Το Φυσικό Επίπεδο Πέτρος Λάμψας 2007

Transcript

1 Το Φυσικό Επίπεδο Πέτρος Λάμψας 2007

2 Προτεινόμενη Βιβλιογραφία I. Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, Jim Kurose & Keith Ross, 2 nd edition, Addison-Wesley II. Computer Networks, Andrew S. Tanenbaum, 4 th Edition, Prentice-Hall III. IV. Switched, Fast and Gigabit Ethernet, Robert Bryer & Sean Riley, 3 rd edition, New Riders Data and Computer Communications, William Stallings, 7 th Edition, Prentice- Hall Σελίδα 2

3 Στόχοι της Ενότητας Η παρουσίαση των μέσων μετάδοσης που χρησιμοποιούνται στις επικοινωνίες δεδομένων και τα των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών τους Η γνωριμία με την έννοια της δομημένης καλωδίωσης Η γνωριμία με μεθόδους μετάδοσης δεδομένων και η έννοια της κωδικοποίησης Η παρουσίαση των θεωρημάτων των Nyquist και Shannon Σελίδα 3

4 Μέσα Μετάδοσης Καλώδια χαλκού (Copper wires) Οπτικές Ίνες (Glass Fibers) Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία (Radio) Δορυφόροι (Satellites) Γεωστατικοί Δορυφόροι (Geosynchronous Satellites) Δορυφόροι Χαμηλής Τροχιάς (Low Earth Orbit Satellites) Μικροκυμματικές Ζεύξεις (Microwave) Υπέρυθρα (Infrared) Σελίδα 4

5 Καλώδια Χαλκού Φθηνός, εύκολος στην εγκατάσταση και λόγω χαμηλής αντίστασης στο ηλεκτρικό ρεύμα σημαίνει ότι το σήμα ταξιδεύει μακρύτερα Στόχος η ελαχιστοποίηση των παρεμβολών (ένα ηλεκτρικό σήμα που ταξιδεύει σε ένα καλώδιο λειτουργεί ως εκπομπός ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας) Δύο βασικοί τύποι: καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους (twisted pair) και ομοαξονικό καλώδιο (coaxial cable) Σελίδα 5

6 Καλώδια Συνεστραμμένου Ζεύγους Σελίδα 6

7 Καλώδια Συνεστραμμένου Ζεύγους (συνέχεια) Το καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους αποτελείται από σύρματα με πυρήνα χαλκό τα οποία περιβάλλονται από μονωτικό υλικό Δύο σύρματα συστρέφονται ώστε να δημιουργήσουν ζεύγος, και το ζευγάρι δημιουργεί ένα κύκλωμα που μπορεί να μεταφέρει δεδομένα Η συστροφή των ζευγών περιορίζει την εκπεμπόμενη ηλεκτρομαγνητική ενέργεια από το καλώδιο ενώ καθιστά το καλώδιο λιγότερο ευάλωτο σε παρεμβολές γειτονικών καλωδίων Σελίδα 7

8 Καλώδια Συνεστραμμένου Ζεύγους (συνέχεια) Ένα καλώδιο είναι μια συλλογή από ένα ή περισσότερα ζεύγη τα οποία περιβάλλονται από μονωτικό υλικό Δύο τύποι καλωδίου: Το αθωράκιστο καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους (Unshielded Twisted Pair - UTP), και το θωρακισμένο καλώδιο (Shielded Twisted Pair STP) που παρέχει μεγαλύτερη προστασία από παρεμβολές Κατηγορίες καλωδίων UTP: 1-5e (6, 7 προς τυποποίηση) Σελίδα 8

9 Connector και Συνδεσμολογία UTP Τ568Α για10mbps Σελίδα 9

10 Χρήση Ζευγών UTP σε Ethernet 100 και 1000Mbps Σελίδα 10

11 Ομοαξονικό Καλώδιο Σελίδα 11

12 Ομοαξονικό Καλώδιο Αποτελείται από δύο ομόκεντρα καλώδια χαλκού Διαθέσιμο σε δύο παραλλαγές ανάλογα με τη διάμετρό του (thin και thick) Αποτελείται από το εσωτερικό καλώδιο χαλκού, ένα εσωτερικό μονωτικό περίβλημα, ένα μεταλλικό προστατευτικό κάλυμμα (που λειτουργεί ως φραγμός στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) και ένα εξωτερικό μονωτικό περίβλημα Σελίδα 12

13 Ομοαξονικό Καλώδιο (συνέχεια) Το ομοαξονικό καλώδιο αρχικά υποστήριζε υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης από τα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους Σε αντίθεση με τα καλώδια αυτά, δε χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις δομημένης καλωδίωσης (structured cabling) H επιπλέον θωράκιση που προσφέρουν το ομοαξονικό και το θωρακισμένο συνεστραμμένου ζεύγους, χρειάζεται στη περίπτωση που καλώδια δικτύου περνούν κοντά σε εξοπλισμό που δημιουργεί ισχυρά ηλεκτρικά ή μαγνητικά πεδία Σελίδα 13

14 Καλωδίωση στα Τοπικά Δίκτυα και Καλώδια Χαλκού Σελίδα 14

15 Οπτικές Ίνες (Optical Fibers) O πυρήνας του καλωδίου οπτικών ινών αποτελείται από γυαλί, το οποίο μεταδίδει φως. Προστατεύεται από μια πλαστική θήκη Οι οπτικές ίνες έχουν τρία βασικά πλεονεκτήματα: λόγω του ότι χρησιμοποιούν φως δεν δημιουργούν και δεν επηρεάζονται από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, η πληροφορία ταξιδεύει σε μεγαλύτερες αποστάσεις σε σχέση με τα καλώδια χαλκού, και μπορεί να κωδικοποιήσει περισσότερη πληροφορία από τα ηλεκτρικά σήματα Δύσκολη εγκατάσταση και συντήρηση, μεγάλο κόστος Σελίδα 15

16 Οπτικές Ίνες (συνέχεια) Σελίδα 16

17 Οπτικές Ίνες (συνέχεια) Σελίδα 17

18 Μήκη Κύματος Οπτικής Ίνας για MMF και SMF Πηγή Εφικτό Μήκος Κύματος Ονομαστικό Μήκος Κύματος στο IEEE Τύπος Καλωδίου ΟπτικήςΊναςπου χρησιμοποιείται Τυπικός Transduser Φως μεγάλου μήκους κύματος Φως μικρού μήκους κύματος 1270nm- 1355nm 770nm- 860nm 1300nm προτιμάται SMF, πιθανόν και MMF Laser 850nm μόνο MMF VCSELs ή Laser VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser Σελίδα 18

19 Καλώδια Οπτικής Ίνας Ένα πλήρες καλώδιο αποτελείται από περισσότερες της μιας ανεξάρτητες οπτικές ίνες, οι οποίες περιβάλλονται από ένα εξωτερικό περίβλημα Υπάρχουν αρκετοί τύποι καλωδίωσης οπτικής ίνας που ποικίλλουν στις φυσικές τους διαστάσεις και στην εν δυνάμει χωρητικότητα μετάδοσης δεδομένων. Οι δύο βασικοί είναι οι οπτικές ίνες single-mode (μονότροπες) και οι multi-mode (πολύτροπες) Σελίδα 19

20 Παράδειγμα Αποστάσεων για το Gigabit Ethernet με Οπτική Ίνα Πρότυπο Gigabit Ethernet 1000BASE- SX Μήκος Κύματος Τύπος Οπτικής Ίνας Μέγεθος Οπτικής Ίνας (μm) Εύρος Ζώνης Εξασθένηση (Attenuation) Μέγιστη Απόσταση 850 MMF 50/125mm 400MHz*km m 500MHz*km m 62.5/125mm 160MHz*km m 200MHz*km m 1000BASE- LX 1300 MMF 50/125mm 400ή500 MHz*km m 62.5/125mm 500MHz*km m SMF 10/125mm Πρακτικά άπειρο m Σελίδα 20

21 Δομημένη Καλωδίωση Μοντέλο ΕΙΑ/ΤΙΑ Σελίδα 21

22 Δομημένη Καλωδίωση (συνέχεια) Σελίδα 22

23 Δομημένη Καλωδίωση (συνέχεια) Σελίδα 23

24 Σύγκριση των Υλοποιήσεων Φυσικού Επιπέδου του Gigabit Ethernet Παράμετρος 1000BASE-SX 1000BASE-LX 1000BASE-CX Αριθμός Ζευγών που Απαιτούνται Κατηγορία Καλωδίου που Απαιτείται 2 ίνες 2 ίνες 2 50μm ή 62.5μm MMF ή SMF 50μm ή 62.5μmMMF ή 8μm με 10μmSMF Μήκος Καλωδίου m 5000m SMF ή 550m MMF Twinax 25m Κωδικοποίηση 8B/10B 8B/10B 8B/10B Connector SC SC HSSC ή DB-9 Σελίδα 24

25 Πιστοποίηση Εγκατεστημένης Καλωδιακής Υποδομής Πιστοποίηση για την ποιότητα της εγκατεστημένης καλωδιακής υποδομής (υλικά και εργασίες) Αφορά ενσύρματα μέσα μετάδοσης και οι τυποποιήσεις για την πιστοποίηση προέρχονται από την ΤΙΑ (TIA-568-B) και την ISO (τυποποίηση 11801) Σελίδα 25

26 Κύκλος Ζωής Καλωδιακής Υποδομής Σελίδα 26

27 Δορυφορικές Ζεύξεις Οι δορυφόροι περιέχουν ραδιοπομπούς και δέκτες Αποδέχονται μια ασύρματη μετάδοση ραδιοκυμάτων από κάποιον σταθμό βάσης, την ενισχύουν, και την επαναμεταδίδουν σε κάποιον άλλο σταθμό βάσης Υποστηρίζουν πολλές διαφορετικές συχνότητες (κανάλια επικοινωνίας) καθιστώντας εφικτή την παράλληλη πρόοδο πολλών επικοινωνιών Σελίδα 27

28 Δορυφορικές Ζεύξεις (συνέχεια) Υπάρχουν δορυφόροι πλήρως συγχρονισμένοι με την ταχύτητα περιστροφής της γης (γεωστατικοί), δορυφόροι χαμηλής τροχιάς και συστοιχίες δορυφόρων χαμηλής τροχιάς Εξαιρετικά μεγάλο κόστος, δυσκολίες στην αξιοποίησή τους από τους παροχείς υπηρεσιών επικοινωνίας (carrier service providers) Σελίδα 28

29 Μέσα Μετάδοσης Ανακεφαλαίωση bit: διαδίδεται μεταξύ ζευγών εκπομπού / δέκτη φυσικός σύνδεσμος (physical link): βρίσκεται μεταξύ εκπομπού και δέκτη guided media: τα σήματα διαδίδονται σε «στερεά» μέσα: χαλκός, οπτική ίνα, ομοαξονικό καλώδιο unguided media: τα σήματα (signals) διαδίδονται ελεύθερα, π.χ, ράδιο Twisted Pair (TP) δύο μονωμένα καλώδια χαλκού κατηγορία 3: παραδοσιακά τηλεφωνικά καλώδια, 10 Mbps Ethernet κατηγορία 5: >= 100Mbps Ethernet Σελίδα 29

30 Μέσα Μετάδοσης Ανακεφαλαίωση Ομοαξονικό καλώδιο δύο ομόκεντροι αγωγοί χαλκού αμφίδρομη βασικής ζώνης: Ένα κανάλι στο καλώδιο (παραδοσιακό Ethernet) ευρείας ζώνης: Πολλά κανάλια στο καλώδιο Καλώδιο Οπτικής Ίνας ίνα γυαλιού που μεταφέρει παλμούς φωτός, κάθε παλμός και bit μετάδοση σημείου προς σημείο, υψηλής ταχύτητας (π.χ., 5 Gps) χαμηλός ρυθμός λαθών, επαναλήπτες σε μεγάλες αποστάσεις, ανοσία σε ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο Σελίδα 30

31 Μέσα Μετάδοσης Ανακεφαλαίωση το σήμα μεταφέρεται στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα δεν υπάρχει φυσικό καλώδιο αμφίδρομη αποτελέσματα περιβάλλοντος διάδοσης: ανάκλαση (reflection) εμπόδια από αντικείμενα παρεμβολές (interference) Τύποι ασύρματων συνδέσμων αστικά μικροκυμματικά π.χ. κανάλια έως 45 Mbps LAN (π.χ., WaveLAN) 2Mbps, 11Mbps, 54Mbps, ευρείας περιοχής (π.χ., κυψελωτό) π.χ. 3G: εκατοντάδες kbps δορυφορικό κανάλια έως 50Mbps (ή πολλά μικρότερα κανάλια) καθυστέρηση από άκρο σε άκρο 270 msec γεωσύγχρονοι vs LEOS Σελίδα 31

32 Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα Σελίδα 32

33 Ανταλλαγή Δεδομένων στο Φυσικό Επίπεδο Πέτρος Λάμψας 2007

34 Ασύγχρονη Επικοινωνία Μια επικοινωνία καλείται ασύγχρονη, αν ο αποστολέας και ο παραλήπτης δεν πρέπει να συντονιστούν πριν τη μετάδοση των δεδομένων Ο αποστολέας μπορεί να περιμένει οσοδήποτε μεταξύ των μεταδόσεων και μεταδίδει οποτεδήποτε υπάρχουν δεδομένα. Η μεταδιδόμενη ακολουθία bits δεν περιέχει πληροφορίες που να προσδιορίζουν την αρχή και το τέλος κάθε ανεξάρτητου bit Σελίδα 34

35 Ασύγχρονη Επικοινωνία (συνέχεια) Τα απλούστερα συστήματα επικοινωνίας χρησιμοποιούν ηλεκτρικό ρεύμα για να κωδικοποιήσουν πληροφορία Ζητήματα: Πόσο πλάτος πρέπει να έχει ο παλμός; Με ποιο ρυθμό μπορούμε να αλλάζουμε την τάση; Πως εξασφαλίζουμε ότι θα επικοινωνούν μεταξύ τους πομποί και δέκτες διαφορετικών κατασκευαστών; Σελίδα 35

36 Μετάδοση Πληροφορίας με Ηλεκτρικό Ρεύμα Αναπαράσταση του τρόπου χρήσης θετικής και αρνητικής τάσης για τη μετάδοση bits πάνω από κάποιο καλώδιο Σελίδα 36

37 Τοπική Ασύγχρονη Επικοινωνία (RS- 232-C) Το πρότυπο RS-232-C (το γνωστό RS-232) της ΕΙΑ έχει επικρατήσει για την ασύγχρονη σειριακή μετάδοση δεδομένωνμέσωκαλωδίωνχαλκού(<= ~17 m) Σχεδιάστηκε για συσκευές χαρακτήρων: modems, terminals Χρησιμοποιεί δύο τάσεις για τη μετάδοση χαρακτήρων: -15V για το 1 και +15V για το 0 Ορίζεται το ακριβές «πλάτος» της τάσης για κάθε bit και μεταδίδεται ολόκληρος χαρακτήρας χωρίς καθυστέρηση Σελίδα 37

38 RS-232-C Το RS-232 δεν επιστρέφει στα 0 volts μετά από κάθε bit Δεν αφήνει τη γραμμή με 0Volt αλλά όταν ή κατάσταση αδράνειας αναπαρίσταται με 15Volts Πρόβλημα: Πως ξεχωρίζει ο δέκτης το τέλος ενός bit και την αρχή του επόμενου; Ο αποστολέας στέλνει ένα επιπλέον 0 bit πριν τη μετάδοση των bits του χαρακτήρα (start bit) Σελίδα 38

39 RS-232-C (συνέχεια) Η περίοδος αδράνειας (περίοδος μεταξύ της μετάδοσης χαρακτήρων) έχει ελάχιστη τιμή (=χρόνος αποστολής bit) Άρα υπάρχει πάντα ένα 1 bit μετά το τέλος κάθε χαρακτήρα (stop bit) Σελίδα 39

40 RS-232-C (συνέχεια) Στις περισσότερες εφαρμογές RS-232, απαιτείται ροή δεδομένων και προς τις δύο κατευθύνσεις (π.χ. τερματικό χαρακτήρων) Ο connector του RS-232 έχει 25 pins και ονομάζεται DB- 25 H τυποποίηση ορίζει τη χρήση των pins για δεδομένα και πληροφορίες ελέγχου (π.χ. Clear To Send ώστε να ειδοποιείται ο αποστολέας ότι μπορεί να στείλει) Σελίδα 40

41 RS-232-C (συνέχεια) Αν αγνοηθούν οι πληροφορίες ελέγχου τότε χρειάζεται μόνο ένα κύκλωμα τριών καλωδίων (σχήμα): ένα για κίνηση προς τη μια κατεύθυνση, ένα προς την άλλη και μια γείωση. Τα δύο καλώδια τέμνονται: από τον πομπό του ενός άκρου στο δέκτη του άλλου! Σελίδα 41

42 Data Communications Equipment (DCE) και Data Terminal Equipment (DTE) Οι συσκευές επεξεργασίας δεδομένων (ή οτερματικός εξοπλισμός δεδομένων (DTE)) συνήθως δεν περιέχει υπηρεσίες μετάδοσης δεδομένων Χρειάζεται μια διεπαφή που καλείται εξοπλισμός τερματισμού κυκλώματος δεδομένων (DCE) π.χ. modem, NIC Το DCE μεταδίδει δεδομένα σε ένα φυσικό μέσο και ανταλλάσσει δεδομένα και πληροφορίες ελέγχου με το DTE Γίνεται μέσω κυκλωμάτων ανταλλαγών, απαιτούνται τυποποιήσεις διεπαφών (π.χ. Χ.21) Σελίδα 42

43 Η Μετάδοση Δεδομένων Υπάρχουν φυσικοί περιορισμοί στη δυνατότητα μετάδοσης δεδομένων που μπορεί να υποστηρίξει κάθε φυσικό μέσο Τα συστήματα μετάδοσης, μεταδίδουν κωδικοποιημένα σήματα δεδομένων Baud rate: το πλήθος των αλλαγών ανά δευτερόλεπτο της τιμής του σήματος Ο χρόνος που απαιτείται για τη μετάδοση ενός χαρακτήρα (π.χ. ο χαρακτήρας b ή ) εξαρτάται τόσοαπότημέθοδοκωδικοποίησηςόσοκαιαπότην ταχύτητα σηματοδότησης Σελίδα 43

44 Ρυθμός Baud Το υλικό μετάδοσης αποτιμάται σε baud, το πλήθος των αλλαγών του σήματος που δημιουργεί το υλικό ανά δευτερόλεπτο Για το απλό RS-232 ο ρυθμός baud είναι ίσος με τον αριθμό των bits/sec, αφού οι αλλαγές του σήματος είναι δύο Πρόβλημα: Πόσα bits/sec μεταφέρονται αν ένα σύστημα κάνει οκτώ αλλαγές στάθμης σήματος/sec; Απάντηση: 24bits/sec (γιατί;) Σελίδα 44

45 Μέγιστος Ρυθμός Δεδομένων Διαύλου Ο Nyquist συνειδητοποίησε το όριο που υπάρχει σε ένα δίαυλο μετάδοσης, μεεύροςζώνηςηκαιv διακεκριμένες στάθμες: Μέγιστοςρυθμόςδεδομένων= 2Hlog 2 V bit/sec. Για παράδειγμα, ένας δίαυλος των 3ΚΗz χωρίς θόρυβο δεν μπορεί να μεταδώσει δυαδικά σήματα με ρυθμό που να υπερβαίνει τα 6000bps Εάν στο δίαυλο υπάρχει και θόρυβος (ηλεκτρομαγνητικός) τότε η κατάσταση επιδεινώνεται (θεώρημα Shannon): Μέγιστος αριθμός bit/sec = Ηlog 2 (1+S/N) (άνω όριο), Όπου S/N λόγος σήματος προς θόρυβο (signal-to-noise ratio) Σελίδα 45

46 Σημασία των Θεωρημάτων για τη Δικτύωση Δεδομένων «Το θεώρημα του Nyquist ενθαρρύνει τους ειδικούς να ανακαλύψουν τρόπους να κωδικοποιήσουν τα bits σε ένα σήμα, διότι μια έξυπνη κωδικοποίηση επιτρέπει σε περισσότερα bits να μεταδοθούν ανά μονάδα χρόνου» «Το θεώρημα του Shannon πληροφορεί τους ειδικούς ότι όσο έξυπνη και να είναι μια κωδικοποίηση δεν μπορεί να αντιπαρέλθει τους νόμους της Φυσικής, οι οποίοι επιβάλλουν ένα θεμελιώδες όριο στο πλήθος των bits/sec που μπορούν να μεταδοθούν σε ένα πραγματικό σύστημα επικοινωνίας» (Comer, 2001) Σελίδα 46

47 Επικοινωνίες Μεγάλων Αποστάσεων (Φορείς, Διαμορφώσεις και Modems) (Carriers, Modulations and Modems) Πέτρος Λάμψας 2007

48 Αποστολή Σημάτων σε Μεγάλες Αποστάσεις Στην προηγούμενη ενότητα περιγράψαμε την αποστολή χαρακτήρων σε μικρές αποστάσεις, πάνω από σήματα χαλκού μέσω κωδικοποίησης κάθε bit με θετική ή αρνητική τάση Θα περιγράψουμε το υλικό που απαιτείται για την αποστολή σημάτων σε μεγάλες αποστάσεις, το πώς χρησιμοποιούνται οι φορείς (carriers) για την αποστολή δεδομένων, τα modems και οι ψηφιακές γραμμές σημείου-προς-σημείο (point-to-point digital circuits) Σελίδα 48

49 Αποστολή Σημάτων σε Μεγάλες Αποστάσεις (συνέχεια) Η απόσταση που μπορεί να διαδοθεί το ηλεκτρικό ρεύμα είναι πεπερασμένη λόγω της εξασθένησης (signal loss) που δημιουργείται από την αντίσταση του χαλκού που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμότητα Τα συστήματα επικοινωνιών για μεγάλες αποστάσεις χρησιμοποιούν συνεχή, ταλαντούμενα σήματα που διαδίδονται μακρύτερα από τα άλλα σήματα (αντί να μεταδίδουν ηλεκτρικό ρεύμα που αλλάζει όταν αλλάζει η τιμή ενός bit). Τα σήματα αυτά ονομάζονται φορείς (carriers) Σελίδα 49

50 Αποστολή Σημάτων σε Μεγάλες Αποστάσεις (συνέχεια) Ο εκπομπός τροποποιεί ελαφρά το φορέα του σήματος δημιουργώντας μια διαμόρφωση (modulation) Η ίδια αρχή χρησιμοποιείται και για τη μετάδοση ραδιοφώνου, τηλεόρασης και τηλεφώνου Ο εκπομπός δημιουργεί ένα συνεχώς ταλαντούμενο σήμα-φορέα, το οποίο διαμορφώνει ανάλογα με τα δεδομένα που αποστέλλονται. Ο δέκτης παρακολουθεί τον εισερχόμενο φορέα, ανιχνεύει τη διαμόρφωση, αποκαθιστά τα αρχικά δεδομένα και αγνοεί το φορέα Σελίδα 50

51 Αποστολή Σημάτων σε Μεγάλες Αποστάσεις (συνέχεια) Η κωδικοποίηση πρέπει να είναι όσο το δυνατόν περισσότερο αποτελεσματική, διότι σύμφωνα με το θεώρημα του Nyquist, σε αυτή την περίπτωση τα bits/sec μπορούν να είναι πολλαπλάσια του baud Ένας διαμορφωτής απαιτείται για τη μετάδοση δεδομένων και ένας αποδιαμορφωτής για τη λήψη (modulator demodulator = modem) Σελίδα 51

52 Αναλογικά Μισθωμένα Κυκλώματα Πρόκειται για δισύρματα ή τετρασύρματα κυκλώματα, τα οποία αποτελούν περιουσία των παροχέων τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών (carrier service providers) Πρόκειται για κυκλώματα που δε χρησιμοποιούνται για την παραδοσιακή τηλεφωνία, τα οποία μισθώνει η εταιρεία-παροχέας τηλεπικοινωνιακών κυκλωμάτων Απαιτούνται ειδικά modem (baseband modems) στα δύο άκρα του κυκλώματος Πλεονέκτημα: συνεχής διαθεσιμότητα, μειονέκτημα: περιορισμένη συνδεσιμότητα και κόστος Σελίδα 52

53 Διαμορφωτές Αποδιαμορφωτές (Modems) Τηλεφωνικών Γραμμών Τα modems αυτά διαφέρουν σε τρεις βασικά τομείς από τα baseband modems: Επιπρόσθετα του κυκλώματος για την αποστολή δεδομένων χρησιμοποιούν και κύκλωμα «μίμησης» τηλεφωνικής συσκευής Λόγω του ότι το τηλεφωνικό κύκλωμα προορίζεται για μεταφορά ήχου, ο φορέας του σήματος είναι ένας ακουστικός τόνος Παρότι χρησιμοποιούν ένα κανάλι φωνής, τα modems επιτυγχάνουν αμφίδρομη επικοινωνία (χρησιμοποιούν διαφορετικούς τόνους φορέα) Σελίδα 53

54 Συχνότητα Φορέα και Πολύπλεξη «Δύο ή περισσότερα σήματα που χρησιμοποιούν διαφορετικές συχνότητες φορέα μπορούν να μεταδοθούν πάνω από ένα μέσο ταυτόχρονα χωρίς παρεμβολή» (Comer, 2001) Τα δίκτυα υπολογιστών χρησιμοποιούν αυτή την αρχή για να επιτρέψουν σε πολλαπλές επικοινωνίες να μοιραστούν μια μοναδική φυσική σύνδεση Σελίδα 54

55 Τεχνολογίες Βασικής και Ευρείας Ζώνης (Baseband and Broadband) Η πολύπλεξη διαχωρισμού συχνοτήτων (Frequency Division Multiplexing) είναι ο τεχνικός όρος που χρησιμοποιείται σε ένα δίκτυο που χρησιμοποιεί πολλές συχνότητες φορέων για να επιτρέψει σε ανεξάρτητα σήματα να ταξιδέψουν μέσα από ένα μέσο Στην περίπτωση του FDM γιαναεπιτευχθείμεγαλύτερη απόδοση γίνεται χρήση μεγαλύτερου μέρους του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, δηλαδήτουεύρουςζώνης ενός μέσου. Οι τεχνολογίες αυτές ονομάζονται τεχνολογίες ευρείας ζώνης (broadband) Σελίδα 55

56 Τεχνολογίες Βασικής και Ευρείας Ζώνης (συνέχεια) Στην αντίθετη περίπτωση (όπου χρησιμοποιείται μικρό μέρος του φάσματος και στέλνεται ένα σήμα τη φορά) λέγονται βασικής ζώνης (baseband) Στην περίπτωση συστημάτων οπτικής μετάδοσης, πολλαπλά μήκη κύματος φωτός στέλνονται πάνω από μια οπτική ίνα (Wavelength Division Multiplexing (WDM) Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)) Σελίδα 56

57 Πολύπλεξη Διαχωρισμού Χρόνου (Time Division Multiplexing) Οι πηγές διαμοιράζονται το φυσικό μέσο με τη σειρά Synchronous Time Division Multiplexing (STDM), όπου οι πηγές προχωρούν εκ περιτροπής (round robin) στη μετάδοση δεδομένων. Είναι δίκαιο και κατάλληλο για τη μετάδοση φωνής, διότι κάθε τηλεφωνική κλήση δημιουργεί δεδομένα με τον ίδιο ακριβώς ρυθμό Statistical Multiplexing, που χρησιμοποιείται στα δίκτυα δεδομένων. Οι πηγές παρακάμπτονται αν δεν έχουν κάτι να μεταδώσουν Σελίδα 57

58 FDMA and TDMA FDMA Παράδειγμα: 4 χρήστες συχνότητα TDMA χρόνος συχνότητα Σελίδα 58 χρόνος