PB169 ­ Operační systémy a
sítě
Přenos dat v počítačových sítích
Marek Kumpošt, Zdeněk Říha
Způsob propojení sítí ­ opak.
* Drátové sítě
­ TP (twisted pair) ­ kroucená
dvoulinka
* 100Mbit, 1Gbit
­ Koaxiální kabel
* vyšší přenosové rychlosti než TP
­ Optický kabel (vlákno)
* Gbits
Způsob propojení sítí ­ opak.
* Bezdrátové sítě
­ mikrovlnné spoje ­ na vzdálenosti cca 50 km
­ rádiové spoje na frekvencích 2,4 nebo 5 GHz
(wifi)
­ satelitní (geostacionární satelity)
­ buňkové (např. GSM)
­ bluetooth (na krátké vzdálenosti ­ do 100 m)
Kódování signálu
* Snížení chybovosti přenosového média
* 0->000, 1->111
* 001->0, 110->1
­ Tento kód dokáže opravit jednu jednobitovou chybu
* Cyklické kódy ­ CRC
* Blokové kódy
* Kódování dig. informace na analogový signál modulace
(digitální nebo analogová)
Analogový/digitální signál
* Charakterizace signálů
­ v čase spojitý / v čase diskrétní
­ v hodnotách spojitý / v hodnotách diskrétní
* Klasifikace
­ analogový signál
* spojitý v čase + spojitý v hodnotách
­ digitální signál
* diskrétní v čase + diskrétní v hodnotách
Základní fakta o signálech
* Transformace dat na elektromag. signály
* Amplituda signálu
* Frekvence signálu
* Rozsah frekvencí ­ šířka pásma signálu
* Digitální informace
­ lze přenášet digitálním i analogovým signálem
Elektromagnetické vlny
* Přenos bez použití fyzického (kovového)
vodiče
* V závislosti na frekvenčním pásmu se šíří
­ Buď podél povrchu země
­ Odrazy od ionosféry
­ Na přímou viditelnost (LOS)
* Rádiové vlny, mikrovlny a infračervené
vlny
Bezdrátový přenos dat
* Signál se šíří vzduchem
­ elektromagnetická energie/záření
* Vysílání i přijímání signálu pomocí antény
­ různé typy antén podle vyzařování
­ směrová/sektorová ­ parabola
­ všesměrová ­ dipól
* Charakteristika antény v horizontálním i
vertikálním směru
Elektromagnetické spektrum
* Dělení podle frekvence (Hz)
* ELF-VLF ­ 10-1000 km, jednotky ­ 30 kHz
­ např. lodní navigace z pobřeží
­ pomalé rychlosti přenosu dat
* LF-MF ­ 100 m ­ 1 km, 30 kHz ­ 3 MHz
­ řádově stovky kilometrů
­ AM rádiové vysílání, námořnictvo
Elektromagnetické spektrum
* HF ­ krátké vlny, 10-100 m, 3-30 MHz
­ odrazy od ionosféry
­ komunikace na dlouhé vzdálenosti, armáda, lodě,
letadla
* VHF/UHF ­ metrové vlny, 30 MHz ­ 1 GHz
­ antény do automobilů
­ mobilní telefony
­ digitální TV
­ občanské radiostanice
Elektromagnetické spektrum
* SHF ­ centimetrové až milimetrové vlny, desítky
až stovky GHz
­ velké šířky pásma
* Infračervené světlo, pásmo 300 GHz až 200 THz
­ 2-bodové spoje
­ nutná přímá viditelnost
­ odrazy
­ neprochází stěnou (na rozdíl od mikrovln ­ 1GHz až
40 GHz)
Mikrovlny
* Telekomunikační služby (hlas, TV)
* 2-bodové spoje mezi budovami
* Antény
­ Parabolické ­ úzký paprsek
­ Nutná přímá viditelnost
­ Anténa musí být vysoko nad zemí (překonání
překážek)
Mikrovlny ­ šířka pásma a rychlosti
* 2 GHz
­ šířka pásma 7 MHz, rychlost 12 Mbit
* 6 GHz
­ šířka pásma 30 MHz, rychlost 90 Mbit
* 11 GHz
­ šířka pásma 40 MHz, rychlost 135 Mbit
* 18 GHz
­ šířka pásma 220 MHz, rychlost 274 Mbit
Optická vlákna
* Přenosovým médiem je světlo ­ světelné
impulsy v optickém vlnovodu
* Vlnovod je buď skleněný nebo plastový
* Přenosové rychlosti v řádech Gbit
* Velké vzdálenosti
* Původně pouze jednosměrný přenos (WDM)
* Vysoká počáteční investice
* Odolné vůči elektromagnetickému záření
Optická vlákna
* Odrazy ve vlnovodu
­ Mezní úhel
* Průřez optickým vláknem
­ Jádro
­ Obal jádra
­ Primární ochrana
­ Sekundární ochrana
Typy optických vláken
* Multividové (mnohavidové)
­ Průměr jádra nad 10 m
­ Více nezávislých světelných signálů s různou vlnovou
délkou
­ Na kratší vzdálenosti (do 500 m)
­ Využití zejména v budovách
­ 100 Mbit (2 km) až 10 Gbit (300 m)
* Jednovidové
­ Průměr jádra do 10 m
­ Jeden světelný signál
­ Na velké vzdálenosti
Optická vlákna ­ přenos signálů
Útlum optického vlákna
* Okna ­ vlnové délky s nejnižším útlumem
­ 850 nm ­ multividová vlákna
­ 1310 nm ­ multividová i jednovidová vlákna
­ 1550 nm ­ jednovidová vlákna
* Útlum
­ Vlastní absorpce ­ materiál optického vlákna
­ Nevlastní absorpce ­ nečistoty
­ Lineární rozptyl
­ Nelineární rozptyl
­ Ztráty ohybu
­ Ztráty při spojování na konektorech
Optická vlákna ­ konektory