1 / 36

1. Sistemes de comunicacions

1. Sistemes de comunicacions. Elements bàsics d’un enllaç simple Formats de comunicació Atenuació i dispersió Sistemes i xarxes. Components addicionals. TX. Missatge rebut. Senyal rebut. Missatge enviat. RX. Senyal enviat. Canal. A. Elements bàsics d’un enllaç simple.

iria
Download Presentation

1. Sistemes de comunicacions

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 1. Sistemes de comunicacions Elements bàsics d’un enllaç simple Formats de comunicació Atenuació i dispersió Sistemes i xarxes. Components addicionals Comunicacions Òptiques

  2. TX Missatge rebut Senyal rebut Missatge enviat RX Senyal enviat Canal A. Elements bàsics d’un enllaç simple Enllaç simple: Transmetre informació d’un punt a un altre • Missatge: informació que es vol transmetre • Senyal: magnitud física on s’implementa el missatge • Format: manera d’implementar el missatge al senyal • TX: dispositiu que implementa el missatge al senyal • Canal: medi per on es transmet el senyal des del TX al RX • RX: dispositiu que recupera el missatge del senyal Comunicacions Òptiques

  3. Objectius: • Que la informació rebuda sigui igual que la transmesa • Poder transmetre la informació el més lluny possible • Poder transmetre la informació el més ràpid possible • Capacitat de transmissió • En un sistema ideal, podem anar tan lluny i aviat com • volguem sense que la informació transmesa es degradi. • En un sistema real, no és així, i cadascun dels components • del sistema ens limita en major o menor grau. • El conjunt determina els límits d’operació del sistema. Comunicacions Òptiques

  4. V(t) Vn V(t) ~ T(t) Vs 20 15 10 5 0 -5 t V(f) Fons de soroll Df f B. Formats de comunicació 1. El missatge és, habitualment, transformat en primer lloc a un senyal elèctric amb un transductor DR = Vs/Vn SNR = (Vs/Vn)2 Comunicacions Òptiques

  5. Missatge original Representació binària X(t) B(t) …01011110100000101… t t 2. Aquest senyal pot usar-se directament o digitalitzar-se • Forma arbitrària • Menor ample banda • Més sensible al soroll • Forma fixada • Major ample banda • Menys sensible soroll Digital permet: transmetre més lluny i aviat, compatibilitat amb altres serveis, major seguretat de les dades, millor qualitat de les comunicacions, i menor temps per a desenvolupar el sistema. Comunicacions Òptiques

  6. X X 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 t t T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 2.9 3.8 3.7 2.7 1.9 1.5 1.6 1.7 2.1 1.8 0.8 Com es representa un senyal en forma binària? a) Teorema de mostreig (Nyquist):una magnitud que evoluciona contínuament en el temps amb freqüència màxima F pot ser representada fidedignament prenent mostres de la magnitud a temps discrets, tn = n Ts sempre i quan 1  2 F Ts(Fs = 1/Ts  2 F). Comunicacions Òptiques

  7. T = 1 = F Fs = 12.5 Fs = 6.25 Fs = 5 Fs = 3.15 Fs = 2 Comunicacions Òptiques

  8. T = 1 Aliasing! Fs = 1.6 Comunicacions Òptiques

  9. b) Teorema de la informació (Shannon):si una magnitud té una SNR donada, (Xs/Xn)^2, pot ser codificada en forma binària usant un nombre de bits m 0.5 * log2 ( 1 + SNR) sense introduïr distorsió apreciable en reconstruïr-la(soroll de quantització  Xn). Xs = 2 Xn = 0.5 SNR = 16 m ≥ 2.04 m= 3  8 nivells Comunicacions Òptiques

  10. Soroll de quantificació! Comunicacions Òptiques

  11. X X 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 t t T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 2.9 3.8 3.7 2.7 1.9 1.5 1.6 1.7 2.1 1.8 0.8 Y 1 0 t T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T Senyal original analògic Shannon: N ≥ (1 + SNR)^(1/2) Nyquist: T ≤ 1/F Senyal mostrejat i codificat binari 010 011 011 010 001 001 001 001 010 001 000 Bit-rate resultant B = m Fs F log2 ( 1 + (Xs/Xn)^2 ) Comunicacions Òptiques

  12. Telèfon: F = 3.4 kHz Xs/Xn = 31.6 B  30 kb/s B = 64 kb/s Música Hi-Fi stereo: F = 20 kHz Xs/Xn = 31623 B  2 x 1.2 Mb/s B = 4.32 Mb/s PAL TV: F = 5.5 MHz Xs/Xn = 1000 B  110 Mb/s B = 142 Mb/s • Digitalització  augment de l’amplada de banda del sistema, però permet: • a) relaxar els requeriments de linealitat dels elements del sistema • b) amplificar i regenerar el senyal al canal • c) reduir l’impacte del soroll • d) encriptació i codificació dels missatges: seguretat/correcció d’errors Comunicacions Òptiques

  13. Formats digitals binaris més corrents 0 0 0 1 0 1 1 1 1 NRZ RZ • NRZ: • menor ample de banda • recuperació CLK • RZ: • doble ample de banda • recuperació CLK Comunicacions Òptiques

  14. P(t) P0 trms P0 /2 TFWHM tpic<t> DT t En realitat, els polsos no són rectangulars: impossible resposta instantània TX Diferents possibles mesures temporals d’un pols Comunicacions Òptiques

  15. Comunicacions Òptiques

  16. 3. El senyal elèctric (analògic o digital) es pot transmetre directament a través del canal, i aleshores tenim transmissió en banda base Una altra possibilitat és usar-lo per a modular una ona transmissió per portadora Ona: amplitud, freqüència i fase Ona (portadora) Modulació d’amplitud Modulació de freqüència Comunicacions Òptiques

  17. També es poden combinar les modulacions bàsiques Comunicacions Òptiques

  18. Missatge original X(t) t S(f) X(f) f 2 Df 2 Df Fons de soroll Df f Modulació analògica d’amplitud S(t) t • Transmissió per portadora: més complicat, però pot ser útil: • si propietats transmissió del canal depenen de f • compartir el mateix canal entre múltiples usuaris (TX/RX) Comunicacions Òptiques

  19. |X(f)|2 BPF f AM FM VHF UHF UWB Multiplexat per portadora A cada TX se li assigna una freqüència portadora per a la transmissió, i un ample de banda  format de transmissió Sintonitzant un BPF es selecciona al RX la f portadora, es rep el senyal i es descodifica el missatge Comunicacions Òptiques

  20. TX RX C. Atenuació i dispersió L En general, les propietats del canal depenen de la freqüència f = w/(2p) del TX • Coef. Atenuació • Velocitat de fase Senyal: no monocromàtic  diferents components viatgen a diferent velocitat i amb diferent atenuació Distorsió del senyal Comunicacions Òptiques

  21. Pols invariant: durada constant alçada constant P(t) z1 z3 z2 z4 t En un sistema ideal, a(w) = 0, n(w) = constant i x(t) = 0 Podem arribar tan lluny com volguem sempre i quan la SNR del TX sigui prou per a que el RX recuperi el senyal correcte Sensibilitat del RX Comunicacions Òptiques

  22. Si no hi hagués dispersió ni soroll, només atenuació Reducció d’àrea: durada constant alçada minvant a(w) Finestres de baixa atenuació: podrem arribar més lluny S(t) z1 z3 z2 z4 t f Comunicacions Òptiques

  23. Àrea constant: durada creixent alçada minvant Si no hi hagués atenuació ni soroll, només dispersió P(t) z1 z3 z2 z4 t n(w) Finestres de baixa dispersió: podrem arribar més lluny w Comunicacions Òptiques

  24. z=L t - tL z=0 t • L’atenuació i la dispersió que sofreixen els senyals per anar del TX al RX: • Depenen fortament del medi o la guia per on té lloc la propagació del senyal que transporta la informació. • També depenen de les característiques del senyal generat pel TX • En general, augmenten amb la distància recorreguda • El soroll té més influència d’efectes externs, però també depèn de la guia i augmenta amb la distància. • Distorsió del senyal analògic • Errors en la recuperació del codi binari Comunicacions Òptiques

  25. Sistemes digitals binaris • Error: llegir un 1 quan s’ha transmès un 0 i viceversa Histograma Diagrama d’ull P1(X) Nivell de decisió P0(X) Comunicacions Òptiques

  26. Sistema amb molts d’errors. Ull tancat V0 V1 ND Sistema amb pocs errors. Ull obert V0 V1 ND Comunicacions Òptiques

  27. BER: # bits erronis per bit rebut • Capacitat de transmissió del sistema: • Especificat el màxim BER tolerable, C = max(B*L) • Sistemes limitats per pèrdues: a(w) • L’atenuació redueix els nivells a límits on les distribucions es superposen i el soroll ens fa errar • Sistemes limitats per dispersió: ISI • La dispersió eixampla els polsos, augmentant el nivell als 0 i reduint el dels 1, fent que també es superposin les distribucions. Comunicacions Òptiques

  28. Limitat per pèrdues t Limitat per dispersió t Comunicacions Òptiques

  29. TX RX RX RX RX RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX bidireccional D. Sistemes i xarxes. Sistemes i xarxes: més complexos que punt a punt BUS unidireccional Comunicacions Òptiques

  30. RX RX TX RX TX RX RX RX TX RX TX RX TX ESTEL unidireccional bidireccional Comunicacions Òptiques

  31. RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX ANELLA Comunicacions Òptiques

  32. Combinacions múltiples per a definir sistemes Comunicacions Òptiques

  33. Standards de comunicacions Synchronous Digital Hierarchy Comunicacions Òptiques

  34. Velocitats molt elevades: • encaixar nivells de SDH uns dins els altres (TDM) En el temps d’un bit original, es pren una mostra de cadascun dels N canals a temps T/N, i es disposen seqüencialment, donant N bits de durada T/N i multiplicant la velocitat de transmissió per N Comunicacions Òptiques

  35. WAN STM-16 STM-16 STM-64 MAN STM-4 STM-16 STM-16 STM-4 STM-8 STM-4 LAN STM-1 STM-4 STM-1 STM-1 STM-1 Comunicacions Òptiques

  36. E. Components addicionals • Per a poder bastir sistemes complexos basats en SDH ens calen molts d’elements addicionals als TX/RX • MUX / DEMUX temporals i de freqüència (WDM) • filtres • divisors de potència • circuladors i aïlladors • amplificadors i regeneradors de senyal • routers • switchers • gestió de la xarxa • etc... Comunicacions Òptiques

More Related