Tehnološke osnove komunikacije

Uporaba prosojnic je namenjena izključno za interno uporabo študentov Višje šole za informatiko na TŠC Nova Gorica

TŠC NOVA GORICA VIŠJA ŠOLA ZA INFORMATIKO PREDMET: RAČUNALNIŠKE KOMUNIKACIJE IN OMREŽJA

Nova Gorica, oktober 2004 SIMON ABOLNAR, univ. dipl. ing.

Tipi prenosnih kanalov

• Glavne lastnosti prenosnih kanalov so:

- smernost

- organizacija podatkov

- način kodiranja podatkov

- način sinhronizacije posameznega bita

- število priključkov na prenosnem mediju

• Pomembna lastnost prenosnega kanala je tudi kapaciteta prenosnega kanala (bit/s)

Smernost prenosnega kanala

• Prenosni kanal je lahko dvosmeren (duplex) ali enosmeren (simplex).

• Dvosmeren kanal ima dve različici:

- sočasno dvosmeren kanal (full duplex) in

- izmenično dvosmeren kanal (half duplex)

T R

TR

T R

TR

Zaporedni in vzporedni kanal

• Prenosni kanal lahko podatke prenaša na dva načina

• Prenosne kanale tako lahko razdelimo na:

- zaporedne (serijske) kanale in

- vzporedne (paralelne) kanale

• Pri zaporednih kanalih je potrebna konverzija

T R

TRP/S

S/P

S/P

P/S

Kodiranje podatkov

• V računalniku se podatki vedno prenašajo v binarni obliki, kar pomeni, da so predstavljeni z zaporedjem logičnih ničel in enic

• Ločimo:

- digitalne kanale

- analogne kanale

T R

TRD/A

A/D

A/D

D/A

Sinhronizacija prenosa

• Glede na sinhronizacijo govorimo o:

- asinhronih prenosnih kanalih

oddajnik in sprejemnik se sinhronizirata za vsak

prenesen bajt

- sinhronih prenosnih kanalih

oddajnik in sprejemnik se sinhronizirata za

prenesen paket

• V praksi se v veliki večini primerov uporablja sinhrone prenosne kanale

• Izkoriščenost sinhronih prenosnih kanalov je veliko večja od izkoriščenosti asinhronih prenosnih kanalov

Število priključkov na prenosni medij

• Prenosne kanale lahko delimo na:

- dvotočkovne prenosne kanale

- skupinske prenosne kanale

• Dvotočkovni prenosni kanal povezuje dve točki

(računalnik-računalnik, računalnik-vozlišče, vozlišče-vozlišče)

• Skupinski kanal povezuje več aktivnih elementov (računalnikov, vozlišč) na en prenosni kanal

Kapaciteta prenosnega kanala

• Kapaciteta prenosnega kanala določa maksimalno število bitov na sekundo, ki jih še lahko prenese prenosni kanal

• Primer: 10 Mbit/s

Prenosni mediji

• Osnova fizične plasti je prenosni medij, ki povezuje notranja vodila dveh ali več računalnikov ali drugih elementov določenega sistema

• Prenosni mediji so naprave, ki omogočajo prenašanje bitov v obliki digitalnega ali analognega signala od izvora do ponora

• Bistvena lastnost prenosnega medija je njegova frekvenčna karakteristika

Frekvenčna karakteristika in pasovna širina

• Frekvenčna karakteristika prenosnega medija opredeljuje najnižjo in najvišjo frekvenco sinusnega signala, ki jo medij lahko prenese

• Pasovno širino lahko definiramo kot razliko med najvišjo in najnižjo frekvenco sinusnega signala, ki jo še lahko prenašamo preko prenosnega medija

Frekvenčna karakteristika in pasovna širina

• Frekvenčna karakteristika prenosnega medija pogojuje sposobnost prenosa signalov, ker previsoke frekvence (harmonske komponente) izloča iz njihovega spektra

• Frekvenčna karakteristika prenosnega medija pogojuje kapaciteto prenosnega kanala

Fizikalne omejitve fizičnega omrežja

• V računalniških omrežjih se podatki vedno prenašajo v binarni obliki, kar pomeni, da so predstavljeni z zaporedjem logičnih ničel in enic

0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1

Fizikalne omejitve fizičnega omrežja

• Po Fourierjevi teoriji je tak signal sestavljen iz neskončnega niza sinusnih signalov. Vsak sinusni signal lahko podamo v odvisnosti od časa in frekvence in je določen z amplitudo, frekvenco in fazo

t(s)

U(V)

1 ms f(Hz)1 kHz

U(V)

Fizikalne omejitve fizičnega omrežja

t(s)

U(V)1. harmonska komponenta

f(Hz)10-3 103

3. harmonska komponenta

5. harmonska komponenta

celoten spekter pravokotnega signala

U(V)

t(s) f(Hz)

f(Hz)

33 10

t(s) 35 10

...

fo f(Hz)33 10 35 10

U(V)

Modulacija in demodulacija

• Kodiranje logičnih ničel in enic z analognimi signali, imenujemo modulacija, dekodiranje analognih signalov pa demodulacija

• Modulacijo in demodulacijo moramo izvesti pri brezžičnih komunikacijah

• Modulacijo razumemo kot spreminjanje neke lastnosti nosilnega sinusnega signala v skladu s trenutno vrednostjo bita (ničla ali enica)

• Nosilni signal je določen s frekvenco, amplitudo in fazo

Modulacija in demodulacija

• Glede na to, katero od lastnosti nosilnega sinusnega signala spreminjamo, ločimo:

- amplitudno modulacijo,

- frekvenčno modulacijo in

- fazno modulacijo

Modulacija in demodulacija

t(s)

0 0 0 0 0 01 1 1 1 10 1U(V)

amplitudna modulacija

t(s)

U(V)

frekvenčna modulacija

t(s)

fazna modulacija

U(V)

Prenosni mediji

• Prenosni medij je naprava, ki omogoča razširjanje elektromagnetnih, radiofrekvenčnih in svetlobnih (laserskih in infrardečih) valov

• Ločimo več vrst prenosnih medijev:

- neoklopljena sukana parica (UTP)

- oklopljena sukana parica (STP)

- koaksialni kabel

- optični kabel

- brezžične povezave (WLAN)

UTP kabel

• UTP kabel se najpogosteje uporablja v današnjih lokalnih računalniških omrežjih

belo/zelenmoder

belo/oranženoranžen

belo/moder zelen

belo/rjavrjav

Kategorije UTP kablov

Kategorija UporabaFrekvenčno

območje

Cat1 Samo telefonski pogovor 1,2 Kbit/s (telefonski kabel) ******

Cat2 Prenos podatkov 4 Mbit/s (LocalTalk) do 1 Mhz

Cat3 Prenos podatkov to 10 Mbit/s (Ethernet) do 16 MHz

Cat4 Prenos podatkov 20 Mbit/s (Token Ring) do 20 MHz

Cat5 Prenos podatkov 100 Mbit/s (Fast Ethernet) do 100 MHz

Cat6 Prenos podatkov do 2,4 Gbit/s do 250 MHz

Cat7 Prenos podatkov do 100 Mbit/s do 600 Mhz

• Pomembna razlika med kategorijami je v prepletanju• Pogosteje kot je kabel prepleten, večja je prenosna

hitrost

UTP konektor

• Standardni UTP konektor nosi oznako RJ-45

pin 8pin 1

pin 1 belo/oranženpin 2 oranžen pin 3 belo/zelen pin 6 zelen pin 4,5,7,8

oddaja

sprejem

nepovezani

Oklopljena sukana parica (STP)

• Slabost UTP kabla je občutljivost na elektromagnetne (radijske) motnje (šum, brum, presluh)

• STP kabel ni občutljiv na motnje

• Oklop povečuje volumen kabla

Koaksialni kabel

• Koaksialni kabel ima bakren vodnik na sredini kabla. Plastični ovoj preprečuje stik z bakrenim opletom

• Kovinska zaščita preprečuje zunanje motnje

• Za računalniške mreže se uporablja koaksialni kabel z upornostjo 50

Koaksialni kabel

• Ločimo dve vrsti koaksialnega kabla:

- tanek koaksialni kabel in

- debel koaksialni kabel

• Slabosti:

- težavna instalacija

- večje število napak na priključkih

- težje servisiranje

Konektor koaksialnega kabla BNC

Optični kabel

• Optični kabel je sestavljen iz optičnih vlaken

• Optično vlakno je izdelano iz stekla z različnimi lomnimi količniki in ima obliko koncentričnega valja

• Optično vlakno prenaša informacije s pomočjo svetlobe

obloga

jedrokevlar

teflon ali PVC

Optični kabel

• Optični kabel omogoča povezave na večje razdalje pri večjih prenosnih hitrostih

• Spajanje optičnih kablov zahteva drago opremo in več znanja o optičnih vlaknih

Označevanje Ethernet kablov

• Komisija IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) je določila, da naj za označevanje kablov v omrežju Ethernet (802.3) veljajo oznake:

Oznaka Tip kabla Največja razdalja

10BaseT Unshielded Twisted Pair 100 m

10Base2 Thin Coaxial 185 m

10Base5 Thick Coaxial 500 m

10BaseF Fiber Optic 2000 m

Brezžična omrežja (WLAN)

• V brezžičnih omrežjih (WLAN) so nekateri elementi povezani brezžično

• Uporabljajo radijske signale visokih frekvenc (2,4 GHz) ali pa infrardečo svetlobo

• Za večje razdalje se bo izkoriščalo omrežje mobilne telefonije 3. in 4. generacije

• Pomembna so predvsem za omreženje prenosnih računalniških sistemov (prenosni računalniki, dlančniki, WAP, ipd.)

• Primer je BlueTooth (razdalja do 10 m)