Nonreturn‐to‐Zero (NRZ)

Hi 0 Hi 0

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

40

Multilevel‐Binary 0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1 0

0

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

41

Das Clocking‐Problem Sender Daten

00111010101000000000000000000000000000000000000000000

Signal Zeit

Empfänger

Sampling Clock‐Synchronization

Clock‐Drift

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

Zeit

42

Biphase 0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1 Hi Lo

Hi Lo

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

43

BER‐Vergleich

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

44

Scrambling am Beispiel GB8ZS

B = Gültiges Bipolar‐Signal V = Bipolar‐Code‐Violation

Polarität des vorigen Pulses

Encoding von 00000000

–

0 0 0 – + 0 + –

+

0 0 0 + – 0 – +

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

45

Encoding und Modulation Digitale Daten auf Analogen Signalen

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

46

Amplitude‐Shift‐Keying (ASK)

Formal: Signal s(t) für Carrier‐Frequenz fc:

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

47

Binary‐Frequency‐Shift‐Keying (BFSK)

Formal: Signal s(t) für Carrier‐Frequenz Frequenzen f1 und f2:

Die Carrier‐Frequenz fc : Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

48

Multiple‐FSK (MFSK) fc

…

fc ‐ 5 fd

fc ‐ fd

Frequenzen fc + fd

fc + 5 fd

…

Formal Signal si(t) für ites Signalelement fi = fc + (2 i – 1 – M) fd fc = Carrier‐Frequenz fd = Differenzfrequenz Minimal erlaubtes fd, wenn Signale T Sekunden  dauern (ohne Beweis):

M  = Anzahl der Signalelemente L    = Anzahl Bits pro Signal (also M = 2L)

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

49

Binary‐Phase‐Shift‐Keying (BPSK)

BPSK

Differential BPSK (DPSK)

Formal: BPSK‐Signal s(t) für Carrier‐Frequenz fc:

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

50

Quadrature‐Phase‐Shift‐Keying (QPSK) Formal: QPSK‐Signal s(t) für Carrier‐Frequenz fc:

Konstellationsdiagramm /2



0

3/2

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

51

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 = Phase /4

– Carrier + Shifted = Phase 3/4

Carrier – Shifted = Phase –/4

– Carrier – Shifted = Phase – 3/4

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

53

OQPSK vermeidet 180 Grad Phasensprünge

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

54

Quadrature‐Amplitude‐Modulation (QAM)

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

55

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

Benötigte Bandbreite bei fehlerfreiem Kanal ASK und PSK:

FSK mit F = f2 – fc = fc – f1:

MPSK:

MFSK ohne Berücksichtigung von F :

BT ist die für die Übertragung benötigte Bandbreite in Hz R ist die Datenrate in bps 0  R)

L = Anzahl Bits pro Signalelement Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

58

Bitfehlerraten von MFSK und MPSK

M=Anzahl Signalelemente Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

59

Beispiele für Übertragungsmedien

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

60

Twisted‐Pair Category‐3 Category‐5

Beispiel: 20m Cat‐5‐Patchkabel mit vier Kabelpaaren (RJ45‐Stecker) (z.B. für Gigabit‐Ethernet)

Kategorie

Bandbreite

Cat3

16 MHz

Cat5

100 MHz

Cat6

200 MHz

Cat7

600 MHz

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003, http://de.wikipedia.org/wiki/Twisted‐Pair‐Kabel und William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

61

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

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

Glasfaser

Step‐Index‐Multimode

Graded‐Index‐Multimode

Single‐Mode Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

64

Drahtlos

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht

65