Κεφάλαιο 3

3.2 Προβλήματα φυσικής Μετάδοσης (σελ. 80-89)

Γεώργιος Γιαννόπουλος, ΠΕ19 – ggiannop (at) sch.grhttp://diktya-epal-b.ggia.info

Creative Commons License 3.0 Share-Alike

Αλλοίωση σήματος μέσα στο μέσο μετάδοσης.

Οι κυριότεροι παράγοντες αλλοίωσης του σήματος εμφανίζονται κατά την διέλευση του σήματος μέσα από το μέσο μετάδοσης και επηρεάζουν την ποιότητα του συστήματος επικοινωνίας:

● Εξασθένιση σήματος

● Καθυστέρηση μετάδοσης

● Θόρυβος => ανεπιθύμητα σήματα που προστίθονται στο σήμα μας κατά την διάρκεια μετάδοσης στο κανάλι επικοινωνίας.

Τύπος του Shannon (κανάλι με θόρυβο)

Για παράδειγμα όταν η ισχύς του σήματος είναι 1000 φορές μεγαλύτερη από την ισχύ του θορύβου, τότε ο λόγος SNR είναι 30dB.

Όταν SNR=0dB τότε ισχύς σήματος = ισχύς θορύβου

Όταν SNR=-20dB τότε ισχύς θορύβου 100 φορές μεγαλύτερη από την ισχύ του σήματος:

10log101000

1=30dB, log10 10

3=3

10log101

100=−20dB , log10 10

−2=−2

SNR (Signal to Noise Ratio): Λόγος σήματος προς θόρυβο (μετριέται σε decibels).

Claude Elwood Shannon (1916 -

2001): Αμερικάνοςμαθηματικός και

ηλεκτρολόγοςμηχανικός

http://en.wikipedia.org/wiki/Claude_Shannon

SNRdb=10log10ισχύςσήματοςισχύςθορύβου

Μηχάνημα Μέτρησης ADSL γραμμής

Downstream: 6568Kbps = 6.568.000 bits/sec με SNR 6dB Upstream: 950kbps=950.000 bits/sec με SNR 12dB

Σύνθετη αντίστασης της γραμμής (ωμική και

επαγωγική - χωρητική).

● Δισύρματα καλώδια: θερμικές απώλειες (λόγω ωμικής αντίστασης αγωγών) => όταν ο ηλεκτρισμός βρίσκει αντίσταση στον αγωγό παράγεται θερμότητα => εξασθένση του σήματος.● Επαγωγική-χωρητική αντίσταση αγωγών: Όταν ο αγωγός διαρρέεται από ρεύμα δημιουργείται μαγνητικό πεδίο γύρω από τον αγωγό => ανάλογα με την συχνότητα του σήματος παρατηρείται εξασθένση.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lamp2.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pair_cabling_electromagnetic_interference_el.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gluehlampe_01_KMJ.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:UTP_cable.jpg

Επαγωγική-χωρητική αντίσταση αγωγών.

Οι αγωγοί διαρρέονται από ρεύμα => δημιουργείται γύρω από τους αγωγούς α) ηλεκτρικό πεδίο (οι δύο αγωγοί συμπεριφέρονται ως πυκνωτής), και β) μαγνητικό πεδίο (οι δύο αγωγοί συμπεριφέρονται ως πηνίο) => επαγωγική – χωρητική αντίσταση.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Capacitor_schematic_el.svg

ΠαραμορφώσειςΚάθε σήμα

αναλύεται σεσυχνότητες (ημίτονα)

αλλά μέσα στο μέσο μετάδοσης

κάποιες συχνότητεςπαραμορφώνονται.

Αυτό το εύρος συχνοτήτων περνάει χωρίς παραμόρφωση

(0,5 έως και 3,3 Khz).Παραμόρφωσηαπό 3,3 έως και

3,9 Khz.

Παραμόρφωση από 0 έως και 0,5 Khz.

ΠαραμορφώσειςΚάθε σήμα

αναλύεται σεσυχνότητες (ημίτονα)

αλλά μέσα στο μέσο μετάδοσης

κάποιες συχνότητεςκαθυστερούν.

Οι συχνότητες 0,1 έως και 0,6

καθυστερούν.

Οι συχνότητες 2,7 έως και 3,3

καθυστερούν.

Θόρυβος

● Ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (π.χ. Από κινητήρες, ψυγεία, γραμμές τροφοδοσίες (με ηλεκτρική ενέργεια) συσκευών).● Παρεμβολές ραδιοσυχνοτήτων (πεδία κεραιών εκπομπής – π.χ. Κινητά τηλέφωνα, κεραίες εκπομπής τηλεοπτικού – ραδιοφωνικού σήματος).● Ενδογενής θόρυβος (ατελή συμπεριφορά μέσου μετάδοσης).● Θερμικός Θόρυβος => δυσκολία στην κίνηση ηλεκτρονίων στον αγωγό => λευκός θόρυβος γιατί είναι ομοιόμορφος σε όλο το φάσμα συχνοτήτων.● Θόρυβος ενδοδιαμόρφωσης => όταν σήματα διαφορετικών συχνοτήτων μοιράζονται το ίδιο μέσο.● Θόρυβος συνακρόασης.● Θόρυβος κβαντοποίησης.

Στις τηλεφωνικές γραμμές λόγος προς θόρυβο μικρότερος από 20dB θεωρείται κακός για μετάδοση δεδομένων, ενώ πάνω από 30dB ικανοποιητικός.

Μεταξύ των δύο κυκλωμάτων υπάρχει ηλεκτρική ή μαγνητική σύζευξη => δηλ. το ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο του ενός κυκλώματος επιδρά στο γειτονικό κύκλωμα.

Διαφωνία

Ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή μεταξύ αγωγών.

Το σήμα είναιένα μεταβαλλόμενο

ρεύμα το οποίο δημιουργεί γύρωαπό τον αγωγό μεταβαλλόμενο

μαγνητικό πεδίο.

Το μαγνητικό πεδίοδημιουργεί ρεύμα εξ

επαγωγής στο γειτονικό αγωγό που παρατηρείται

ως θόρυβος.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pair_cabling_electromagnetic_interference_el.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:OerstedBoussole.png

Το μεταβαλλόμενο ρεύμα ενός αγωγού επηρεάζει

την μαγνητική πυξίδα

Ηχώ: Επιστροφή τμήματος του σήματος στην πηγή δημιουργίας του. Στο τηλέφωνο αυτό εκφράζεται σαν την επιστροφή φωνής στον ομιλούντα, λόγω ανακλάσεων σε ορισμένα σημεία της γραμμής (με χρονική καθυστέρηση). Το φαινόμενο της ηχώ εξαρτάται από το μήκος της γραμμής και συνήθως δημιουργείται όταν έχουμε αλλαγές στην σύνθετη αντίσταση της γραμμής (περιπτώσεις κακής προσαρμογής μεταξύ γραμμών).

Ηχώ

Ενδογενήςθόρυβος.

Κλωβός Faraday

Κλωβός Faraday: Ένα μεταλλικό πλέγμα για ηλεκτρομαγνητική θωράκιση.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Elektrisch_dode_kamer_%28kooi_van_Faraday%29.JPGhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heimbach_-_power_plant_09_ies.jpg

Ηλεκτρομαγνητικήθωράκιση

ομαξονικούκαλωδίου.

Ηλεκτρομαγνητική Θωράκιση: FTP cable

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FTP_cable3.jpg

ΚλωβόςFaraday.

Ηλεκτρομαγνητική Θωράκιση: S-FTP cable

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:TwistedPair_S-FTP.jpg

ΚλωβόςFaraday

καλωδίου.

ΚλωβόςFaraday σε

κάθε ζεύγος.