ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. ιδάσκων Μανώλης Σαγκριώτης

Transcript

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ιδάσκων Μανώλης Σαγκριώτης Η ΑΝΑΓΚΗ ΤΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΑΠΌ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΑΝΑΓΚΗ ΓΙΑ ΙΑΒΙΒΑΣΗ ΟΜΙΛΙΑΣ ΕΙΚΟΝΑΣ DATA ( Ε ΟΜΕΝΩΝ( Ε ΟΜΕΝΩΝ)

2 ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΕΣ ΠΡΙΝ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΙΣΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ

3 ΕΝΣΥΡΜΑΤΗ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ 1779 ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ (ΜΠΑΤΑΡΙΑ) ΑΠΟ VOLTA 1837 ΕΠΙ ΕΙΞΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΤΗΛΕΓΡΑΦΟΥ ΑΠΟ SAMUEL MORSE 1844 Η ΠΡΩΤΗ ΠΡΑΚΤΙΚΗ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΚΗ ΣΥΝ ΕΣΗ (Washington-Baltimore 16 Km απόσταση) ΕΝΣΥΡΜΑΤΟΣ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ ΒΑΣΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑΣ ΧΕΙΡΙΣΤΗΡΙΟ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑΣ

4 ΕΝΣΥΡΜΑΤΗ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΕΝΣΥΡΜΑΤΗ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΤΑ ΠΡΩΤΑ ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΤΗΝ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΑΝΑΓΚΗ ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΗ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΣΗ ΠΟΛΛΩΝ ΧΡΗΣΤΩΝ ΑΠΟ ΤΟ Ι ΙΟ ΚΑΛΩ ΙΟ (ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑ) ΠΟΣΑ ΣΥΜΒΟΛΑ ΑΝΑ ΕΥΤΕΡΟΛΕΠΤΟ?

5 ΕΝΣΥΡΜΑΤΗ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ 1858 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΠΡΩΤΟΥ ΥΠΕΡΑΤΛΑΝΤΙΚΟΥ ΚΑΛΩ ΙΟΥ 1870 ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΤΗΛΕΦΩΝΟΥ ΑΠO ALEXANDER GRAHAM BELL ΕΝΣΥΡΜΑΤΗ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ

6 ΕΝΣΥΡΜΑΤΗ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ ΤΑ ΠΡΩΤΑ ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΤΗ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΟ ΚΑΝΑΛΙ ΑΠΟΣΒΕΣΗ ΘΟΡΥΒΟΣ ΜΕΓΙΣΤΟ ΜΗΚΟΣ ΣΥΝ ΕΣΗΣ ΛΟΓΟΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΠΡΟΣ ΘΟΡΥΒΟ SNR ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ s(t) Ηλεκτρικό Κανάλι r(t) h(t) Κρουστική απόκριση n(t) θόρυβος καναλιού H(f) Απόκριση Συχνότητας καναλιού

7 ΕΝΣΥΡΜΑΤΗ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ 1906 ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΤΡΙΟ ΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΛΥΧΝΙΑΣ ΑΠΟ LEE DE FOREST Η τρίοδος ηλεκτρονική λυχνία καθιστά δυνατή την ενίσχυση αναλογικού σήµατος και εποµένως είναι δυνατή η κατασκευή αναγεννητών σήµατος στην τηλεφωνία. Εµφανίζεται η υπερατλαντική τηλεφωνία ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ Η ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΤΗΣ ΤΡΙΟ ΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΛΥΧΝΙΑΣ ΑΠΟ LEE DE FOREST ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΑΠΑΡΧΗ ΤΗΣ ΕΠΟΧΗΣ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟ ΝΙΚΗΣ ΥΠΕΡΑΤΛΑΝΤΙΚΗ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ

8 ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑ 1897 ΑΥΤΟΜΑΤΑ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΑ ΚΕΝΤΡΑ ME ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ ΙΑΚΟΠΤΕΣ ΑΠΌ Strowger 1960 ΤΟ ΠΡΩΤΟ ΨΗΦΙΑΚΟ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΑΠΌ ΤΑ BELL LABS ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ 19ο ΑΙΩΝΑ Oersted, Faraday, Gauss, Maxwell και Herz θεµελιωτές της ηλεκτροµαγνητικής θεωρίας µε τον Maxwell το 1887 να θεµελιώνει την θεωρία ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας.

9 ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ 1894 ο Olivier Lodge παρουσιάζει συσκευή που ανιχνεύει Ηλεκτροµαγνητική Ακτινοβολία, τον coherer, και επιδεικνύει µια ασύρµατη ζεύξη στο Oxford µεταξύ δύο σηµείων απόσταση 170 µέτρα ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ 1901 Marconi ανιχνεύει σήµα από απόσταση 3000 Κm. H ασύρµατη ραδιοτηλεγραφία είναι γεγονός.

10 ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Ηανακάλυψη των διόδων και τριόδων λυχνιών κενού έδωσε µια τεράστια ώθηση στην ανάπτυξη των ραδιοεπικοινωνιών. Έτσι. Γένεση Ραδιοφωνίας 1920 KDKA Pittsburgh (Amplitude Modulation) ΙΑ ΟΣΗ ΤΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΥΨΗΛΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΜΕΣΑ ΑΠΌ ΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΙΑ ΟΣΗ ΜΕ Ε ΑΦΙΚΟ ΚΥΜΑ ΜΕΣΑΙΑ ΚΥΜΑΤΑ (0.3-3 ΜΗZ) ΙΑ ΟΣΗ ΜΕ ΚΥΜΑ ΧΩΡΟΥ ΜΕΣΑΙΑ ΚΥΜΑΤΑ (0.3-3 ΜΗZ)

11 ΙΑ ΟΣΗ ΤΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΥΨΗΛΗΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΜΕΣΑ ΑΠΌ ΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΚΑΤΑ ΠΛΑΤΟΣ (ΑΜ)

12 ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ 1933 Προτείνεται από Αrmstrong η διαµόρφωση συχνότητας (Frequency Modulation) εφαρµόζεται στη ραδιοφωνία µετά το ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΚΑΤΑ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ (FΜ)

13 ΣΤΟ FM ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΥΨΗΛΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ ΑΝΑΓΚΗ ΟΠΤΙΚΗΣ ΕΠΑΦΗΣ ΓΕΝΙΚΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΙΑΒΙΒΑΣΗΣ ΑΝΑΛΟΓΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ (S/N)R KAI (S/N)o ΚΑΙ ΕΥΡΟΥΣ ΖΩΝΗΣ???

14 ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Εκποµπή Τηλεόρασης 1929 επίδειξη από V.K. Zworykin 1936 εκπέµπεται στο Λονδίνο από το BBC εκπέµπεται στις ΗΠΑ 1837 ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΗΛΕΓΡΑΦΟΥ ΑΠΟ SAMUEL MORSE 1844 ΕΝΑΡΞΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΠΡΩΤΗΣ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΚΗΣ ΣΥΝ ΕΣΗΣ 1858 ΕΝΑΡΞΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΠΡΩΤΟΥ ΥΠΕΡΑΤΛΑΝΤΙΚΟΥ ΚΑΛΩ ΙΟΥ 1870 ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΗΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΑΠΟ ALEXANDER GRAHAM BELL 1897 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΟΥ ΚΕΝΤΡΟΥ ME ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ ΙΑΚΟΠΤΕΣ ΑΠΟ STROWGER 1906 ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΡΙΟ ΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΛΥΧΝΙΑΣ ΑΠΟ LEE DE FOREST ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΥΠΕΡΑΤΛΑΝΤΙΚΗΣ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑΣ 1966 ΤΟ ΠΡΩΤΟ ΨΗΦΙΑΚΟ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΑΠΌ ΤΑ BELL LABS

15 1887 ΘΕΜΕΛΙΩΣΗ ΑΠΌ MAXWELL ΤΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ 1894 ΣΥΚΕΥΗ ΤΟΥ OLIVER LODGE ANIXNEYEI HLEKTROMAGNHTIKH AKTINOBOLIA (OXFORD) 1901 MARCONI ASYRMATH RADIOTHLEGRAFIA ΣΕ ΑΠΟΣΤΑΣΗ 3000 ΚΜ 1920 ΓΕΝΝΕΣΗ ΡΑ ΙΟΦΩΝΙΑΣ (PITTSBURGH) ME AM ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ 1929 V.K.ZWORYKIN ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΕΙ ΤΗ ΣΥΣΚΕΥΗ (ΚΑΜΕΡΑ- ΕΚΤΗΣ) ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ 1933 ARMSTRONG ΠΡΟΤΕΙΝΕΙ ΤΗ ΜΕΘΟ Ο ΤΗΣ FM ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ 1936 ΓΙΑ ΠΡΩΤΗ ΦΟΡΑ ΣΤΟΝ ΚΟΣΜΟ ΓΙΝΕΤΑΙ ΑΠΌ ΤΟ BBC ΕΚΠΟΜΠΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ 1945 ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΡΑ ΙΟΦΩΝΙΑΣ ΜΕ FM ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ Οι Επικοινωνίες τα τελευταία 50 χρόνια

16 Οι Επικοινωνίες τα τελευταία 50 χρόνια Τεχνολογική Ανάπτυξη 1947 W. Brattain J. Bardeen και W. Shockley το Transistor 1958 J. Kilby και R. Noyce το ολοκληρωµένο κύκλωµα Townes και Schawlow το laser Οι Επικοινωνίες τα τελευταία 50 χρόνια Transistor ολοκληρωµένα κυκλώµατα και laser δίνουν τη δυνατότητα να δηµιουργηθούν ηλεκτρονικά κυκλώµατα µικρού µεγέθους µικρής ισχύος µικρού βάρους και µεγάλης ταχύτητας.

17 Οι Επικοινωνίες τα τελευταία 50 χρόνια ορυφορικά Τηλεπικοινωνιακά Συστήµατα Αντικατάσταση χαλκού από τις Οπτικές Ινες Ανάπτυξη Προσωπικών Επικοινωνιών Οι Επικοινωνίες τα τελευταία 50 χρόνια ορυφορικά Τηλεπικοινωνιακά Συστήµατα 1962 Telstar I Προοριζόταν για σύστηµα δορυφόρων που θα κάλυπτε καθολικά τον πλανήτη Relay 1965 Πρώτος Γεωστατικός 2001 Σύστηµα ορυφόρων Iridium για επικοινωνίες κινητών

18 TELSTAT I Τέθηκε σε τροχιά τον Ιούλιο 1962 και την ίδια µέρα αναµεταδίδει πρόγραµµα ΤV Τ από ΗΠΑ στο Παρίσι. Relay Ήταν ένας ενεργός δορυφόρος Εκτοξεύθηκε εκέµβριος pound βάρος 33 inches ύψος 29 inches µέγιστη διάµετρος

19 Γεοστατικός ορυφόρος σε ύψος Κµ Πρόγραµµα Inmarsat Κάλυψη όλου του πλανήτη µε 4 γεοστατικούς δορυφόρους

20 Οι γεωστατικοί απαιτούν τεράστιες κεραίες και εξερετικά ευαίσθητους δέκτες Οι γεωστατικοί απαιτούν τεράστιες κεραίες και εξερετικά ευαίσθητους δέκτες

21 To ορυφορικό Σύστηµα Ιridium To ορυφορικό Σύστηµα Iridium Αποτελείται από 66 δορυφόρους χαµηλής τροχιάς και καλύπτει καθολικά τον πλανήτη µε 66 οχήµατα (11Χ6)

22 Οι Επικοινωνίες τα τελευταία 50 χρόνια ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΧΑΛΚΙΝΩΝ ΚΑΛΩ ΙΩΝ ΑΠΟ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ December 1982: MCI αναλαµβάνει να συνδέσει τη Νέα Υόρκη µε τη Washington µε οπτική ίνα που µεταφέρει 400 Μbit/sec. February 1996: Fujitsu, NTT Labs, και Bell Labs ανακοινώνουν ότι επέτυχαν ρυθµούς διαβίβασης ένα τρίς bits/sec

23 Οι Επικοινωνίες τα τελευταία 50 χρόνια Επικοινωνίες Κινητών και ανάπτυξη προσωπικών επικοινωνιών Οι Επικοινωνίες τα τελευταία 50 χρόνια Παντού δίκτυα

24 Οι Επικοινωνίες τα τελευταία 50 χρόνια ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΙΑΒΙΒΑΣΗΣ ΙΑΚΡΙΤΩΝ Ε ΟΜΕΝΩΝ P e : Πιθανότητα Σφάλµατος ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΤΗΛΕΓΡΑΦΙΑΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΙΑΒΙΒΑΣΗΣ ΙΑΚΡΙΤΩΝ Ε ΟΜΕΝΩΝ P e : Πιθανότητα Σφάλµατος r b :Ρυθµός ιαβίβασης Ποια η σχέση µεταξύ P e και (SNR( SNR) R? Ποια η σχέση µεταξύ r b και Εύρους Ζώνης?

25 ΨΗΦΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΑΝΑΛΟΓΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ 1. ΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ Το x(t) αντικαθίσταται από την ακολουθία πραγµατικών αριθµών x(n)=x(nt S ) Ο Shannon το 1942 απέδειξε ότι αν η περίοδος δειγµατοληψίας επιλεγεί αρκετά µικρή (Η συχνότητα δειγµατοληψίας f S επιλεγεί αρκετά µεγάλη) το σήµα x(t) είναι δυνατόν να ανακατασκευαστεί από την x(n) χωρίς καµία παραµόρφωση.