Nonreturn to Zero (NRZ)
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- Gisela Müller
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Transkript
1 Nonreturn to Zero (NRZ) Hi 0 Hi 0 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 40
2 Multilevel Binary Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 41
3 Das Clocking Problem Sender Daten Signal Zeit Empfänger Sampling Clock Synchronization Clock Drift Zeit Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 42
4 Biphase Hi Lo Hi Lo Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 43
5 BER Vergleich Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 44
6 Scrambling am Beispiel GB8ZS B = Gültiges Bipolar Signal V = Bipolar Code Violation Polarität des vorigen Pulses Encoding von Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 45
7 Encoding und Modulation Digitale Daten auf Analogen Signalen Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 46
8 Amplitude Shift Keying (ASK) Formal: Signal s(t) für Carrier Frequenz f c : Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 47
9 Binary Frequency Shift Keying (BFSK) Formal: Signal s(t) für Carrier Frequenz Frequenzen f 1 und f 2 : Die Carrier Frequenz f c : Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 48
10 Multiple FSK (MFSK) f c Frequenzen f c 5 f d f c f d f c + f d f c + 5 f d Formal Signal s i (t) für ites Signalelement f i f c f d = f c + (2 i 1 M) f d = Carrier Frequenz = Differenzfrequenz Minimal erlaubtes f d, wenn Signale T Sekunden dauern (ohne Beweis): M = Anzahl der Signalelemente L = Anzahl Bits pro Signal (also M = 2 L ) Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 49
11 Binary Phase Shift Keying (BPSK) BPSK Differential BPSK (DPSK) Formal: BPSK Signal s(t) für Carrier Frequenz f c : Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 50
12 Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) Formal: QPSK Signal s(t) für Carrier Frequenz f c : Konstellationsdiagramm /2 0 3 /2 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 51
13 Offset QPSK (OQPSK) Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 52
14 Summation der I und Q Signale Carrier + Shifted = Phase /4 Carrier + Shifted = Phase 3 /4 Carrier Shifted = Phase /4 Carrier Shifted = Phase 3 /4 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 53
15 OQPSK vermeidet 180 Grad Phasensprünge Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 54
16 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 55
17 Konstellationsdiagramme im Detail QAM 16 QAM 64 Anzahl Bits pro Symbol bei Verwendung von n Level ASK: Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 und Behrouz A. Forouzan, Data Communications and Networking, Fourth Edition, 2007 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 56
18 Benötigte Bandbreite bei fehlerfreiem Kanal ASK und PSK: FSK mit F = f 2 f c = f c f 1 : MPSK: MFSK ohne Berücksichtigung von F : B T ist die für die Übertragung benötigte Bandbreite in Hz R ist die Datenrate in bps 0 < r < 1 ist ein systemabhängiger Parameter L ist die Anzahl codierter Bits Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 57
19 Beispielplot der spektralen Effizienz Spektrale Effizienz L=8 L=4 L=2 L=2 L=4 MPSK ASK und PSK FSK narrowband ( F» f c ) MFSK L=8 FSK wideband ( F >> R) L = Anzahl Bits pro Signalelement Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 58
20 Bitfehlerraten von MFSK und MPSK M=Anzahl Signalelemente Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 59
21 Beispiele für Übertragungsmedien Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 60
22 Twisted Pair Category 3 Category 5 Beispiel: 20m Cat 5 Patchkabel mit vier Kabelpaaren (RJ45 Stecker) (z.b. für Gigabit Ethernet) Kategorie Cat3 Cat5 Cat6 Cat7 Bandbreite 16 MHz 100 MHz 200 MHz 600 MHz Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003, Pair Kabel und William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 61
23 Coaxial Cable Bandbreite bis zu 1GHz Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003, und William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 62
24 Glasfaser Beispiel: 50Gbps über 100km Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003, und William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 63
25 Glasfaser Step Index Multimode Graded Index Multimode Single Mode Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 64
26 Drahtlos Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 65
Encoding und Modulation. Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 47
Encoding und Modulation Digitale it Dt Daten auf Analogen Signalen Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 47 Amplitude Shift Keying (ASK) Formal: Signal s(t) für Carrier Frequenz f c : Bildquelle:
Quadrature Amplitude Modulation (QAM)
Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 55 Konstellationsdiagramme
Summation der I und Q Signale
Offset QPSK (OQPSK) Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 52 Summation der I und Q Signale Carrier + Shifted
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