Datacommunicatie Module 4

Datacommunicatie laatse examen

Multiplexing : Analoog; digitaal

FDM frequentie divisie multiplexing.: Vb : Telefoon -> word gemultiplexd -> gaat door 1 draad -> worden terug uit elkaar gehaald Een goede kwaliteit : 20 khz Mindere kwaliteit : 4khz Dus bijvoorbeeld : 3 telefoons -> drie verschillende carrier frequenties -> en dan kan je door een ASK modulating alles over 1 geleider sturen. Nadat het signaal is toegekomen,demoduleer je deze 1 geleider weer, er moet ook een filter tussenstaan. Zo bekom je terug het oorspronkelijk signaal Fdm is een analoge multiplexing techniek, die signalen combineert

( Zie voorbeeldberekening example 1 in de slides  ) ( zie voorbeeldberekening example 2 in de slides)

In example 2 maakt men gebruik van de guard band, dit zorgt ervoor dat de signalen elkaar niet overlappen ( reserveafstand in het signaal ) zodat de signalen perfect gescheiden blijven. Er dient ook gebruik gemaakt te worden van degelijke filters etc… 

Nadeel : meer bandbreedte dat gebruikt word

( zie example 3 in de slides) ( zie example 4 in de slides ) Hoe kan je vb een gsm netwerk ‘ zwaarder’ maken. Zodat het minder snel overbelast is?

Meerdere posten plaatsen,zodat je telkens opnieuw gebruik kunt maken van die frequenties WDM = wave division multiplexing ( voor optische signalen) :

Wdm bied veel meer mogelijkheden, veel hogere bitrates kunnen gehaald worden. Optische vezel is heel klein ( micronmeter) mi cronmeter) maar er kan een immense hoeveelheid data door lopen. Men kan ook nog gebruik maken van meerdere kleurtjes in de optische kabel, -> nog meer data kan er over gestuurd worden Dense wave division multiplexing : men gaat spele met de dichtheid -> Meer kleure/minder kleuren TDM : Time division multiplexing multiplexing :

Men werkt met tijdssloten dit heeft als nadeel : als één van de verbruikers geen data verstuurd; dan creeer je een vrij tijdsslot. Dat dus geen data vervoerd

Elke computer krijgt dus een ‘tijdslotje’ om data te sturen

In een TDM, de gegevenssnelheid van de verbinding is n keer sneller en de aparaat duur n korter. ( zie example 5 in de slides ) ( zie example 6 in de slides ) ( zie example 7 in de slides) (zie example 8 in de slides ) ( zie example 9 in de slides )

Oefening 6.16 :

TDM 20*100 kbps 1 bit multiplexing 1 bit sync per frame A : frame size ? 20+1 = 21 bits B : frame rate ? = 100 kfps C : frame duration ? = 1s/100.000 = 10µs D : data rate ? = 20 x 100 = 2Mbps= nuttig data Totale data rate = 21 x 100 = 2.1 Mbps E : Efficiency ? = 2/2.1= 95% efficientie

Oef 6.19 :

10 = - 6*200 kbps = 3*400 kbps - 4*400 kbps = 4*400 kbps = 7*400 kbps

1 bit multiplexing 0 sync bit A : frame size ? 7 B : frame rate ? 400kbps C : frame duration ? 1/400.000 = 2.5µs D : data rate ? 7x400 = 2.8 Mbps E : Efficiency ? = 100% Data spreiden om afluistering tegen te gaan :

We gaan de data over een veel grotere bandbreedte sturen, enerzijds om minder gemakkelijk afluisterbaar te zijn, en minder storingsgevoelig te zijn Hoe doen we dit ? Enerzijds met frequentie hopping, de carrier frequentie laten varieren, een ‘ random generator’ kist een carrier frequentie waarop een tijdje word uitgezonden. Dit verandert

constant Dus er worden andere frequenties gebruikt om minder storing en afluister gevoelig te zijn Anderzijds direct sequence spread spectrum : Men gaat 1 bit vervangen door vb 11 bit, Dus 1 bit word 11 bit -> meer bandbreedte. Heel robuust tegen storing, ongevoelig voor storing. ( check slide op toledo, is redelijk gemakkelijk )

Omzettingen DBM -> W

0 DBM = 1mw -40 dBm = 10^-7w -80 dBm = 10^-17w 10^Dbm/10 = 10LOG10 x P1/1mw 10^dbm/10 = P1/1mw P1 = 1mw * 10^dBm/10 dBm = 10LOG10 P1/p0

Transmissie media : Transmissie media zoals luch,kabel,glasvezel…

Verschil UTP en FTP :

Utp : koper-isolatie-mantel FTP : koper-isolatie-ijzeren afscherming-mantel Catogorieen voor kabelkeuze

Utp en ftp met rj45 connector.

Andere mogelijkheid : Coax Connecties met BNC connector Optische kabel : Werking :

Verschillende modussen :

Opbouw optische kabel :

Optische kabel connecteren : SC;ST connector MT-RJ connector Draadloos network :

-

Radio golven Micro golven IR golven

Wat zend hoe uit?

Radio wave :

Radiogolven worden gebruikt voor multicast-communicatie, zoals radio en televisie, en oproepsystemen. Micro wave :

Microgolven worden gebruikt voor unicast-communicatie, zoals mobiele telefoons, satelliet-netwerken en draadloze LAN's

IR golven :

Microgolven worden gebruikt voor unicast-communicatie, zoals mobiele telefoons, satelliet-netwerken en draadloze LAN's... DSL en KABEL :

-

ADSL is een asymmetrische communicatie technologie ontworpen voor particuliere gebruikers; het is niet geschikt voor bedrijven. Bestaande local loops kunnen bandwiths aan tot 1,1MHZ ADSL is een adaptieve technologie. Het systeem maakt gebruik van een data rate op basis van de toestand van de local loop line

Bandwith verdeling :

Fysieke map verdeling :

DMT :

-

Dicrete Multi Tone

 Snelheden :

ADSL2+ :

Hoe werkt de tradionele kabel TV :

Communicatie in de traditionele kabel-tv-netwerk is eenrichtingsverkeer.

HFC network :

Hybrid-Fibre-Coaxial : term in de telecommunicatieindustrie voor een netwerk waarbij zowel glasvezel als coax gebruikt worden ombreedbandverbindingen te realiseren. Het wordt veel gebruikt in kabeltelevisienetwerken.

Communicatie in een HFC kabel-tv-netwerk kan in twee richtingen werken Coax kabel bands :

-

Downstream gegevens worden gemoduleerd met behulp van de 64-QAM modulatie techniek De theoretische downstream data rate is 30 Mbps. Stroomopwaartse data worden gemoduleerd met de QPSK modulatietechniek De theoretische upstream data rate is 12 Mbps.

CMTS :

-

Cable modem termination system of kortweg CMTS is de algemene naam voor de centrale headend-controller in een kabelmodem

Verdeling TV netwerk :

Pulsar project :

Uirekenen ADSL : upstream

Je hebt 24 kanalen. B = 4kHz -> BR 4kBD 2^15 QAM in elk van deze kanaaltjes MAX bitrate upstream : 24 kanalen *4000*15 = 1.44 bps Downstream :

224 kanalen 4000 Hz 2^15 QAM 224*4*15 = 13.44 Mbs

Multiple acces :

Random acces :

-

Ma Csma Csma/Cd Csma/CA

Aloha network :

-

Upstream 407Mhz Downstream413Mhz

Procedure voor aloha network :

Csma/cd procedure :

Csma/ca procedure

Token-passing procedure :

  

In FDMA is de bandbreedte verdeeld in kanalen In TDMA is de bandbreedte 1 kanaal,maar tijdgedeeld In CDMA, een kanaal draagt alle uitzendingen tegelijk.

Encoding rules :

CDMA multiplexer :

Sequence generation :

Zie example 1 slides;zie example 2 slides Satelliet :

Hoogte van 36000 km : zodat ze exact op een plaats van de aarde blijven staan. ( wet van kepler bepaalt dat dit. Aarde draait 1 maal over 24h). Dit zijn de geostationaire satelieten

zie example 1 satelieten

Upper van allen belt,lower van allen belt. Zones met geladen deeltjes die schadelijk zijn voor de satelliet. ( Zie slide satelite orbit altidus) Satelliet TV (GEO) : satelliet ( veel vermogen om signal naar boven te sturen ) Medium earth orbit (MEO) : GPS

Low earth orbit ( LEO ) : Sateliet telefoon ( dan heb je niet teveel vermogen nodig om gegevens naar sateliet te sturen ) GEO ( 36000 km) MEO ( 5-15000 km ) LEO ( +-750 tot 5000km)

GPS satelieten draaien sneller rond dan GEO; Je hebt minstens 3 satelieten nodig ( liefst 4 ) om je positie te bepalen.

type

toepassing

GEO

DVB-S ( digital video broadcasting over sateliet)

hoogte 36000 km

freq 10,12 Ghz

DVB-c = kabel DVB-t = tertiare Inmarsat data ( weersateliet) MEO

GPS ( US)

36000 km 10000 km

1,5 Ghz 1,5 GHz

galileo ( EU)

LEO

glonass ( RUS) Irridium ( tel)( Het Iridium-systeem heeft 66 satellieten in zes LEO banen, elk met een Hoogte van 750 km.

1000 km 1-3 GHz

globalstar ( tel)

1000 km 2-4 GHz

satelieten tabel 1

Iridium is ontworpen om directe wereldwijde spraak-en datacommunicatie met behulp van handheld terminals, een dienst vergelijkbaar met mobiele telefonie, maar op een wereldwijde schaal,

( volgende stukken van toepassingen te kennen !! andere toepassingen in slides hoeven niet gekend te zijn )

LAN = Local ( Ethernet lan verbinding ) PAN = personal ( USB, Firewire) MAN = metropolitan ( 3g en 4 g )

•

1G −

AMPS • •

−

NMT • • •

−

Advanced Mobile Phone System US 1983 Nordic Mobile Telephone Scandinavia 1981 1200 bps

C450 • •

Funktelefonnetz C, 450 MHz Germany 1985

1G werkte volgend analoge radio principe : Nadeel : -

elk land had ander systeem dat onderling niet compatibel was traag ruis

•

2G − −

GSM: Global System for Mobile communications CSD Circuit Switched Data 9.6 kbps • •

•

2.5G −

HSCSD • •

High Speed CSD 14.4 kbps – 43.2 kbps

2g : Eind jaren 80 GSM netwerk ( global system for mobile communication ) 

Digitaal, heel de wereld hetzelfde,data oversturen ( circuit switched data )

Nadeel circuit switched data : verbinding blijft hele tijd open en je moet er hele tijd voor betalen !

Pakket switch data

•

2.5G −

GPRS

General Packet Radio Service 80 kbps http://www.telecontrolsystems.com/en/hardwaresp ectc9/ Grote voordeel wanneer je geen data verstuurd betaal je er niet voor er blijft geen lijn openstaan. • • •

Nadeel : relatief traag , wel goed voor iets te monitoren. ( gprs monitoring ) Edge internet

•

2.75G −

EGPRS • •

Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE) GPRS 236 kbps

= verbeterde versie van package systeem ( nog steeds relatief traag maar beter )

3g systeem : •

3G −

3GPP: 3rd Generation Partnership Project

−

UMTS

−

−

•

Universal Mobile Telecommunications System

•

384 kbps

HSDPA •

High Speed Downlink Packet Access

•

14.4 Mbps ( en sneller…)

HSUPA •

High Speed Uplink Packet Access

•

5.8 Mbps

Gebruikt ip systeem -> dus beter compatibel met internet. HSDPA en HSUPA zijn verbeteringen van de 3g netwerken. Vooral HSDPA is goed, omdat je toch hoofdzakelijk gegevens download

•

4G −

−

LTE •

Long Term Evolution

•

100 Mbps (LTE) – 1 Gbps (LTE Advanced)

IEEE 802.16m •

•

Mobile WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Release 2 ( heft verloren van LTE, word dus eigenlijk niet gebruikt ) 100 Mbps (mobile) – 1 Gbps (fixed)

Nog beter geintigreerd met ip, nog sneller Nadeel : is gemaakt om data over te sturen niet voor voice over te sturen Dus wanneer je belt schakelt de telefoon over naar 3g of 2g en daarna terug naar 4g

Physische gegevens : ( zie slide physical,toepassingen ) Gratis frequenties :

Licenties voor kope,dan mag je deze gebruiken. Als je thuis iets knutselt moet je andere frequeties gebruiken : aan spelregels houden ( weinig vermogen sturen )

Meest gebruikte frequenties : Vb 433 Mhz : frequentie zelf te gebruiken ( auto afstandbediening ) 900Mhz : amerika vrij gebruiken hier niet, gsm netwerk 2.4 Ghz : overal ter wereld vrij te gebruiken ( draadloos netwerk thuis ) 5 Ghz : ook vrij te gebruiken maar duur,hoge frequenties

In belgie DITP kijkt toe op de juiste gebruik van de gebruikte frequenties : Zij doen dit wel degelijk actief. VB : Er is 1 frequentie in de 5 GHZ die je ni mag gebruiken, als de verkeerde frequentie gevruikt word kan er een boete gegeven worden !

Attunation result in path loss : Formule van friss

Ptx ( power ) -> L1(loss1) -> L2(loss2) -> Pi ( power)

Gt ( Gain antenna )

->Gr ( gain receive antenna) ->

Lamda = C(lichtsnelheid) /f ( frequentie in hertz)

D : afstand D0 = referentie afstand

Uit formule : afstand in nadelig op ontvangst (vb wifi ) Hogere frequentie is ook nadelig op ontvangst ( je kan minder ver gaan om zelfde vermogen te houden) de operatoren moeten dubbel zoveel antennes zetten.

Hoofdstuk 1c: Wireless Communication – IEEE 802.11 : Verschillende configuraties van draadloze netwerken : BSS Basic server set : ESS : Extended server set:

Historiek : +- 20 jaar geleden, orginele versie die maar 1 mbps. Nu latest versie kan tot 7Gbps halen (zie slide 802.11+ 802.11a physical layer )

( zie slide 802.11n)