SzgHaloZhAtvit

Ez az oldal a korábbi SCH wiki-ről lett áthozva. Az eredeti változata itt érhető el.

Ha úgy érzed, hogy bármilyen formázási vagy tartalmi probléma van vele, akkor kérlek javíts rajta egy rövid szerkesztéssel.

Ha nem tudod, hogyan indulj el, olvasd el a migrálási útmutatót

Fizikai átvitel

1. Miért szükséges a jelek időtartománybeli és frekvencia-tartománybeli viselkedésének megismerése?

Hogyan kell generálni a jelet, hogy alkalmas legyen adatok továbbítására, az átviteli közeggel szemben támasztandó követelmények megállapítása?

Információ továbbítása valamely fizikai jellemző megváltoztatásával lehetséges. Ha a változást időfüggvénnyel írjuk le, modellezni tudjuk a JeLek viselkedését matematikai eszközökkel. A jel analízise közben időtartományból frekvencia tartományba transzformáljuk a jeleket (amplitúdó - ampl. spektrum, frekvencia - teljesítmény spektrum, fázis).

2. Periodikus és aperiodikus jelek frekvencia-tartománybeli leírására milyen matematikai eszközöket ismer?

• *periodikus*: Fourier sorfejtés, tetszőleges jelalak felírható sin és cos jelek összegeként, négyszögjel alap és felharmonikusokra bontása - közelítés.

• *aperiodikus*: Fourier transzformáció, időtartományból frekvencia tartományba:

[math] s(f) = \displaystyle\int\limits_{-T/2}^{T/2} s(t) e^{-i2\pi ft} \mathrm{d}t [/math] tartományban értelmezett.

A periodikus és aperiodikus jelek közötti alapvető különbség: Aperiodikus jelek esetén a spektrum folytonos, állandóan csökkenő amplitúdó (a végtelenben éri el a vízszintes tengelyt). Periodikus jelek estén viszont a spektrum diszkrét (de itt is lehet végtelen sok pöcök /szépen mondva felharmonikus/, ugye? Pl. a négyszögjel).

3. Mi a különbség a sin-cos reprezentáció és az amplitúdó-fázis reprezentáció között?

• *sin-cos*: két amplitúdó ábrázolása szükséges:

[math] s(t) = A_0 + \sum A_n\cos(2\pi nf_0t)+ \sum B_n\cos(2\pi nf_0t) [/math], ahol:

• • [math]A_0[/math] egyenáramú komponens
  • [math]A_n, B_n[/math] amplitúdók
  • [math]f_0[/math] alapfrekvencia

A szinuszos és koszinuszos tagok amplitúdóit a relatív frekvencia függvényében ábrázoljuk, az f0 alapfrekvenciához viszonyítva mutatja meg, hogy a különböző komponensek milyen amplitúdóval rendelkeznek. Az átviteltechnikában a két amplitúdó ábrázolás miatt nem praktikus.

KÉP, KÉP végtelen sok komponens, nagyobb frekvenciához kisebb amplitúdó

• *amplitúdó-frekvencia*:

[math] s(t) = C_0 + \sum C_n\cos(2\pi f_0t + \varphi_n) [/math], ahol:

• • [math]C_0[/math] egyenáramú komponens
  • [math]C_n = \sqrt{A_n^2+B_n^2} [/math]
  • [math]\varphi_n = - arctg(B_n/A_n) [/math]

A frekvencia függvényében, diszkrét frekvencia értékeknél a [math]C_n[/math] amplitúdó, illetve a frekvencia változását tükrözi, ha a jel teljesítményét vizsgáljuk, célszerűbb.

KÉP *KÉP*

4. Mit nevezünk spektrumnak, teljesítmény-sűrűség spektrumnak?

• spektrum a jel amplitúdóit az egyes frekvenciákon, vagyis a jel Fourier-transzformáltját spektrumnak nevezzük.
• teljesítmény spektrum, a spektrum négyzetével arányos. A megfelelő frekvenciákon szállított energiát mutatja. Egyenlő a jel spektrumának és komplex konjugáltjának szorzatával. A fázis információt elveszítjük, az amplitúdó spektrumot viszont négyzetre emeljük.

5. Mit nevezünk a jel effektív sávszélességének? Miért van szükség erre a fogalomra?

Az a frekvencia tartomány, amelyben összpontosul a jel teljesítményének nagy többsége (95%) P95 = 0,95P P95= \sum Pn

Adott jel amplitúdóspektrumából származtatni lehet a jel teljesítményspektrumát a következő képlet segítségével:
[math]P = k * C^2 [/math], ahol P a teljesítmény, C az amplitúdó és k az arányossági tényező.
Az n. teljesítmény-komponenst hasonlóan kaphatjuk meg az n. amplitúdó-komponensből: [math]P_n = k * C_n^2[/math]

• KÉP*=(Pn f/f0 diagram)

6. Az átviteli közeg milyen helyettesítő képpel modellezhető?

KÉP négypólussal modellezhető (olyan részhálózat, mely a hálózat többi részéhez négy ponton csatlakozik), ahol a bemeneti és kimeneti feszültség megegyezik.

RLC+?G? Working in Paint...

Az átviteli közeg aluláteresztő szűrőnek tekinthető: a magasabb frekvenciájú komponenseket nagyobb mértékben csillapítja (a teljesítményhányados kis frekvenciákon konstans, nagyokon monoton fogyó)

7. Definiálja az átviteli közeg sávszélességét! (B)

A -3 dB-es ponthoz tartozó frekvenciáig terjedő frekvenciatartomány, ebben a tartományban az átviteli közeg csillapítása nem túl nagy. Gyakorlatban 0-tól addig a frekvenciáig amíg a jel eredeti teljesítménye felére nem csökken. Minél nagyobb a sávszélesség tartomány, annál jobb az átviteli közeg (kevésbé nyeli el a nagyfrekvenciás komponenseket => kisebb a jeltorzulás).

8. Hogyan érvényesül a sávkorlátozás az átviteli rendszerekben?

A négypólus gyakorlatilag aluláteresztő szűrőként funkcionál, tehát a magasabb frekvenciájú komponenseket nagyobb mértékben csillapítja (a teljesítményhányados kis frekvenciákon konstans, nagyokon monoton fogyó). Meg kell határozni azt a frekvenciatartományt, ahol még torzítatlan a jelátvitel. Ez a sávszélesség. A jeleket a sávszélességen belül célszerű továbbítani. Meg kell vizsgálni, hogy az átvitel körülményeit kell-e módosítani a sávszélesség miatt.

A sávszélességen kívül a spektrumok erősen csillapodnak, így nem lesz alakhű a jelátvitel és a vevőnek nehézségei lesznek a jel rekonstrukciója során. Emiatt vizsgálni kell a frekvencia függvényében a spektrumok teljesítményét.

/* Szűrőt építenek a rendszerbe, hogy az egyes felhasználók rendelkezésére álló sávszélességet korlátozzák, olyannyira hogy elegendő legyen az érthető beszéd átvitelére, így a rendszer hatékonyságát növelik: korlátozott erőforrás használat. */

9. Mit neveznek alakhű átvitelnek? Miért van ennek jelentősége?

• ha az átviteli karakterisztika sávszélessége nagyobb, mint az átviendő jel sávszélessége
• vizsgálata Fourier-transzformáció segítségével; a hálózat áteresztő tartományában
  • az amplitúdókarakterisztika állandó
  • a fáziskarakterisztikai lineáris legyen
• a torzításmentes átvitel sok esetben nem követelmény (pl. beszédátvitelre használt csatornák)
• beszédátvitel:
  • a beszéd érthető átvitele a követelmény
  • ehhez nincs szükség a beszédjel alakhű átvitelére
  • lineáris torzítás megengedhető
• adatokhoz rendelt szimbólumok továbbítása esetén viszont már követelmény a torzításmentes átvitel

10. Mit neveznek alapsávú és szélessávú átvitelnek?

• *alapsáv*:
  • W=B (átviteli karakterisztika: bemeneti/kimeneti teljesítmény hányadosa)
  • jel effektív sávszélessége teljesen kitölti a csatorna sávszélességét
  • egyetlen lényeges komponens sem vész el az átvitel során
  • egy jelforrás használhatja egyszerre, különben interferencia jelentkezik.

• *szélessáv*:
  • W< mulitplexeléssel több jel továbbítható egy időben
  • az alapsávú jelek magasabb frekvencia tartományba transzponálhatók

• *torzult*:
  • W > B
  • ha a jel effektív sávszélessége nem fér bele a csatorna sávszélességébe, nem megy át minden lényeges komponens => nagyfokú torzulás
  • a vevő nem, vagy csak rosszul tudja rekonstruálni a jelet, azaz hiba következik be az átvitel során.

11. A vevő hogyan tudja regenerálni az adatokat a vett jelből?

• mintavételezés
• komparálás
• döntés

A bitidő közepén mintavételezi a jelet, majd ezt az értéket komparálja és ezek után eldönti, hogy a vett jel logikai 0 vagy 1.
Egyenlő időközönként kell mintavételezni és pontosan olyan gyakran (ugyanolyan frekvenciával), ahogy az adó dolgozik, csak némi fáziseltolással. A bitidő közepén kell mintavételezni a jelet, mert ekkora a tranziensek már lezajlottak, s beállt a stacionárius állapot.

12. Milyen zajhatások befolyásolják a jelet a vonalon való áthaladás során?

• *termikus zaj*: (White Noise) hőmérséklettel arányos, csökkentésével kiküszöbölhető, független a frekvenciától.
• *áthallás*: áram -> mágneses tér -> feszültség a közelben ->zajáram keletkezik , kiküszöbölése sűrű sodrással, árnyékolással, földeléssel lehetséges.
• *impulzus zaj*: nagy energiájú elektromágneses hullám (villám), árnyékolással, földeléssel, optikai átvitellel csökkenthető hatása.

13. Hogyan lehet kiküszöbölni vagy csökkenteni a zajok és torzítások hatását?

Lásd előző.

14. Mit neveznek csatornakapacitásnak? Zajmentes és zajos csatorna kapacitása milyen tényezők függvénye? Hogyan lehet növelni?

Elméletileg maximálisan átvihető adatmennyiség egy másodperc alatt, jele: C [bit/sec, bps]

• Zajmentes (Nyquist) C=2*B*log2(L), ahol
  • B a sávszélesség
  • L az átvitel jelszintjeinek #

növelése érdekében a jelszinteket # érdemes növelni.

• Zajos (Shannon) C=B*log2(1+S/N), ahol
  • S a teljesítmény
  • N a zaj teljesítménye

15. L-szintű digitális kódolás esetén másodpercenként hány bitet lehet átküldeni egy B MHz sávszélességű csatornán zajmentes esetben?

2*B*log2(L)
! Figyelem a B mértékegysége MHz ! :) Az eredmény Mbps

16. Mekkora maximális jelátviteli sebesség érhető el egy zajos csatornán, ha a sávszélesség B kHz és a jel/zaj viszony Q dB?

B*log₂* (1+S/N) S/N:=Q

• Szerintem S/N= 10^(Q/10) , mert Q dB-ben van megadva. -- Gabesz - 2005.10.27.

17. Beszédátviteli rendszerekben mekkora a csatornakapacitás zajos és zajmentes esetben?

• *Zajos*:

3000 Hz, 30 dB jel/zaj esetén: Q= 10*log(S/N) => S/N=1000. C= 3000*log2(1000) = 30 kb/s

• *Zajmentes*:

3000 Hz, bináris (kétszintű) C= 2*3000*log2(2) = 6 kb/s

vesd össze: 33., 34. kérdés

KRONIK megoldása:

• PCM (Pulse Code Modulation):
  • telefontechnikában használják
  • eljárás: A mintavételezés szokásos értéke 8000 Hz (a telefon sávszélessége 300…3400 Hz és a Nyquist-elv alapján a maximális frekvencia legalább kétszeresével kell mintavételezni), a periódusidő T = 125 μsec. A mintavétel 8 bites felbontással történik, azaz 256 lépcsőből áll és logaritmikus léptéket használnak (az emberi fül is ilyen). Minden impulzushoz n = 8 bit tartozik, az átviteli sebesség 8 * 8000 = 64 kbit/s .
• multiplexelés esetén (CCITT szerint):
  • primer csoport:
  • N = 32 csatorna
  • átviteli sebesség: N * n * fminta = 32 * 8 * 8000 = 2048 kbit/s.
  • egy csatornára jutó időrés: Tir = T / 32 = 3.9 μsec, egy bit időtartama Tir / 8 = 488 ns
  • multikeret: az egység, amelyen belül minden csatorna átvitelre kerül
  • A digitális multiplexelés ezen szintjét Európában E1-el jelölik és 32*64 kbit/s-os csatornából áll, 2048 kbit/s sebességű. Az USA-ban ennek megfelel a T1-el jelölt kialakítás, amely 24*64 kbit/s-os csatornából áll, 1544 kbit/s sebességű.

18. Milyen vezetékes és vezeték nélküli átviteli közegeket ismer? Hogyan jellemezné ezeket?

• vezetékes
  • sodrott érpár (twisted pair)
    • két szigetelt rézhuzal DNS módjára csavarodik
    • több kilométer erősítés nélkül
    • analóg / digit átvitel
    • néhány Mb/sec
    • sávszél legfeljebb 60 MHz, gyakorlatban 100MHz
    • UTP (Unshielded) / STP (Shielded) kábel
  • koaxiális kábel
    • jobb árnyékolás
    • 50 ohm a digitális átvitelre, 75 ohm az analóg átvitelhez
    • tömör rézhuzal + szigetelő réteg + sűrű vezető réteg biztosítja a mechanikai védelmét
    • sávszélessége 1GHz
  • fényvezető szál
    • elméleti felső határ: 50Tb/sec, átlagosan 10Gb/s használható
    • fényforrás - közeg - detektor hármas határozza meg
    • sávszélessége 25 Ghz
    • fénykábelek felépítése hasonlít a koax felépítéséhez: igen vékony átmérőjű (multimodus: 50-60 mikron, single modus: 6-9 mikron) üvegmagot körülveszi egy nála kisebb töréspontú üvegköpeny, amely a fényt a magon belül tartja. Csatlakoztatási módok: csatlakozók/mechanikai illesztés/hegesztés
    • impulzusokat LED (Light Emitting Diode) vagy félvezető lézerrel bocsátanak a közegbe.

• vezeték nélküli átvitel
  • rádió frekvenciás
    • nagy hatótávolság, képes áthatolni az épületek falain, interferencia veszély
    • alacsony sávszélességet biztosít
  • mikrohullámú
    • optikai kontaktus, általában kétpontos hálózatok kiépítése
    • 2-5GHz frekvencia tartomány
    • földi és műholdas megoldás
  • lézer
    • fókuszált optikai kontaktus szükséges
    • nagy sebesség
  • infravörös

kis távolságra, előny hogy interferenciával nem kell számolni.

19. Milyen sodrott vezeték típusokat ismer? Milyen átviteli tulajdonságaik vannak?

• UTP
• STP

A legrégebbi, de még ma is a legelterjedtebb átviteli közeg, két rézhuzalból áll, melyek tipikusan 1 mm vastagságúak a két eret összesodorják (a kettő közötti elektromágneses kölcsönhatás csökkentése). Leggyakrabban a távbeszélő-rendszerekben használják, akár több km-es szakaszon is erősítés nélkül lehet használni, de nagyobb távolságok esetén már szükség van erősítőkre. Ha hosszabb távolságon keresztül több sodrott érpár fut egymás mellett, akkor kötegbe fogják őket, és ezt a köteget mechanikai védelemmel látják el. Alkalmas analóg és digitális jelátvitelre is. A vezetékek sávszélessége függ a vastagságtól és a távolságtól (sok esetben néhány Mb/s-et is) el lehet érni pár km-es távolságon belül.

20. Milyen koaxiális kábel típusokat ismer? Milyen átviteli tulajdonságaik vannak?

• 50ohm
• 75ohm

Felépítése: közepén tömör rézhuzalmag, a magot szigetelő veszi körül, a szigetelő körül sűrű szövésű hálóból álló vezető (árnyékolás) található. A külső vezetőt mechanikai védelmet is nyújtó műanyag burkolattal vonják be, a nagy sávszélesség és kiváló zajérzéketlenség jó kombinációja. Az elérhető sávszélesség függ a kábel minőségétől és hosszától, valamint az adatjel jel/zaj arányától (&#56256; a mai kábelek sávszélessége közel 1 GHz). Széles körben alkalmazzák a kábeltelevíziózásban és a nagyvárosi hálózatokban.

(A sávszélesség a mag átmérőjétől függ, ugyanis a nagyfrekvenciás jelek a fém felületén haladnak. Fontos még, hogy az árnyékolás egyenletes távolságra legyen a magtól. Ezért nem jó hajlítgatni a kábelt, rontja a jel/zaj arányt.)

21. Mit ért egymódusú, ill. többmódusú optikai szálon? Milyen átviteli tulajdonságaik vannak?

• *többmódusú*: a vezetéken belül a határszöggel azonos vagy nagyobb szögben beeső fénysugarak mind az üvegszálon belül maradnak. Egyszerre sok különböző szögben visszaverődött (különböző módusú) sugár halad az üvegszálon.
• *egymódusú*: ha viszont az átmérőt néhány fényhullámhossznyira csökkentjük -> fényvisszaverődés nélkül egyenes vonal mentén haladnak az impulzusok. Drágább, de nagyobb távolságok áthidalására képes (50Gb/sec 100 km-re).

22. Milyen vezeték nélküli átviteli eszközöket ismer? Milyen átviteli tulajdonságaik vannak?

• rádiós
  • nagy távolság
  • interferencia
  • alacsony frekvencián minden akadályon áthatolnak, de a teljesítményük a forrástól távolodva erősen (a levegőben kb. 1/r^3 szerint) csökken
  • a nagyfrekvenciás hullámok egyenes vonal mentén terjednek és a tárgyakról visszaverődnek, az eső elnyeli őket
  • a rádióhullámokat a villamos motorok és más elektronikus berendezések minden frekvenciatartományban zavarják
  • a VLF, LF és MF frekvenciasávokban a rádióhullámok a földfelszínt követik (akár 1000 km távolságban is venni lehet őket alacsonyabb frekvenciák esetén)
    • magasabb frekvenciákon a hatótávolság csökken
    • ezek a sávok nem alkalmasak adatkommunikációra, mert kicsi a sávszélességük
  • a HF és VHF sávokban a földközeli hullámokat a földfelszín kezdi elnyelni
    • az ionoszféráig eljutó hullámok visszaverődnek a földre 􀃆 bizonyos légköri feltételek mellett a hullámok többször is visszaverődhetnek
    • az amatőr rádiósok és a hadsereg használja ezeket a sávokat

• mikrohullámú átvitel:
  • 100 MHz felett a hullámok szinte teljesen egyenes vonalban terjednek 􀃆 jól fókuszálhatóak
  • a teljes energiát egy kis nyalábba sűrítjük egy parabola-antenna használhatával:
    • jelentősen megnő a jel/zaj arány
    • az adó és vevő antennáit nagyon pontosan kell egymás felé irányítani
    • több egymás mellett lévő adó tud interferencia nélkül kommunikálni több egymás mellett elhelyezett vevővel
  • a földfelszín görbülete problémát jelent, ha az adótornyok túlságosan messze vannak egymástól
    • meghatározott távolságonként ismétlőkre van szükség
    • az ismétlők egymástól mért távolsága kb. a magasságuk négyzetgyökével arányos
    • 100 m magas tornyok esetén az ismétlőket egymástól 80 km távolságra lehet telepíteni
  • a mikrohullámok nem képesek áthatolni az épületek falain
  • multipath fading:
    • az adó hiába fókuszálja jól a sugarakat, azok mindenképpen szóródnak
    • a hullámok egy része megtörhet az alacsonyabb légköri rétegeknél - ezek valamivel később érnek célba, mint a közvetlen beérkező hullámok
    • a megtört hullámok fázisa nem egyezik meg a közvetlen beérkező hullámokéval ki is olthatják egymást
    • a jelenség neve többutas jelgyengülés
    • függ az időjárástól és a frekvenciától
    • megoldás: a forgalom más irányba terelése
  • 10 GHz-ig terjedő hullámok mindennaposak
    • DE: 4 GHz fölött a víz elnyeli a sugarakat elnyeli az eső

• látható fényhullámú átvitel:
  • két épület lokális hálózatát a tetejükre szerelt lézerek segítségével kapcsoljuk össze
    • igen nagy sávszélesség
    • nagyon olcsó
    • egyszerű kiépítés
    • nem kell hivatalos engedély
  • hátrányok:
    • egy 1mm széles lézersugarat nehéz egy 500 m-re lévő 1 mm széles célra irányítani, hogy a lézersugarak kissé szórjanak, lencséket helyeznek a fény útjába
    • esőn és sűrű ködön nem képes áthatolni

• távközlési műholdak :
  • GEO (Geostacionary Earth Orbit) Az egyenlítő fölött kering, szögsebessége megegyezik a Földével (ez meghatározza a 36 ezer km-es magasságot), így a Földről nézve mindig ugyanott van. Ilyenek a TV adást sugárzó műholdak.
  • MEO (Medium Earth Orbit)
  • LEO (Low Earth Orbit)

23. Analóg átviteli rendszer hogyan képes digitális adatokat továbbítani?

Szükség van egy analóg/digitális jelátalakító szerkezetre: modem (*mod*ulátor *dem*odulátor) bemenetére sors bitfolyam kerül, vivőjelet alakít ki: folytonos szinuszos, melynek amplitúdóját/frekvenciáját/fázisát modulálják az információ átviteléhez.

24. Egy modem csillagkép diagramjának pontjai: (x,y) (x,-y) (-x,-y) (-x,y). Hány bit/sec adatsebesség érhető el M Baud esetén?

Ez a QPSK (Quadrative Phase Shift Keying - kvadratikus fázisbillenytűzés) egy szimbólumban két bitet küld -> 2*M bps érhető el.

25. A távbeszélő hálózatban milyen átviteli tulajdonságokkal rendelkezik az előfizetői hurok, és milyennel a trönk?

• előfizető hurok
  • alapsávú átvitel
  • keskeny átviteli közeg
  • 2/4 vezeték
  • fél-duplex/duplex megoldás
  • analóg jel.
• trönk
  • központ-központ közti kapcsolat
  • szélessávú átvitel
  • FDM (frekvenciaosztásos multiplexálás, Frequency Divison Multiplexing)
  • sávkorlátozott
  • duplex átvitel
  • jel átvitele analóg (POTS - Plain old telephone Sevice - egyszerű régi telefonszolgálat) vagy modern hálózat esetén digitális átvitel.

26. Mire jó a visszhangelnyomó, milyen problémát okoz ez a számítógépes adatátvitelben? Hogyan lehet ezt kiküszöbölni?

2000km-nél hosszabb kábeleknél visszhangelnyomókat alkalmaznak, hogy a vevő oldalról visszaverődő hangokat tompítsák. (Rövidebb kábeleknél a hatás nem zavaró.) A visszhangelnyomók hátránya, hogy egyszerre csak egyik irányba engednek át jeleket, így legjobb esetben is csak fél-duplex átvitel érhető el. Ez a probléma kiküszöbölhető egy "menekülőretesz" létrehozásával: ha a visszhangelnyomó egy tisztán 2100 Hz-es szinuszjelet érzékel, akkor leáll. Ily módon manuálisan lehet szabályozni, hogy mikor működjön és mikor ne. .

27. Milyen digitális modulációkat (billentyűzési módokat) ismer? Mire jók ezek? Mi az MPSK vagy QPSK és a QAM moduláció? Milyen adatsebesség érhető el velük?

• *amplitúdó*: 2 külön amplitúdó az 1 és a 0 átvitelére
• *frekvencia*: 2 vagy több különböző frekvencia
• *fázis*:
  • egyszintű fázismoduláció: tekintsünk egység sugarú kört forgó vektorral, a vektor ωc szögsebességgel forog és generálja az átviendő jelet. Ha egységugrás van, gyakorlatilag nulla idő alatt átugrik az ellenkező oldalra (ϕ0 = 0°, ϕ1 = 180°) és ott folytatja a jelgenerálást. Vagy 2 bites átvitel esetén az eltolás szögei: 45-135-225-315.
  • többszintű fázismoduláció
    • MPSK 2 bites átvitel esetén az eltolás szögei: 45-135-225-315.
    • QPSK 4 lehetséges fázistolás esetében 2 bit egy szimbólumban - 2400 Baud esetén 4800 b/s érhető el
  • *többszintű és többszörös moduláció*:
    • QAM amplitúdó és fázis moduláció kombinációja. Az egységkörön elvileg felvehető pontok max. száma 12 (nem kettő hatvány), ezért egy külső, kiegészítő körön felveszünk további négy pontot. Az újabb kör felvétele miatt a vektort nem csak a szöge, hanem a hossza is jellemezni fogja. Az eljárást folytatva akár 128 különböző pont is felvehető, az ilyen módon előálló rajzok a konstellációs vagy csillagkép-diagramok.
      • QAM-16: 4 amplitúdót és 4 fázist használ, ezek 16 kombinációja adja a 4 bitet szimbólumonként, ezáltal 2400 Baudon 9600 bps érhető el.
      • QAM-64: 64 kombináció hatására 6*2400 bps

28. A nagysebességű, intelligens modemekben milyen műszaki megoldásokat alkalmaznak a nagy adatsebesség elérése érdekében?

• tömörítés a küldés előtt
• vonal minőségének viszgálata -> lehető legnagyobb átvitel keresése
• ezt és az elemei csatornák átviteli jóságát is a DSP (Digital Signal Processor, digitális jelfeldolgozó) vizsgálja: ezek a modemek ún. visszalépési képességgel rendelkeznek - a DSP a BER-nek (Bit Error Rate, bithiba arány) megfelelően dinamikusan változtatja az adatsebességet az átviteli viszonyokhoz alkalmazkodva
• duplex átvitel.
• csak az ügyfél oldalán használnak modemet a szolgáltató digitálisan fogadja az adatokat -> 4000Hz-en 8000es mintavételezéssel, mintánként 8bit esetén (1 bit vezérlő szerepet lát el az USA-ban) 56 kbps a V-90-es szabvány szerint.

29. Milyen összefüggés van az adatsebesség és a jelsebesség között? Mikor azonos a két mennyiség számértéke és mikor különböző?

D= időegység alatt átvitt adat [bps] M= időegység alatt átvitt jelek száma [Baud - jel/sec ]

D= M*log(L) , ahol L a jelszintek száma.

• L=2 esetében 1 jel megegyezik 1 bittel, tehát a D=M.
• L>2 esetén D>M

30. Mire való az RS-232 szabvány? Mi az azonosság és a különbség az RS-232 és az RS-449/422/423/485 interfész között?

DTE =felhasználó felügyelete alatti berendezés (Data Terminal Equipment)
DCE =szolgáltató felügyelete alatti berendezés (Data Communication Equipment)

• • funkcionális: TxD, RxD, DTR DSR RTS CTS RI CD GND szimmetrikusan kapcsolódik.

I /CD	Carrier Detect
I RXD	Receive Data
O TXD	Transmit Data			
O /DTR  Data Terminal Ready 
- GND											
I /DSR  Data Set Ready		  
O /RTS  Request To Send						 
I /CTS  Clear To Send			

.	*RS-232*	*RS-449*	*RS-422*	*RS-423*	*RS-485*
mechanikai	DTE apa , DCE anya: kapcsolat - 25 pólusú csatlakozóval (van belőle 9 pólusú is, az nem szabványos?)	37 pólus
villamos	aszinkron meghajtás és fogadás		szimmetrikus	aszimmetrikus	szimmetrikus (32 db DTE/DCE egy fizikai csatornán
funkcionális	*KÉP*	TxD - RxD pár helyi DCE esetén, távoli DTE esetén viszont RxD - TxD
eljárási	kettős handshake belső (adás/vétel), külső (alap/idle)

31. A szabványos soros interfészek meghajtó és fogadó áramkörei. Szimmetrikus és aszimmetrikus meghajtás előnyei, hátrányai.

• RS-232 és RS-423: aszimmetrikus, KÉP
• RS-442 szimmetrikus KÉP

egy meghajtóhoz 10 fogadó kapcsolható

• RS-485 szimmetrikus

Előny-hátrány csonka

32. Mit neveznek null-modemnek? Hogyan funkcionál?

Nullmodemmel két ugyanolyan interfésszel rendelkező DTE-t kapcsolhatunk össze, megfelelő átkötések szükségesek

Ezen a helyen volt linkelve a nullmodem_ser.gif nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

• A jegyzetben más ábra van, de mindkettő jó. Ott önmagához van kötve az összes "handshaking" vezeték, így csak a 3 hasznos vezeték (TxD, RxD, föld) kell, ami olcsóbb, vékonyabb, viszont pontosan be kell állítani a baudrate-et mindkét eszközön. Az ilyen bekötés esetén mindkét eszköz beállítja magát megfelelően (ha elég okos). -- SzaMa - 2005.10.27.

Ezen a helyen volt linkelve a nullmodem-300.JPG nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

33. A távbeszélő hálózatban mi célt szolgál a kodek?

Analóg-digitális átalakításra szolgál, 8 bites számokból álló sorozatokat kap, másodpercenként 8000 mintát vesz (125mikrosec/minta) a Nyquist tétel értelmében egy 4kHz-es csatornából minden információ kinyerhető segítségével, ez a PCM (Pulse Code Modulation).

• Analóg jelet nagyrészt körforgásos alapon mintavételezi, 7bit adat +1 vezérlő => 7*8000 = 56kb/sec.
  
• *Kvantálás*: a mintavételezéskor vett feszültségértékek tizedesrészét elhagyjuk, minél nagyobb a kvantálási szintek száma, annál jobb az átalakítás minősége, jellemző a 128 vagy 256 kvantálási szint.
• Kódolás: a kvantált értékekhez BCD kódot rendelünk.
• jelgenerálás: a kódolással kapott BCD értékekhez generálunk jeleket.

34. Ismertesse az impulzuskód-moduláció (PCM) lényegét!

33. +

A PCM rendszerek hierarchiája:

• adatmultiplexer: 1 darab, 64 kbit/sec adatátviteli sebességű csatorna
• primer multiplexer: 32 db 64 kbit/sec adatátviteli sebességű csatornát fog össze, így az elért

adatátviteli sebesség 2 MBit/sec

• szekunder multiplexer: 4 db primer multiplexert összefogva 8.448 MBit/sec adatátviteli sebesség

érhető el

• tercier multiplexer: 4 db szekunder multiplexer összefogásával 32.386 MBit/sec adatátviteli

sebesség érhető el

35. Ismertesse a frekvenciaosztásos és az időosztásos multiplexelés lényegét!

• multiplexelés:
  • cél: a meglevő átviteli kapacitást jobban ki tudjuk használni azáltal, hogy a szélessávú átvitel sávszélességét feldarabolva több csatornát alakítunk ki
  • számos bemeneti vonal jelét egyetlen kimeneti vonalra koncentráljuk és egyetlen csatornán továbbítjuk
  • a rendszer a felhasználó szemszögéből nézve átlátszó

• frekvenciaosztásos multiplexelés
  • több telefonvonalat egyetlen csatornára multiplexel, az egyes hangcsatornák frekvenciáját eltolják. Köztük védősávot biztosítanak, azonban mégis lehet átlapolódás, mivel a szűrők nem elég élesen vágnak. 12 db 4kHz-es csatornát csoportba multiplexelnek, ugyanígy öt csoport főcsoportokat eredményez, melyeket mestercsoportok fognak össze.
• időosztásos multiplexelés
  • 33. + 36.

36. Ismertesse az időmultiplex E1 keret szerkezetét, jellemzőit!

• EU CCITT szabványa: 32 időszelet 125 usec a keretek hossza
• USA Bell szabványa: 24 időszelet 125 usec a keretek hossza

Egy időszeletben 8 bit megy át. 32 db (EU) 8 bites minta /125usec = 2,048 Mbps.

A 32 szeletből az 1. a keretek szinkronizálásához van lefoglalva, a 17. a két (adó és vevő) berendezés kommunikációjára. Marad 30 db előfizetői csatorna.

37. Mekkora a primer PCM csatorna vonali adatsebessége az E1 rendszerben? Miért?

32 db 8 bites minta /125usec = 2,048 Mbps

38. Digitális átviteli rendszerekben miért van szükség vonali kódolókra?

• túl kicsi a jel teljesítménye
• túl nagy frekvencia esetén
• egyenáramú komponensek kiszűrése (ne melegedjen a vezeték - a jel integrálja a végtelenben legyen 0)
• szinkronizáció szükséges az adó és vevő közt (éleket kell belerakni elég sűrűn, mert élvezérelten lehet órát szinkronizálni.)

39. Vonali kódolásnál milyen jelelemeket használnak?

• unipoláris (a potenciáltérnek csak az egyik oldalát használja)
• poláris csak +/- szint van kihasználva
• bipoláris (3 szint: +/-/0)

40. Milyen vonali kódolási eljárásokat ismer?

A kódolások a 38. kérdés utolsó két pontját teljesítik egyre jobban.

• NRZ (Non Return to Zero) 0 -> + , 1-> -
• *NRZI (Inverz NRZ) 1 -> vált, 0 -> helybenmarad
• BNRZ (Bipolar NRZ) - AMI (Alternating Mark Inversion) logikai 0 esetén 0 marad, 1 esetében felváltva -/+ szintet ad.
• Manchester (kétfázisú) A bitidő közepén él fut: logikai 0 esetén up/down átmenet, 1 esetében down/up
• Differenciális Manchester átmenet van a bitidő közepén, ha logikai 1-es akkor a bitidő elején IS változik, ha 0 akkor nincs változás a bitidő elején.
• Duobináris (ternális) optikai hálózatban 3 fény intenzitás szerint tesz különbséget: 0-> 0%-50% ugrás a bitidő közepén, 1-> 50%-100% ugrás a bitidő közepén.

• A HDB3 eljárás

Ha BNRZ-ben (=AMI) sok 0 jön egymás után, akkor nincs él, és az órákat így sokáig nem szinkronizáljuk => elképzelhető, hogy a fogadó több vagy kevesebb bitet érzékel, mint az adó. Ezért előretekint (kukmák) az adó, és hogyha 0000 sorozatot lát, azt speciálisan kódolja, két lehetősége van:

1. 000V-t ad helyette, ahol V a violation (kódsértés), a legutóbbi 1-es megismételve azonos polaritással.
2. B00V-t ad helyette, ahol B az utolsó 1-essel ellentétes, B és V polaritása azonos.

Hogy melyik eset van, azt a dekódoló a közbenső 0-k számából tudja megállapítani. (+000+ = = 1000V = 10000; +-00- = 1B00V = 10000; +-000- = 11000V = 110000)

Az adó úgy választ a két kódolás közül, hogy a jel DC komponense 0-hoz tartson (A különböző polaritású 1-esek kiejtsék egymást).

Ha a 0000 előtt páros db 1-es volt, akkor a 000V kódot, ha páratlan, akkor a B00V kódot használja. (Így csoportonként legfeljebb 1 az eltérés a + és - jelek számában)

41. Hasonlítsa össze a különböző vonali kódolt jeleket a sávigény, az egyenkomponens és a szinkronizációs képességek szempontjából?

.	*sávigény*	*DC komponens*	*szinkronizáció képesség*
NRZ	előnyös (e)	előnytelen (n)	n
NRZI	e	n	n
BNRZ	e	e	n
M	n	e	e
DM	n	e	e

• sávigény:
  
  • az impulzus szélesség csökenésével növekszik
  • ha a lehető legkisebb sávszélesség a cél, lehetőleg egyfázisú kódolás alkalmazandó.
• DC komponens: kis távolság esetén megengedhető
• szinkronizáció: frekvencia egyenlősége fontos a jó átvitel érdekében, hosszú azonos bitsorozat gondot okozhat.

42. Kistávolságú és nagytávolságú adatátvitel szempontjából mely vonali kódolási eljárások kedvezők? Miért?

Hosszú vezetéken az a jó, ha a DC komponens (a jel átlaga) 0. Ezért Az AMI(+hdb3), M és DM javasolt. Az M és DM viszont bitenként két átmenetet használ, így kétszer akkora sávszélesség kell neki. A hosszú vezeték drága, nem éri meg kétszer kihúzni, sem nagyobb sávszélességűt venni. Tehát a nyertes: AMI+HDB3, ami viszont bonyolultabb berendezéseket igényel (állapotgép).

43. Az órajel regenerálhatósága miért fontos szempont a vonali kódolásnál?

Nincs két egyforma óra -> mindig van csúszás (SzArch). Ezért szinkronizálni kell. NRZ-ben elófordulhat, hogy az adó 8 db 0-t ad, és a vevő az órajelcsúszás miatt pl. 9-nek érzekeli. Továbbá (manchester kivételével) ideális a bitidő közepén mintát venni, mert ott stabil a jel. Ehhez is szinkronban lévő órák kellenek.

44. Hogyan történik a vett jelből az adat kinyerése, ha az adó és a vevő órafrekvenciája különbözik? Miért lehet gond a hosszú ‘0’ vagy a hosszú ‘1’ sorozat?

A gyakorlatban sose lehet egyező a mintavételezési és az adási frekvencia, ezért a vevő oldalon speciális áramkör szükséges. PLL (Phase Locked Loop - fázis zárt hurok). Ez a vett jelben lévő átmeneteket érzékeli és triggert genrál, amely az órát szinkronizálja (NRZ esetén beállítja, hogy most kezdődik a bitidő). Hosszú azonos jel estén nincs trigger-> nincs szikronizáció.

45. Mit neveznek szinkron és mit aszinkron átvitelnek? Miért van szükség keretező elemekre aszinkron átvitel esetén, és miért nincs szükség ezekre szinkron esetben?

• aszinkron (start-stop) igény szerinti átvitel: két karakter/bájt között tetszőleges idő telhet el (pl. billentyűzet), és addig általában logikai 0 (általában +) van a vezetéken. Ha a bejövő adat is 0-val kezdődik, azt nem ismeri fel a vevő -> adatvesztés!
  • A generáláskor keletkezett jelek elé és után szinkronizációs elemeket építenek be: mesterségesen beszúrt start elem (1-es bit) illetve stop elem (általában 00).
• szinkron esetben folyamatosan jel van a vonalon, ezáltal külön keretező elemre nincs szükség, egymás után érkeznek meg. Viszont a karakterek eleje vége kérdést meg kell oldani.

46. Szinkron átviteli rendszer hogyan gondoskodik a fizikai (jel) szinkronról és a magasabb szintű (karakter, keret, üzenet) szinkronról?

• fizikai: vonali kódolás segítségével
• keretszinkron: E1 szabvány szerinti keretrendszerben 1. résben található a szinkronizációs bájt.
• karakter: Speciális SYN karakter beépítése, dupla esetben még könnyebben szinkronizál, az elcsúszásokat is korrigálja

47. Milyen alkalmazásokat jellemez a szinkron, milyeneket az aszinkron átvitel?

• aszinkron: terminál hálózat
• szinkron: nagy sebességű alkalmazások, nagy adatmennyiséget kezelő

rendszerekben

48. Hogyan alakítana ki digitális magánhálózatot egyszerű eszközökkel (kétpontos és többpontos)?

Alapsávú magánhálózat letrehozása

• kétpontos eszközökkel: soros interfésznél megismert áramkörökkel az EIA RS-232, 422, 423 szabványok segítségével. A meghajtható távolság 232-est alkalmazva 15 méter, vonalhosszabbítás szükséges nagyobb terület levedéséhez.
• többpontos hálózat létrehozása során ugyanazon átviteli közegre több adó-vevő párt csatlakoztathatunk. Ipari méretű hálózatokban EIA RS-485-ös szabvány jellemző.

49. Ismertesse az ISDN hálózat felépítését, működését, elemeit, átviteli tulajdonságait!

Integrált szolgáltatás: analóg és digitális adatok átvitele digitális jelekkel. KÉP

• előfizetői szakasz: 64kbps egy vagy két csatornán (+1 D?) továbbítja az adatot.
• bitcső: a központig, keskenysávú TDM segítségével 64kbps/2Mbps között
• trönk: központok közötti átvitel szélessávú TDM, nagysebességű adatszolgáltás 2-150 Mbps

50. Milyen szolgáltatást nyújt az ISDN hálózat? Milyen csatornákat definiálnak? Mely kombinációk használatosak az ISDN-2, és melyek az ISDN-30 esetén?

• *A* 4 KHz - analóg telefoncsatorna
• *B* 64kbps - adat és beszédátviteli célokra fenntartott digitális csatorna
• *C* 3/16 kbps - digitális csatorna
• *D* 18/64 kbps - jelzési csatorna (pl. tárcsázás, vonalak konfigurálása: beszéd/adat/adat 2 db B sávon)

• ISDN-2: alapszolgáltatás magán célra: 2B+D
• ISDN-30: primer szolgátatás: 30B+D

51. Mi az ADSL szolgáltatás működési elve (frekvenciamenet, csatornák)?

Asymmetric Digtial Subsriber Line. Analóg és digitális adattovábbítás egyidejűleg. Sodrott érpár felhasználásával 1 MHz sávszélesség érhető el, 3..5km távolságra képes a kívánt sebességgel adatokat továbbítani.

DMT (Discrete Multione Modulation): a rendelkezésre álló 1.1MHz-es spektrumot 256 független, egyenként 4321,5 Hz-es csatornákra osztották fel. A 0. csatorna garantálja a POTS (Plain Old Telephone Service) átvitelét. 1-5 csatorna nincs használatban a beszéd/adat keveredés megakadályozása érdekében. 6-256 csatornából 1-1 a fel/letöltés vezérlésére, többi adattovábbításra.

Az adattovábbításhoz minden csatornára jut egy szimplex QAM modem. Ezek együttesen adják az ADSL modemet.

52. Hogyan lehetséges az, hogy beszédátvitel és adatátvitel szimultán történhet?

A csatorna felosztás teszi lehetővé, a 0. csatorna garantálja a POTS (Plain Old elephone Service) átvitelét, az utána következő 5 csatorna üresen marad az interferencia elkerülése érdekében. A maradék 250 csatorna szolgál az adatforgalom továbbítására. (FDM - frekcenciaosztásos multiplexálás)

53. Ismertesse az ADSL szolgáltatás eléréséhez szükséges eszközöket!

• NID (Network Interface Device) felhasználó épületében telepítik, amelybe általában integrálják a
• frekvencia vágót (splittert) az adatjelet az
• ADSL modemhez irányítják, itt a digitális jelet feldolgozzák
• DSP (Digital Signal Processor) segítségével, majd
• Ethernet kártya fogadja az adatokat a PC-n.

54. Mi a splitter szerepe az ADSL szolgáltatás elérésében?

Frekvencia szűrő mely a beszédjel által használt 0. (0-4000Hz) csatornát leválasztja az adatoktól.

55. Hogyan lehet ADSL szolgáltatáson keresztül egy www-szervert elérni?

A 255 csatornából a felső tartomány szolgál a digitális adatok továbbítására, külön adathálózat áll rendelkezésre az Internet szervereinek eléréséhez.

56. Ismertesse a DMT modem szerepét és működését!

51.

57. Miért korlátos az előfizetői hurok hossza ADSL esetén?

A helyi központok hatósugarai korlátosak, minél nagyobb sávszélességet kíván biztosítani az előfizetőknel annál kisebb a lefedési területe. Minél hosszabb az érpár, annál kisebb a sávszélessége.

58. Hogyan lehetséges az, hogy az ADSL-nél a lefelé irányú forgalom nagyobb sebességű, mint a felfelé irányú?

A szolgáltatótól függ, hogy hány csatornát biztosít a le/feltotlés számára. Műszakilag lehetséges az 50-50%-os arány, de mivel a felhasználók több adatot töltenek le mint fel, ezért általában 80-90%-ot biztosítanak a letöltésnek.

59. Hogyan lehet a kábeltévé-hálózatot adatátvitelre használni?

CATV (Community Antenna Television), a kezdeti magánhálózatokat felvásárolták és fényvezető szálakat alkalmaztak a nagy távolságok áthidalására, a házakhoz viszont koax kábeleket vezettek -> HFC (Hybrid Fiber Koax).

0-4	5-41	42-53	54-87	88-107	108-549	550-750
X	Feltöltés	X	--TV--	--FM--	------------TV------------	--------Letöltés----

• Letöltési csatornát QAM-64-gyel modulálják, 27Mbps tiszta adatmennyiség érhető el.
• Feltöltési csatornán a sokkal biztonságosabb QPSK módszert alkalmazták.

Elsősorban arra tervezték, hogy az előfizető irányába küldjön adatot, ezért alapvetően egy irányított fa, aminek a gyökere a fejállomás. Kijelölt alacsonyabb sávokban az előfizető is küldhet adást, ám ez nem terjed szét a hálózaton, csak a fejállomás felé halad. Az adást a fejállomás megismétli egy magas sávban, így jut el mindenkihez.

60. Milyen speciális vonali egységeket alkalmaznak a kábel-TV hálózatokban?

• kétirányú erősítők - forgalom is kétirányú, szükséges hogy mindkét

frekvenciasávban (alacsony-magas) jól dolgozzanak.

• iránycsatolók - biztosítják, hogy az előfizető által sugárzott jel csak a fejállomás felé haladjon.
• fejállomás - a jelek egymás közti konverzióját végzi.
• kábelmodem - digitális jelek átalakítása analóg jelekké a megadott

frekvenciatartományban.

61. Mi a kábelmodem szerepe?

Két interfész: számítógéphez és a kábelhálózathoz:

• 10Mbps Ethernet kártya
• folyamatos összekötettés a fejállomással.

Inicializálás folyamata:

• pásztázza a letöltési csatornát olyan csomag után, melyeben a fejállomás

kiteszi az újonnan érkezett modemeknek a rendszer paramétereit

• Ezt megkapva a feltöltési csatornán bejelentkezik, megkapja a rendelkezésére

álló fel/letöltési csatornákat

• távolság lemérése (ranging) ehhez állítja be az időzítéseket
• versenyhelyzet - több modem kapja ugyanazokat a csatornákat, így ütközésfeloldó algoritmus szükséges (binárisan exponenciális várakozási idő eloszlású, réselt ALOHA).
• mivel a kábel elosztott közeg szükséges a benne zajló adatáramlás

titkosítása.

62. Hasonlítsa össze az ADSL és a kábeltévés adatátviteli szolgálatokat!

*Miben*	*DSL*	*kiajobb*	*Kábel*
*vezeték*	sodrott érpár	* < *	koax
*sávszélesség*	teljes sávszélesség	*>*	TV, egyéb
*garantált sávszél*	a sávszélesség 80%-a garantált	*>*	kiszámíthatatlan, függ a résztvevők számától
*távolság a központtól*	nem lehet akármilyen távol	* < *	független
*titkosság*	safety	*>*	lehallgatható
*áramellátás*	saját ellátás	*>*	nincs saját ellátás, áramszünet estén teljes leállás
*szolgáltatók száma*	több ISP szolgáltató lokálisan	*>*	lokálisan általában egyetlen szolgáltató