Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень презентация

Содержание

Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень Место физического уровня в модели OSI Модель канала связи Среды передачи данных Передача сигналов Кодирование и модуляция План

Слайд 1Сети и системы телекоммуникаций

Физический уровень
ИМКН УрФУ

Слайд 2Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Место физического уровня в модели OSI
Модель

канала связи
Среды передачи данных
Передача сигналов
Кодирование и модуляция

План

Слайд 3Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Передача потока битов по физическим каналам

связи без искажений с заданной частотой
Не вникает в смысл передаваемой информации
Единица передаваемых данных — бит

Место в модели OSI

Физический

Канальный

Сетевой

Транспортный

Сеансовый

Представления

Прикладной

Слайд 4Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Основная задача физического уровня: как представить

биты информации в виде сигналов, передаваемых в среде

Передача сигналов

Tanenbaum, Wetherall Computer Networks 5e

Слайд 5Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Характеристики канала связи:
Скорость (пропускная способность) —

как быстро информация может передаваться по каналу, бит в секунду
Задержка — время, которое требуется сообщению чтобы дойти от отправителя к получателю, секунда
Широковещательный канал или нет, частота возникновения ошибок

Модель канала связи

Tanenbaum, Wetherall Computer Networks 5e




Сообщение

Скорость, задержка

Слайд 6Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Скорость измеряется в битах в секунду:
б(b)

— биты, Б(B) — байты
б/с, bps
Кратные единицы, степень 10:
1 Кб/c = 1000 б/с (не 1024!)
1 Мб/с = 1000 Кб/с
1 Гб/с = 1000 Мб/с

Скорость канала связи

Слайд 7Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Сообщение передается не мгновенно:
Время передачи короткое,

но не нулевое
В среде может «находиться» некоторый объем данных:
Скорость × Задержка
Небольшой объем для локальных сетей
Большой объем для широких территориально-протяженных каналов


Время передачи сообщения

Tanenbaum, Wetherall Computer Networks 5e


Сообщение

Слайд 8Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Пример:
Сеть УрО РАН, канал Екатеринбург-Пермь, 10Гб/с,

протяженность 465 км, задержка 10 мс
Объем данных в сети:
Скорость × Задержка
10Гб/с × 10 мс = 100 Мб = 12,5 МБ



Объем данных в сети

Слайд 9Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Используется для передачи данных от отправителя

к получателю
Типы среды передачи данных:
Медные провода
Оптоволокно
Беспроводная среда

Среда передачи данных

Слайд 10Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Появились самыми первыми
Использовались для телефонной связи
Низкая

скорость
Высокие помехи

Воздушные линии связи

Слайд 11Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Скрученная пара медных проводов
Скручивание снижает помехи
В

одном кабеле несколько скрученных пар

Витая пара

Слайд 12Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Витая пара
В. Олифер, Н. Олифер. Компьютерные

сети.

Экранированная витая пара — большая защищенность сигнала от помех
Неэкранированная витая пара — больше помех, но дешевле и удобнее при монтаже

Слайд 13Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Категории витой пары

Слайд 14Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Коаксиальный кабель
Типы кабелей:
«Толстый» коаксиал (Ethernet)
«Тонкий» коаксиал

(Ethernet)
Телевизионный кабель

Два кабеля
Внешний проводник служит экраном

Слайд 15Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Оптоволокно

Слайд 16Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Оптические кабели
Самый качественный тип кабелей
Самый дорогой

тип кабелей

Состоит из тонких гибких стеклянных волокон (световодов)

Слайд 17Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Оптические кабели
В. Олифер, Н. Олифер. Компьютерные

сети.

Одномодовый кабель






Тонкий сердечник
Одна длина волны

Многомодовый кабель






Более толстый сердечник
Несколько длин волн

Слайд 18Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Одномодовые кабели:
Дорогие в изготовлении
Низкое затухание
Нет

наложения сигналов разной длины волны
Передача данных на расстояние до 100 км
Многомодовые кабели:
Более дешевые в изготовлении
Затухание выше
Искажения из-за наложения сигналов разной длины волны
Передача данных на расстояние 300–500 м

Оптические кабели

Слайд 19Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Окна прозрачности
Три «окна прозрачности»:
850 нм
1300 (1310)

нм
1550 нм

Затухание сигнала в оптическом кабеле зависит от длины волны

Слайд 20Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Особенности беспроводной среды:
Сигнал распространяется в разных

направлениях
Может быть несколько приемников сигнала
Несколько источников сигнала искажают друг друга и требуют координации работы

Беспроводная среда

Слайд 21Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Таблица частот


Слайд 22Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Wi-Fi использует открытые частоты (ISM band),

для которых не нужна лицензия:
2.4 ГГц, 5 ГГц
Другие устройства тоже работают на этих частотах: микроволновки, пульты от шлагбаумов и т.п.

Частоты беспроводной среды

Слайд 23Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Задача физического уровня — передать сигнал

по среде передачи данных
Основная проблема — искажение сигналов при передаче по линиям связи:
Оптические кабели — низкое искажение
Медные кабели — среднее искажение
Радиоволны — высокое искажение

Передача сигналов

Слайд 24Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Искажение сигналов
В. Олифер, Н. Олифер. Компьютерные

сети.

Слайд 25Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Затухание с расстоянием
Задержка сигнала
Высокие частоты сигнала

затухают быстрее
К сигналу добавляется шум

Причины искажений

Слайд 26Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Основы представления сигналов
В. Олифер, Н. Олифер.

Компьютерные сети.

Слайд 27Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Основы представления сигналов
В. Олифер, Н. Олифер.

Компьютерные сети.

Слайд 28
Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Чем больше полоса пропускания линии связи

— тем лучше
Чем меньше спектр сигнала — тем лучше

Полоса пропускания и спектр

Слайд 29Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Прямоугольные импульсы


Представление информации — кодирование (baseband

modulation)
Медные провода

Представление информации

t

Синусоидальные волны


Представление информации — модуляция (passband modulation)
Оптоволокно, беспроводная среда

Слайд 30Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Представление информации с помощью прямоугольных импульсов
Простейший

способ (потенциальное кодирование):
1 — присутствие напряжения
0 — отсутствие напряжения

Кодирование

Слайд 31Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
NRZ (Non Return to Zero) —

потенциальный код без возвращения к 0
Используется два уровня потенциала:
1 — положительный потенциал
0 — отрицательный потенциал
Хорошая распознаваемость сигнала (уровни резко отличаются)

Кодирование NRZ

t

1 0 1 1 0 1 0 0 1

Слайд 32Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Преимущество — в 2 раза больше

скорость при той же частоте
Недостаток — нужен более мощный передатчик, чтобы различить 4 уровня передачи

Несколько уровней сигнала

Слайд 33Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Как узнать, сколько 1 или 0

было отправлено?

Синхронизация

t

?

?

1

0

1

0

Слайд 34Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Как узнать, сколько 1 или 0

было отправлено?


Высокоточные часы
Очень дорого
Выделенная линия связи для тактовых импульсов
Дорого и не удобно
Задержки в распространении сигналов

Синхронизация

t

?

?

1

0

1

0

Слайд 35Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Самосинхронизирующийся код содержит информацию, необходимую для

синхронизации приемника и передатчика
Добавление избыточных 0 или 1 в длительные последовательности
Скрэмблирование — перемешивание информации так, чтобы не оставалось длинных последовательностей
Импульсное кодирование — представление информации не уровнем потенциала, а перепадом
Перепад сигнала указывает на необходимость синхронизации

Самосинхронизирующиеся коды

Слайд 36Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Манчестерский код (Ethernet 10Мб/с):
1 — Переход

от низкого сигнала к высокому
0 — Переход от высокого сигнала к низкому
В начале такта возможен служебный переход






Недостаток — частота в два раза выше, чем у потенциальных кодов

Импульсное кодирование

Слайд 37Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
NRZI (Non Return to Zero Inverted)

— потенциальный код без возвращения к 0 с инверсией
Используется два уровня потенциала:
1 — потенциал изменяется
0 — потенциал остается прежним





Не чувствителен к длинным последовательностям 1

Потенциальный код NRZI

Слайд 38Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Избыточные коды основываются на добавлением информации,

необходимой для синхронизации
Исходная последовательность битов разбивается на порции — символы
Каждый исходный символ заменяется на новый с большим количеством битов

Избыточные коды

Слайд 39Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Избыточный код 4B/5B

Слайд 40Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Не содержит длинных последовательностей 0
Передается по

сети с помощью кодирования, не чувствительного к длинным последовательностям 1 (NRZI)
Прост в реализации (таблица перекодировки)

Избыточный код 4B/5B

Слайд 41Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Что означает название 4B/5B
4 — количество

бит в исходном слове
5 — количество бит в результирующем слове
B — сигнал имеет два состояния (Binary)
Количество состояний сигнала
T — три состояния (triple)
Q — четыре состояния (quadra)
Другие примеры избыточных кодов
8B/10B (Gigabit Ethernet) — накладные расходы 25%
64B/66B (10GEthernet) — накладные расходы 3.125%

Избыточные коды

Слайд 42Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Кодирование трудно использовать в оптике и

беспроводной среде
Высокие частоты плохо распространяются
Необходим очень мощный (и дорогой) передатчик
Вместо кодирования используется модуляция
Передается аналоговый синусоидальный сигнал (carrier)
Меняется амплитуда, фаза или частота



Кодирование и модуляция

Слайд 43Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Типы модуляции
Источник: В. Олифер, Н. Олифер.

Компьютерные сети.

Слайд 44Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Можно одновременно использовать несколько типов модуляции:
Амплитуда

и фаза
Частота и амплитуда
Многоуровневые модуляции:
Четырехуровневая частотная модуляция — 4 разных частоты
Комбинация многоуровневых модуляций

Комбинированные типы модуляции

Слайд 45Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Комбинация амплитудной и фазовой модуляции
8 значений

фаз и 4 значения амплитуды
Используется 16 комбинаций из 32 для помехоустойчивости

Квадратурная амплитудная модуляции

В. Олифер, Н. Олифер.
Компьютерные сети.

Слайд 46Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Симплексный режим — данные передаются только

в одну сторону
Дуплексный режим — данные передаются одновременно в обе стороны
Полудуплексный режим — данные передаются в обе стороны с разделением времени

Направления передачи

Слайд 47Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Место физического уровня в модели OSI
Модель

канала связи
Среды передачи данных
Передача сигналов
Кодирование и модуляция

Итоги

Слайд 48Сети и системы телекоммуникаций. Физический уровень
Вопросы?

Похожие презентации

Получение экономической выгоды от знания фирмы 315
Гимназия №201Проект по физикеСостояние невесомости 238
Осенняя экскурсия 226
КОНКУРС УЧИТЕЛЬ ГОДА 2008 217
20 лет Содружеству Независимых Государств 324
Погрузка щебня экскаватором одноковшовым полноповоротным ЕТ-16, оборудованного обратной лопатой при разработке слабых грунтов 231

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика