ELEC-C711 Informaatioteknologian perusteet Kalevi Kilkki Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitos Tiedonsiirto 23.1. & 25.1.217 Kurssin järjestelyt» Kalevi Kilkki Luennot ja kurssin sisältö kalevi.kilkki@aalto.fi» Prof. Ville Pulkki» Prof. Tom Bäckström» Juho Kaivosoja: Kurssiassistentti, laskuharjoitukset juho.kaivosoja@aalto.fi 1. Johdanto ma 9.1. & ke 11.1. 2. Liiketoiminta ma 16.1. & ke 18.1. 3. Tiedonsiirto ma 23.1. & ke 25.1. 4. Kiinteät verkot ma 3.1. & ke 1.2. 5. Kommunikaatioakustiikka ma 6.2. & ke 8.2. 6. Matkaviestintä ma 13.2. & ke 15.2. 7. Tietojenkäsittely ma 2.2. & ke 22.2. 8. Puheteknologia ma 27.2. & ke 1.3. 9. Internet ma 6.3. & ke 8.3. HUOM 1: kurssien tehtävien palautuksien aikarajat ovat tiukkoja HUOM 2: Kun palautus tiedostona, vain PDF-tiedosto sallittu, muut tiedostomuodot hylätään HUOM 3: Älkää kopioiko edellisen vuoden laskuharjoitustehtävien ratkaisuja pistettä (jos vastaus siis edelliseltä vuodelta ja väärä) 1
Tämän viikon aiheet» Maanantain oppimistavoitteet 1. Siirtojärjestelmien perusrakenneosat 2. vs. digitaalinen, erot ja muunnokset» Keskiviikon oppimistavoitteet 1. Desibelit 2. Kaapelit ja kuidut Laskuharjoitus 1. Desibelit ja Shannonin kaava Materiaalin kysymykset 1. Minkälaisia virheitä puheen digitalisointi voi aiheuttaa puhesignaaliin ja mistä eri virhetyypit johtuvat? 2. Miten käytät desibeliasteikkoa a) kun lasket eri lähteiden tehoja yhteen ja tehot on annettu dbm-asteikolla ja b) kun lasket mikä on signaalin kokemien vaimennusten ja vahvistuksien yhteisvaikutus? 3. Mitä eroa on johtokoodauksella, moduloinnilla ja kanavoinnilla? 4. Mitä käytännössä tapahtuu, jos siirtojohdolle lähetetään muodoltaan tarkkaa kanttiaaltoa? Miten lopputulos vaikuttaa signaalin vastaanottamiseen. 5. Parikaapelissa etenevä 1 MHz:n sähköinen signaali ja optisessa kuidussa etenevä 15 nm:n valo ovat periaatteessa sähkömagneettisen säteilyn erilaisia ilmentymiä. Mitä samankaltaisuuksia ja periaatteellisia eroja niiden välillä on tiedonsiirron kannalta? ELEC-C711 4 2
Tiedonsiirto vaihe O: Optinen lennätin Kuningas Ajatus Tietoisuus Mielen automatiikka Ilmaus (puhe, ele, kirjoitus) Vastaanottajan haku Käyttöliittymä Informaation käsittely Lähetin Kanava Kooditaulukko Häiriö Ymmärrys Tietoisuus Havaitseminen Mielen automatiikka Käyttöliittymä Vastaanotin Informaation käsittely Sotapäällikkö ELEC-C711 5 Tiedonsiirron rakenneosat Digitaalinen Digitaalinen A/Dmuunnos Tiedon pakkaus Kanavakoodaus Kanavointi Johtokoodaus Kanavakoodaus Modulointi Fyysinen kanava ELEC-C711 6 3
Digitaalinen Johtokoodaus Fyysinen kanava A/D- muunnos Kanava-koodaus Kanavointi Modulointi Digitaalinen Tiedon pakkaus Kanava-koodaus / digitaalinen» signaali on jatkuva Kaikki arvot (periaatteessa) mahdollisia» Digitaalinen signaali on diskreetti Rajallinen määrä arvoja» Digitaalinen tiedonsiirto Tieto pitää muuttaa siirrettäviksi biteiksi Ja? ELEC-C711 7 Digitaalisen tiedonsiirron ensiaskelia A 1 2 4 2 + 4 = 6 1 + 2 = 3 2 + 4 = 6 Edelcrantz ELEC-C711 8 4
Digitaalisuuden edut» Kohinan ja häiriöiden sieto paranee Jos lähetetään +1 ja -1, ja vastaanotetaan +.7 on todennäköistä että lähetettiin +1 (pelkän vahvistamisen sijaan) voidaan signaali tunnistaa ja luoda uudestaan toistimet Kohina ei kumuloidu» Digitaalinen tekniikka on luotettavampaa, edullisempaa ja vähemmän energiaa kuluttavaa, mahdollistaa kehittyneet kanavointitekniikat enemmän kapasiteettia ELEC-C711 9 : Ääni» Aaltoliikkeeseen perustuvaa tiedon siirtoa Mekaanisena värähtelynä» Etenemisnopeus (v) riippuu väliaineesta Ilma 33 m/s, vesi 15 m/s, teräs 5 m/s Valo etenee kuidussa n. 2 km/s Signaali vaimenee matkalla» Ihminen aistii mm. Voimakkuuden Äänen korkeuden» Yhteys voi olla epäsymmetrinen ELEC-C711 1 5
Luentotehtävä» Oletetaan että signaali kiertää optista kaapelia pitkin maapallon ympäri. Käytä maapallon ympärysmittaa pituutena 1. Kuinka pitkälle ääniaalto etenee ilmassa samassa ajassa kuin optinen signaali kiertää maapallon?» Prosessorin kellotaajuus on 3 GHz 2. Kuinka pitkälle sähköinen signaali etenee johtimessa yhden kellojakson aikana? 3. Kuinka pitkälle ääniaalto etenee ilmassa yhden kellojakson aikana? ELEC-C711 11 Termit Aallonpituus ( ) a Amplitudi (a) matka Teho a 2 Taajuus f = v/ [Hz] v = aallon etenemisnopeus Kaistanleveys = ylimmän ja alimman taajuuden erotus ELEC-C711 12 6
Taajuudet 2 1 1 s -1-2 2 2 1 1 5 1 15 MHz 5 1 15 MHz ELEC-C711 13 Digitaalinen tiedonsiirto» Siirrettävä tieto on digitaalista (eli bittejä) Joko kvantisoitu (ääni, kuva) tai alun perin digitaalista ( data )» Siirtotiellä käytetään rajallista joukkoa aaltomuotoja Yksi bitti voi olla kaksi eri tehotasoa, kaksi taajuutta, jne. Vastaanottaja tietää, mitä on voitu lähettää ELEC-C711 14 7
Digitaalinen Johtokoodaus Fyysinen kanava A/D- muunnos Kanava-koodaus Kanavointi Modulointi Digitaalinen Tiedon pakkaus Kanava-koodaus Signaalin digitalisointi (yksinkertaisin menetelmä) 2. Amplitudi 2. Amplitudi 1.. aika 1.. aika 1 ms -1. -1. -2. -2. 2. 1.. -1. -2. 7 6 5 4 3 2 1 1 44422312467445566434212356323 ELEC-C711 15 Ja analogiseksi 2, 1,, -1, -2, Näyttää melko hyvältä mutta kuulo on hyvin herkkä virheille [ puheteknologia, kommunikaatioakustiikka] ELEC-C711 16 8
Digitalisoinnin aiheuttamat signaalin vääristymät 1. Kvantisointikohina 2. Signaalin huippuarvojen leikkaantuminen 3. Näytteenottotaajuuden riittämättömyys laskostuminen ELEC-C711 17 Kvantisointi 2. 1.. -1. -2. 2. 1.. -1. -2. ELEC-C711 18 9
Puheen digitalisointi» Muutetaan mekaaninen värähtely sähköiseksi» Otetaan signaalista näyte tasavälein» Muutetaan näytteet biteiksi Epälineaarinen asteikko» Siirretään signaali vastaanottajalle 1111 111 111 11 111 11 11 1 1 1 11 1 11 11 111 ELEC-C711 19 Huippuarvojen leikkaantuminen 2. 1.. -1. -2. 2. 1.. -1. -2. ELEC-C711 2 1
Riittämätön näytteenottotaajuus 2, Taajuus = 1 khz Näytteenottotaajuus = 6,66 khz 2, Suurin taajuus = 1 khz Näytteenottotaajuus = 1 khz 1, 1,,, -1, -1, -2, -2, 2, 2, 1, 1,,, -1, -1, -2, Laskostuminen -2, ELEC-C711 21 Nyquistin näytteenottoteoreema» H. Nyquist esitti (1928) Näytteitä pitää ottaa vähintään kaksinkertaisella taajuudella verrattuna signaalin suurimpaan taajuuteen» Puhelinverkko Taajuusalue 3 34 khz näytteenottotaajuus vähintään 68 Hz Käytännössä tarvitaan enemmän Standardeissa sovittu 8 Hz Jos näyte koodataan 8 bitillä nopeus = 64 kbit/s ELEC-C711 22 11
Digitaalinen Johtokoodaus Fyysinen kanava A/D- muunnos Kanava-koodaus Kanavointi Modulointi Digitaalinen Tiedon pakkaus Kanava-koodaus Tiedon pakkaaminen» Häviöllistä ja häviötöntä Riippuen siitä voidaanko alkuperäinen informaatio palauttaa alkuperäiseen muotoon» Häviötön perustuu redundanssiin Teksti voidaan pakata suhteellisen helposti 4 prosenttiin alkuperäisestä, tehokkaalla koodauksella jopa alle 15 %:iin» Videokuvan koodaus ja siirto lähes aina häviöllistä HD-video pakkaamattomana > 1.2 Gbit/s Tyypillinen pakattu (häviöllinen) HD-video 5 Mbit/s ELEC-C711 23 Varhainen esimerkki» Kuninkaan käsky: hyökkäys kello 6 Voi mahtua vastaanottajan ja lähettäjätiedon kanssa 6 symboliin (á 9 bittiä) eli 54 bittiin! Perustuu ennalta valikoituihin, eniten käytettyihin sanoihin Kaikki kirjainyhdistelmät eivät ole yhtä todennäköisiä Jos jokainen kirjain koodattaisiin erikseen tarvittaisiin huomattavasti enemmän bittejä Chappen erikoissignaaleja: High priority - a signal from Paris Lower priority - a signal from a Provincial director Message received and understood End of transmissions for the day You did not copy my last signal correctly I cannot see (because of fog, or snow) Temporary breakdown, which I will repair Serious breakdown, which I cannot repair An intermediate station is blocking or slowing transmission Please continue transmission My last signal was incorrect Please repeat your last signal ELEC-C711 24 12
Keskustelu pari minuuttia» Voidaanko kohinaa pakata? ELEC-C711 25 Maanantain keskustelu» Voidaanko kohinaa pakata? Edellyttää hahmontunnistusta (jossain muodossa) http://deepdreamgenerator.com/ (Sakke Jussmäki) Kohinasta kuvioita ELEC-C711 26 13
27 Esitehtävä 18.1. Pohdi noin puolen sivun verran miltä Bernerin ehdotus näyttää sen valossa mitä kurssin materiaalissa on kerrottu telealan liiketoiminnasta, luontaisista monopoleista ja asiakkaiden maksuhalukkuudesta.» Tie- vs. mobiiliverkot Mobiiliverkon taajuuskaista voidaan jakaa osiin, tieverkkoa vaikea jakaa Miten kilpailu tieverkon osalta toteutetaan ja mitä ovat palvelut? Miten raha käytännössä kerättäisiin? Mustat laatikot ja niiden ongelmat ( mobiilin SIM-kortti) Miten turvattaisiin alueellinen tasa-arvo? Tämä on ongelma mobiilipalveluissakin vielä enemmän teissä» Ideologinen ajatus: vero = paha, yksityiset maksut = hyvä (?)» Mikä on se mystinen valtio, jolla on oma etu? Miten joku asia voi olla valtion etu mutta kansalaisille huono? Ehkä kansalaiset: nyt valtio: tulevaisuus ELEC-C711 28 14
Digitaalinen Johtokoodaus Fyysinen kanava A/D- muunnos Kanava-koodaus Kanavointi Modulointi Digitaalinen Tiedon pakkaus Kanava-koodaus Materiaalin kysymykset 1. Minkälaisia virheitä puheen digitalisointi voi aiheuttaa puhesignaaliin ja mistä eri virhetyypit johtuvat? 2. Miten käytät desibeliasteikkoa a) kun lasket eri lähteiden tehoja yhteen ja tehot on annettu dbm-asteikolla ja b) kun lasket mikä on signaalin kokemien vaimennusten ja vahvistuksien yhteisvaikutus? 3. Mitä eroa on johtokoodauksella, moduloinnilla ja kanavoinnilla? 4. Mitä käytännössä tapahtuu, jos siirtojohdolle lähetetään muodoltaan tarkkaa kanttiaaltoa? Miten lopputulos vaikuttaa signaalin vastaanottamiseen. 5. Parikaapelissa etenevä 1 MHz:n sähköinen signaali ja optisessa kuidussa etenevä 15 nm:n valo ovat periaatteessa sähkömagneettisen säteilyn erilaisia ilmentymiä. Mitä samankaltaisuuksia ja periaatteellisia eroja niiden välillä on tiedonsiirron kannalta? ELEC-C711 29 Johtokoodaus» Johtokoodaus koskee (vain) digitaalisen datan siirtämistä siirtotien yli mahdollisimman yksinkertaisesti Esimerkiksi kun tietokone liitetään lähiverkkoon Monimutkaisemmissa siirtojärjestelmissä käytetään kanavakoodausta ja erilaisia kanavointi- ja modulointimenetelmiä Chappen ja Edelcrantzin ero on (tavallaan) johtokoodauksessa + Edelcrantzilla bitit on selkeästi rinnakkain! ELEC-C711 3 15
Asynkroninen (tyhjää) 1 1 1 1 1 1 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 lopetusbitit aloitusbitti pariteettibitti ELEC-C711 31 Digitaalinen informaatio data Yksinkertaisin malli: kaksi amplituditasoa (tässä +1 / -1) 2 Data 1 1 1 1 1 Amplitudi 1-1 -2 1 s ELEC-C711 32 16
Esimerkkejä johtokoodauksesta 1 1 1 1 1 NRZ RZ 5% Manchester 1 1 ELEC-C711 33 Digitaalinen signaalin (analogiset!) taajuudet Teho ( a 2 tässä teho P = 1).3.3.2 Kaistanpäästösuodatus 1 MHz.2 (P =.88).1.1 1 2 3 4 5 MHz 1 2 MHz ELEC-C711 34 17
Digitaalinen Johtokoodaus Fyysinen kanava A/D- muunnos Kanava-koodaus Kanavointi Modulointi Digitaalinen Tiedon pakkaus Kanava-koodaus Signaalin muuttuminen taajuuskaistan mukaan 3 MHz 1 MHz 3 MHz ELEC-C711 35 Kanavakoodaus» Tavoitteena on sovittaa informaatio kanavan ominaisuuksiin siten, että informaatio saadaan siirrettyä tehokkaasti ja luotettavasti» Ratkaistaan samoja ongelmia kuin tiedontallennuksessa, kuten virheiden havaitseminen ja korjaaminen käsitellään lisää tietojenkäsittelyosuudessa ELEC-C711 36 18
Digitaalinen Johtokoodaus Fyysinen kanava A/D- muunnos Kanava-koodaus Kanavointi Modulointi Digitaalinen Tiedon pakkaus Kanava-koodaus Kanavointi» Eli multipleksointi» Tapa siirtää samalla yhteydellä (johto, radioaalto) useita hyötysignaaleja Taajuuskanavointi (FDM) Aallonpituusjakoinen kanavointi (WDM) Aikajakoinen kanavointi (TDM) Koodijakoinen kanavointi (CDM) + Yhdistelmät Lähettäjä 1 Lähettäjä 2 Jaettu siirtokanava Vastaanottaja 1 Vastaanottaja 2...... Lähettäjä N Vastaanottaja N ELEC-C711 37 Taajuusjakoinen kanavointi» Taajuusalue jaetaan useaan viipaleeseen eli kanavaan» Kanavalla on oma moduloitava kantoaalto» Esimerkki matkapuhelinverkossa GSM: 85, 9, 18, 19 MHz kaistat ELEC-C711 38 19
Aikajakoinen kanavointi» Lähetetään useista signaaleista otettuja näytteitä vuorotellen (samalla taajuudella)» Yksi kanava = tietyin väliajoin vastaanotetut bitit ELEC-C711 39 Aallonpituusjakoinen kanavointi» Vastaa periaatteessa taajuusjakoista kanavointia» Käytetään optisessa viestinnässä, eli valokuiduissa Kanava = valon aallonpituus Moninkertaistaa valokuitujen kapasiteetin ELEC-C711 4 2
Koodijakoinen kanavointi» Samaa taajuuskaistaa käyttävät signaalit koodataan omilla koodeillaan» Koodin haltija pystyy erottelemaan vastaanottamastaan signaalista oman tietonsa mutta ei muita ilman tarvittavaa koodia» Käytetään 3. sukupolven (3G) matkapuhelinverkoissa» Analogia: samanaikainen eri kielillä puhuminen cocktailtilaisuudessa Jos muut kielet ovat riittävän erilaisia, ne ovat kohinaa Oma nimesi on sinulle koodi, jonka tunnistat melun joukosta! ELEC-C711 41 Kevennys ja opetus» Monikansallisessa yhtiössä on sihteerin paikka avoinna. Kultainen noutaja hakee paikkaa ja pääsee haastatteluun. Henkilöstöpäällikkö kysyy; Osaatko vieraita kieliä? Kultainen noutaja vastaa: Miau. (Platon ja vesinokkaeläin menivät kapakkaan)» Pointti Tästä voi muistaa koodijakoisen kanavoinnin periaatteen miten eri eläinlajit viestivät viidakossa samanaikaisesti ELEC-C711 42 21
Digitaalinen Johtokoodaus Fyysinen kanava A/D- muunnos Kanava-koodaus Kanavointi Modulointi Digitaalinen Tiedon pakkaus Kanava-koodaus Tiedonsiirron rakenneosat Digitaalinen Digitaalinen A/Dmuunnos Tiedon pakkaus Kanavakoodaus Kanavointi Johtokoodaus Kanavakoodaus Modulointi Fyysinen kanava ELEC-C711 43 Modulointi» Jotain kantoaallon ominaisuutta (tai ominaisuuksia) muokataan siten että sen (niiden) avulla voidaan välittää haluttu informaatio» Modulointiperiaatteet Amplitudi Taajuus Vaihe ELEC-C711 44 22
AM eli amplitudimodulaatio Kantoaalto Moduloiva signaali Moduloitu signaali ELEC-C711 45 Digitaalinen amplitudimodulointi (ASK) Kantoaalto Moduloiva signaali 1 1 Moduloitu signaali ELEC-C711 23
Amplitudimoduloitu signaali.3.9.3.9.2 (P =.976).2.1.1 1 2 3 MHz 1 2 3 4 5 MHz ELEC-C711 47 FM eli taajuusmodulointi Kantoaalto Moduloiva signaali Moduloitu signaali ULA = FM radio (-lähetys) on edelleen analoginen! Miksi? ELEC-C711 48 24
» Norway has many mountains and valleys that the robust nature of DAB can help with Additionally, its FM radio infrastructure was coming to the end of its life, so they would ve needed to either replace it or fully commit to DAB anyway» Digital signals are more efficient The move will also allow it to expand the number of radio stations on offer, as DAB has greater capacity than FM.» Sound quality is better DAB = digital audio broadcasting ELEC-C711 49 Digitaalinen taajuusmodulointi (FSK) Kantoaalto Moduloiva signaali 1 1 Moduloitu signaali ELEC-C711 5 25
Taajuusmoduloidun signaalin taajuudet.3.3.2 (P =.85).2.1.1 1 2 MHz 1 2 3 4 5 MHz ELEC-C711 51 Digitaalinen vaihemodulaatio (PSK) Kantoaalto Moduloiva signaali 1 1 Moduloitu signaali ELEC-C711 52 26
Vaihemoduloidun signaalin taajuudet.2.2 (P =.93).1.1 1 2 3 MHz 1 2 3 4 5 MHz ELEC-C711 53 Desibeli» Logaritminen asteikko Kuvaa suureiden suhteita Tehojen suhde (ellei muuta mainita)» Yksikkö = beli (Bell in mukaan)» Yleensä desibeli, eli kymmenesosa P 1 P 2 [db] = 1 log 1 P 1 P 2 [db]» Tehoa kuvataan usein suhteessa milliwattiin P [dbm] = 1 log 1 P 1 mw ELEC-C711 54 27
Desibeli esimerkkejä» Tehon kaksinkertaistaminen +3 db 1:1 = -1 db 1:2 = -3 db 1:1 = +2 db 5:1 = +37 db» Koska teho on suhteessa amplitudin neliöön, jännitteelle ja virralle desibelit lasketaan 2 log 1 U 1 U 2 ja 2 log 1 I 1 I 2 [db] ELEC-C711 55 Häiriöt ja kohina» Lämpö on hiukkasten satunnaista liikettä Aiheuttaa komponenteissa satunnaisuutta kohinaa Häiritsee kaikkea tietoliikennettä herkkiä vastaanottimia voidaan jäähdyttää kohinan minimoimiseksi» Muita lähteitä (riippuen käytetystä mediasta) Ylikuuluminen Melu Vesisade, sumu ELEC-C711 56 28
Signaalikohinasuhde» Hyötysignaalin ja taustahäiriön suhde S/N (signal-to-noise ratio) S = vastaanotetun hyötysignaalin teho N = häiriöteho» Signaalin laatu riippuu järjestelmästä GSM-verkossa S/N db: yhteys heikko tai olematon S/N 1 db: kelvollinen yhteys S/N 2 db: erinomainen yhteys ELEC-C711 57 Esimerkki: S/N = 2 = 3dB 1.5 Amplitudi 1..5. -.5-1. -1.5 2.5 2. Amplitudi 1.5 1..5. -.5-1. -1.5-2. -2.5 ELEC-C711 58 29
Aikaisempi A/D + D/A muunnosten tuotos 2, 1,, -1, -2, 1, Erotus, -1, Signaalin ja erotuksen ( häiriön ) tehojen suhde =,5 /,134 = 15,7 db ELEC-C711 59 Tiedon siirron määrä» Signaalikohinasuhde luonnehtii yksittäisen tiedonsiirtolinkin laatua» Informaatioteoria määrittelee suurimman mahdollisen tiedonsiirron määrän annetulla linkin laadulla» Bitti = tiedon määrä, joka voidaan ilmaista valitsemalla toinen kahdesta vaihtoehdosta Aakkosissa yhteensä 28 kirjainta Viiden kirjaimen sanoja on 28 5 = 17 21 368 erilaista vaihtoehtoa Yhden viisikirjaimisen sanan tiedon määrä = log 2 28 5 24 bittiä ELEC-C711 6 3
Digitaalinen Johtokoodaus Fyysinen kanava A/D- muunnos Kanava-koodaus Kanavointi Modulointi Digitaalinen Tiedon pakkaus Kanava-koodaus Shannonin lause» Informaatioteorian yläraja tietoliikenteelle C = B log 2 1 + Τ S N B = kaistanleveys [Hz = 1/s] S = vastaanotetun signaalin teho N = kohinateho Pohdittavaa: [bit/s] Huomaa 2-kantainen logaritmi! Tehot (S ja N) tässä watteina, ei desibeleinä! Jos signaalikohinasuhde on +3 db ja kaistaleveys on 1 MHz, niin mikä on teoreettinen kapasiteetti? ELEC-C711 61 Siirtomediat» Avojohto Ensimmäiset puhelinyhteydet: yksijohtiminen teräslanka Avojohdinpari kupari välivahvistimet» Kierretty parikaapeli» Koaksiaalikaapeli» Valokuitu» (Ilmatie myöhemmin tällä kurssilla) ELEC-C711 62 31
Jo ennen puhelinkaapeleita Pätkä kaapelia joka yhdisti Pohjois-Amerikan ja Euroopan 1874-1931 ELEC-C711 63 Kierretty parikaapeli» Johtimien kiertäminen vähentää olennaisesti häiriöitä Aluksi epätasalaatuisia ja häiriöherkkiä» Suurilla nopeuksilla tarvitaan lisäksi suojausta jottei kaapelista tule antennia» Kaistanleveys Cat 6 (yleisin): 25 MHz, 1G Ethernet Cat 8 : 1.6-2 GHz (kehitteillä) B I Suojaamaton kat6 http://www.slo.fi/www/fi/tuotteet/tuoteluettelo/ Sivut/tuotetietosivu.aspx?partno=264652 ELEC-C711 64 32
USB: Universal Serial Bus» Sarjamuotoinen väylä Type A: 4 johdinta: kaksi datalle, käyttöjännite (+5V) ja maa» NRZI-koodaus (Non-Return-to-Zero Inverted) 1-bitti esitetään tilamuutoksella ja -bitti ilman tilamuutosta» Standardit USB 1.1 12 Mbit/s USB 2. 48 Mbit/s USB 3. 4,8 Gbit/s USB 3.1 1 Gbit/s ELEC-C711 65 USA/B - kevennys ELEC-C711 66 33
Koaksiaalikaapeli» Käytettiin lähinnä koska kierretystä parikaapelista ei osattu tehdä tarpeeksi tasalaatuista Muovinen suoja koaksiaalikaapeli taas oli tässä suhteessa helpompi!» Koaksiaalikaapelin sisä- ja ulkojohtimien välillä on suuri kapasitanssi signaali vaimenee koaksiaalikaapelissa enemmän kuin parikaapelissa Sisäjohdin Dielektrinen eriste Ulkojohdin ELEC-C711 67 Valokuitu» 1966: 1. toimivat laitteet» 1976: 1. kaupalliset järjestelmät (45 Mbit/s)» 1988: Atlantin ali 4 kanavaa» 21: Atlantin ali 3,2 Tbit/s» 26: yhdellä kuidulla 14 Tbit/s Esim: jokaiselle suomalaiselle 2,6 Mbit/s» Ilman välivahvistimia jopa 7-15 km» Kuitua tuotetaan 2 miljoonaa km vuodessa http://www.bariziwebsolutions.com/ advantages-fibre-optic-cables-kenyans/ ELEC-C711 68 34
Valokuitu - heijastukset 2 n 2 kokonaisheijastus n 1 > n 2 1 ELEC-C711 69 Valokuitujen tyypit» Monimuoto taitekerroin Askeltaitekertoiminen vain lyhyillä matkoilla, koska eri tulokulmista tulevat säteet kulkevat eri matkan Asteittaistaitekertominen parempi sillä pitemmän matkan kulkevat säteet kulkevat suuremmalla nopeudella» Yksimuoto Kuidun ytimen paksuus 125 m 8 m vain muutama aallonpituus, ei dispersio-ongelmaa Paksu hius Mahdollistaa erittäin suuret nopeudet ja pitkät siirtovälit ELEC-C711 7 35