Полоса пропускания

Компьютерные сети
Принципы передачи информации.
Частотная и амплитудная модуляция:

cos
S(t)
=
1
+
a
cos
ω
t
ω
t
m
c
2
1
S ( t)
0
1
2
0
100
200
t
1
1




S(t)
=
cos
ω
t
+
a
cos
ω
+
ω
t
+
a
cos
ω

ω
t
c
c
m
c
m
2
2
0.5
0.4
pk
0.3
0.2
0.1
0
0
0.5
Полоса
пропускания
для передачи
аудио информации:
20 КГц
1
fs k
2  
N
1.5
2
Полоса
пропускания
для передачи
видео информации:
1440х900х75/сек=
97.2МГц
Фактически
(пока) 8МГц
Передача сигнала,
представляющего
ASCII код символа ‘b’:
0110 0010 (98).
2
1.5
ai
1
0.5
0
0
10
3
20
i
30
40
2
Спектр мощности сигнала.
zk
1
0
0
2
4
k
Ряд Фурье:
2 
8
6


1
f(t)
=
c
+
a
sin
(
2
π
k
ω
t
)
+
b
cos
(
2
π
k
ω
t
)


k
k
2
k
=
1
k
=
1
n  1  8
an 
1   n
  n   cos 6  n   cos 7   n  
 cos     cos 3 





 n   4 
 4 
 4
 4 
bn 
1    n 
 n
  n 
 n 
 sin 3 
  sin     sin 7    sin 6   
 n   4 
 4
 4 
 4 
R( t)  a1 sin( 2  t)  b1 cos( 2  t)
8
R( t) 

 aksin(2  k t)  bkcos(2  k t)
k1
1
0.5
R ( t)
0
 0.5
0
0.2
0.4
0.6
t
0.8
0.3
0.2
0.1
R ( t)
0
 0.1
 0.2
 0.3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0.6
0.8
t
1
0.714
0.5
R ( t)
0
 0.5
 0.641
1
0
0
0.2
0.4
t
1
1
0.794
0.5
R ( t)
0
 0.5
 0.579
1
0
0
0.2
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
t
1
1
0.784
0.5
R ( t)
0
 0.466
 0.5
0.4
0.6
t
0.8
1
Полоса
пропускания
должна быть не
меньше
минимального
диапазона
частот,
необходимого
для
восстановления
сигнала.
Пусть C - скорость передачи данных, F — полоса
пропускания (частота среза).
T=8/C — время, необходимое для передачи 8 бит =>
f0=C/8
Частота k-ой гармоники равна k*f0 =>
максимальное число гармоник k=F/f0=8F/C
Если полагать достаточным для восстановления
сигнала 4-х гармоник, то получаем, что C<=2F
Формулы Найквиста и Шеннона:
С=2F log2(S)
C=F log2(1+Ps/Pn)
Ps, Pn — мощности сигнала и шума, S — число
дискретных уровней сигнала
Сетевое аппаратное обеспечение:
• кабели (коаксиал, UTP, оптоволокно ...)
• сетевые адаптеры, модемы, *DSL модемы, WiFi —
адаптеры ...
• хабы, коммутаторы, свитчи
• мосты, маршрутизаторы
M1
H21
H22
H2m
M2
S2
H11
H12
S1
H1n
Топология сетей
«Шинная»
«Кольцевая»
«Звезда»
Сети «Ethernet»
Основной принцип Ethernet: возможность общего доступа к
среде передачи данных и разрешение коллизий в случае
одновременного запроса.
Этому требованию удовлетворяют топологии «шины» и
«звезды».
Существует несколько стандартов Ethernet, основанных на
разном аппаратном обеспечении: Ethernet на коаксиальном
кабеле, на витой паре (UTP), радио-Ethernet.
Формат кадра Ethernet:
MAC-адрес MAC-адрес
получателя отправителя
6 байт
6
Тип
Eth
Данные
CRC
2
46 - 15000
4
Абстрактная модель OSI (Open Systems Interconnection)
Физический
уровень
Уровень передачи
данных
Сетевой уровень
Транспортный
уровень
Сеансовый уровень
передача необработанных битов по каналу
связи; задачи связаны с разработкой и
настройкой аппаратуры
передача данных последовательно с
разбивкой на кадры и подтверждением
маршрутизация пакетов – доставка от
источника к получателю
доставка сообщений в неповрежденном
виде, в правильном порядке и без
дублирования
контроль над соединениями и потоками
данных – порядок ведения диалога,
механизм контрольных точек;
аутентификация и регистрация в системе
Уровень
представления
Прикладной
уровень
способы обработки данных – шифрование,
кодирование, форматирование, сжатие
набор сетевых протоколов, сетевые службы
Стек протоколов TCP/IP
Уровень доступа к сети
Межсетевой уровень
Межузловой уровень
Прикладной уровень
сетевые адаптеры, модемы, кабельная
система; формирование пакетов,
целостность данных
маршрутизация, адресация, сетевое
подключение
целостность пакетов, потоковая
передача
регистрация, безопасность,
контрольные точки; преобразование
данных; API-функции