HÍRKÖZLÉSTECHNIKA. 2.ea. Dr.Varga Péter János

Dr.Varga Péter János

2.ea

HÍRKÖZLÉSTECHNIKA

2

Digitális jelek előállítása

Digitális jelek előállítása 3

Híradástechnika I. (prezentáció) jegyzet 48.dia










Mintavételi frekvencia 9

Zenei felvételek esetén a 20 kHz-es maximális frekvencia figyelembevételével a mintavételezési frekvenciát a CD szabvány 44,1 kHz-nek írja elő. Telefon átvitel esetén a beszéd jel maximális frekvenciája a digitalizáláshoz 3,4 kHz, a szabványok itt 8 kHz-es mintavételezési frekvenciát írnak elő.











15

Digitális jelek előállítása Kvantálás és kódolás 16



Példa: 0 mV – 80 mV, bitek száma n=3, 2n állapot Digitális szám 000 001

Ábrázolt feszültség érték 0-10 mV 10-20 mV

010 011 100 101 110 111

20-30 mV 30-40 mV 40-50 mV 50-60 mV 60-70 mV 70-80 mV

33,5 mV Hiba: 1,5 mV
















A vezetékes telefóniában 8 kHz frekvenciájú mintavétel esetén ( ez 8000 db mérési eredményt jelent másodpercenként), ha minden PAM mintát 8 bittel adunk, akkor ez 64 kbit adatmennyiséget jelent minden másodpercben, ha 16 bitet választunk akkor az adatmennyiség 128 kbit másodpercenként. A bitszámot úgy kell megválasztani, hogy az adott rendszerben a kvantálási hiba elfogadható mértékű legyen, és az eszköz, illetve a rendszer gazdaságosan gyártható legyen.

Analóg jel visszaállítása a digitális jelből 26


Analóg jel visszaállítása a digitális jelből 27


Teljes digitális lánc 28


Digitális lánc és a zaj 29

30

Vivőfrekvenciás digitális modulációs rendszerek 31


Amplitúdó billentyűzés ASK (Amplitude Shift Keying) 32

Amplitúdó billentyűzés esetén a vivő jel szinuszos, a moduláló jel pedig digitális (értékkészlete ’0’ vagy ’1’). A moduláló jel jelen esetben a vivő jel amplitúdóját változtatja (’kapcsolgatja’). Az így előállított jel (modulált jel) teljesítményszintje folyamatosan ingadozó, mivel a logikai ’0’hoz A0, a logikai ’1’-hez pedig A1 amplitudó tartozik.

uASK(t) = A * sin (2 * π * f + φ)

Frekvencia billentyűzés FSK (Frequency Shift Keying) 33

Frekvencia billentyűzés esetén a vivő jel szinuszos, a moduláló jel pedig digitális (értékkészlete ’0’ vagy ’1’). A moduláló jel jelen esetben a vivő jel frekvenciáját (fp) változtatja, például a logikai ’0’-hoz f0, míg a logikai ’1’-hez f1 tartozik. uFSK(t) = A * sin (2 * π * fp + φ), ahol A az FSK jel amplitúdója, fp a vivő jel pillanatnyi frekvenciája (f0 vagy f1), φ pedig a vivőjel kezdőfázisa.

Fázis billentyűzés PSK (Phase Shift Keying) 34

Fázis billentyűzés esetén a vivő jel szinuszos, a moduláló jel pedig digitális (értékkészlete ’0’ vagy ’1’). A moduláló jel jelen esetben a vivő jel fázisát változtatja. uPSK(t) = A * sin (2 * π * fp + φ) ahol az „A” a PSK jel amplitúdója, az f a vivő jel frekvenciája, a φ pedig a vivőjel pillanatnyi fázisa (φ0 vagy φ1 ... φn).

Többszintű fázis billentyűzés (QPSK) 35


Többszintű fázis billentyűzés (QPSK) 36 Scatter plot 1 10 0.8 0.6 Zajos csatornán továbbított jel konstellációs ábrája 2

0.2 1.5

01

00

0

1

-0.2 0.5 Quadrature

Quadrature

0.4

-0.4 -0.6

0 -0.5

-0.8

11 -1

-1 -1

-0.5

0 In-Phase

0.5

1

-1.5 -2 -2

-1

0 In-Phase

1

2

Digitális modulációk 37

QAM (quadratura amplitudo modulation) A PSK továbbfejlesztésének tekinthető, bár a jel előállítása és detektálása eltérően történik. 16 állapotú QAM:

Fázis és amplitúdó is változik

38

A jelátvitel fizikai közegei

Történelem 39

A hálózatok fejlődésének kezdetén különféle célorientált hálózatok jöttek létre: távközlő hálózatok műsorelosztó hálózatok adathálózatok

Fejlődés → integrált hálózatok létrejötte Megvalósult: eszközök szintjén hálózatok szintjén

40

41

T

M A

Az átviteli rendszer tervezésekor a legfontosabb szempontok 42

a kívánt adatátviteli sebesség elérése megfelelő távolság áthidalása reflexiómentesség (visszaverődés nélküli rendszer) Minden esetben igyekszünk a reflexió mértékét az egész átviteli frekvenciasávban a lehető legalacsonyabban tartani

A jelátvitel fizikai közegei 43


A telekommunikáció elektromágneses spektruma 44

Frekvencia (Hertz)

102

103

104

105

106

107

108

ELF

VF

VLF

LF

MF

HF

VHF UHF

Energia, telefon Forgó generátorok Telefon Zenei berendezések Mikrofonok

Rádió Rádió, televízió Elektroncsövek Integrált áramkörök

109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 SHF

EHF

Mikrohullám Radar Mikrohullámú antennák Magnetronok

Infravörös Lézerek Irányított rakéták

Látható fény

Csavart érpár Optikai szál

Koaxiális kábel AM rádió

FM rádió Földi és műholdas és TV mikrohullámú átvitel

A telekommunikáció elektromágneses spektruma

Réz alapú kábelek 45

Rézalapú kábelek előnyei 46

Egyszerűbb szerelési technológia Alacsonyabb telepítési költségek Olcsó aktív eszközök Szennyeződésre kevésbé érzékeny csatlakozások Helyes telepítés után megbízható, sokoldalú, költséghatékony

Rézalapú kábelek hátrányai 47

Elektrosztatikus zavarokra érzékeny Mechanikai sérülésekre érzékeny A telepített infrastruktúra gátolhatja a jövőbeni fejlesztési törekvéseinket Hosszú telepítési idő Legnagyobb sebességek csak optimális feltételek mellett érhetők el

Vezetékes átvitel koaxiális kábelen 48

Elektromosan árnyékolt, kevésbé érzékeny az elektromos zajokra Alapsávú • 10Base2 – 50 ohm, 10-100 Mbps, 200 m • 10Base5 – 75 ohm, 10-100 Mbps, 500 m Széles sávú • Kábel TV, 75 ohm, digitális átvitelnél 150 Mbps egy kábelen több csatorna, többféle kommunikáció Számítástechnikában ma már új hálózatok építésénél nem alkalmazzák!





Koaxiális kábelek típusai 51


Koaxiális kábelek típusai 52

Koaxiális kábel csatlakozók 53

Csavart érpáras átviteli közeg (TP – Twisted Pair) 54


Csavart érpáras átviteli közeg (TP – Twisted Pair) 55

CAT - A rendszer komponensek elektronika jellemzőit meghatározó osztályrendszer. A nagyobb kategória jobb jellemzőket jelent CAT 1 - hang átvitel, telefon CAT 2 - 4 Mbps CAT 3 - 10 Mbps (10BaseT – Ethernet) CAT 4 – 20 Mbps CAT 5 - 100 Mbps (100BaseT - Fast Ethernet) CAT 5E - 1 Gbps (1000BaseT - Gigabit Ethernet) CAT 6 – 1 Gbps nagyobb távolságra, kisebb távolságban 10 Gbps CAT 6a - 100m-ig 10 Gbps CAT 7 - 100 Gbps , 70 méterig (1200mhz)

56

Csavart érpáras átviteli közeg (STP – Shilded Twisted Pair) 57


58

Kábel csatlakozások, csatlakozók 59

Kábelek fizikai osztályozása 60

„Fali” (Solid) kábel Fix telepítésre tervezték Rézvezetők tömörek Merev szerkezetű Sokkal jobb elektronikai paraméterek A teljes csatornában max. 90m hosszban telepíthető

Kábelek fizikai osztályozása 61

„Patch” (Strainded) kábel Mobil használatra Jobban ellenáll a hajlító igénybevételnek Rézvezetők elemi szálakból sodrottak Gyakori csatlakoztatásra kifejlesztett elemek Puhább, könnyebb Maximum 10m hosszan telepíthető a csatornába

Üvegszál alapú kábelek 62

Üvegszál alapú kábelek előnyei 63

Magas fokú zavarvédettség Óriási távolságok hidalhatók át Elérhető legmagasabb sebesség „Jövőálló” Magas végpont sűrűségben telepíthető Csekély fizikai méret és súly

Üvegszál alapú kábelek hátrányai 64

Drága aktív és passzív elemek Drága telepítés A belső vezetőszál érzékeny a fizikai behatásokra A csatlakozás érzékeny a szennyeződésekre

Optikai kábel ötlete 65

A folyadéksugár „csapdába ejti” a fényt! Ez volt az alapötlet, ami az optikai szál technikai alkalmazásához vezetett.

66

Optikai kábel ötlete 67

Az optikai szál egy olyan hengeres, szigetelt, könnyen hajlítható szál, amely fényt továbbít az üvegmag belsejében, a teljes fényvisszaverődés elve alapján Ahhoz, hogy az optikai jel teljes fényvisszaverődéssel a magban terjedjen tovább, a mag törésmutatójának nagyobbnak kell lennie, mint a héjnak

Optikai kábel szerkezete 68

Kábel típusok 69

SM (Single Mode) 9 mikron mag Hosszú távolságok áthidalására (max 100 km)

MM (Multi Mode) 50 mikron mag Rövidebb távolságok áthidalására (max 550 m)

Optikai szál gyártása 70

előforma készítése szál szerkezetének előállítása külső kémiai gőzlecsapatás belső kémiai gőzlecsapatás növesztéses eljárás

szálhúzás szál átmérő primer védelem (esetleg festés)

kábelgyártás több szál összefogása különböző védelmek kialakítása

Előforma készítése 71

Belső kémiai gőzlecsapatás tisztítás hordozócső készítés mag növesztése (lecsapatása) zsugorítás

Szálhúzás 72

Preform Grafit kemence

Primer védelem Vezérlő egység

Hűtőfolyadék Száldetektor

Csévélő dob Feszítő dob

73

Kábelgyártás 74

Dobok a szálakkal

SZ sodrat Vazelin Pászma növesztése Vezérlő egység

Pászma átmérő detektor

Optikai kábelek fajtái 75

1. Single 2. Zipcord 3. Tight-buffered 4. Unitube glass armoured 5. Unitube standard with spl 6. Multitube glass armoured

Optikai kábel csatlakozók 76

Strukturált kábelezés 77

Épületek összekötése 78

Függőleges kábelezés 79

Vízszintes kábelezés 80

Szerelési szabályok 81

82

83

Vezeték nélküli átvitel

Optikai átvitel - Lézer átvitel 84

pont-pont közötti adatátvitel, láthatóság átvitel lézerrel néhány km távolság sávszélesség 2 – 155 Mbps időjárási viszonyok zavarják (sűrű eső, hó, köd, légköri szennyeződés)

Optikai átvitel - Infra átvitel 85

pont-pont közötti adatátvitel, láthatóság infravörös tartomány kis távolság sávszélesség 9,6 kbps - 4 Mbps nincs más eszköztől származó zavarás nincs szükség speciális adatvédelemre

Vezeték nélküli hálózatok 86

WLAN chipset gyártások alakulása (millió darab)

Mobile eszközök napjainkban 87

Mi az a WLAN? 88

A WLAN az angol Wireless Local Area Network szó rövidítése, melynek jelentése vezeték nélküli helyi hálózat, amit leginkább a „vezeték nélküli hálózat”, WiFi és a WLAN névvel illetnek. A WLAN működése hasonló a LAN hálózatokéhoz, csak a jelek más közegben terjednek. Míg a LAN vezetéket használ (hálózati kábel), addig a WLAN a levegőben továbbítja az információt.

A WLAN előnyei 89

Nincs szükség kábelezésre Az internetkapcsolatot meg lehet osztani Mobil eszközök kényelmes használata Egyszerűen telepíthető

A WLAN hátrányai 90

A rádiójeleket nem állítja meg a fal Illetéktelenek rácsatlakozhatnak hálózatunkra

Vezeték nélküli adatátvitel IEEE 802.11 91

92

Forrás 93

Lukács-Mágel-Wührl: Híradástechnika I. (prezentáció) Lukács-Wührl: Híradástechnika I. (könyv) Pletl Szilveszter-Magyar Attila: Jelek és rendszerek példatár Távközlő hálózatok és informatikai szolgáltatások – online könyv ANTAL Margit: Jelfeldolgozas - 5. előadás (2007) Jákó András: Wireless LAN, BME EISzK Rick Graziani: Antennas, Cabrillo College Mohó László: Rádióhullámok és antennák Dér Balázs: Passzív hálózati elemek telepítése

HÍRKÖZLÉSTECHNIKA. 2.ea. Dr.Varga Péter János

Recommend Documents