comunicatii de date

COMUNICATII DE DATE, an III - A.I.A

Semnalele elementare Raspunsul sistemelor liniare la semnale ce se pot descompune in

semnale elementare Exemple

OBIECTIVELE CURSULUI INTRODUCTIV

Indicarea bibliografiei Definirea Comunicatiilor de date Notiunea de semnal Legatura matematicii cu analizea semnalelor Reprezentarea semnalelor periodice

In jurul nostru sunt fenomene, evenimente, schimbari permanentedespre care dorim sa stim cat mai multe pentru a le controla, utiliza, transforma sau evita. Asa-numitii senzori, individual sau in grupuri, ne prmit sa sesizam aceste surse de date.

Apar astfel notiunile: Date, Semnale, Mesaje, Informatii, Cunostinte, Sisteme de cunostinte.

Transmiterea acestora presupune: achizitie, conversie, reprezentare, protocoale de transmisie, interfatare, circuite de transmisie, sisteme de comunicatii, prelucrare.

Comunicatiile de date se ocupa de: date, semnale, reprezentare, protocoale, interfatare, circuite de transmisie, canale de comunicatii.

Fara un suport matematic adecvat nu se pot evidentia, sistematiza siutiliza eficient aceste entitati.

INTRODUCERE

BUSINESS DATA COMMUNICATIONS AND NETWORKINGJERRY FITZGERALD-Jerry FitzGerald & Associates, ALAN DENNIS-Indiana UniversityALEXANDRA DURCIKOVA-University of ArizonaEditura: JOHN WILEY & SONS, INC, 2012, Ed a 11-a COMPUTER NETWORKS FIFTH EDITIONANDREW S. TANENBAUM-Vrije Universiteit Amsterdam, The NetherlandsDAVID J. WETHERALL-University of Washington Seattle, WAEditura: PRENTICE HALL, 2011 DATA COMMUNICATIONS AND NETWORKING Behrouz A. Forouzan, Sophia Chung FeganEditura: McGraw-HilI, 2007 DATA AND COMPUTER COMMUNICATIONSEighth EditionWilliam Stallings Alte carti de COMUNICATII/TRANSMISII DE DATE (autori: Angheloiu, Isar, Mateescu, Nafornita, Spataru etc.)

BIBLIOGRAFIE

Comunicatii de date=a) transferul de date i informaii de la o locaie la altab) proces care are loc ntre dou dispozitive care sunt direct conectate de o form de mediu de transmisie punct la punct

Legatura punt la punt presupune o singura sursa conectatacu cu un singur receptor.

Definitii

In comunicatii de date semnalele sunt marimi fizice cu ajutorul carora se transmit mesaje; clasa semnalelor ce transmit mesajeeste foarte larga

In cursul de fata se studiaza numai semnalele ce pol fi caraclerizaleprin functii de timp. Aceste semnale sunt denumite semnaledeterministe si pot fi exprimate prin functii analitice de timp cu un numar finit de parametri.

Semnalele care nu pot fi exprimate prin functii analitice cu un numarfinit de parametri, ci prin functii aleatoare (intamplatoare), se numesc semnale aleatoare si nu conslituie obieetul acestui curs.

SEMNALE

Analiza semnalelor stabileste posibilitatile de a reprezenta semnaleleprin sume discrele sau continue de funcfli elemenlare (sinusoidale, exponentiale etc.).Aceasta reprezentare este extrem de utila in urmatoarele scopuri practice:- analiza spectrala a semnalului in scopul determinarii intervalului defrecvente (banda de frecventa) ce trebuie alocat canalului de comunicatiiafectat pentru transmiterea lui;- determinarea raspunsului circuitelor liniare la un semnal dat. Aceastase realizeaza prin determinarea raspunsului circuitului analizat la un semnal elementar si apoi, aplicand principiul superpozitiei, se determinaraspunsul circuitului la suma de semnale elementare care exprimasemnalul dat. Analiza semnalelor se simplifica intr-o oarecare masura daca functiilede timp prin care se exprima au anumite proprietati, cum ar fi: periodicitatea, simetria si continuitatea.

ANALIZA SEMNALELOR

PERIODICE, SIMETRICE, CONTINUE

Care nu suntcontinue?

Care sunt pare si care impare?

Care estemarimeadiscontinuitatii?

Aceste reprezentari mai sint denumite in mod curent si forma de unda asemnalului, respectiv spectrul de frecvente al semnalului. Oricare din aceste doua reprezentari caracterizeaza in mod univoc semnalul. Altfel spus, unei reprezentari in domeniul timp ii corespunde o singura reprezentare in domeniul frecventa si, invers, unei reprezentari in frecventa ii corespunde o singura reprezentare in timp. Trecerea de la o reprezentare la alta se face cu ajutorul seriilor Fourierpentru semnalele periodice, respectiv a transformatei Fourier sau a transformatei Laplace pentru semnalele neperiodice (atunci cand seriaFourier, respectiv transformata Fourier sau Laplace exista).

REPREZENTAREA IN TIMP SI IN FRECVENTA

Sa se retina ca timpul este variabila la reprezentarea in timp (forma de unda) si frecventa (sau pulsatia ) este variabila la reprezentarea in frecventa (spectrul de frecvente).

EXEMPLE DE REPREZENTARI

s(t) = Ao sin (ot +o)

s = =1

( ) sin (t + )

Functia exponentiala este definita prin expresia:f(t) = Aest pentru - < t < +, unde s=+j este o variabila complexacunoscuta ca frecventa complexa. Functia treapta unitate este definita astlel :

u(t)=0, < 01, > 0 Funclia impuls unitate sau impulsul Dirac (t). Functia (t) poate fi definita prin relatiile urmaloare:(t)= 0 pentru t0 si

(t) = 1

SEMNALE (FUNCTII) ELEMENTARE

Determinarea raspunsului unui circuit liniar la o excitatie oarecare este mult simplificata daca semnalul ce constituie excitatia poate fi descompusintr-o suma de semnale elementare. Se foloseste principiul superpozitiei.

Reprezentari ale semnalelor/functiilorelementare

Varietatea de functii descrise prinexponentiala Aet justifica de ce aceastasta la baza descompunerii oricarui semnal intr-o suma (discreta sau continua) de functii exponentiale. Matematic se realizeaza aceastadescompunere cu transformata Laplace.

Descompunerea semnalelor periodice in functii elementare se realizeaza cu ajulorul seriilor Fourier.- Forma trigonometrica: = 0

2+ =1 cos0 + sin0

Unde f0=1

=02

este frecventa fundamentala.Coeficientii ao, an, bn. se calculeaza cu relatiile:

- Forma armonica a seriei Fourier este: = 02

+ =1

cos(0 + 0

unde: = 2 + 2 , = tan1 .

Reprezentarea semnalelor periodice prin serii Fourier

Seria Fourier armonica da o descompunere a semnalului periodic s(t) intr-osuma de semnale cosinusoidaie ale caror frecvente sunt multipli aifrecventei de repetitie a semnalului periodic. Aceste componente se mai numesc armonici. Atunci cand determinam analitic ampiitudinile An sau Ie masuramexperimental, spunem ca facem analiza armonica a semnalului. Caracterizarea in domeniul frecventa a semnalelor periodice se face prInreprezentarea diagramelor spectrale de amplitudini si faze asa cum s-a mentionat. Banda de frecventa ocupata de un semnal periodic. Teoretic, spectrelesemnalelor periodice se intind de la = 0 la = . Practic spectrele suntlimitate. Reprezentarea diagramei spectrale de amplitudini pune in evidenta legea de descrestere a amplitudinilor, permitandu-ne sa limitam seria la un termen de la care incepand amplitudinea componentelor este neglijabila. Trunchierea seriei la un anumit termen depinde de cerinlele impuse tipului de comunicatie care utllizeaza semnalul respectiv. Aslfel, analiza spectraIa a unuisemnal ne permite sa stabilim latimea benzii de frecvente efectiv ocupata deacel semnal.

Armonici, Banda de frecventa

Forma complexa sau exponentialaa seriei FourierEste data de expresia si se obtine din seria trigonometrica prin

exprimarea functiilor sinus si cosinus,subforma exponentiala, utilizind relatiile luiEuler.

Coeficientii seriei Fourier complexe se calculeaza cu relatia

Coeficientii Cn sint marimi complexe si pot fi reprezentaii printinand seama de modul si faza.

Relatiile de legatura dintre coeficienjii Cn si coeficientii seriilor trigonometricasi armonica sunt:

EXEMPLE

COMUNICATII DE DATE, an III - A.I.ACurs 2

OBIECTIVELE CURSULUI

Clarificarea unor concepte fundamentale, cum ar fi: Reprezentarea datelor Fluxuri de date Tipuri de conexiuni, tipuri de retele Topologii de retea Protocoale si standarde Modele de referinta (modelul OSI si TCP/IP)

Cele cinci organizaii principale care i-au manifestat influena n dezvoltarea industriei comunicaiilor de date i calculatoarelor:

ANSI American National Standards InstituteFondat n 1918, ANSI este o organizaie cu cca.1300 membri, ce supravegheaz standardele din industria calculatoarelor.Aderarea la aceste standarde nu este obligatoriie, dar beneficiul utilizrii acestora este gradul ridicat de interoperabilitate ntre diferite platforme.http://www.ansi.orgISO International Organization for StandardizationFondat n 1946, ISO este o organizaie internaional, compus din corpuri naionale de standardizare din >75 riISO a definit o serie de standarde pentru industria calculatoarelor, dintre care cel maiimportant este modelul OSI o arhitectur standardizat pentru proiectarea reelelorhttp://www.iso.org/iso/home.htm

ORGANIZATII DE STANDARDIZARE

ITU International Telecomunication UnionFondat n 1865 i devenit United Nations Agency n 1947, ITU este o organizaie interguvernamental, prin intermediul creia organizaiile private i publice dezvolt telecomunicaiile. Rspunde de adoptareatratatelor internaionale, reglementrilor i standardelor care guverneaz telecomunicaiile, inclusivfrecvenele radio i TVhttp://www.itu.int/net/home/index.aspxIEEE Institute of Electronics and Electrical EngineersFondat n 1884, IEEE este o organizaie compus din ingineri profesioniti, oameni de tiin, studeni. IEEE ntreine standardele proprii pentru industria electronic i a calculatoarelor i contribuie regulat la activitatea altor organizaii de standardizare.IEEE este cel mai bine-cunoscut pentru dezvoltarea standardelor pentru calculatoarei industria electronic, n special standardele IEEE 802 pentru reelele localehttp://www.ieee.orgEIA Electronic Industry AllianceFondata n 1924, EIA este o asociaie comercial, reprezentnd comunitatea pentru tehnologia de vrf. EIA sponsorizeaz un numr de activiti n folosul membrilor si, inclusiv conferine i trguri i ajut la scrierea standardelor ANSI. EIA a rspuns de dezvoltarea unor standarde foarte importante pentru conectarea dispozitivelor seriale: RS-232, RS 422, RS 423http://www.eia.org

ORGANIZATII DE STANDARDIZARE

Sursa unui mesaj: voce, muzic, imagini, date de calculator Simbolurile sunt generate pentru a reprezenta datele care trebuie

transmise Codarea informaiei: proces utilizat pentru a adapta simbolurile la

mediul de transmisie (canal) Transmisie: simbolurile sunt transmise spre o destinaie dorita,

folosind un anumit mediu fizic (cablu, fibre optice, infrarosu, radio, microunde)

Decodare: de la semnalul primit, simbolurile sunt extrase ntr-un fel(operaia complementar celei de codare)

Refacere a mesajului original (predispus la diferite tipuri de distorsiuni n timpul transmiterii sale)

COMPONENTE ALE SCHIMBULUI DE DATE

Sursele de date pot genera semnale digitale, descrise prin reprezentari cuantizate pe nivele, sau analogice descrise prin reprezentari continue. (Semnalul este deja o conversie a stimulului generat de sursa cu ajutorul senzorilor si traductoarelor!)

Se mai pot clasifica in: surse de date unidimensionale: semnale audio (vorbire, muzic, date pe PC) surse de date bidimensionale: imagini statice surse de date tridimensionale: transmisii video sau o secven de imagini n

schimbare automat n timp.

SURSE DE DATE

In realitate se intalnesc combinatii ale acestora (broadcast la nivel fizic si punct la punctla nivel legatura de date)!

Semnalul poate ajunge la un singur destinatar transmisie punct la punct (unicast), la mai multi destinatari simultan transmisie multipunct (multicast), sau la totidestinatarii- transmisie broadcast

In comunicatiile de date acestea se reprezinta logic si fizic (electric)

Reprezentare logica se face prin biti de 0 si 1 sau asocieri de biti, grupati sub denumirea de COD sau ALFABET. Ex. Codul ASCII (American Standard Code for Information Interchange) are 128 (de la 0 la 127) caractere reprezentate de cate 7 bitifiecare, sau ASCII extins are tot 128 caractere (de la 128 la 255) dar se reprezinta pe cateun octet fiecare. Codul EBCD (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code). CodulHTML (HyperText Markup Language), Codul CCITT (Comit Consultatif International Tlphonique et Tlgraphique), Codul Gray, BCD (Binary-Coded Decimal) etc. (http://www.asciitable.com/) Cautati informatii pe internet!

REPREZENTARE DATELOR

Reprezentarea fizica se refera la semnalele electrice associate unor valori logice.Exista multiple variante de reprezentare folosind:a)- Semnale digitale sau b)- Semnale analogice

Semnalele analogice pot avea un numr infinit de valori ntr-undomeniu; semnale digitale pot avea doar un numr limitat de valori.

n comunicaii de date, vom folosi frecvent semnale analogice periodice i semnale digitaleaperiodice.

PERIOADA, FRECVENTA, FAZA Frecvena este rata de schimbare a unei marimi intr-un interval de timp. Schimbare ntr-un

interval scurt de timp nseamn de nalt frecven. Modificarea pe o perioad de timpndelungat nseamn de joas frecven.

Dac un semnal nu se schimba deloc, frecvena este zero. Dac un semnal se modificinstantaneu, frecvena este infinit. Faza descrie poziia de und relativ la momentul zero.

O und sinusoidal are ca offset (decalaj) o cincime dintr-o perioada, fata de momentul zero. Care este faza n grade i radiani?

(1/5) 360 = 72 grade = 72 x 2 /360 rad = 1.256 rad

Semnal analogic

Limea de bandanalogic a unuimediu esteexprimat n Hz.

Bandwidth=Limea de band este o proprietate a unui mediu; este diferena dintre cea mai mare icea mai mic frecven pe care mediul o poate trece n mod satisfctor.

PERIOADA, FRECVENTA, FAZA

Un semnal digital este un semnal compozit, cu o lime de band infinit.

Semnal digital

Limea de band digital a unui mediu este exprimatn bii pe secund.

Despre BOUD discutammai tarziu!

INTERVALUL BITUn semnal digital are o rat de bii de 2000 bps. Care este durata fiecrui bit (interval de bit)?

Intervalul de bit este inversul ratei de bii. Int. bit = 1/ 2000 s = 0.000500 s = 0.000500 x 106 ms = 500 s

RELATA RATA BIT SI FRECVENTA

THROUGHPUT, TIMP DE PROPAGARE (TRANSFER)

COMPONENTA CONTINUA

DESINCRONIZARE, AUTOSINCRONIZARE

Semnal digital auto- sincronizatinclude informaii de sincronizare a datelor transmise. Acest lucru poate fi realizat dac exist tranzitii n semnal carealerteaz receptorulla inceput, la mijloc sau la ncheierea de impuls.

CODAREA

Nivel de semnal, nivel de date

CODAREA-clasificare

EXEMPLECodare Unipolarafolosind numai un nivelde tensiune

0 = semnal pozitiv1 = semnal negativ

0 = fara tranzitie1 = tranzitie

COMENTARII EXEMPLE Non return la zero Level (NRZ-L)Doua tensiuni diferite pentru bitii 0 si1. Tensiune constanta pe durata intervalului bit.Lipsa tranzitie adica nu se modifica tensiunea la sir de biti de aceeasi valoare.De exemplu, absena de tensiune pentru zero, tensiune pozitiva constant pentru unu; de cele mai multe ori, tensiune negativ pentru o valoare i pozitiva pentru alta. Nonreturn la zero - Inverted (NRZ-I)Tensiune constanta a impulsului pe durata unui bit. Data codificata ca prezenta sau absentade o tranzitie a semnalului la inceputul perioadei bit. Tranzitie (jos-sus sau sus-jos) denota o valoare logica 1. Lipsa tranzitie denota o valoare logica 0

RZ utilizeaza trei valori: pozitiv, negativ si zero.

Schimbari de semnal pentrufiecare bit.La jumatatea fiecarui interval bit semnalul revine la zero1 = tranzitie de la pozitiv la zero0 = tranzitie de la negativ la zero

MANCHESTER si MANCH. DIF.

CODARE PE BLOCURI

CODARE 4B/5B

Se doreste obtinerea unui cod cu nu mai mult de trei valori de 0 consecutiv pe secvena de date.

Unele coduri sunt utilizate pentru detectarea i corectarea erorii.

CODARE 8B/6T (cu simboluri ternare)

8B/6T este destinat sa inlocuiasca un grup de 8 biti cu un cod cu 6 simboluri ternareFiecare simbol este ternar, avand unul din cele trei nivele (+1,0,-1)Un cod de 8-biti poate reprezenta 256 posibilitati (28)Un semnal ternar cu 6 simboluri poate reprezenta 729 posibilitati ( 36)

MODULARE IMPULSURI IN AMPL.

CUANTIZARE SEMN-AMPL.

Transmiterea in cod de impulsuri

PROCESUL DE CODIFICARE

FLUXURI DE DATE

Simplex

Semiduplex

Duplex

CONEXIUNI

Multipunct

Punct la punct

TOPOLOGII

Plasa

SteaMagistrala

Inel

RETELE LOCALE

Mono LAN

Multi LAN

RETELE MAN

RETELE WAN SI RETELE IND.

Wide Area Network

Retea industriala

TEHNOLOGII WAN Cinci tehnologii sunt utilizate pentru transportul de date ntre nodurile

de circuit, intr-o retea WAN: circuit dedicat, circuit comutat, comutare de pachete, ATM i Frame Relay

Circuit dedicat: calea de comunicare este stabilita ntre dou noduri

Circuit comutat: calea este o secven legat de conexiuni fizice ntre noduri; exemplu: reeaua de telefonie

Comutare de pachete: datele sunt mprite n pachete; pachetele sunt indexate i apoi trimise unul cte unul.Fiecare nod verific destinaia i ncearc s trimita pachetul pe traseuloptim.Nu este nevoie de ci dedicate n acest scenariu; exemplu: comunicare VoIP

COMPARARE CIRCUITE-PACHETE COMUTATEComutarea de circuite este scumpa, deoarece este nevoie de linii dedicate.Comutare de pachete permite s partajai mediul fizic: mai multi utilizatori pot folosi simultan acelai link (legatura).

Mediul (traseul) comun utilizat n comutarea de pachete permite o mare reducere de costuri.Circuitele-comutate sunt mult mai fiabile dect daca se utilizeazacomutarea pachetelor, pentru garantarea unor QoS cum ar fi: ntrzieremica, bruiaj, rata de date etc.

In comutarea de pachete, congestia n reea poate degrada performana.Cel mai mare duman al VoIP este ntrzierea, bruiajul (jitter).

FRAME RELAY si ATMSunt privite ca niste "tehnici de ncapsulare" utilizate pentru a interconecta LAN-uri intr-un WAN. Datele care trebuie transmise sunt ncapsulate n pachete de mrime variabil.Creste eficienta transmisiei prin eliberarea de controlul individual al erorilor.Necesita un antet suplimentar important n comutare de pachete pentru a face fa controlului bitilor erornai.Informaiile de control individuale devin inutile si sunt suprimate.Frame Relay ofer un mecanism eficient de a "livra" date, transparent, pentru utilizatorii finali; permite rate de date pentru utilizator de cel putin 2Mbps.

ATM vine de la Asynchronous Transfer Mode (fiind uneori denumite Cell Relay), reprezint o evoluie a Frame Relay Dimensiunea pachetului este fix i pachetele sunt numite "Celule" - dimensiunea pachetului fixat permite reducerea antetului si creste viteza de comutare- adapteaz circuitele de comutare de pachete fiind definiti termenii de "circuit virtual" side canale virtuale multiple, cu rata de date pe fiecare canal setata la cerere.

PROTOCOALE si MODELE = o seriede pasi

bilet (cumparare)

bagaj (verificare)

poarta (imbarcare)

Dus la avion

decolare

bilet (decontare)

bagaj (ridicare)

poarta (iesire)

Adus de la avion

aterizare

zbor

Protocoale umane: Buna ziua! Sunteti amabil(a) Am o intrebare Introducere... Bla, bla. transmiterea mesajului actiuni specifice candmesajul se receptioneaza, sau alte evenimente(multumesc, la revedereetc.Protocoale in retele de date: Masinile urmaresc omul Toate activitatile de comunicare in Internet suntguvernate de protocoale

Protocoalele definesc formatul, ordinea mesajelor emise si receptionateprin entitatile de retea, precum si actiunile facute pe mesajul transmissi receptionat

PROTOCOALE SI MODELE DE REFERINTA Dou concepte sunt eseniale in comunicatiile de date: protocoale i

arhitectur de protocoale pe straturi

Protocol: un set de reguli care ajut la dou sau mai multe dispozitive pentru a schimba date unele cu altele.Elementele cheie ale unui protocol sunt: - Sintaxa: formatul de date, nivelul de semnal - Semantica: informaii de control pentru coordonare i gestionarea schimbuluide date, control erori etc.- Timing: include potrivirea vitezei de transmisie, sincronizarea i secventiereadatelor

Dou modele sunt utilizate pe scar larg: OSI i TCP / IP Termenul "straturi", scoate n eviden faptul c fiecare strat utilizeaz serviciile furnizat de ctre straturile de sub el.OSI este un cadru generic pentru arhitectura, dar cand se spune TCP / IP e vorba de domina implementarilor practice.

MODELE OSI si TCP/IPExemple de protocoale

De ce straturi- (Layers)? Descompune fenomenul de comunicare in retea in parti mai mici si implicit mai simple. Standardizeaza componentele unei retele permitand dezvoltarea independenta de un

anumit producator. Permite comunicarea intre diferite tipuri de hardware si software. Permite o intelegere mai usoara a fenomenelor de comunicatie.

MODELE OSI si TCP/IP

Functiile nivelelor

7. Browser (date), 6. Formatul informatiei (date), 5. Dialog (date), 4. Calitatea serviciului si increderea in serviciu (segmente), 3. Routing (pachete), 2. Frame-uri si MAC (cadre) si 1. Semnal si cablu (biti)

7

6

5

4

3

2

1

MODELE OSI si TCP/IP aplicatie: sprijinirea aplicatiilor de retea

FTP, SMTP, HTTP

transport: proces-proces transfer de date TCP, UDP

retea: routarea de datagrame de la sursala destinatie

IP, protocoale de routare legatura: transfer de date intre

elementele invecinate din retea PPP, Ethernet

fizic: bitti pe mediu

prezentare: permite aplicatiilor sainerpreteze sensul datelor, ex., criptare, compresie, conventii specifice masinii sesiune: sincronizare, verificare,

recuperarea datelor

Stiva Internet nu are aceste niveluri!aceste servicii, daca dorim, trebuieimplementate in aplicatiedorim?


Transmisii de date

Nivelul fizic (medii de transmitere date)Transmisia seriala asincrona si sincronaProtocolul HDLC (High Level Data Link Control)

NIVELUL FIZIC

Nivelul fizic se ocup cu transmiterea nealterat a fluxului serie de bii, nestructurat, prin mediul fizic. El trateaz caracteristicile mecanice, electrice, funcionale i procedurale pentru accesul la mediul fizic, adic pentru activarea, meninerea i deconectarea conexiunilor ntre entitile de nivel legtur de date.

Mediul fizic de transmitere poate fi:- ghidat: cablu de cupru coaxial, fibra optica, perechile de fire rasucite- neghidat: infrarosii, unde radio, microunde

CABLURI PENTRU COMUNICATII

Retelele (Ethernet-ul) folosescpatru tipuri de cabluri: Coaxial gros (thicknet) Coaxial subtire (thinnet) De tip perchi de fire rasucite

(twisted pair ) Fibra optica

CABLUL COAXIAL GROS (RG11)Cablu coaxial gros (thicknet):-grosimea cablului 1,27 cm, impedanta 50 ohm, banda de baza 1Gbps -utilizat n televiziune i , n trecut, n reelele de calculatoare asigur transportul datelor-este destul de flexibil-este destul de uor de manipulat

Cablul coaxial este asociat cu 10 BASE 5 -Transport semnalul pn la 500 m-mai dificil de manipulat datorit att grosimii, ct i

modului de conectare a plcii de reea la cablu-pentru conectarea la cablu se utilizeaz mufe vampir (vampire tap), format din dou pri:piesa care se ataeaz cablului i conine dispozitivul care strpunge nveliul pn la miezul de cupru, iar n partea inferioar, transceiver-ul (Transmiter + Receiver), care are un conector AUI (Attachment User Interface) , cunoscut i sub numele de conector DIX sau conector DB 15

ATENIE la compatibilitatea dintre placa de reea i tipul cablului la care se face conectarea!

CONECTARA CABLULUI COAXIAL GROS

CABLU COAXIAL SUBIRE - RG58 (THINNET) este asociat cu 10 BASE 2 are grosime 0,635 cm transport semnalul la 185 m aparine familiei de cabluri RG 58

se utilizeaz cu terminatori de 50 ohmi la capetele segmentului de cablu, avnd rolul de a absorbi semnalele.

Conectorii sunt de tip BNC (British Naval Connector)

CONECTORI PENTRU CABLU RG58

CABLUL TORSADAT

Cablul are uzual patru perechi torsadate, fiecare pereche format din 1-7 fire de cupru ninteriorul cablului. Rsucirea cablului reduce interferena electric i crosstalk. Altcaracteristic important este aceea c firele sunt izolate cu un nveli de plastic (teflon) cu dispersie mic (constanta dielectric a plasticului practic nu depinde de frecven).

Este destinat transmisiilor 1000BASE-T. Caracteristicile cablului torsadat i metodele de testare sunt definite n TIA/EIA-568-B.2-2001.

Cablul torsadat este utilizat ca legtur (patch) ntre hub/switch i mufele din patch panel i ntre portul din perete i calculator. Conectorii RJ-45 au fost utilizai ntotdeaunapentru conectarea cablului.

TIPURI DE CABLURI TORSADATE

Screened Shielded Twisted Pair

(S/UTP) Screened Unshielded Twisted Pair, Foiled Twisted Pair, Screened Foiled Twisted Pair

CABLURI DE RETEA SI DE LEGATURA PATCH CABLESUn cablu de legtur scurt, cu conectori la ambele capete, care este flexibil i utilizat pentru legtura direct ntre dou dispozitive se numete, de regul, patch cable. Pentru a le face mai flexibile, acestea sunt realizate din fire liate.

TIPURI DE LEGATURI

CATEGORII DE CABLURI TORSADATE

CABLUL CU FIBRA OPTICA

ELEMENTE CONSTRUCTIVE

http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_fiber_connector

EXEMPLE DE CABLURI OPTICEXGLO

Multimode Fiber Optic Cable

OFNR

Optical Fiber

Nonconductive Riser

TRANSMISII OPTICE

LUNGIMI DE UNDA UTILIZATE

CONECTIVITATE FR FIRExist dou tipuri de conectivitate fr fir:1. Unde infraroii

direct - cu vizibilitate direct este sigur indirect - cu redirectare, bazat pe reflectarea pe suprafee interioare (cnd distana este mare, semnalul poate fi recepionat numai parial nesigur)

2. Radiofrecven (RF) similar radio i TV, care emit n band larg pot penetra prin perei, deci nu este limitat de vizibilitate direct exist dou categorii:

- Unde radio n band ngust (o singur frecven)- Unde radio n spectru mprtiat (mai multe frecvene) datele transmise sunt mprite pe canale diferite, corespunztoare unor frecvene diferite.

TRANSMISIA SINCRONI ASINCRON

Problemele de transmisie serial necesit un mecanism pentru sincronizare ntre transmitor i receptor2 soluii:Asincron

Datele sunt transmise caracter dup caracter 5 la 8 biiSincronizarea e necesar de meninut doar n cadrul fiecrui caracterResicronizare la fiecare caracter

Sincron-nivel bit Blocurile de date transmise fr bii de start sau stopCeasurile trebuie sa fie sincronizateSe pot utiliza linii de ceas dedicate

Pentru distane scurteAfectate de imperfeciunile mediului

Ceas inclus n semnalul de dateCodare ManchesterFrecven purttoare (analog)

TRANSMISIA SINCRON

Sincron- nivel bloc/cadru/pachetE nevoie de indicarea blocului de start i de stopUtilizeaz preambulipostambul

Ex: serie de caractere SYN (hex 16)Ex: blocuri de11111111 terminate cu 11111110

Mai eficient (informatie suplimentar sczut) dect asincron

TRANSMISIA ASINCRON

TRANSMISIA ASINCRON

Explicatie functionare

In cazul transmisiei continui, intervalul ntre caractere este uniform (laimeaelementului de stop)In starea de ateptare (idle), receptorul caut tranziia din 0 n 1Apoi eantioneaz urmtoarele 5-8 intervale (lungimea caracterului)Pentru urmatorul caracter ateapt urmtoarea tranziie din 0 n 1 Mecanism de functionare simpluCosturi reduseInformatie redundanta de 2-3 bii per caracter (~20%)Recomandat pentru date cu pauze mari (ex. la tastaturi)

CABLAJ STRUCTURAT TIA/EIA 568 Cablajul structurat reprezint un set de standarde ce determin modul decablare pentru un centru de date, birou sau cldire pentru comunicaii de date

sau voce, utiliznd cablu torsadati conectori RJ45. Aceste standarde definesc modul de amplasare al cablurilor n topologie stea, astfel nct toate ieirile (outlets) s se termine ntr-un patch panel

central (care este n mod normal format din rack-uri de ~0,5 m (19 inch), de la care se poate determina exact cum vor fi utilizate aceste conexiuni.

Fiecare ieire (outlet) poate fi conectata la un switch de reea (n mod normal montat tot dealungul unui rack) cablu straight-through sau ntr-un telecoms patch panel care formeaz o punte n sistemul de telefon, realizndastfel conexiunea la portul de voce. Standardele cer ca toate cele opt (8) fire din cablul torsadat s fie conectate, rezistnd tentaiei de a dubla firele utilizate pentru comunicare sau a utiliza un singur cablu att pentru date ct i pentru voce. Pentru cablarea cldirilor comerciale:

- reprezint un ghid pentru instalarea corect a cablurilor i mediului de reea, n scopul maximizrii performanelor reelei

- Divide proiectul de cablare n ase subsistemeExplicaii:

6 zona de lucru unde sunt amplasate PC-urile utilizatorii finali5 cablajul orizontal cuprinde cablurile de la PC-uri la camera Telco 4 Telco (Telecommunication closed) ncperea n care ajung toate

cablurile orizontale; poate conine i alte echipamente

CABLARE STRUCTURATA

CABLARE STRUCTURATA

Hub-uri sau switch-uri(dispozitive de conectare)

UPS (Uninteruptible Power Supply)

3. ntre camerele Telecom (Telco) exist o magistral (backbone), care leag etajele ntre ele, conectnd astfele toate camerele Telco. Magistrala poate fi un cablu coaxial gros sau subire sau fibr optic (n funcie de configuraie)

2. Camera server-ului (intermediate cross connect)

1. Intrarea (Main cross connect), care reprezint locaia de unde ncepe proiectul de cablare. La acest punct este legat furnizorlul de servicii legtura la lumea exterioar

Patch panel unde sunt legate cablurile orizontale

PROTOCOLUL HDLC HDLC= High Level Data Link ControlEste un protocol orientat bit, de format fix si lungime variabilaISO 33009, ISO 43353 -Tipuride statii2 Tipuride configuratiide legatura3 -Moduride transmisiune

Staie primar initiaza dialogulControleaz modul de operare a legturiiTransmite cadre numite comenziMenine legturi logice separate cu fiecare staie secundar

Staie secundarFuncioneaz sub controlul staiei primareTransmite cadre numite rspunsuri

Staie combinatTransmite comenzi i rspunsuri

MODURI DE COMUNICATIE-HDLCDialog NeechilibratO staie primar i mai multe staii secundarePoate fi full duplex sau half duplexDialog EchilibratDou staii combinatePoate fi full duplex sau half duplex

1) Normal Response Mode (NRM)Configuraie neechilibratStaia primar iniiaz transferul spre staiasecundarStaia secundar poate transmite date doarca rspuns a unei comenzi de la staiaprincipal

2) Asynchronous Balanced Mode (ABM)Configuraie echilibratOrice staie poate iniia transmisia fr a cere permisiuneaCel mai utilizatNu e necesar polling

3) Asynchronous Response Mode (ARM)Configuraie neechilibratStaia secundar poate iniia transmisia frpermisiunea staiei primareStaia primar e responsabil pentru linieRar utilizat

STRUCTURA CADRULUITransmisie sincronToate transmisiile se fac n cadreUn singur format de cadru pentru schimbul de date i control

Flag-ul 01111110 delimiteaz cadrulPoate ncheia un cadru i deschide altulReceptorul urmrete secvena de flag pentru sincronizarePentru a evita confuzia cu datele de tip 01111110, se folosete bit stuffing=inserare de bit

0 inserat dup fiecare secven de cinci biti 1 consecutiviDac receptorul detecteaz cinci 1, verific bitul urmtorDac e 0, se tergeDac e 1 i al aptelea bit e 0, se accept un flagDac bitul al aselea i al aptelea e 1, se semnalizeaz eroare

CAMP ADRESA SI CONTROL-HDLCAdresa

Identific staia secundar care trimite saurecepioneaz cadrulDe obicei are 8 biiSe poate extinde la multipli de 7 biiLSB din fiecare octet indic dac este ultimul octet (1) sau nu (0)11111111este broadcast (toti biti cu valoarea 1)

ControlDiferii n funcie de tipul cadrului (primul sau primii 2 bii determin tipul cadrului)Information datele de transmis ctre user (nivelul superior)Controlul de flux i de erori folosind piggyback (blocuri)Supervisory ARQ cnd nu se folosete piggybackUnnumbered control suplimentar al legturii

IDENTIFICARE CADRE-HDLC

Bitul Poll/Final Folosit n funcie de contextCadre de comand:

Poll bit=1 cere rspuns de la cellalt captCadre de rspuns:

Final bit=1 indic sfarsit rspuns la o comand

CAMPUL DE DATE SI FCS-HDLC

InformaiaNumai n cadre de tip information i unelecadre de tip unnumberedTrebuie s conin un numr ntreg de octeiLungime variabil

Frame Check Sequence (sau CRC)FCSDetecia erorilor16 bit CRCOptional 32 bit CRC

OPERARE HDLCSchimb de cadre de tip Information, Supervisory si Unnumbered ntre dou staiiTrei faze

IniializareTransfer de dateDeconectare

IniializareaCerut de orice parte3 scopuri:

Cerere de iniializare spre cealalt parteSpecific modul de transfer (NRM, ABM, ARM)Specific dac numrul de secven e pe 3 sau 7 bii

Dac cealalt parte accept, trimite un cadru tip UA (unnumbered acknowledge)Dac cererea e respins, trimite un cadru de tip DM (disconnect mode)

OPERARE-HDLC (continuare)Transferul de dateTransfer de cadre tip I, ncepnd cu numrul de secven 0Cadre de tip S, pentru controlul de flux i a erorilor:

RR (receive ready)RNR (receive not ready)REJ (reject)SREJ (selective reject)

DeconectareaIniiat de orice parteDin proprie iniiativ, n caz de erori sau la cererea nivelului superiorCadru de tip disconect (DISC)Acceptarea deconectrii se rspunde cu UA

DIAGRAME-EXEMPLE DE DIALOG

ALTE EXEMPLE DE DIALOG


Transmisii de date

Detectia si corectia erorilorControlul fluxuluiProtocolale si tehnici specifice.

CONTROLUL TRANSMISIEI Schimbul de date se poate face orientat conexiune sau neorientat

conexiune. Pentru controlul schimbului de date, n funcie de nivelul din modelul

OSI la care are loc, se dispune de trei funcii care permit celor dou dispozitive ce comunica sa se coordoneze unul cu altul:

1 - controlul erorilor n stratul de legtur de date se bazeaz pe cererea automat de retransmisie date.

Controlul erorilor-permite receptorului:- s informeze expeditorul de orice pierderea de date i - de a solicita retransmisie

2 - controlul fluxului - se refer la un set de proceduri utilizate pentru a limita cantitatea de date pe care sursa o poate expedia nainte de a atepta o confirmare

3 - ordine/control dispozitiv care poate transmite peste o legtur i cnd se poate transmite

DESPRE ERORI Exista dou tipuri de perturbri ale reelelor: zgomot aleator i zgomot tranzitoriu.Prin urmare, ne vom confrunta cu dou tipuri de erori:

- erori aleatorii (simple sau n rafal), mai uor de detectat i- erori grupate care pot genera un mesaj ce poate fi citit, dar greit.

Controlul de integritate a datelor poate avea dou aspecte: - detectarea sau/si- corecia erorilor.

Dac mesajul conine suficient redundan, poate fi posibil s se corecteze eroareafr a fi nevoie s se retransmit mesajul de date.

TIPURI DE ERORISpunem ca o eroare apare cnd cel putin un bit este modificat peparcursul drumului dintre emisie/sursa i recepie/destinatie.

Erori de 1 bit1 bit modificatBiii adiaceni nu sunt afectaiZgomotele nu afecteaza si alti biti

Erori n rafala/burstUn numar mai mare de biti sunt afectatiSecven continu de B bii n care primul, ultimul i orice numr de bii intermediarisunt afectaiCauza, de regula, este zgomot n impulsEfect asupra unui numar mai mare de biti la vitez mai mare de transmitere.

LOGICA DETECTIEI/CORECTIEI ERORILOR

Bii suplimentari sunt adugai de transmitor pentru codul de detecie/corecie a erorilor

BITUL DE PARITATE- Valorea bitului de paritate este astfel nct caracterul are un numr par (paritatepar) sau impar (paritate impar) de biti 1 (unu)- Numr par de bii eronai nu sunt detectai

Paritate para pe linii si coloane

SUMA DE CONTROL (CHECKSUM)Expeditorul urmeaz paii de mai jos: Unitatea de date este mprita n k cuvinte de cate n bii fiecare. Toate cuvintele se aduna (bitiicorespondenti) folosind complementulde unu pentru a obtine suma (un noucuvant). Suma este complementat i devine suma de control (checksum). Suma de control este trimisa cu datele.Receptorul urmeaz paii de mai jos: Cadrul sosit este mprit n k cuvintede n bii fiecare. Toate cuvintele se aduna (bitiicorespondenti) folosind complementulde unu pentru a obtine suma. Suma este complementat. n cazul n care rezultatul este zero, datele sunt acceptate: altfel, respinse.

S presupunem c urmtorul bloc de 16 bii se transmit folosind un control de 8 bii:10101001 00111001Numerele sunt adunte folosind complementul de unu:

1010100100111001------------

Suma 11100010Checksum 00011101Sirul emis este: 10101001 00111001 00011101

Cnd receptorul se adun cele trei cuvinte, se va obine peste tot 1, care, dup completarea, este 0 i arat c nu exist nici o eroare.

101010010011100100011101

Suma 11111111Complement 00000000

CYCLIC REDUNDANCY CHECKS (CRC) CRC este o metod destul de obinuit, dar inteligent, careface verificarea erorilor prin divizare polinomial. Paii urmtori contureaz metoda CRC: Fie un cuvnt binar; fiecare bit poate fi considerat ca o variabil care are dou valori: 0 sau 1; numim aceste variabile ak-1, ...., a2, a1, a0 n cazul n care cuvntul conine k bii.Putem scrie polinomul: P(x) = a0 + a1x + a2 x + a3x3 + .... + ak-1 xk-1

Ex.: 10001111, rezulta polinomul P(x) = x7 + x3 + x + x + 1 Utilizand un polinom special, numit generator, G(x) de grad r, divizam polinomulxr P(x) prin G(x) si obtinem restul R(x). => xr P(x) = Q(x) G(x) + R(x)Se demonstreaza ca lucrand in aritmetica modulo 2:

T(x)=xr P(x) - R(x) = xr P(x) + R(x) = Q(x) G(x) Se transmite pe linia de date irul de bii corespunztor lui T (x). La receptive, restul impartirii lui T(x) la G(x) este 0 daca nu sunt erori.

Atenie: aritmetic modulo 2: 0-0 = 0; 1-0 = 1; 0-1 = 1; 1-1 = 0

Sintetic avemPentru un numr de k bii transmitorul genereaz o secven de n=k+r biiTransmite cei n bii (informatie si informatie de control)Receptorul divide secvena recepionat cu G(x):- Dac nu extist rest, se presupune c nu sunt erori

EXEMPLU

Tema: Scrieti expresia luiP(x), G(x), R(x) si T(x).

POLINOAME GENERATOARE-G(X)

CRC este foarte eficient n cazul n care G (x) este ales n mod corespunztor.

G (x) trebuie s fie ales astfel nct x sa nu fie un factor, dar x + 1 sa fie un factor. -In acest caz, CRC detecteaza urmtoarele erori: Toate erorile n rafal de lungime l mai mica decat r=grad G (x) Toate erorile n rafal care afecteaz un numr impar de bii Toate erorile n rafal de lungime mai mare ca r + 1 cu probabilitate (2 r-1 -1) / 2 r-1

CORECTIA ERORILOR

De obicei, corecia erorilor detectate se face prin retransmisie (la Nivelul 2 data link, din modelul OSI)Nu este potrivita o astfel de corectie pentru transmisii radio (wireless)

- Rata erorilor e mare- Multe retransmisii- Intrzierile de propagare pot fi mari (cazul sateliilor) comparat cu timpul de transmisiea unui pachet- Ar necesita retransmisia pachetului eronat i a numeroase pachete ulterioare

Uneori este mai avantajos sa fie corectate erorile pe baza biilor recepionai (bitide date i biti redundani (rezultai datorita algoritmului de codare in vedereadetectarii i coreciei erorilor). Alteori nu se poate cere retransmisia si trebuie refacuta informaia prin metode de corecie.

PRINCIPIUL CORECTIEI DE ERORI

EXPLICATII PRINCIPIUCORECTIE ERORI

Fiecare bloc de k bii este mapat ntr-un bloc de n bii (n>k)- Cuvnt de cod- Codorul (Forward Error Correction FEC) asigura conditiile pentru

corectie- Unele codoare mapeaz k bii n n bii astfel nct originalul nu mai

apare in mod disctinct, iar la altele apare.Adaug date redundante la mesajul transmis!Cuvntul de cod pregatit este transmis spre destinatieirul de bii recepionai este similar cu cel transmis, dar poate conine eroriCuvntul de cod recepionat este procesat de decodorul destinatarului

- Dac nu sunt erori, blocul de date original este recepionat- Unele configuraii de erori pot fi detectate i corectate- Unele configuraii de erori pot fi detectate dar nu corectate- Unele configuraii de erori (rare) nu pot fi nici macar detectate

Pot rezulta si date eronate la ieirea decodorului

CODUL DE CORECTIE HAMMINGCuvnt: ir de bii ce reprezint cea mai mic unitate de date ntr-un mesaj. Cod: set de cuvinte care alctuiesc toate posibilitile pe care le avem pentru a construi un mesaj complex.Confuzia dintre dou cuvinte este mult mai probabila cand aceste dou cuvinte sunt asemntoare (au diferente intre ele de 1-2 biti).Pentru a masura riscul de confuzie, s-a definit o distan ntre dou cuvinte dintr-un cod: distana Hamming.Distan Hamming dintre dou cuvinte (distana dintre dou cuvinte ntr-un cod): numrul de bii diferiti existent n cele dou cuvinte.Exemple : 0 0 1 1 si 0 0 1 0 : distanta d = 1

0 0 1 1 si 1 1 0 0 : distanta d = 4Altfel spus, distana dintre dou cuvinte este numrul de schimbari care trebuie s fie facute pentru a obine un cuvnt la altul.Distanta Hamming a unui cod (d): distana dintre cele mai apropiate dou cuvinte ale respectivului cod (valoarea minima al lui d calculata intre toate cuvintele codului).Folosind diagramele Karnaught se pota alege coduri cu d optim:

PERFORMANTELE UNUI COD CORECTOR Acesta poate detecta un numr p de erori ntr-un cuvnt daca distana decod Hamming este mai mare sau egala cu p + 1. Poate corecta un numar de p erori ntr-un cuvnt dac distana Hamming estemai mare sau egala cu 2p + 1.

0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 0 0 0 0 0

Acest cod are distanta d=5 si poate- detecta 4 erori- corecta 2 erori

Problema care se pune este aceea de a construi un cod care sa permita corectiaunei singure erori intr-un cuvant al acelui cod. Dat fiind numarul m de biti de informatie utila, trebuie gasit numarul de biti redundanti r necesar a fi adaugati, precum si valoarea logica a lor si modul de amplasare in informatia utila. Ajungemastfel la cuvinte de cod de lungime: n=m+r

APLICAREA CODULUIHAMMING

Se prezinta la curs, pe tabla!

CONTROLUL FLUXULUIPe de o parte controlul fluxului se refer la adaptarea de vitez de transmisie dintre un transmitor rapid i un receptor lent, iar pe de alta parte (in cazul retelelor) la utilizarea echilibrata a tuturor canalelor de comunicatie.

Tipurile de incidente care apar:- Mesaje/Pachete/Cadre pierdute- Mesaje/Pachete/Cadre corupte (alterate)

Tehnicile de supervizare si remediere a incidentelor sunt:- Prin confirmare pozitiv (ACK)- Prin retransmisie dup timeout- Prin confirmare negative (NACK) i retransmisie

Asigur ca emitatorul s nu depesc capacitatea receptorului-previneumplerea buffer-ului la recepie.

Sunt importante notiunile:Timpul de transmisie-timpul necesar pentru a emite toii biii prin mediu (TT = n/C).Timpul de propagare-timpul necesar unui bit pentru a parcurge calea de la sursa la destinatie TP = TPL + TPE= L / Vm+k NE / C

PROTOCOLUL STOP AND WAIT

Emitorul transmite cte un pachet/cadru iateapt confirmarea recepiei lui, nainte de a transmite urmtorul pachet/cadru.

Dac sosete o confirmare pozitiv (ACK), vatransmite urmtorul cadru, iar dacsosete o confirmare negativa (NACK), varetransmite cadrul initial.

Destinaia poate opri fluxul de date dac nu mai trimite confirmarea.

Tehnica este eficient dac pahetele de date nu sunt lungi, sunt putine i timpul de propagare este redus. Linia de date esteocupat practic n permanen, corectia se face prin retransmitere i eficiena nu estemare.

FRAGMENTAREA SIFEREASTRA GLISANTA

- Blocurile mari de date pot fi sparte n cadre mici cand mrimea buffer-uluieste limitat- Erorile sunt detectate mai repede (cnd tot cadrul este recepionat)- n caz de erori, este necesar retransmiterea unui bloc mic- Evit ocuparea mediului de ctre o staie pentru un timp ndelungat

Protocolul Stop and wait devine inadecvat si se recomada: Sliding windows (fereastra glisanta)- permite emitorului s nu mai atepteconfirmarea pachet cu pachet, ci s transmit un numr mai mare de pachete, egal cu fereastra de transmisie.

Urmeaza a se emite cadrele 2, 3,,5 iar la receptor se asteapta cadrele 2, 3, , 5.

SLIDING WINDOW

ALTE ASPECT ALE FERESTREI GLISANTE. PROTOCOLUL GO BACK NReceptorul poate confirma cadre fr a permite transmisii ulterioare (Receive Not Ready)Trebuie s trimit o confirmare normal pentru reluarea transmisieiDac transmisia e de tip duplex, se utilizeaz piggybacking- Dac nu sunt date de transmis, se trimite un cadrul de confirmare- Dac nu este confirmare de transmis, se trimite ultimul numr confirmat din nou

Protocolul GO BACK NBazat pe protocolul sliding window-transmiterea n cadrul unei ferestre de transmisie, ntoarcere napoi la cadrul eronat, (Go Back N) i retransmitereatuturor cadrelor ncepnd cu cel eronat.Daca nu sunt erori, ACK ca de obicei cu urmatorul cadru asteptatDaca sunt erori, rspunde cu respingerea cadrului (NACK)- Elimin cadrul eronat i toate cadrele urmtoare pn ce cadrul eronat e recepionatcorect- Transmitorul trebuie s retransmit (deci trebuie sa pastreze cardele care nu au primit ACK) acel cadru i toate cadrele urmtoare (go back N)

GO BACK N

GO BACK NCadre eronateReceptorul detecteaz eroare n cadrul jReceptorul trimite rejection-jTransmitorul primete rejection-jTransmitorul retransmite cadrul j itoate cadrele urmtoare

Cadre pierduteCadrul i se pierdeTransmitorul trimite i+1Receptorul primete cadrul i+1 n afaraordinii ateptateReceptorul trimite reject iTransmitorul merge napoi la cadrul i ireia transmisia

sauCadrul i se pierde i nu se trimite alt cadruReceptorul nu primete nimic i nu rspunde nici cu confirmare, nici cu rejecieTransmitorul atinge time-out i trimite un cadru de confirmareReceptorul interpreteaz asta ca o comand pe care o confirm cu cadrulurmtor pe care l ateapt (cadrul i)Atunci transmitorul retransmite de la cadrul i

Se aplica si la Rejectie pierduta!

Confirmare eronataReceptorul primete cadrul i i trimiteconfirmare care se pierdeConfirmrile sunt cumulative iurmtoarea confirmare (i+n) poate sosinainte ca transmitorul s ajung la time-out pentru cadrul iDac transmitorul ajunge la time-out, trimite un cadru de confirmare ca nainteAceasta se poate repeta de un numr de ori, nainte ca o procedur de reset s fie activat.

REJECTIA SELECTIVA(RETRANSMITERE SELECTIVE)Numai cadrele rejectate se retransmitCadrele urmtoare sunt acceptate de receptor i memorate

- Minimizeaz timpul de retransmisie- Receptorul trebuie s aib un buffer destul de mare- Este necesar mai mult logic la transmitor

COMUNICATII DE DATE, an III - A.I.ACursurile 5 si 6

OBIECTIVELE CURSUROLOR

Semnale analogice

Canale si semnale analogice, capacitate, zgomote si limitari de transmisie.Tehnici de codificare a datelor cu semnale analogice.Multiplexarea.

CANALE DE TRANSMISIE SIZGOMOTE

Canalele reale pot avea afectat capacitatea de transmisie a unei legturi de date.Factorii principali care afecteaz calitatea semnalului ce codifica datele sunt: zgomotele, ntrzierea i atenuarea.

Zgomotele sunt semnale ce apar suplimentar peste semnalul util pe parcursul propagarii prin mediu. Prin masuri speciale se cauta minimizarea efectelor acestora.Exist mai multe tipuri de zgomote:

- zgomotul termic, - zgomotul de intermodulaie, - diafonia i- zgomotul n impulsuri.

Printr-un mediu fizic, ghidat sau neghidat, se pot stabili mai multe legaturi si transmitesimultan date. O astfel de legatura se mai numeste canal de date.

ZGOMOTUL TERMIC Depinde de temperatur i este prezent n toate dispozitivele electronice imediile de transmisie. Are o distribuitie uniforma a puterii spectrale n banda de frecvene folosit pentrutransmiterea de date i de aceea se mai numete i zgomot alb. El nu poate fi eliminat i astfel limiteaz superior viteza de transmisie a datelorprin canal. Are o importan deosebit la transmisiunile prin satelit, unde puterea semnaluluirecepionat este foarte scazut.

Dac densitatea spectral de putere a zgomotului n banda de 1 Hz este:N0 == kT, [W/Hz]

unde k= 1,38*10-23 J/K este constanta lui Boltzmann, iar T este temperature absolut exprimat n grade Kelvin, deoarece zgomotul nu depinde de frecven, pentru o band B oarecare, puterea zgomotului este:

N = N0 B [W] sau N = kTB [W]sau n decibel-watt:

N =10 log(k T B) => N= 10log k+10logT+ 10log B = -226,6 + 10log T +10log B.

ZGOMOTUL DE INTERMODULAIESI DIAFONIA

Este cauzat de neliniaritile existente la transmitor, la receptor, sau suntcauzate de mediul de transmisie. Atunci cand emitorul i receptorul sunt liniare, semnalul rezultat n urmaamplificrii este semnalul de intrare nmulit cu o constant. Neliniaritile sunt cauzatede o funcionare incorect a unor dispozitive, sau de folosirea unor semnale de intrarede putere prea mare, deci de o funcionare n zona neliniar a caracteristicii de transfer a amplificatoarelor. Zgomotul de intermodulaie are ca rezultat apariia unor semnale avnd frecvenasum sau diferen a frecvenelor originale, sau multiplii ai acestora.

Diafonia se manifest n transmisiile telefonice, atunci cnd un utilizator aude pe langa conversatia sa si o alta conversatie si se datoreaz n principal cuplajului dintreperechile de fire din acelai cablu. Poate aprea i cnd o anten capteaz semnale nedorite; dei antenele suntdirecionate, energia se poate mprtia i ajunge n zona unei alte antene. Diafonia este de acelai ordin de mrime, sau mai mic dect zgomotul termic. Zgomotul termic, cel de intermodulaie i diafonia sunt relativ predictibile i deci sepoate ine cont de ele n proiectarea sistemelor de transmisiuni.

Zgomotul in impulsuriZgomotul in impulsuri: este discontinuu i const din impulsuri sau vrfuri de zgomot de durat mic iamplitudine relativ mare, cu caracter aleatoriu;

provine din surse exterioare sistemului de transmisiune: fulgere sau alte perturbaiiElectromagnetice (staii radio, motoare electrice de mare putere, transformatoareelectrice).

Sunt mai multe feluri de zgomote n impulsuri:a)- de fluctuaii, datorat variaiilor tensiunii reelelor de alimentare cu energie electricsau staiilor radio, are spectrul de putere uniform distribuit n banda frecvenelor utile;b)- sinusoidal, datorat reelelor i echipamentelor de electroalimentare (aparefrecvena de 50 Hz i multipli si, cu Up=100mV) i datorat i apelurilor n frecven(10,12, 16 kHz i Up=7mV);c)- n impulsuri, care apare prin diafonie din circuite vecine n care se transmitimpulsuri de nivel mare

Exista recomandari al Organizatiilor de standardizare care recomanda msurarea unui canal de comunicatie timp de 15 minute, sau cel mai apropiat interval n care ncape un numr ntreg de pachete i numrarea impulsurilor care depesc un anumit prag (maximum 18 impulsuri cedepesc -15dBmo).

DATE SI ZGOMOTE - inregistare

INTARZIEREA PE LINIA DE DATEFormarea cozilor de pachete in bufferele routerului Rata pachetelor sosoite pe linie depaseste capacitatea de expediere a legaturii Pachetele astepta in coada sa fie expediate

A

B

Inceputul transmiterii pachetului (delay)

Asteptarea la coada (delay)

Buffere libere (disponibile): pachetele sosite sunt aruncate(pierdute) daca nu sunt buffere libere

SUNT 4 CAUZE DE INTARZIEREA A PACHETELOR

1. procesarea in nod: verificarea erorilor Detreminarea liniei de iesire

A

B

propagare

transmitere

procesare in nodcoada

2. coada Timpul de asteptare la iesirea

liniei pentru transmitere Depinde de nivelul de

congestie din router

CAUZE DE INTARZIERE3. Intarzierea deTransmitere: R=largimea de banda (bps) L=lungimea pacetului (biti) timpul de expediere in linie = L/R

4. Intarzierea de propagare: d = lungimea fizica a liniei s = viteza de propagare (speed) in mediu

(~2x108 m/sec) intarzierea de propagare = d/s

A

B

propagare

transmisie

procesare in nodcoada

Atentie: s si R sunt marimi foartediferite!

ANALOGIE CU AUTOSTRADA

masinile se propaga la 100 km/h

Durata taxarii 12 sec de masina masina~bit; caravana ~ pachet Intr.: cat dureaza pana caravana

trece de a 2-a statie?

Statietaxare

Statietaxare

10 masiniin caravana

100 km 100 km

Timpul total de taxare pentrufiecare statie = 12*10 = 120 sec

Timpul pentru ultima maina saajunga de la 1 la a 2-a statie: 100km/(100km/hr)= 1 hr

Rasp: 62 minute

ALTA ANALOGIE

masinile se propaga la 1000 km/h

Durata taxarii 1 min de masina Intr: Vor ajunge masini la a 2-a

statie inainte ca toate masinilesa treaca de prima statie?

Da! Dupa 7 min, 1 masina este la a 2-a statie si a 3 a masina asteaptala prima statie.

primul bit din pachet poate ajungela al 2-lea router inainte ca intregpachetul sa paraseasca primulrouter!

Statietaxare

Statietaxare

10 masinIn caravana

100 km 100 km

INTARZIEREA TOTALA

dproc = intarzierea de procesare tipic cateva microsecunde sau mai putin

dcoada = intarzierea la coada depinde de congestia din nod/router

dtrans = intarzierea de transmitere = L/R, semnificativa pentru linii de viteza mica

dprop = intarzierea de propagare de la cateva microsecunde la sute de msec

proptranscoadaproctotal ddddd +++=

INTENSITATEA TRAFICULUI

1-14

R=rata legaturii (bps) L=lungime pachet (biti) a=rata medie de sosire a unui

pachet (1/s)

intensitatea traficului= La/R

La/R ~ 0: intarzierea medie in coada, mica La/R -> 1: intarzierile devin mari La/R > 1: sarcina mai mare decat poate fi onorata,

intarzierea medie creste spre infinit!

INTRZIEREA MASURATA IN INTERNET

Programul Traceroute: furnizeaza o masura a intarzierii de la sursa la destinatie prinInternet

Pentru toate punctele: trimite trei pachete care vor atinge routerul i in drumul spre destinatie routerul i va returna pachete de raspuns la emitator se determina intervalul de timp de la emitere pana la receptia raspunsului.

3 probe

3 probe

3 probe

TROUGHPUT

server, cufisiere de F biti

Ce se emit la client

Capacitatea linieiRs biti/sec

Capacitatea linieiRc biti/sec

canalul poate transportabiti la rata

Rs biti/sec)

canalul care poate transportabiti la rata

Rc bits/sec)

Sursa emite bitiintr-un canal de date

throughput: rata (bit/timp) la care bitiiSe transfera intre emitator/receptor. Este:

instantaneu: rata la momentul detreminarii mediu: rata de-a lungul unei perioade de timp

Legaturile intermediare constrang throughput-ul cap-capLegatura strangulata

SITUATIE POSIBILA

10 conexiuni partajeaza backbone-ul cu strangularea de R bits/sec

Rs

RsRs

Rc

Rc

Rc

R

Conexiune perechethroughput cap-cap: min(Rc,Rs,R/10)

in practica: Rc sau Rsstabilesc strangularea

ATENUAREA SEMNALULUISe defineste ca fiind reducerea puterii acestuia odat cu distanaparcurs, prin raportul:

A=10 log10 Pt/Pr [dB]unde Pt este puterea transmis, iar Pr este puterea recepionat.

Pentru medii ghidate, atenuarea este exponenial i de aceea este deseoriexprimat n decibeli per unitatea de distan(dB/km). Exprimarea in dB permite calculul foarte rapid pentru un mediu cu segmente ce au atenuaridiferite (se face insumarea algebrica a amplificarilor/atenuarilor de-a lungul canalului).

Pentru medii neghidate atenuarea este o funcie mai complex care depinde att dedistan ct i de condiiile atmosferice.Atenuarea impune condiii de care trebuie inut cont n transmiterea datelor:1-semnalul recepionat s aib o putere suficient pentru ca electronica receptorului s-l poat detecta.2-nivelul semnalului s fie suficient de mare fa de cel al zgomotului, ca semnaluls poat fi recepionat fr erori.Atentie: trebuie ca puterea s nu fie att de mare nct s aduc circuitele n zone de neliniaritate, ceea ce ar duce la deformri suplimentare ale semnalului.3-atenuarea semnalului crete odat cu creterea frecvenei. Se impune corectarea atenurii nbanda de frecvene n care se face transmisia, cu circuite pasive (bobine), sau folosirea unoramplificatoare care amplific mai mult semnalele de frecvene nalte dect cele de frecvene joase(egalizare).

ATENUARE, DISTORSIUNE SI ZGOMOT

dB = 3 + 7 3 = +1

Zgomot

Distorsiune

CURBE DE ATENUARE SIINTARZIERE

Este prezentat distorsiunea de atenuare pentru o linie telefonic nchiriat,msurat relativ la atenuarea de la frecvena de 1000 Hz. Valorile pozitive de peordonat indic o atenuare mai mare dect cea de la 1000 Hz (unde este minim). Distorsiunea de ntrziere apare din cauza c viteza de propagare a semnalelorprin medii ghidate depinde de frecven (este foarte important pentru transmitereasemnalelor numerice).

CAPACITATEA DE TRANSMITERE A CANALULUI

Este VITEZA MAXIM cu care se pot transmite datele printr-o cale de comunicaie (sau canal), n condiii precizate. Legat de capacitate avem definite: Rata datelor (Bit rate) R - reprezint viteza, n bii pe secund (bps) la care suntcomunicate datele (cand are valoare maxima devine egala cu capacitatea canalului). Banda de frecvene, sau limea de band (bandwith), reprezint banda devariatie a frecventei semnalului transmis impus de transmitor i de natura mediuluide transmisie, exprimat n cicluri pe secund sau Hertz (Hz). Zgomotul reprezint nivelul mediu al semnalului perturbator existent prin calea decomunicaie. BER (Bit Error Rate) probabilitatea erorii sau rata erorii este rata de apariie aerorilor i se calculeaz ca raportul dintre numrul de bii eronai receptionai inumrul total de bii transmii; prin eroare se nelege recepionarea unui 1 cnd s-a transmis un 0, sau invers recepionarea unui 0 cnd s-a transmis un 1. Terminalul de date, DTE (Data Terminal Equipment) sau calculatorul transmite datele, cu rata R, sub forma unor simboluri binare, sau bii, modemului. La transmiterea ncanal de catre modem, forma de semnalizare (forma semnalului) poate fi pstrat saumodificat. Numele modem este o abreviere de la modulare-demodulare.

MODEMUL, BAUDULModemul se mai numete DCE (Data Circuit Equipment), iar viteza de schimbare a semnalelor de la ieirea sa i deci viteza din canal se numete vitez de semnalizare, notata (Boud rate) v, i se msoar n numr de simboluri pe secund adic baud sau Bd. Viteza de semnalizare o mai intalnim si sub denumirea de rata puls.Relaia dintre D - debitul canalului i viteza de semnalizare este:

D = v log2 M [bps],unde M este o putere a lui 2, i reprezint numrul de simboluri posibile generate de modem. (Un simbol poate fi, spre exemplu, un nivel de tensiune care codifica b biti).Relatia dintre D-debitul canalului si R-rata datelor:

D=R/bUnde b reprezinta numarul de biti codati intr-un element de semnal.

Explicarea unor termeniViteza de semnalizare sau viteza de modulaie se msoar la ieirea modemului, deci la intrarea n linia de date, i arat viteza cu care se schimb strile semnalului n canalul de comunicaie: v=1/durata elementului minim [Baud].Viteza datelor, rata datelor sau debitul terminalului de date se msoar la ieireaterminalului de date deci la intrarea n modem: R=1/T [bii/secund] sau [bps]; T fiind duratabitului.Elementul de semnal este starea care rmne nemodificat un interval de timp t , de exempluun nivel de tensiune. Bitul poate fi format din unul sau dou elemente de semnal.

CANALE IDEALE, NYQUIST Capacitatea canalelor ideale (fara zgomot).Teorema lui Nyquist pentru canale ideale afirm c, dac B este bandade frecvene disponibil a canalului (echivalent cu un filtru trece-jos ideal), atuncicapacitatea canalului pentru codarea cu M simboluri si b biti pe simbol este:

C = b B log2 M [bps]adica pentru o band dat, capacitatea canalului poate fi crescut crescnd numrul simbolurilor din canal.

Ex. 2 Un sistem numeric ideal opereaz la 9600bps. Dac elementele de semnal sunt codatecu 4 bii pe cuvnt, care este banda minima necesar a canalului?

C= 4 B log2 M, M= 24 =16; 9600 = 4 B log2 16 9600 = 4 B 4 => B= 600Hz

Ex. 1 Care este capacitatea unui canal cu banda de frecventa de 3000Hz, ce foloseste 8 niveluri de semnalizare?

Cele 8 niveluri sunt cele M simboluri. C= 3 3000 log2 23 = 27000 bps

Ex. 3 Un canal fara zgomot, cu o lime de band de 3000 Hz transmite un semnal cu douniveluri (un bit pe nivel). Capacitatea canalului sau rata de bii maxim poate fi calculat: C= Rata Bit Max. = 1 3000 log2 2 = 3000 bps = 3 KbpsEx. 4 Acelai canal fara zgomot, transmite un semnal cu patru niveluri de semnal (pentru fiecarenivel, ne trimite doi bii). Rata de bii maxim poate fi calculat: Rata Bit Max.= 2 x 3000 x log2 4 = 12000 bps

CANAL CU ZGOMOT, SHANONNRaportul semnal pe zgomot este raportul dintre puterea semnalului(S) i puterea zgomotului (N), notat fie cu SNR (Signal-to-Noise Ratio), fie cu S/N.

SNR = 10 log10 S/N [dB]Rezulta ca pentru un anumit nivel de zgomot:

-creterea ratei datelor duce la creterea ratei erorilor. -creterea puterii semnalului va permite receptorului s detecteze corect un numrmai mare de bii n prezena zgomotului, deci scade rata erorilor.-un raport SNR mare nseamn o calitate bun a semnalului recepionat i un numr mai redus de repetoare (echipamente care refac semnalul).

Capacitatea maxim a canalului, n prezena zgomotelor, se poate calcula cu formula stabilit de C. Shannon:

C = B log2 (1+ S/N) ~ B/3 SNR|dB [bps]

Ex.: Care este capacitatea pentru o linie telefonic, avand frecventa de transmisie intre 300Hz si 3400 Hz i SNR = 30 dB ?

B= 3400-300=3100Hz; 10 log10 S/N= 30 log10 S/N= 3 => S/N= 103C = 3100 log2(1+1000)=30894 bps sau C= B/3 SNR|dB = (3100/3) 30 = 31000 bps

COMENTARII - SHANONN

Shannon a artat c dac informaia se transmite prin canal lao rat mai mic dect cea dat pentru capacitatea fr erori (calculata cu formula sa), atunci este posibil codarea informaiei cu un cod adecvat, pentru a atingeaceasta limit superioar. Se poate face o transmisiune n timp real, doar n cazul n care debitul (rata) sursei este mai mic cel mult egal cu capacitatea canalului.

Ex. 1 O imagine TV se transmite de la o sursa care foloseste o matrice de 480x500 de pixeli(elemente de imagine). Fiecare pixel poate avea una din 32 de intensitati posibile. Se transmit 30 de imagini pe secunda. Care este debitul sau rata sursei R? Daca se foloseste un canal cu bandade 4,5 Mhz si raportul semnal pe zgomot de 35 dB, poate fi facuta transmisia in timp real?

Pentru codarea celor 32 de intensiti sunt necesari 5 bii per pixel, (32 = 25). Rata sau debitulsursei va fi: R = 480 500 pixeli/imagine 5 biti/pixel 30 imagini/secunda = 3,6 106 bps.Capacitatea canalului este: C = B log2 (1+ S/N) ~ B/3 SNR|dB = (4,5 106/3) 35 = 52,5 106 bpsR rata (debitul) fiind mai mica decat capacitatea canalului, transmisia poate fi facuta in timp real.

C/B, [bps/Hz], reprezinta eficienta transmisiei si este un parametru critic in orice sistem de transmisie de date.

ALTE EX. DE CALCUL

Ex. 2 Calculati rata de bii maxima (capacitatea) pe o linie telefonic. O linie telefonic n mod normal, are o lime de band de 3000 Hz (300 Hz la 3300 Hz). Raport semnal / zgomot este de obicei 3162. Pentru acest canal capacitatea este calculata astfel: C = B log2 (1 + SNR) = 3000 log2 (1 + 3162) = 3000 log2 (3163)C = 3000 11,62 = 34860 bps

Ex. 3 Avem un canal cu o lime de band de 1 MHz. SNR pentru acest canal este de15. Care este capacitatea canalului i nr. nivelurilor de semnal (transmitand minim 2 biti pe nivel)?

n primul rnd, vom folosi formula Shannon pentru a gsi limita superioar. C = B log2 (1 + SNR) = 106 log2 (1 + 15) = 106 log2 (16) = 4 Mbps

Apoi vom folosi formula Nyquist pentru a gsi numrul de niveluri de semnal.

4 Mbps = 2 1 MHz log2 M M = 4

OBS. Daca este transmisie sub limita data de Shannon, se considera ca avem un canal ideal si de aceea se aplica Nyquist.

MODULATIA ANALOGICA (1) Semnalele ce urmeaza a fi transmise ocupa o banda de frecventa mult mai micadecat cea pe care o poate asigura mediul (canalul) fizic de telecomunicatii. Se urmareste o utilizare intensiva, ceea ce inseamna realizarea unui numar cat maimare de legaturi simultane pe aceIasi circuit fizic. Transmiterea simultana a mai multor semnale pe un acelasi circuit fizic este posibilaprin ulilizarea tehnicilor de multiplexare, in timp sau in frecventa, a semnalelor. Multiplexarea in frecventa a semnalelor se bazeaza pe deplasarea spectrelor defrecventa ale diverselor semnale, astfel incat acestea sa ocupe benzi de frecventadiferite, fara a se suprapune. Deplasarea spectrelor semnalelor se realizeaza prinmodulatie.

Modulatia permite nu numai transmiterea simultana a mai multor semnale fara a interfera intre ele, ci permite (in acelasi timp) utilizarea eficienta in sistemele de comunicatie a fenomenului de propagare a undelor electromagnetice, adica:

- antene de dimensiuni reduse;- tot spectrul semnalului este transmis in aceleasi conditii (atenuare, intirziere, distorsiuni neliniare).

MODULATIA ANALOGICA (2)In procesul de modulatie intervin urmatoarele semnale:

- semnalul s(t) ce contine informatia (mesajul), denumit semnal modulator;- semnalul P(t), asupra caruia se transfera informatia, denumit purtator;- semnalul sM(t) rezultat prin actiunea semnalului modulator asupra purtatorului, denumit semnal modulat.

Modulatia consta in modificarea unui parametru al purtatorului P(t) de catre semnalul modulator s(t), ce urmeaza a fi transmis.Dupa natura semnalului purtator P(t), putem avea:

- modulatie cu purtator sinusoidal;- modulatie eu purtator in impulsuri.

A modula inseamna a stabili o dependenta (dupa o anumita lege) intre un parametrual purtatorului P(t) si semnalul modulator s(t). Avem:

- modulatie de amplitudine (MA) sau ASK;- modulatie de frecventa (MF) sau FSK;- modulalia de faza (M) sau (MP) sau PSK.

Expresia in domeniul timp a semnalului MA este prin urmare: sMA(t) = A(t) cos (ot+o)

= [A o +ks(t)]cos (ot+o)

MODULATIA IN AMPLITUDINE (1)

SMA(t) = Ao[1+ m cos (ot +o)] cos (ot+o)

s(t) = ao cos (ot +o)

A(t) = Ao +kao cos (ot +o) = Ao[1+ m cos (ot +o)]

Paramelrul m = kao /Ao reprezinla gradul de modulatie. Dupa cum se observa, m este proportional cu amplitudineasemnalului modulalor.

Semnal modulator nesinusoidal

Semnal modulator sinusoidal:

AM = Ao(1 + m); Am = Ao(1 - m)AM -Amplitudinea maxima, Am = cea minima a semnalului modulat

Semnal supramodulat (m>1)

MODULATIA IN AMPLITUDINE (2)SMA(t) = Ao[1+ m cos (ot +o)] cos (ot+o)Daca dezvoltam relatia (desfacem produsul):

Constatam ca spectrul semnalului MA contine trei componente armonice:

O componenta centrala de amplitudine Ao si doua componente laterale (inferioara sisuperioara) de amplitudini mA0/2. Banda de frecvente ocupata de semnalul MA esteB = 2 o

Daca Semnalal modulalor este suma de componenle sinusoidale (sau poate fiexprimat ca o suma de componentesinusoidale, ca de pilda in cazulsemnalelor periodice), atunci avemspectrul alaturat.

PURTATOR SUPRIMATModulatia de amplitudine cu purtatorul suprimat (modulatia de produs)translateaza functia spectrala a semnalului s(t) ce urmeaza a fi transmis prininmultire cu un semnal sinusoidal de frecventa egala cu frecventa cu care dorim sa translatamspectrul.Expresia in domeniul timp a semnalului MA cu purtator suprimat este asadar:

SMA(t) = s(t) cos o t.

In practica transmiterea semnalelor MA se poate face prin mai multe metode, rezultand aslfelmai multe tipuri de sisteme de modulatie in ampliludine:I. Cu purtator si ambele benzi laterale (2BL +P, sau simplu MA).2. Cu purtatorul suprimat (2BL, sau MA - PS).3. Cu banda lalerala unica (MA - BLU).

La fel se construieste suportul teoretic pentru modularea in frecventa, respectiv in faza.

MODULATIE IN AMPLITUDINE

Nbaud= Baud rate

MODULATIE IN AMPLITUDINEGsii lime de band minim pentru un semnal MA transmis la2000 bps. Modul de transmisie este semi-duplex.

n MA rata de transfer i rata de bii sunt aceleai. Rata de transfer este, prin urmare, 2000. Un semnal MA necesit o lime de band minim egal cu rata de transfer. Prin urmare, limea de band minim este de 2000 Hz.

Avnd o lime de band de 5000 Hz pentru un semnal MA, care sunt rata de transfer irata de bii?

n MA rata baud este aceeai ca latimea de banda, ceea ce nseamn c rata de transfer este de 5000. Dar, deoarece rata de transfer i rata de bii sunt, de asemenea, aceleaipentru MA, rata de bii este de 5000 bps.

Avnd o lime de band de 10000 Hz (de la 1000 la 11000 Hz), desenati diagrama MA full-duplex a sistemului. Gsii purtatoarea i limea de band n fiecare direcie. Presupunem c nu exista un decalaj ntre benzile n dou direcii. Pentru MA full-duplex, limea de band pentru fiecare direcie este B = 10000 / 2 = 5000 Hz. Frecvena purttoare poate fi aleasa la mijlocul fiecarei benzi (a se vedea figura). fc (napoi) = 1000 + 5000 / 2 = 3500 Hz fc (inainte) = 11000 - 5000 / 2 = 8500 Hz

MODULATIE IN FRECVENTA

MODULATIE IN FRECVENTAGsii lime de band minim pentru un semnal MF transmis la 2000 bps. Transmiterea este n modul semi-duplex, iar purtatoarele sunt separate de 3000 Hz.

Pentru MF: B = baud rate + fc1 - fc0B = bit rate + fc1 - fc0 = 2000 + 3000 = 5000 Hz

Gsii rata maxima de bii pentru un semnal MF n cazul n care limea de bandmedie este de 12000 Hz, iar diferena dintre cele doua purtatoare este de 2000 Hz. Se emite n modul full-duplex.Deoarece transmisia este full duplex, numai 6000 Hz este alocata pentru fiecaredirecie.

B = baud rate + fc1 - fc0Baud rate = B - (fc1 - fc0) = 6000 - 2000 = 4000

Dar, pentru c rata de baud este aceeai ca i rata de bii, rata de bii este de 4000 bps.

MODULATIA IN FAZA

MODULATIA IN FAZA (2)

MODULATIA IN FAZA (4)Gsii limea de band si rata de biti pentru un semnal 4-MP transmisla 20000 bps n modul semi-duplex. Pentru MP rata baud este aceeai ca latimea de banda, ceea ce nseamn c rata de transfer (Baud rate) este de 20000/4=5000. Dar, n 4-MP rata de bii este de 2 ori rata baud, astfel nct rata de bii este de 10.000 bps.

Avnd o lime de band de 5000 Hz pentru un semnal 8-PSK, care sunt rata de transfer i rata de bii? Pentru MP rata baud este aceeai ca latimea de banda, ceea ce nseamn c rata de transfer este de 5000. Dar, n 8-MP rata de bii este de 3 ori rata baud, astfel nct rata de bii este de 15.000 bps

Modularea Quadratur este o combinaie de MA i MP, astfelnct sa existe o diferenta maxima ntre fiecare unitate de semnal (bit, di-bit, tri-bit, i aa mai departe).

MODULATIA IN CUADRATURA

EXEMPLE

ALTE TIPURI DE MODULATIE

MODULATIA IN FAZA (probleme)

O diagram constelaie este format din opt puncte echidistante pe un cerc. n cazul n care rata de bii este de 4800 bps, care este rata de transfer? Constelaia indic 8-MP, cu punctele la 45 de grade decalate. Din 23 = 8, 3 biti sunt transmisi cu fiecare unitate de semnal. Prin urmare, rata de transfer este4800 / 3 = 1600 baud

Calculati rata de bii pentru un semnal 1000 baud 16-QAM. Un semnal 16-QAM are 4 bii per unitate de semnal, deoarecelog216 = 4. Astfel, (1000)x(4) = 4000 bps

Care e rata de transfer pentru un semnal de 72000 bps-64-QAM.Un semnal 64-QAM are 6 biti per unitate de semnal, deoarece log2 64 = 6. Astfel, 72000 / 6 = 12000 baud

MULTIPLEXAREA (1)

FDM- Frequency Division MultiplexingWDM- Wave Division MultiplexingTDM- Time Division Multiplexing

MULTIPLEXAREA (2)

MULTIPLEXAREA (3)

S presupunem c un canal de voce ocup o lime de band de 4 KHz. Avemnevoie sa combinam trei canale de voce ntr-un canal cu o lime de band de 12 KHz, 20 - 32 KHz.

Figura arat configurarea folosind domeniul de frecven, fr a utiliza benzi de gard.


Vrem s gsim limea de band minim pentru un circuit cu multiplexare FDM, n cazul n care:

- Exist trei surse, fiecare necesitnd 2000 Hz - Benzile de gard sunt 200 Hz Pentru a satisface cerinele, vom calcula dup cum urmeaz: - 3 X 2000 Hz pentru date - 2 X 200 Hz pentru benzile de garda- Se obine un total de 6,4 KHz

MULTIPLEXAREA (5)

Pentru cinci canale, avem nevoie de cel puin patru benzi de garda. Acest lucrunseamn c limea de band necesar este de cel puin 5 x 100 + 4 x 10 = 540 KHz

Cinci canale, fiecare cu olime de band de 100 KHz, vor fi multiplexate mpreun. Care estelatimea de banda minima pe legturdac exist nevoie de o banda de garda de 10 KHz ntre canale pentru a preveni interferena?

Patru canale de date (digitale), fiecaretransmite la 1 Mbps, utilizeaz un canal satelit de de 1 MHz. Aratati o configuraie corespunztoare folosindFDM

Canalul prin satelit este analog. L-am mpri n patru canale, fiecare canal avnd o lime de band de 250 KHz. O soluie este modulare 16-QAM.

MULTIPLEXAREA (6)

O companie de telefonie mobila folosete dou benzi. Prima banda, 824-849 MHz, este folosita pentru a trimite i banda 869-894 MHz esteutilizat pentru receptie. Fiecare utilizator are o lime de band de 30 kHz n fiecare direcie. Vocea de 3 KHz este modulata folosind MF, cernd 30 KHz de semnal modulat. Ct de muli oameni pot folosi simultan telefoanele lor celulare?

Fiecare band este de 25 MHz. Dac vom mpri 25 MHz n 30 kHz, ajungem833.33 canale. n realitate, banda este mprit n 832 canale.

MODULATIA MULTIPLEXARAEOPTICA WDM (1)

n comunicaiile prin fibre optice, multiplexarea prin lungime de und-divizata (WDM wavelength-division multiplexing) este o tehnologie care multiplexeaza mai multesemnale optice transportate pe o singura fibr prin utilizarea de lungimi de unddiferite (culori) de lumina laser, pentru a transporta diferite informatii. Acest lucru permite o multiplicare a capacitii de transport, ceea ce face posibil a efectua comunicri bidirecionale utilizand un singur fir de fibr.

Termenul de multiplexare prin lungimea de und-divizata este, de obicei, aplicat unuicablu optic de transport (care este caracterizat de lungime de und proprie), n timpce multiplexarea cu divizarea frecventei, de obicei se aplic unui purtator radio (care este cel mai des descris de frecven).

MODULATIA MULTIPLEXAREAOPTICA (2)

Un sistem WDM foloseste un multiplexor la transmitor - ca s alturesemnalele mpreun - i un demultiplexor la receptor pentru a le mpri la iesire. Anumite fibre este posibil s aib un dispozitiv care face ambele operatiisimultan i poate funciona ca un multiplexor optic add-drop. Cele mai multe sisteme WDM funcioneze pe cabluri monomod de fibr optic, care au un diametru de baz de 9 m. Anumite forme de WDM pot fi, de asemenea, utilizate n cabluri de fibra multi-mode (cunoscute si sub numele de cabluri premisa), care au diametre de baz de 50 sau 62.5m.Sistemele WDM sunt mprite n dou segmente de pia, dens i grosier.Sisteme cu mai mult de 8 lungimi de und activ pe fibr sunt n general considerate Sisteme Dense WDM (DWDM)Sisteme cu mai puin de opt lungimi de und active sunt clasificate ca Coarse WDM (CWDM). CWDM i DWDM, ca tehnologie, se bazeaz pe aceleai concept - de a folosi maimulte lungimi de und de lumin pe o singur fibr - dar cele dou tehnologii suntdiferite n spaierea de lungimi de und, numrul de canale, i capacitatea de a amplifica semnalele n cablu

MULTIPLEXAREA IN TIMP (TDM)Divizare in sloturi de timp, datele sunt grupate n cadre; cu fiecare cadru se acoper un ciclu complet pentru toate intrrile. Astfel, n figura de mai jos, existdou cadre fiecare acoperind T1, T2, T3 i T4. Fiecare cadru ncepe cu unulsau mai mult bii de incadrare pentru a ajuta la sincronizarea mux i demux.

MODULATIAMULTIPLEXAREA TDM (2)

Trei surse de semnal (A, B, i C) sunt multiplexate folosind TDM. Fiecare surs produce 100 de caractere pe secund. Dac exist intercalare byte i fiecare cadru necesit un bit pentru sincronizare, atunci: - Rata de cadru este de 100 de cadre pe secund- Fiecare cadru are 8 x 3 + 1 = 25 bii- Rata de date este de 100 x 25 = 2,5 Kbps - Fiecare cadru are urmtoarea compoziie: - Bit sincronizare, Caracter A, bit ncadrare, caracter B, bit ncadrare, caracter C, bit ncadrare

MODULATIA IN FAZA (3) MULTIPLEXAREA -PROBLEME

Patru conexiuni 1-Kbps sunt multiplexate mpreun. O unitate este de 1 bit. Gsete: (1) durata bit nainte de multiplexare, (2) rata de transmisie pe legatura, (3) durata de timp pe un interval/slot i(4) durata de un cadru? Putem rspunde la ntrebri, dup cum urmeaz: 1. Durat de 1 bit este de 1 / 1 Kbps, sau 0.001 s (1 ms). 2. Rata de transmisie pe canal este de 4 Kbps. 3. Durata de timp pentru fiecare slot 1 / 4 ms sau 250 s. 4. Durata unui cadru 1 ms.

SINCRONIZARE

MODULATIA IN FAZAMULTIPLEXAREA TDM (3)

Patru canale sunt multiplexate folosind TDM. Dac fiecare canal trimite 100 de octei / s, iar noi multiplexam 1 octet pentru fiecare canal, arat cadrul transportatpe link, dimensiunea cadrului, durata unui cadru, rata cadru si rata de bii pentrulink.

MULTIPLEXAREA (probleme)Un multiplexor (vezi fig.) combin patru canale de 100 Kbps folosind un slot timpde 2 bii. Arat ieirea pentru patru intrri arbitrare. Care este rata de cadru? Care este durata cadrului? Care este rata de bii? Care este durata bit?

4*100Kbps=400Kbps; un cadru are 8 biti, rezulta 4000Kbs:8 biti= 50 000 cadre/s, durata unui cadru 1/50 000=20 ms, durata unui bit 20ms/8 biti=2,5ms

CONTINUARE (probleme multiplexare)Avem patru surse, fiecare dintre acestea oferind cate 250 de caracterepe secund. n cazul n care unitatea TDM are sloturi intermediare (cadre)care contin un caracter/sursa i se adaug 1 bit sincronizarea la fiecare cadru, gsiti: (1) rata de date la fiecare surs, (2) durata la fiecare caracter din fiecare surs, (3) rata de cadrupe canal, (4) durata cadrului, (5) numrul de bii n fiecare cadru, i (6) Rata datelor pe link.

Putem rspunde la ntrebri, dup cum urmeaz: 1. Rata de date de fiecare surs este de 8biti*250caract.=2000 bps = 2 Kbps. 2. Durata unui caracter este de 1 / 250 s, sau 4 ms.3. Link-ul trebuie s trimit 250 de cadre de (4 caractere + 1 bit) pe secund. 4. Intr-o secunda avem 250x4= 1000 caractere. Durata la fiecare cadru este de ~1 / 1000 s,

sau 1 ms.5. Fiecare cadru este de 4 x 8 + 1 = 33 bii. 6. Rat de date pe legatura este de 250 x 33, sau 8250 bps.

Dou canale, unul cu o rat de bii de 100 Kbps i un altul cu o rat de bii de 200 Kbps, trebuie s fie multiplexate. Cum poate fi realizat acest lucru? Care este rata de cadre? Ce este durata cadru? Care este rata de bii a link-ului? SoluiePutem aloca un slot pentru primul canal si doua sloturi la al doilea canal. Fiecare cadru transporta

3 bii. Rata frame este de 100.000 de cadre pe secunda, deoarece poart 1 bit din primul canal si2 biti din al doilea canal. Durata cadru este 1 / 100000s, sau 10 ms. Rata de bii este de 100000 cadre / s * 3 bii / cadru, sau 300 Kbps.

MULTIPLEXAREA STATISTICA (1)

Multiplexare Statistic Time-Division (STDM) este o versiune avansat a TDM n care, att adresa de terminal cat i datele n sine, sunt transmisempreun pentru o mai bun de rutare. Utilizarea STDM permite lime de band care urmeaz s fie mprit pe 1 linie.

Exemplu: Dac exist o linie 10MBit la intrarea n cldire, STDM poate fi folosita pentrua oferi 178 terminale cu o conexiune dedicata de 56k (178 * 56K = 9.96Mb). STDM nu rezerv numai un interval de timp pentru fiecare terminal, atribuiemai degrab un slot atunci cand terminalul este solicitat ca trebuie trimise / primite.

MULTIPLEXAREA STATISTICA (2)

n transmiterea STDM fiecare bucat de date de tip caracterde 8 bii necesit o adresa terminal (indicat ca o adres de 5-bit in fig. anterioara). Un total de 78 de bii (5 + 8 = 13 bii pentru fiecare din cele 6 sloturi de timp) este necesar pentru a transmite 6 caractere. Chiar dac STDM are nevoie de mai muli bii pentru a transmite fiecare caracter, este mai eficient, deoarecetransmite numai atunci cnd exist date pentru a transmite. Prin urmare, este capabil s se ocupe de mai multeterminale TDM, deoarece fiecare terminalul nu este utilizat 100 la sut din timp.

ALTE PROBLEME (1)Un semnal este eantionat. Fiecare esantion necesit cel puin 11 niveluri de precizie (0 la +5 i -5 la 0). Ci bii ar trebui s fie trimisi pentrufiecare esantion preluat?

Vom digitaliza vocea uman. Care este rata de bii, presupunnd 8 bii per eantion?

Avem nevoie de 4 bii, 1 bit pentru semn i 3 bii pentru valoare. Un grup de 3 bii pot reprezenta 23 = 8 niveluri (000-111), care este mai mult dect ceea ce avem nevoie. Un grup de 2 bii nu este suficient, deoarece 22 = 4. O valoare de 4 bii este prea mult, deoarece 24 = 16.

Vocea umana conine n mod normal, frecvenele 0 - 4000 Hz. Rata de esant. = 4000 x 2 = 8000 esantioane/s. Rata bit = rata de esant. x nr. de biti/esant. = 8000 x 8 = 64,000 bps = 64 KbpsUn semnal analogic transport 4 bii n fiecare unitate de semnal. n cazul n care 1000 de uniti de semnal sunt trimise pe secund, gsiti rata de transfer i rata de biiBaud rate = 1000 bauds/sec. (baud/s)Bit rate = 1000 x 4 = 4000 bps

Rata de bii a unui semnal este de 3000. n cazul n care fiecare unitate de semnalpoarta 6 biti, care este rata de transfer? Baud rate = 3000 / 6 = 500 baud/s

ALTE PROBLEME (2)

Intr-o transmisie digitala, clock-ul receptorului este 0.1 % mai rapid decat ceasulemitatorului. Ci bii suplimentari pe secund primete destinatarul, dac rata de date este 1 Kbps ? Ct de multi dac rata de date este 100Mbps? 1 GBps? La1 Kbps:1000 biti trimisi 1001 biti receptionati 1 extra bpsLa100Mbps:100 000 000 biti trimisi 100 0100 000 biti receptionati 100 000 extra bpsLa 1 Gbps:1 000 000 000 biti trimisi 1 001 000 000 biti receptionati 1 000 000 extra bps

Pulsul este un interval (minim) de semnal din care se preiau date.Rata Bit = Rata Puls x Log2 M (Rata puls este frecventa pulsurilor)unde M= numar de simboluri (nivele) de date din semnaleUn semnal are doua nivele de date cu o durata a impulsului 1ms.Calculam rata puls si rata bit astfel:Rata Puls = 1/ 10-3= 1000 impulsuri/sRata Bit = Rata Puls x log2 M = 1000 x log2 2 = 1000 bpsUn semnal are 4 nivele de date cu o durata a pulsului de 1ms.Calculam rata puls si rata bit astfel:Rata Puls = 1/ 10-3= 1000 impulsuri/sRata Bit = Rata Puls x log2 M = 1000 x log2 4= 2000 bps

Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33Slide Number 34Slide Number 35Slide Number 36Slide Number 37Slide Number 38Slide Number 39Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33Slide Number 34Slide Number 35Slide Number 36Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33Slide Number 34Slide Number 35Slide Number 36Slide Number 37Slide Number 38Slide Number 39Slide Number 40Slide Number 41Slide Number 42Slide Number 43Slide Number 44Slide Number 45Slide Number 46Slide Number 47Slide Number 48Slide Number 49Slide Number 50Slide Number 51Slide Number 52Slide Number 53Slide Number 54Slide Number 55Slide Number 56Slide Number 57Slide Number 58Slide Number 59Slide Number 60Slide Number 61Slide Number 62

comunicatii de date

Documents