Fyzická vrstva přenosových systémů Flashcards
(5 cards)
Fyzická vrstva - Přenosová média + základní charakteristiky
Přenosové medium představuje fyzické medium, kterým je přenášen signál od zdroje k cíli. Můžou to být elektrické vodiče (symetrický (UTP, STP) a koaxiální kabel), optická vlákna (jednovidová, vícevidová), volný prostor.
Základní charakteristiky
Šířka pásma - Množství dat přenesitelné na daném médiu. Je závislé an vzdálenosti a vyjadřuje se v Hz nebo b/s
Útlum - Postupná ztráta amplitudy (velikosti) signálu - Útlum napětí, proudu a výkonu
Odolnost proti vnějšímu el.mag. rušení - rušení může způsobit zkreslení
Impedance - odpor střídavého proudu (Ohm) - Vstupní, výstupní, charakteristická
Přeslech mezi vodiči - Rušení signálem sousedních kanálů, okruhů nebo vodičů. Udává se v dB.
Cena
Fyzická vrstva - Analogová modulace
U analogových modulací se skládá vstupní analogový signál se signálem nosné frekvence spojitě v čase. Výsledek je modulovaný analogový signál přenesený na jiném kmitočtu a s jinými vlastnostmi.
1) Amplitudová modulace - v závislosti na změně modulačního signálu se mění amplituda nosného signálu a ostatní parametry se nemění. Využívá se v rádiovém vysílání
(dlouhé vlny).
2) Kmitočtová modulace v závislosti na změně modulačního signálu se mění kmitočet nosné vlny a amplituda se nemění. Využívá se v rádiovém vysílání (krátké vlny).
3) Fázová modulace -u této modulace dochází na základě modulačního signálu ke změně okamžité fáze nosného signálu. Složitá demodulace.
Fyzická vrstva - Digitální modulace
Využívá se přenos v základním pásmu (po médiu jsou přenášeny pravoúhlé signály kódované linkovými kódy) nebo v přeneseném pásmu (diskrétní data jsou klíčována na nosnou frekvenci).
Přenos digitálního signálu v přenesením pásmu probíhá pomocí klíčování (modulace). Rozdílem oproti analogovým modulacím je že modulační signál je diskrétní. Digitální klíčovací techniky se často využívají v bezdrátových přenosových signálech nebo i u ADSL. Jelikož je modulační signál diskrétní dochází u nosného signálu (harmonický) ke skokovým změnám.
Amplitudové klíčovaní (ASK) modulační signál střídavě spíná a vypíná podle toho jestli je právě modulována 1 nebo 0. Používá se spíše v kombinaci s dalšími typy.
– U frekvenční klíčování (FSK) se v závislosti na modulačním signálu skokově mění frekvence nosného signálu. Potřebuje minimálně dvě frekvence, které přepínají hodnoty {0, 1}.
– Fázové klíčování (PSK) spočívá v ovlivňování počáteční fáze v daném intervalu. Základně platí že 0 je jedna hodnota počáteční fáze a hodnota 1 je fází opačnou (posunutá/otočená o 180°).
Pro dosažení vyšší přenosové rychlosti a efektivního využití šířky pásma se často používá kombinace různých typů klíčování, zejména fázového a amplitudového. Tato kombinace je známá jako kvadraturní amplitudová modulace (QAM – Quadrature Amplitude Modulation).
Při QAM dochází k tomu, že modulační signál současně ovlivňuje fázi i amplitudu nosné vlny. Výsledkem je větší počet odlišitelných stavů signálu (tzv. konstelací), což umožňuje přenést více bitů na jeden symbol.
Často používané varianty jsou např. 8QAM, 16QAM, 64QAM atd., kde číslo označuje počet různých stavů (symbolů), které může signál nabývat. Například 16QAM znamená, že každý symbol může reprezentovat 4 bity (protože 2⁴ = 16).
Fyzická vrstva - Digitalizace řečového signálu
1) Vzorkování - Z analogového signálu odebírají hodnoty (vzorky) v pravidelných časových intervalech. Výsledkem je diskrétní signál (v čase), který reprezentuje původní analogový signál.
Aby bylo možné z analogového signálu rekonstruovat původní signál bez zkreslení, musí být vzorkovací frekvence alespoň dvojnásobkem nejvyšší frekvence obsažené v signálu. Tato minimální frekvence se nazývá Nyquistova frekvence.
2) Kvantování - Kvantování je proces převodu hodnot vzorků (reálných čísel) na konečný počet diskrétních úrovní. Tento krok je nezbytný, protože digitální systémy pracují pouze s konečným počtem hodnot. Dochází zde ke zkreslení signálu (kvantizační šum), který při dostatečném počtu kvantovacích úrovní nemusí být znatelný.
3) Kódování - Kódování je proces převodu kvantovaných hodnot na binární čísla, která mohou být zpracována nebo přenášena digitálně. Každá kvantovaná úroveň je reprezentována binární sekvencí.
Fyzická vrstva - Aktivní síťové prvky
Opakovač (Repeater) - Používá se k zesilování a regeneraci signálu, aby bylo možné překonat útlumy a přenášet data na delší vzdálenosti. Funguje na úrovni bitů, nerozlišuje datové pakety.
Rozbočovač (hub) - Vysílá přijatý signál všem připojeným zařízením. Funguje jako centrální bod, ale neposkytuje žádnou inteligenci pro směrování dat.
Mediakonvertor - Slouží k převodu signálu mezi různými typy médií, například mezi optickým vláknem a kroucenou dvoulinkou.
Optický zesilovač- Používá se v optických sítích k zesílení světelného signálu bez jeho konverze do elektrické podoby.
Tyto prvky nemají adresu, nelze je rozpoznat na trase, nerozumí přenášeným datům.
Pracují jen se signálem. Použití opakovače je např. u podmořských optických kabelů, rozbočovače se používaly na metalické síti, dnes už spíše ne.
