta Prednosti i mane ove topologije se nasleuju od prednosti i mana koje je poseovala mrea topologije zvezde. Dodatno treba naglasiti da sa prestankom rada primarnog hub-a mrea ne moe funkcionisati, dok sa prestankom rada nekog od sekundarnih hub-ova mrea moe i dalje da radi, ali bez ogranka iji je hub neispravan.4) Oblik magistrale (bus) - Magistrala je posebno interesantna topologija jer se kod nje ureaji nalaze povezani na jednu liniju koja se naziva kima (backbone). Samim tim i konfiguracija ove linije je vietakasta tj. jedna linija slui za povezivanje vie ureaja.

Slika 2.4. Topologija magistrale Na krajevima linije koja povezuje sve ureaje nalaze se terminatori koji slue da apsorbuju signal koji se linijom prostire, tj. da spree njegovu refleksiju. Prednosti ove lopologije su to je vrlo jednostavna i omoguava lako proirivanje sa novim ureajima, a mane su to to dolazi esto do preklapanja signala tj. kolizija. Takoe i oteenje dela kime automatski utie na kompletno prestajanje funktionisanja mree.5) Oblik prstena (ring) - To je takva mrea kod koje su ureaji povezani jedan za drugim tj. svaki ureaj ima svoja dva suseda. Tako povezani ureaji formiraju krug (prsten). Kod topologije prstena je takoe poznat i smer kretanja podataka koji moe biti u ili od smera kretanja kazaljke na satu. Prednosti ove topologije su jednostavnost i nema gubitaka u saobraaju (ne postoji preklapanja signala tj. kolizija), dok su mane da ukoliko doe do otkaza jednog ureaja ili jedne veze tada i mrea prestaje sa funkcionisanjem.

Slika 2.5. Topologija prstena 6) Hibridna topologija - je najei sluaj topologija lokalnih raunarskih mrea. Kod ove topologije imamo kombinaciju razliitih osnovnih topologija. Meutim, esto je ovakav raspored i neophodan jer zavisi od konkretne namene i potrebe onog koji realizuje mreu u svom okruenju. Prednosti i mane ove topologije se prenose od prednosti i mana koje poseduju mree od kojih su hibridne sastavljene.

Slika 2.6. Hibridna topologija Podaci izmeu dva ureaja se mogu prenositi nekim od sledea tri oblika prenosa (moda), a to su simpleks (simplex) poludupleks (half-duplex) pun dupleks, potpun dupleks. dupleks (full-duplex)

1) Simpleks - kod njega se komunikacija odvija samo u jednom smeru (kao npr. saobraaj u jednosmernoj ulici). Primer je (radna stanica) i monitor, ili tastatura i raunar. (Npr monitor moe samo da prima podatke od raunara, a takoe raunar samo prima podatke od tastature).

Slika 2.7. Simpleks korienjem primera radna stanica monitor 2) Poludupleks - kod njega oba komunikaciona ureaja mogu i da primaju i da alju podatke, ali ne u isto vreme. Kada jedan ureaj alje, drugi moe samo da prima i obrnuto. Kod poludupleksa je vrlo vana disciplina slanja odnosno propisano vreme kada je jedan ureaj u stanju poiljaoca (tada je drugi u stanju primaoca), a kada u stanju primaoca.

3) Potpuni dupleks - kod njega oba komunikaciona ureaja mogu i da primaju i alju podatke simultano.

Slika 2.8. Potpuni dupleks Ista veza se moe deliti za slanje/primanje oba ureaja ili mogu postojati dve veze, jedna za slanje, a druga za primanje podataka. Praktian primer potpunog dupleksa je telefonska mrea gde oba sagovornika mogu i priati i sluati!3. POGLAVLJE Postoje tri primarne kategorije mrea koje se klasifikuju na bazi geografskog prostora kojipokrivaju i to: lokalne mree (local area networks) - LANs gradske mree (metropolitan area networks) - MANs globalne mree (irokopojasne) ( wide area networks) WANs

1) Lokalna mrea (LAN) - To je obino privatna mrea namenjena da povee komunikacione ureaje na kratkoj distanci (npr. unutar jedne kancelarije, zgrade ili kampa). Geografsko prostranstvo LAN-a je limitirano na nekoliko kilometara, a sa dodatnim pojaavaima i do desetak kilometara.Prevashodna namena ove mrea je da se neki resursi/dobra zajedniki koriste (npr. zajedniko korienje tampaa, softvera, baza podataka itd). Obino se grupie vie ureaja i odreuje njihovo pravo (prioritet) prema zajednikim resursima (npr. inenjerska grupa, proizvodna grupa, finansijska grupa itd.)

Za LAN mree se koristi samo jedan prenosni medijum (npr. koaksijalni kabl, optiki kabl i td.), a najee topologije LAN-a su: magistrala, prsten i zvezda. Obino je brzina LAN-a od 4 do 16Mb/s, a neki rade i na lOOMb/s.2) Gradska mrea (MAN) - To je mrea predviena da pokrije ceo jedan grad. Moe biti jedinstvena mrea (npr. mrea kablovske televizije), a moe se sastojati i od vie LAN-ova koji su konektovani u veu mreu.Sto se tie vlasnitva MAN moe biti svojina privatne firme (npr. kablovska televizija) ili javni servis (npr. mrea gradskih biblioteka, mrea saobraajne signalizacije itd.)

Slika 3.1. MAN mrea sastavljena od vie LAN-ova

3) Globalna mrea (WAN) - Ova mrea omoguava prenos podataka na velike daljine (velikegeografske udaljenosti). Po prostranstvu moe zahvatati jednu oblast, dravu, vie drava, kontinent, pa i samu zemaljsku kuglu. Najkaraktenstiniji primer globalne mree je Internet koji obuhvata celu Zemlju i mrea telefonije takoe pokriva kompletnu planetu.

WAN mrea se esto sastoji iz vie MAN i LAN mrea, ali moe biti i specijalno konstruisana za odreene potrebe (npr. vojne, meteoroloke i td.). Ona moe koristiti javne, pozajmljene i privatne komunikacione ureaje i veze, a sve sa ciljem da se prenos informacija ostvari. Moe se desiti da WAN pripada i samo jednoj kompaniji tj. da su sve veze i ureaji vlasnitvo samo jedne firme (ili drave).4) Internet i Internetworking Postoji razlika izmeu ova dva termina koja se prepliu, koja isto zvue, ali razliito znae, a to su Internet i internet. Kada se poveu dve ili vie lokalnih mrea onda se to naziva internet ili inlernerworking. One se povezuju tzv. meumrenim ureajima kao to su ruter ili kapija (gateway-i). Dakle to bi u opstem sluaju mogla biti jedna MAN ili WAN mrea sastavljena od dve ili vie lokalne mree.Meutim lnternet (sa velikim slovom I) predstavlja tano efinisanu globalnu WAN mreu koja pokriva celu zemaljsku kuglu i koja obuhvata stotine miliona korisnika irom sveta. Zbog toga sa ova dva pojma znatno razlikuju.Osim intemeta i Interneta esto se sree i pojam intraneta. Intranet je po svojim osobinama slian Internetu, ali je to Internet u malom tj. definisan samo za odreenu firmu. On prema spoljnjem svetu ima zatitu, tj. ka njemu ne mogu pristupiti spoljnji korisnici Interneta bez posebne dozvole. Sa druge strane unutar firme ovo je Intenet u malom tako da se mogu koristiti svi dostupni resursi kao na pravom Internetu.4. POGLAVLJE OSI model je uveden od strane ISO organizacije i slui da dva razliita sistema komuniciraju bez obzira na njihovu arhitekturu. Na bazi OSI modela konstruie se mrena arhitektura tako da bude fleksibilna, robusna i operativna u svakom segmentu prenosa podataka. OSI model se sastoji iz sedam nivoa i to: fiziki, nivo povezanih podataka, mreni, transportni, nivo sesije, nivo prezentacije i nivo aplikacije.

Slika 4.1. OSI model Donja tri nivoa (fiziki, povezanih podataka i mreni) se nazivaju nivoi za odravanje mree. Gornja tri nivoa ( sesije, prezentacije i aplikacije) se nazivaju korisniki nivoi.

1) Fiziki nivo

On omoguava prenos nizova bita kroz prenosni medijum. Ovaj nivo je odgovoran za sledee:

Fizike karakteristike interfejsa i prenosnog medijuma (interfejs izmeu komunikacionih ureaja i transmisionog (prenosnog) medijuma i tip transmisionogmedijuma (npr. koaksijalni kabl). Predstava bila - nule (0) i jedinice (1) moraju da se konvertuju u signaleelektrine ili optike. Definie se tip konverzije (kako se 0-le i 1-ce pretvaraju usignale, npr. unipolarni, polarni...). Brzina prenosa je broj bita u sekundi. Ova brzina je povezana sa duinom jednogbita tj. vremenom potrebnim da se prenese jedan bit. Sinhronizacija bita - poiljalac i primalac moraju biti sinhronizovani na nivou bita, odnosno sat ova dva mora da bude usklaen.

Definicija konfiguracije linije - moe biti taka-taka ili vie takasta konfiguracja,(kada jednu vezu koristi vie komunikacionih ureaja kao npr. kod topologijemagistrale). Fizika topologija - definie kako su komunikacioni ureaji konektovani da biformirali mreu. Oblik prenosa (Transmission mode) - definie pravac i dinamiku prenosapodataka izmeu dva ureaja.2) Nivo povezanih podataka On omoguava ostvarivanje pouzdane veze od vora do vora, i za gornje slojeve alje podatke osloboene od greki koje mogu nastati na fizikom nivou. Nizove bita pretvara u ramove i obrnuto (na predaji).

Slika 4.2. Prikaz prenosa podataka pri slanju tj. prijemu gledano sa aspekta nivoa povezanih podataka Nivo povezanih podataka je odgovoran za: Formiranje ramova - primljeni niz bita se transformie u jedinice podataka zvane ramove na ovom nivou. Fiziko adresiranie - ako ramovi treba da se poalju u razliite delove (iste mree na kojoj su i primalac i poiljalac onda ovaj nivo dodaje zaglavlje (header H2) ime se definiu fizike adrese primaoca i poiljaoca. Ako se ram alje van mree (poiljaoca) onda se kao destinaciona adresa stavlja adresa od ureaja koji prosljeuje ramove ka sledeoj mrei (npr. adresa rutera).

Kontrola protoka - primenjuje se mehanizam za kontrolu protoka da npr. poiljalac ne "zatrpa" primaoca sa ramovima. Primalac informie poiljaoca o tome koliko ramova je obraeno i da li da alje nove. Kontrola greke - ugraen je mehanizam ta detekciju i ponovno slanje oteenihramova. Takoe i mehanizam za spreavanje pojave duplih ramova. Ovo se postiedodatkom T2 na kraju rama. Kontrola pristupa - ako su dva ili vie ureaja konektovana na istu vezu, ovaj nivo takoe regulie ko i kada ima kontrolu nad vezom.3) Mreni nivo Ovaj nivo je odgovoran za prenos poruka od izvora do destinacije (od poiljaoca do primaoca) kroz potencijalno vei broj mrea. Dok nivo povezanih podataka "brine" o prenosu podataka izmeu dva komunikaciona ureaja "unutar" jedne mree, a mreni nivo regulise prenos od poiljaoca do primaoca.

Slika 4.3. Mreni nivo pri slanju podataka Mreni nivo je odgovoran za:

Logiko adresiranje - kada paket podataka (ramovi) preu granice jedne mreepotrebno je specifino adresiranje (koje nije fiziko) da bi podaci stigli od poiljaoca doprimaoca. Zato se dodaje zaglavlje ( H3 ) koje izmeu ostalog sadri LOGIKE adresepoiljaoca i primaoca. Rutiranje - kada je vie mrea meusobno povezano onda konekcioni ureaji (npr.ruteri i gateway-i) alju pakete ka destinaciji. Funkcija mrenog nivoa je da omogui ovaj mehanizam koji se naziva rutiranje.4) Nivo transporta On je odgovoran za prenos cele poruke od poiljaoca do primaoca (end-to-end ). Za razliku od mrenog nivoa koji samo brine o prenosu pojedinanih paketa (ramova) od poiljaoca do pnmaoca, nivo transporta brine da se svi paketi poredaju po redosledu i da je cela poruka primljena. Takoe brine o kontroli greke i kontroli protoka: na nivou cele veze od poiljaoca do primaoca.Radi sigurnosti prenosa (securitv) transportni nivo moe kreirati KONEKCIJU izmeu krajnjih korisnika. To je jedna logika staza od izvora do destinadje i svi paketi idu samo tom stazom. Ona se naziva virtuelno kolo. Tri su koraka u stvaranju ove konekcije: uspostavljanje konekcije

prenos podataka

raskidanje konekcije Odgovornosti transportnog nivoa su:

Adresiranje porta - zaglavlje koje se dodaje na transportnom nivou sadri i adresu porta. (Port je pristupna taka gde program prima / aije podatke. Proces je program ili deo programa koji se izvrava na kompjuteru). Segmentacija i ponovno skupljanje poruke - cela poruka se razbija (segmentira) na manje ramove, svakom ramu se dodaje redni broj. Kada ramovi stignu do destinacije ponovo se skupljaju i reaju na osnovu rednih brojeva.

Kontrola konekcije - postoji mogunost transfera podatka "sa konekcijom" i "bez konekcije ". Kod prvog se najpre uspostavi veza pa onda ide prenos podataka jednom te istom vezom, dok kod drugog se alju ramovi podataka raznim putanjama kroz mreu, a na prijemu se reaju po zahtevanom redosledu.

Kontrola protoka - kontrola se ovde odnosi na protok "s-kraja-na-kraj" (eno-to-end), za razliku od nivoa povezanih podataka (gde se protok meri u odnosi na jednu vezu). Kontrola greke - kontrola se odnosi na greke "s-kraja-na-kraj", za razliku od nivoa povezanih podataka. Greka se meri na nivou cele poruke tj. rauna se broj pogrenih ramova u toku prenosa jedne poruke. Korekcija se obavlja zahtevom za retransmisiju (ponovno slanje).5) Nivo sesije Nivo sesije uspostavlja, odrava i sinhronizuje interakcije izmeu komunikacionih ureaja. Odgovornosti nivoa sesije su:

Kontrola dijaloga - omoguava da dva sistema uspostave dijalog tj. omoguava da se uspostavi komunikacija izmeu dva procesa u obliku poludupleksa ili punog upleksa. Sinhronizacija - nivo sesije daje mogunost da se u podatke ubace kontrolni biti za sinhronizacifu.6) Nivo prezentacije On vodi rauna o sintaksi i semantici informacija koje se razmenjuju izmeu dva komunikaciona ureaja. Odgovornosti nivoa prezentacije su:

Translacija - to je proces promene formata informacije (npr. primena ASCII karakterau binarne nizove nula i jedinica pri slanju i obrnuto, pri prijemu). Zatitno kodovanje (enkripcija) - za poverljive informacije potrebno je uvesti kodovanje kako bi se informacije zatitile od neautonzovamh korisnika. Kompresija - to je postupak kojim se smanjuje broj bita koji je potrebno preneti. Ona je posebno vana kod prenosa multimedijalnih sadraja kao to su slike, audio, video itd. koje inae zauzimaju veliki memorijski prostor.7) Nivo aplikacije On omoguava korisniku, bilo da je to ovek ili softver, da pristupi raunarskoj mrei. Osim sto omoguava pristup on nudi i itav spektar servisa kao to su: elektronska pota, pristup udaljenim (fajlovima i njihov transfer, korienje i upravljanje zajednikim bazama podataka itd).Mogunosti ovog nivoa su:

Virtuelni mreni terminal - to je program koji omoguava korisniku da preko lokalnog teiminala pristupi udaljenom komunikacionom ureaju i da izvrava naredbe kao da se nalazi direktno na tom, udaljenom. Prenos fajlova, pristup i upravljanje fajlovima - realizovan je u obliku aplikacija koje omoguavaju korisniku da pristupi fajlovima na udaljenom ureaju, da ih prenese na lokalni i da upravlja njima. Elektronska pota - omoguava slanje/primanje elektronske pote kao i druge mogunosti vezane za potu. Servis direktorijuma - omoguava pristup distribuiranim bazama podataka na mrei ioptim informacijama o razliitim servisima i objektima (npr. web servisi i si.).5. POGLAVLJE Da bi se izmeu komunikacionih ureaja na mrei prenele poruke koriste se odgovarajui signali. Signali sa aspekta prenosa podataka predstavljaju zapis neke informacije koja se generie ili prenosni kroz fiziki medijum. Obino se signali prenose u elektrinom ili svetiosnom obliku. Osnovna podela signala po kriterijumu kontinulanosti je na analogne i digitalne.Analogni signal se moe opisati matematiki pomou kontinualne krive i podrazumeva glatke promene u vremenu. To znai da kada na vremenskoj osi razmak izmeu taaka tei nuli to i na ordinati razlika u vrednosti signala za ta dva trenutka tei nuli. Kontinulanost podrazumeva da su sve take meusobno povezane i da nema naglih skokova tj. promena (primer kontinualnog signala je sinusoida ili npr. ljudski govor).

Slika 5.1. Kontinualni signal Digitalni signal sadri odreen, ogranien broj vrednosti. Te vrednosti se nazivaju diskretne i mogu biti iz jednog odreenog skupa npr. V={V1, V2, V3, V4}. To bi znailo da signal V moe imati samo neku od navede etiri vrednosti. Kod digitalnih signala postoji nagli (skokovit) prelaz sa jedne vrednosti na drugu.

Slika 5.2. Digitalni signal sa samo dva nivoa

Signali koji se prenose kroz odreenu mreu mogu biti ili analogni ili digitalni. Analogni signali mogu imati bilo koju vrednost iz odreenog opsega (tj. beskonano mnogo vrednosti), dok diskretni signali mogu imati samo odreen, unapred propisan, broj vrednosti.Ukoliko signal poseduje odgovarajui uzorak koji se ciklino ponavlja (posle tano odreenog vremena) onda se takav signal naziva periodian.Perioda je vreme za koje se jedan ciklus kompletira i obino se obeleava sa T.

Slika 5.3. Periodini signali (analogni i digitalni) Aperiodini signal je takav kod koga ne postoji uzorak koji se posle tano odreenog vremena ponavlja.

Slika 5.4. Aperiodini signali (analogni i digitalni) 1) Analogni signali

Analogni signali mogu biti prosti (jednostavni) ili sloeni (kompozitni). Primer jednostavnog analognog signala je sinusoida - ne moe se rastaviti na prostije. Kompozitni signali su sastavljeni od vie prostih i esto se mogu prikazati kao suma prostih signala.Najosnovniji primer prostog analognog signala je sinusoida:

Slika 5.5. Sinusoida Ovaj signal se moe opisati sa tri elementa: amplitudom

periodom ili frekvencijom ili krunom frekvencijom

fazom Amplituda je vrednost signala u bilo kojoj laki krive. Tako u nekoj taki t0, vrednost amplitude e biti y(t0). Za neki analogni signal esto se definie maksimalna vrednost amplitude (max) i minimalna vrednost amplitude (min), jer se pretpostavlja da signal ima ogranieni opseg vrednosti.

Perioda je vreme za koje signal kompletira jedan ciklus. Oznaava se sa T.Frekvencija - je inverzna veliina u odnosu na periodu. Obeleava se najee sa F i predstavlja broj perioda u sekundi (broj ciklusa koji se kompletira u jednoj sekundi ). Jedinica za frekvenciju je Hz (Herz). Veza frekvencije i periode je F=1/T. Kruna frekvencija je u vezi sa frekvencijom sledeom formulom = 2 * n * F. Faza opisuje poziciju talasnog signala u odnosu na vremensku nultu taku.

Signal sastavljen od dve ili vie sinusoida naziva se kompozitni (sloeni) signal.

Svaki signal poseduju svoj spektar. Spektar signala je skup svih frekvencija koje sadre signal.irina spektra (eslo se naziva i propusni opseg) - je opseg frekvencije koje poseduje signal - od najnie do najvie. Rauna se kao razlika najvie i najnie frekvencije (F= Fmax- Fmin ).

Vremenski domen opisuje promenu amplitude signala u vremenu. Faza i frekvencija nisu eksplicitno (direktno) uoljivi u ovom domenu.

Slika 5.6. Signal u vremenskom domenu Frekvencijski domen opisuje promenu amplitude u odnosu na frekvenciju. Faza i perioda (T) nisu eksplicitno uoljivi u ovom domenu.

Slika 5.7. Promena amplitude u frekvencijskom domenu

2) Digitalni signali Digitalni signali se koriste najee da predstave binarne 0-le i 1-ce na odgovarajui nain (obino kao naponske impulse).

Slika 5.8. Povorka bita predstavlja naponskim impulsima Dve osnovne veliine kojima se opisuje generisanje signala su: interval bita i protok bita.

Interval bita predstavlja vreme koje je potrebno da se generie tj. poalje 1 bit. Interval bila je oznaen sa Tb. Jedinica za interval bita je sekund. U poreenju sa analognim signalom interval bita bi bio ekvivalentan periodi kod periodinog analognog signala.Protok bita predstavlja broj generisanih bita u sekundi. Oznaka koja se koristi je B, a jedinica je bit kroz sekundu [b/sj. Veza protoka bita i intervala bita je B=1bit/Tb. Protok bita je analogan sa frekvencijom kod analognih signala.Ako se izvri dekompozicija digitalnih signala moe se dobiti beskonaan broj sinusoida koje se nazivaju harmonici.6. POGLAVLJE 1) Konverzija digitalnog u digitalni signal (D/D konverzija) Ova konverzija je proces kojim se digitalna informacija predstavlja digitalnim signalom. Naziva se jo i kodiranje jer se binarne 1-ce i 0-le fransformiu (kodiraju) u niz npr. naponskih impulsa koji se dalje mogu prenositi preko medijuma za prenos (koaksijalnih kablova, elektrinih kola i td.). Postoje tri vrste signala koji se koriste za kodiranje i to su: Unipolarni (jednopolarni)

Polarni

Bipolarni (dvopolarni)Unipolarni (jednopolarni) signali - ovo je vrlo jednostavno kodiranje i radi na principu ima napona - nema napona. Binarna jedinica se obeleava sa nekim (pozitivnim ili negativnim) naponom, dok binarna nula se oznaava sa naponom jednakim nuli.

Slika 6.1. Unipolarni signal Ovaj signal se zove unipolarni jer ima samo jedan nivo za napon. Prednosti ovog naina kodiranja su to je vrlo jednostavan za realizaciju i za shvatanje. Loe osobine ovog naina kodiranja su postojanje jako izraene jednosmerne komponenete i problemi sa sinhronizacijom na prijemu.Jednosmerna komponenta za neki signal se moe odrediti kao suma svih vrednosti signala podeljena sa brojem tih impulsa. Prilikom prenosa kroz mreu tj. elektrina kola, jednosmerna komponenta je nepoeljna jer komplikuje sam sistem prenosa.Polarni digitalni signal - ovi signali imaju dva nivoa za amplitudu pozitivan i negativan nivo. Na ovaj nain se postie da se srednja vrednost signala smanjuje, a time i jednosmerna komponenta potiskuje. Najpopularnija su sledee tri vrste kodiranja polarnim signalom:NRZ (non return to zero bez povratka na nulu) sa dve varijante: NRZ-L (non return to zero level)

NRZ-I (non return to zero level inverse)

RZ (return to zero sa povratkom na nulu)

Bifazna (dvofazna) sa dve varijante:

Maester kod

Diferencijalni Manester kod

Kod NRZ kodiranja signal je ili pozitivan ili negativan, tj. nikada nema vrednosi nula. Tako npr. kod kodiranja NRZ-L bit 0 moe da se kodira kao pozitivan naponski impuls, a bit 1 kao negativan. Takode moe da se koristi i obrnuta logika tj. bit 0 da se kodira sa negativnim, a bit 1 sa pozitivnim impulsom.

Slika 6.2. Kodiranje sa signalom NRZ-L

Problem kod ovog kodiranja nastaje kada se javlja veliki broj uzastopnih nula i jedinica paje teko uspostaviti sinhronizam. Ovaj problem se delimino reava korienjem kodiranjaNRZ-I.Kod NTZ - I kodiranja vri se kodiranje gledanjem prethodnog stanja, tj. prethodnog bita. Tako ako doe (1) onda dolazi do promene u odnosu na prethodno stanje, a ako doe (0) onda do promene ne dolazi. Prvi bit slui samo za uporeenje tj. kao referentni.

Slika 6.3. Kodiranje korienjem NRZ-I Jasno je da kod ovog kodiranja sluaj vie uzastopnih jedinica ne bi doveo do problema sa jednosmemom komponentom i sinhronizmom, ali sluaj vie uzastopnih nula nije prihvatljiv.Kod RZ kodiranja postoje tri nivoa, pozitivan, nulti i negativan. Signal se menja na polovini bitskog intervala i to npr., ako se kodira binarna nula onda je to pola negativnog impulsa i pola nultog, a ako se kodira binarna jedinica onda je to pola pozitivnog impulsa i pola nultog.Ovo je dobra vrsta kodiranja zbog lakog uspostavljanja sinhronizacije, jer se promene deavaju na svakom bitu bez obzira da li su u pitanju nule ili jedinice i bez obzira koliko ih uzastopno ima.

Slika 6.4. RZ kodiranje Bifazno kodiranje predstavlja najbolje reenje za sinhronizaciju. Kod njega se signal menja na polovini bitskog intervala, ali ne na nulu kao kod RZ ve na suprotnu vrednost.Razlikujemo dva tipa kodimja i to: Manester kod

Diferencijalni Manester kod

Kod Manester koda postoje promene od pozitivnog ka negativnom ili od negativnog ka pozitivnom na polovini bitskog intervala. Tako npr. binarna jedinica se moe kodirati promenom od negativnog napona u pozitivan, a binarna nula se moe kodirati promenom napona od pozitivnog ka negativnom.

Slika 6.5. Manester kod to se sinhronizacije tie postie se isti efekat kao i RZ, ali sa samo dva nivoa za napon (nema nultog nivoa kao kod RZ-a).Kod diferencijalnog Manester koda tranzicija znai dolazak binarne nule (0), a nemanje tranzicije oznaava dolazak binarne jedinice (1).Kod bipolarnih digitalnih signala razlikujemo osnovne tri vrste kodiranja i to su: AMI B8ZS HDB3 kodoviAMI kod ima osobinu da se binarna nula kodira sa naponom nula, a binarna jedinica se kodira sa naponom veim ili manjim od nule. Naime svaka nova jedinica se kodira sa naponom suprotnim od onoga kojim se kodirala prethodna.

Slika 6.6. AMI kod 2) Konverzija analognog u digitalni signal

Konverzija analognog u digitalni signal predstavlja proces digitalizacije signala. Kod ovog procesa dobija se konaan broj vrednosti digitalnog signala kojim se opisuje analogni signal koji u optem sluaju ima beskonaan broj vrednosti.

Slika 6.7. A/D konverzija

Impulsna amplitudska modulacija (PAM) ova modulacija konvertuje analogni signal u digitalni, tako to uzima vrednost analognog signala u takama koje se nalaze na tano odreenim meusobnim rastojanjima (ekvidistantnim takama). Odmeravanje (odabiranje) je proces kojim se na tano odreenim, ekvidistantnim intervalima meri vrednost signala i na bazi tih mera dobija se PAM signal.

Slika 6.8. Konverzija kontinualnog signala u PAM

Amplitude su kod dobijenog PAM signala jo uvek analognog oblika (nisu digitalni signali).

Impulsna kodna modulacija (PCM) prevodi diskretne signale dobijene PAM-om u kompletan digitalni signal. Prilikom ovog postupka najpre se vri kvantizacija. Kvantizacija je proces kojim se svaka od vrednosti amplitude pretvara u ogranien broj unapred propisanih vrednosti. Da bi se to ostvarilo koristi se kvantizer, tj. algoritam koji za svaku vrednost ulaznog signala odreuje odreenu, unapred definisanu vrednost izlaznog signala.

Slika 6.9. Primer kvantizera Odabiranje (odmeravanje) je kljuni proces pri formiranju PAM signala. Da bi se tano reprodukovao analogni signal pri formiranju PAM-a, frekvencija odabiranja treba da je najmanje dva puta vea od najvee frekvencije koju poseduje analogni signal.3) Konverzija digitalnog u analogni signal (D/A) Ova konverzija se jo naziva i digitalno-analogna modulacija. Predstavlja proces pretvaranja binarnih simbola (0-a i 1- ica) u analogni signal.

Slika 6.10. D/A konverzija Najednostavniji analogni signal je sinusoida. Ona je opisana amplitudom, frekvencijom i fazom Digitalni signal moe da se konvertuje u sinusoidu tako da varira:

Amplituda

Frekvencija

FazaAmplitudska digitalna modulacija (ASK) kod nje se menja amplituda. Frekvencija i faza su konstantne dok se amplituda menja sa nailaskom nula i jedinica. ASK je osetljiv na um.

Slika 6.11. ASK modulacija

Frekvencijska digitalna modulacija (FSK) - Kod nje su amplituda i faza nepromenjene dok se frekvencija menja sa nailaskom nula i jedinica.

Slika 6.12. FSK modulacija

Fazna digitalna modulacija (PSK) Kod nje faza varira, a amplituda i frekvencija su konstantne. Obino se faza menja za 1800 kod prelaza sa nule na jedinicu i obrnuto.

Slika 6.13. PSK modulacija Osim pomenute tri digitalne modulacije u upotrebi su najee i hibridne varijante. To su u stvari kombinacije nekih od gore pomenutth digitalnih modulacija. Tako npr. imao QAM modulaciju (Ouadrate Amplitude Modulation) tj. kvadratnu ampliludsku modulaciju. Ona je kombinacija ASK i PSK. QAM ima jednu vrednost amplitude i etiri vrednosti faze.

Slika 6.14. QAM hibridna modulacija

4) Analogno analogna konverzija (A/A) To je predstava analogne informacije sa analognim signalom. Primer je radio predaja gde se glas govora iz studija gde se nalazi voditelj programa pretvara u elektro magnetni talas (radio talas koji je analogni signai) i prostire kroz prostor do radio prijemnika.

Slika 6.15. A/A konverzija Modulacija analognog u analogni signal se ostvaruje pomou: Amplitudske modulacije AM

Frekvencijske modulacije FM

Fazne modulacije PM

Amplitudska modulacija - kod nje definiemo tri vrste signala: moduliui signal

nosilac

modulisani signal

Moduliui signal je onaj koji treba da se obradi, nosilac je pomoni signal koji omoguava da se sa njim obradi moduliui, a modulisani je rezultat obrade tj. rezultujui signal.

Slika 6.16. Rezultujui signal Kod AM modulacije frekvencija i faza rezuitujueg signala ostaju isti (nasleduju te vrednosti od nosioca) dok se amplituda menja.Frekvenciska modulacija (FM) - takoe koristi pomenute tri vrste signala: moduliui, nosilac i modulisani.

Slika 6.17. Moduliui signal

Slika 6.18. Nosilac

Slika 6.19. Rezultujui signal

Kod frekvencijske modulacije amplituda i faza rezultujueg signala zadravaju konstantnu vrednost dok se jedino frekvencija (perioda) menja saglasno promenama moduliueg signala.

Fazna modulacija (PM) - koristi se kao alternativa frekvrencijskom modulisanju. Ampliluda i frekvencija rezultujueg signala su nepromenjive dok se faza menja obino za 180 stepeni.

7. POGLAVLJE Posmatrajmo u optem sluaju prenos digitalnih podataka u jednom smeru, od poiljaoca ka primaocu. Razlikujemo dva sluaja:a) kada su poiljalac i primalac spojeni sa vie provodnika i

b) kada su spojeni samo sa jednim provodnikom.

Na osnovu toga formira se i podela prenosa digitalnih podataka na pararelni i serijski prenos, a serijski prenos se jo deli na sinhroni i asihroni.Paralelni prenos - Binarni podaci sastavljeni od nula i jedinica se organizuju u grupe od po n bita. Ovih n bita se alje istovremeno preko n provodnika i to predstavlja paralelni prenos. Prednost paralelnog prenosa u odnosnu na serijski je velika brzina, a mana zato to je skup. Zbog toga se paralelni prenos koristi samo na kratkim rastojanjima.

Slika 7.1. Paralelni prenos Serijski prenos - Kod serijskog prenosa poiljalac i primalac su povezani samo jednim kablom, pa se biti prenose jedan za drugim. Slabost serijskog prenosa je sporost pri prenosu, a prednost to je jeftiniji jer je potrebna samo jedna veza da bi se prenos ostvario.

Slika 7.2. Serijski prenos

Na bazi toga kako se biti prenose serijski prenos se moe podelili na asinhroni i sinhroni.Asinhroni serijski prenos - Prilikom ovog prenosa formira se grupa bita (npr. jedan bajt) i alje od poiljaoca ka primaocu. Kod njega nije propisano u kom vremenskom intervalu poslati bite odnosno ne postoji ritam (takt po kome se alju biti). Tako da primalac nije u stanju da predvidi kada e mu sledea grupa bita doi. Zbog toga se na bite koje poiljalac alje dodaju i ekstra biti. To su takozvani START i STOP biti. Tako je START bit obino 0, a STOP bit obino 1. Tako da grupa bita koja se alje je uveana za dva bita.

Slika 7.3. Asinhroni nain prenosa podataka Sinhroni serijski prenos - Kod sinhronog serijskog prenosa, niz bita se kombinuje u dugaki ram koji sadri vie bajtova. Ne postoji razmak izmeu bajtova koji se alju. Primalac je odgovoran da grupie bajtove. Vreme slanja (tj. takt) je veoma vaan kod sinhronog prenosa. Od takta zavisi tanost primljene informacije. Prednost sinhronog prenosa u odnosu na asinhroni je brzina, jer nema ekstra bita (START, STOP bita). Bajt za sinhronizaciju se smeta na nivou povezanih podataka.

Slika 7.4. Serijski sinhroni prenos DTE DCE interfejs se sastoji od sledeih elemenata:

DTE ( Dala Terminal Equipemet) tj terminala za podatke DCE (Data Ciraui Terminating Eguipemnt) tj. mrenog koia za podatkeOvaj interfejs je posebno vaan kada se analognom mreom (npr. telefonskom) ele preneti digitalni podaci. Prilikom prenosa podataka sa jednog kraja mree na drugi ukljuena su etiri ureaja, dva DTE-a i dva DCE-a.

Slika 7.5. Prenos podataka korienjem DTE-DCE interfejsa

DTE (terminal za podatke) je element koji po svojoj funkciji predstavlja ili izvor ili odredite binarnih digitalnih podataka. Na fizikom nivou to moe biti npr. terminal (monitor), mikrokompjuter. kompjuter, tampa, faks ili slina maina koja ili genene ili prima digitalne podatke.

Obino DTE ne moe direktno da komunicira sa drugim DTE jer se izmeu njih nalazi analogna mrea pa se zbog toga kao posrednik u komunikaciji uvodi DCE.DCE (mreno kolo za podatke) poseduje funkcije koje omoguavaju da prima i da alje signale u analognom ili digitalnom obliku kroz mreu. Naime, u jednom sluaju podaci se primaju u digitalnom obliku i odailju kroz mreu kao analogni, a u drugom sluaju se primaju kao analogni, a odailju prema DTE-u u digitalnom. To znaci da na fizikom nivou DCE dobija signale koje je generisao DTE, konvertuje ih u odovarajui signal, a zatim alje ka mrei, i obrnuto na strani prijema Najoitiji primer DCE-a na fizikom nivou je modem koji poseduje dve funkci|a. modulacije i demodulacije koje i odgovaraju gore pomenutim transformacijama signala.

Godinama su razvijeni standardi za definiciju konekcije izmeu DTE-a I DCE-a.

Slika 7.6. DTE DCE interfejs Svaki od razvijenih standarda daje modele za karakteristike konekcije i to: mehanike

elektrine

funkcionalne

Najznaajniji su standardi koje su predloile dve organizacije i to: EIA (su EIA-232. EIA - 142. EIA - 449)

ITU (V 32, X.25, X21)2010Page 1