TELEKOMUNIKACIONI SISTEMI (1)

Školska 2007/2008. god.

2

Dr Mirjana StojanoviDr Mirjana Stojanoviććdocent Saobraćajnog fakulteta i naučni saradnik Instituta “Mihajlo Pupin”

Tel: 775-460E-mail: stojmir@kondor.imp.bg.ac.yu

ČČetvrtaketvrtak:: predavanja 13-15h konsultacije: 15-16h

3

Pregled kursa Pregled kursa Uvod: istorija telekomunikacija, uvodni pojmovi o TK Uvod: istorija telekomunikacija, uvodni pojmovi o TK

mrežama, model komunikacionog sistema, izobličenja u mrežama, model komunikacionog sistema, izobličenja u prenosu signala, šumoviprenosu signala, šumovi

Kablovski sistemi veza (žične linije) Analogni sistemi prenosa Digitalni sistemi prenosa (PDH, SDH) Telefonska mreža, IDN, ISDN, signalizacija no. 7 Frame Relay tehnologija ATM tehnologija i B-ISDN xDSL (HDSL, ADSL, VDSL) Lokalne računarske mreže (LAN) Internet i IP tehnologija Multiservisne IP mreže; VoiP, IP televizija

4

TELEKOMUNIKACIJETELEKOMUNIKACIJE

TelekomunikacijeTelekomunikacije su svako emitovanje, prenos ili prijem poruka

(govor, zvuk, tekst, slika ili podaci) u vidu signala, korišćenjem

žičnih, radio, optičkih ili drugih elektromagnetskih sistema.

Telekomunikacije (e-komunikacije, komunikaciono inženjerstvo u

širem smislu) podrazumevaju niz tehničkih sredstava potrebnih

za prenos informacija između bilo koje dve tačke, na bilo koje

rastojanje, najvernije i najpouzdanije što je moguće i po

prihvatljivoj ceni.

Telekomunikaciona sredstvaTelekomunikaciona sredstva su oprema i uređaji za obradu,

prenos i prijem signala, kao i odgovarajući softver, koji se koriste

u telekomunikacijama.

5

PrethodnaPrethodna definicija definicija podrazumevapodrazumeva:: Potreba ljudi za komuniciranjem postoji nezavisno

od tehnike. Telekomunikacije su tehnikaTelekomunikacije su tehnika – ljudski izum. Telekomunikacije samo povećavaju i produžavaju

ljudske mogućnosti da bi se zadovoljila potreba za komuniciranjem.

Osnovna tehnička sredstva su elektromagnetnog tipa.

TTelekomunikacije podrazumevaju samo prenos elekomunikacije podrazumevaju samo prenos poruka (koje sadrže poruka (koje sadrže informacijinformacije)e), a ne i njihovu fizičku podlogu (papir, disk, magnetna traka i sl.) bez obzira o kojoj se formi radi.

6

Ta Ta definicija podrazumevadefinicija podrazumeva i: i:

Korisnik, koji poveravapoverava svoju informaciju telekomunikacionom sistemu, očekuje da će ona biti reprodukovana bez gubitaka i izmenareprodukovana bez gubitaka i izmena..

Jedan od osnovnih problema u telekomunikacionom sistemu je da se garantuje visok stepen vernosti, tj. transparentnosttransparentnost sistema uprkos postojećim nesavršenostima i poremećajima koji se dešavaju u dostupnim telekomunikacionim sredstvima.

Korisnik očekuje permanentan servispermanentan servis, dostupan pod bilo kojim okolnostima. Osiguravanje pouzdanostipouzdanosti uprkos nepredvidivim i neočekivanim delimičnim prekidima od suštinske je važnosti.

7

ISTORIJA ISTORIJA TELEKOMUNIKACIJA (1)TELEKOMUNIKACIJA (1) 1837.g.1837.g. Samuel Morse je smislio sistem kodiranja slova

alfabeta na osnovu frekventnosti njihovog pojavljivanja u engleskom jeziku, koji je kasnije postao prvi telegrafski kod (Morzeov kod); ovo je intuitivni začetnik teorije informacija i teorije kodovanja.

24.05.1844.g.24.05.1844.g. Prva telegrafska veza Baltimor – Vašington. Već 1851.g. više od 50 preduzeća u SAD koristilo je telegrafske veze.

1865.g.1865.g. U Parizu osnovana Međunarodna unija za telegrafiju (Ova organizacija je kasnije prerasla u Međunarodnu uniju za telekomunikacije (International Telecommunication Union – ITU) koja je pod ovim nazivom 1947 u Atlantic City-ju postala specijalizovana agencija Ujedinjenih nacija i čije je sedište danas u Ženevi), a 1866 u Beču je održana konferencija na kojoj su doneta prva pravila vezana za telegrafski saobraćaj.

8

ISTORIJA ISTORIJA TELEKOMUNIKACIJATELEKOMUNIKACIJA (2) (2)

1866.g. Pušten u rad prvi transatlantski podmorski telegrafski kabl što je omogućilo interkontinentalni telegrafski saobraćaj; brzina prenosa je bila veoma mala; prva dva pokušaja, realizovana uz ogromne tehničke i finansijske napore, 1857.g. i 1858.g. nisu uspela jer je izolacija od gutapera probijana posle vrlo kratkog rada.

1870.g. Uspostavljena telegrafska veza duga 11000 km (delimično vazdušni vodovi, delimično podmorski kablovi) između Londona i Kalkute.

1876.g. Alexander Graham Bell prijavio je patent (samo nekoliko sati pre Elisha Graya) koji se odnosio na metod prenosa glasa električnim putem posredstvom promenljive otpornosti. Bel je, prateći ideje Filipa Rajsa iz 1860.g., bio motivisan istraživanjem načina da se pomogne gluvima. Ovo je označilo početak telefonije.

1878.g. Bel je demonstrirao telefon.

9

ISTORIJA ISTORIJA TELEKOMUNIKACIJATELEKOMUNIKACIJA (3)(3)

1891.g.1891.g.Almon Strowger je, iritiran ograničenošću manuelne komutacije posredstvom operatera, pronašao automatski birač koji može da se kontroliše sa udaljene pretplatničke jedinice.

  1892.g.1892.g. u mestu La Porte (Indijana, SAD) proradila je prva automatska telefonska centrala.

  1896.g1896.g. . Popov je demonstrirao radio vezu poslavši telegram sadržine “Heinrich Hertz” napisan Morzeovom azbukom.

 18971897--  1901.g1901.g. Guglielmo Marconi je dobio patent za bežičnu telegrafiju uspevši da ostvari radio vezu dugu 1000 km -poslao radio telegram Engleska (Kornvol)-Njufaundlend u HF opsegu.

10

ISTORIJA ISTORIJA TELEKOMUNIKACIJA (4)TELEKOMUNIKACIJA (4)

1906.g 1906.g u Berlinu održana prva konferencija posvećena radio komunikacijama.

1907.g.1907.g. Lee de Forest pronašao je triodu. Ovo je omogućilo analogno pojačavanje signala i otvorilo put telefonskom prenosu na velike razdaljine (long distance).

1927.g.1927.g. prvi HF transatlanski telefonski link (London-NY) Prvi prenos pokretne slike – TV prenos NY-Vašington 1937.g.1937.g. Radar 1938.g.1938.g. Alec Reeves – PCM – digitalna reprezntacija analognih

signala 1948.g1948.g.. Šotki sa saradnicima –tranzistor 1956.g.1956.g. Prvi podmorski transatlanski telefonski kabl (51

regeneratorska stanica) 1960.g.1960.g. pronalazak lasera  

11

19621962.g..g. Satelit TELSTAR (LEO) omogućio prvi interkontinentalni TV prenos

1965.g.1965.g.Early Bird (Intelsat I ) prvi geostacionarni satelit 1969.g1969.g. direktan prenos čovekovog iskrcavanja na Mesec 1970.g1970.g. Optička vlakna prihvatljivog slabljenja; AMPS – ćelijski

sistem mobilne telefonije 1990.g1990.g. globalni Internet  1992.g.1992.g.digitalni mobilni sistem GSM pušten u rad 1994.g.1994.g.GPS – globalni sistem za pozicioniranje pušten u civilnu

upotrebu; prvi WDM optički sistemi 1998.g.1998.g.Novembra meseca pušten u rad telekomunikacioni

sistem LEO satelita IRIDIUM – naredne godine počelo obaranje 2001.g.2001.g. 3G sistemi mobilne telefonije 20052005.g..g. WiFi, WiMAX, širokopojasni servisi do kuće, FTTH

ISTORIJA ISTORIJA TELEKOMUNIKACIJA (5)TELEKOMUNIKACIJA (5)

12

globalizacija svetskog društva,globalizacija svetskog društva, postojanje telekomunikaciono nerazvijenih podrupostojanje telekomunikaciono nerazvijenih područčja,ja, ogromni porast količine informacija koju treba preneti,ogromni porast količine informacija koju treba preneti, potrebe za velikim brzinama prenosa,potrebe za velikim brzinama prenosa, potreba za mobilnošpotreba za mobilnošćću servisa i terminalne opreme,u servisa i terminalne opreme, potreba za integracijom više vrsta servisa, posebnopotreba za integracijom više vrsta servisa, posebno

govora, podataka i slike, koji se prenose preko govora, podataka i slike, koji se prenose preko zajedničke mreže, tipično zasnovane na tehnologiji zajedničke mreže, tipično zasnovane na tehnologiji Internet protokolaInternet protokola (IP) (IP)

potreba za intelpotreba za inteliigentnim mregentnim mrežžama.ama.

RRazvoj telekomunikacija azvoj telekomunikacija uslovljava niz faktora:uslovljava niz faktora:

Uvodni pojmovi o Uvodni pojmovi o telekomunikaciotelekomunikacionim mrežamanim mrežama

14

Telekomunikaciona mreža Telekomunikaciona mreža i telekomunikacioni servis i telekomunikacioni servis (usluga)(usluga) Telekomunikaciona mrežaTelekomunikaciona mreža je skup telekomunikacionih

sistema i sredstva koje omogućavaju prenos poruka saglasno zahtevima korisnika.

Telekomunikacioni servis (usluga) Telekomunikacioni servis (usluga) је servis koji se u potpunosti ili delimično sastoji od prenosa i usmeravanja signala kroz telekomunikacione mreže u skladu sa zahtevima korisnika i telekomunikacionog procesa.

KorisnikKorisnik je fizičko ili pravno lice koje koristi ili želi da koristi telekomunikacione usluge po osnovu zaključenog pretplatničkog ugovora ili na drugi predviđeni način.

15

Broj Broj korisnika korisnika pojedinpojedinihih telekomunikacionih servisa u telekomunikacionih servisa u Srbiji (u hiljadama)Srbiji (u hiljadama)

Zvanični podaci Republičke agencije za telekomunikacije (RATEL)

16

Fizička struktura Fizička struktura telekomunikacione mreže telekomunikacione mreže (1)(1) Telekomunikacionu mrežu sačinjavaju:

čvorovi mreže spojni putevi oprema za pristup mreži krajnji sistemi sistem za nadzor i upravljanje

Okosnica mreže i mreža za pristup

17

Fizička struktura Fizička struktura telekomunikacione mreže telekomunikacione mreže (2)(2)

Krajnji sistem(telefon, računar, lokalna računarska mreža ...)

Mreža za pristup

Pristupnispojni put

Tranzitni spojni put Okosnica

mreže

Čvormreže

Oprema za pristup

X

X

X

Centralna upravljačka

stanica

X

Lokalna upravljačka

stanica

Mreža za pristup

Pristupnispojni put

Oprema za pristup Krajnji sistem

(telefon, računar, lokalna računarska mreža ...)

18

Princip formiranja mrežePrincip formiranja mreže Mala je verovatnoća da svi korisnici Mala je verovatnoća da svi korisnici

istovremenoistovremeno tražetraže međusobno međusobno uspostavljane veza unutar jednog uspostavljane veza unutar jednog lokaliteta. Tako je broj elemenata za lokaliteta. Tako je broj elemenata za spajanje korisnika u čvorovima manji spajanje korisnika u čvorovima manji od broja korisnika.od broja korisnika.

Još manja je verovatnoća da svi Još manja je verovatnoća da svi korisnici iz jednog lokaliteta korisnici iz jednog lokaliteta istovremeno traže uspostavljane veza istovremeno traže uspostavljane veza sa korisnicima iz drugog lokaliteta. sa korisnicima iz drugog lokaliteta. Naprotiv, taj broj je znatno manji od Naprotiv, taj broj je znatno manji od broja korisnika. Zato spojni putevi broja korisnika. Zato spojni putevi imaju znatno manje kanalaimaju znatno manje kanala nego što nego što je broj korisnika.je broj korisnika.

Povećanje broja čvorova skraćuje Povećanje broja čvorova skraćuje pristupne i tranzitne spojne puteve i pristupne i tranzitne spojne puteve i (jeftinija mreža), ali raste ukupna cena (jeftinija mreža), ali raste ukupna cena opreme u čvoruopreme u čvoru..

19

Komutirana mreža (1)Komutirana mreža (1) Komutirana mreža -switched network Veze između korisnika se uspostavljaju povremenopovremeno (po njihovoj želji i na

njihovu komandu) bilateralno; u takvim mrežama čvorovi su komutacioni centri koji interpretiraju i izvršavaju naredbe za uspostavljanje, održavanje i raskid veze.

Mreža sa komutacijom kola Mreža sa komutacijom kola (Circuit switched network) - tokom komunikacije između izvora i odredišta uspostavlja se fiksno kolo (vod). Znači da su, privremeno, fizičke linije dodeljene komunikacionoj sesiji. Kada se sesija završi, kolo se raskida i postaje raspoloživo za neku drugu sesiju (za druge korisnike). Telefonska mreža i ISDN (Integrated Services Digital Network) su primer komutacije kola.

20

Komutirana mreža (2)Komutirana mreža (2)

Mreža sa komutacijom paketa Mreža sa komutacijom paketa (Packet switched network) - tokom komunikacione sesije između izvora i odredišta, podaci se dele u pakete, koji se usmeravaju kroz mrežu na osnovu adrese odredišta. Prema tome, uspostavlja se logička veza između izvora i odredišta, koja se može realizovati po različitim fizičkim vezama. Internet i lokalne računarske mreže su primer mreža sa komutacijom paketa.

21

Mreže sa komutacijom Mreže sa komutacijom paketa: WAN, LAN, MANpaketa: WAN, LAN, MAN

WAN (Wide Area Network) – telekomunikaciona mreža šireg područja (regionalna, nacionalna, internacionalna), povezuje lokalne računarske mreže posredstvom neke od brojnih WAN tehnologija (Frame Relay, ATM, IP, ...)

LAN (Local Area Network) – lokalna računarska mreža je skup međusobno povezanih personalnih računara i ostalih periferijskih uređaja, koji se nalaze na jednoj lokaciji (zgrada, kompleks zgrada)

MAN (Metropoliten Area Network) telekomunikaciona mreža projektovana za područje grada. MAN pokriva šire područje od LAN-a, ali manje od WAN-a. Karakteriše se vrlo brzim vezama i tipično korišćenjem optičkih kablova.

22

Topologija mrežeTopologija mreže

Potpuno povezana mreža – mesh

Zvezda

PrstenKaskada

(magistrala, bus)

23

Zvezdasta hijerarhija Zvezdasta hijerarhija telefonske mrežetelefonske mreže

24

Prstenasta hijerarhija Prstenasta hijerarhija telefonske mrežetelefonske mreže

25

Internet Internet Autonomni sistem (AS) ili administrativni domen je skup IP

mreža i rutera kojom se upravlja iz jednog administrativnog centra i između kojih se saobraćaj usmerava pomoću zajedničkog protokola (BGP – Border Gateway Protocol)

Internet Service Provider (ISP) - davalac Internet usluga ISP-ovi svojim korisnicima (pojedinci i preduzeća) obezbeđuju

veze ka Internetu, uz

ostale usluge (e-pošta,

pretraživanje Weba,

FTP, diskusione grupe).

Host A

Host BAutonomni sistem

(administrativni domen)

26

Mreža ISPMreža ISP

CR

CR

CR CR

CR

CR

AR

AR

Pristupni linkovi

BRHR

Ka drugim ISP-ovima

Ka drugim ISP-ovima

BR

Pristupni linkovi

AR

AR

HR

Ka Web serverima

Ka Web serverima

PoP 4PoP 3

PoP 2PoP 1

ISP – Internet Service Provider

PoP – Point of Presence

CR – Core Router – ruter jezgra

BR – Border Router – granični ruter

AR – Access Router – pristupni ruter

HR – Hosting Router

27

TTipovi ipovi komunikacijekomunikacijeUNILATERALNI SERVISI - MONOLOG

BILATERALNI SERVISI - DIJALOG

MULTIILATERALNI SERVISI - KONFERENCIJA

Model Model komunikacionog komunikacionog sistema. sistema. Karakteristike Karakteristike izvora informacija i izvora informacija i uticaj na sistem uticaj na sistem prenosaprenosa

29

Model komunikacionog Model komunikacionog sistemasistema

Izvor informacije

Predajnik PrijemnikKorisnik

informacije

Šum

+Linija veze

KANAL

30

Vernost reprodukcijeVernost reprodukcije Najveću količinu informacija čovek prima čulom

vida – 80 do 90% Čulom sluha prima između 10 i 20 % Kao izvor informacija, najviše predaje govorom, ali i

pokretima ruku, pisanjem/kucanjem teksta, crtajući, svirajući, upravljanjem uključivanjem ili isključivanjem prekidača,...

ŠTA SE PRENOSI ?ŠTA SE PRENOSI ? kompromis: ono što je dovoljno dobro kompromis: ono što je dovoljno dobro

ocenjeno od strane velikog broja korisnikaocenjeno od strane velikog broja korisnika

31

Za bilo koju klasu signala određuje se:Za bilo koju klasu signala određuje se: Propusni opseg – analogni prenosPropusni opseg – analogni prenos Binarni protok (bitska brzina) – digitalni prenosBinarni protok (bitska brzina) – digitalni prenos

Kvalitet prenosa:Kvalitet prenosa: Odnos signal/šum (SOdnos signal/šum (SNR – NR – Signal to Noise RatioSignal to Noise Ratio)) Verovatnoće greške Verovatnoće greške – – stepen bitske greške BERstepen bitske greške BER

((Bit Error RateBit Error Rate))

32

Osnovne frekvencije: 100-200 Hz muškarci, 200-300 Hz žene, 400 Hz i više deca

Spektar 80 Hz do 12 kHz Pauze u govoru veće od 100 ms – 50% pri monologu,

75% pri dijalogu Snaga varira zavisno od govornika – dinamika govora

D=10 log (PD=10 log (PMAXMAX/P/PMINMIN) dB) dB = 62 dB= 62 dB – veoma ozbiljan zahtev TK sistemu za prenos

Srednja brzina govora 80-200 reči/min; prosečno 5 glasova (slova) po reči i količina informacija 4.7 bita po slovu, pa je 30-80 b/s srednja brzina govora, uz entropiju E=1.5, realna vrednost srednje brzine govora je 10-25 Sh/s

Osobine govora i Osobine govora i sluha (1)sluha (1)

33

Čovečije uho kao zvuk prepoznaje frekvencije od 20 Hz do 20 kHz; dovoljno je preneti do 16 kHz

Najmanji zvučni pritisakzvučni pritisak koji ljudsko uho može da primeti (čuje kao zvuk) iznosi pp00=2x10=2x10–5–5 PaPa (1 Pascal = 1N/m2). Tu vrednost je standardizovala međunarodna organizacija ISO kao referentni zvučni pritisak.

Najveći zvučni pritisak koji ljudsko uho može da podnese je milion puta veći od referentnog, odnosno 20 Pa20 Pa.

Intenzitet zvuka Intenzitet zvuka može se izračunati pomoću poznate veličine zvučnog pritiska i poznatih svojstava medijuma (vazduha) prema: I = pI = p22/(/(oo c) c) W/mW/m22

gde je c – brzina zvuka, 0 – gustina vazduha; veličina 0 c je konstantna i iznosi 0 c =410 kg/(m2s), pa je izraz za intenzitet zvuka: I = pI = p22/410 /410 W/mW/m22

Osobine govora i sluha Osobine govora i sluha (2)(2)

34

Referentni intenzitet zvukaReferentni intenzitet zvuka ili prag čujenja (minimalan intenzitet zvuka koji uho može da prepozna) određuje se kao II00= = pp00

22/410/410 =10 =10–12–12 W/m W/m22

Nivo zvučnog intenziteta izražava se u decibelima i određuje kao n=10 n=10 log (I/Ilog (I/I00) dB) dB

Dinamika ljudskog uha je nnmaxmax=10 log (I=10 log (Imaxmax/I/I00)=120dB )=120dB Budući da je decibel definisan preko odnosa intenziteta, koji zavisi od

kvadrata zvučnog pritiska, nivo zvučnog pritiska je n=20 log (p/pn=20 log (p/p00) dB) dB Nivo glasnosti izražava se u fonimaNivo glasnosti izražava se u fonima. Fonska skala definiše se pomoću

nivoa intenziteta tona od 1000 Hz, koji se u ovom slučaju naziva referentnim tonom. Za frekvenciju od 1000 Hz broj decibela nivoa intenziteta ujedno predstavlja i broj fona.

Osobine govora i sluha Osobine govora i sluha (3)(3)

35

Niv

o z

vučn

og

pri

tisk

a (d

B)

Frekvencija (Hz)

Foni

Min

Svima ostalim zvukovima nivo glasnosti određuje se tako što se ton od 1000Hz s njima izjednači po glasnosti, pa se onda može reći da neki zvuk ima onoliko fona koliko po glasnosti izjednačen ton od 1000 Hz ima decibela (fona).

Subjektivno se ne zapaža promena manja od ± 1 fona i promena frekvencije od ±2% na frekvenciji od 1000 Hz ovo uslovljava stabilnost nivoa signala i frekvencija na izlazu iz TK sistema

Osobine govora i sluha Osobine govora i sluha (4)(4)

36

Kvalitet prenosa govoraKvalitet prenosa govora

Razumljivost i vernostRazumljivost i vernost Zavise kako od kvaliteta TK kanala tako i od psiholoških Zavise kako od kvaliteta TK kanala tako i od psiholoških

osobina svakog pojedincaosobina svakog pojedinca Razumljivost slogova (logotoma)Razumljivost slogova (logotoma) – 96-97% je – 96-97% je

razumljivost u direktnom govoru; 60-65% donja razumljivost u direktnom govoru; 60-65% donja granica; norma 80%granica; norma 80%

Razumljivost rečenicaRazumljivost rečenica (američki standardi) (američki standardi) i i rečireči je mnogo veća je mnogo veća

VernostVernost – stepen prepoznavanja osobina govora – stepen prepoznavanja osobina govora specifičnih za pojedinca (boja glasa, specifičnih za pojedinca (boja glasa, raspoloženje, temperament, intonacija, ...)raspoloženje, temperament, intonacija, ...)

37

Šta utiče na kvalitet Šta utiče na kvalitet prenosa govora?prenosa govora? Širina frekvencijskog opsegaŠirina frekvencijskog opsega signala koji se prenosi (300-

3400 Hz, kanal je širine 4000 Hz) Relativno slabljenjeRelativno slabljenje 36 dB; nivo glasnosti od 70 fona

obezbeđuje najbolju razumljivost KašnjenjeKašnjenje - zadovoljavajuće 150 ms; može se tolerisati do 400

ms StabilnostStabilnost – karakteristika TK sistema; čovečije uho ± 1 fon;

dozvoljene varijacije nivoa na izlazu su ±2.5 dB; stabilnost frekvencije od 10 –4 do 10–10

PouzdanostPouzdanost – – redundansa svih komponenti i veza OdržavanjeOdržavanje CenaCena IzobličenjaIzobličenja ŠumoviŠumovi PreslušavanjePreslušavanje

38

MuzikaMuzika

Opseg 10 Hz – 15 kHz10 Hz – 15 kHz ; gornja granica može biti niža – 10 kHz (lošiji kvalitet)

Dinamika 73 dB; varira od instrumenta do instrumenta; zavisi i od orkestra i od vrste muzike

Teško je odrediti opšte statističke osobine signala i regularnosti koje imaju sličan značaj kao kod govora

39

TekstTekst Telegrafija i teleks 26-30 slova, 10 cifara, razmak između reči, znaci

interpunkcije Brzina telegrafisanja v=1/T (Bd) – standardno T=50 ms Teletekst – 128 karaktera (27); brzina 2.4 kb/s

International Telegraph Alphabet No 2 (ITA2), 5-bitni kod

Karakter FIGS (11011) signalizira da će naredni karakter biti interpretiran iz skupa FIGS

Karakter LTRS (11111) signalizira da će naredni karakter biti interpretiran iz skupa LTRS

40

Faksimil (faks)Faksimil (faks) Faks (skraćenica za facsimile, iz latinskog jezika – fac simile,

“učiniti sličnim") je telekomunikaciona tehnologija koja se koristi za prenos kopija dokumenta preko telefonske mreže. Taj prenos je omogućen posebnim krajnjim uređajima (faks mašine)

Postoji nekoliko indikatora mogućnosti faksa: grupa, klasa, brzina prenosa podataka usaglašenost sa ITU-T preporukama

41

Grupe faksimilaGrupe faksimila Grupe I i II za analogni prenos (analogne faks mašine su

zastarele i više se ne proizvode) Grupe III i IV – digitalni formati, koriste različite tehnike

kompresije signala da značajno skrate vreme prenosa

GrupaBrzina

prenosa

Približno vreme prenosa

( jedna stranica)

Način prenosa

I

II

III

IV

2400 b/s

4800 b/s

9600/14400 b/s

64kb/s

6 minuta

3 minuta

1 minut

< 15 sekundi

Analogni

Analogni

Digitalni

Digitalni

42

Podaci (1)Podaci (1) U širem smisluU širem smislu sve digitalne informacije koje nisu glas, muzika ili

slika, a mogu se preneti kroz mreže sa komutacijom kola ili komutacijom paketa

Voiceband modem – krajnji uređaj koji moduliše digitalne signale iz računara ili drugog digitalnog uređaja u analogne signale koji se prenose po konvencionalnoj bakarnoj parici (analogna telefonska linija) Koriste frekvencijski opseg telefonskog kanala; brzina do 50kb/s

DSL modemi koriste frekvencije od 25 kHz do iznad 1MHz, kako bi se izbegla interferencija sa prenosom govora (0-4 kHz). Karakteriše ih velika brzina prenosa podataka – od nekoliko stotina kb/s do više Mb/s.

Kablovski modemi omogućavaju korišćenje Interneta posredstvom kablovske televizijske mreže

43

Podaci (2)Podaci (2)

Kvalitet prenosa podatakaKvalitet prenosa podataka Integritet podataka od jednog do drugog kraja veze

(podaci moraju da budu tačno preneseni) Mala verovatnoća gubitka podataka, npr. usled

odbacivanja, grešaka u prenosu, dupliranja i dr. Neki podaci, npr. telemetrija, daljinske komande i dr.

mogu zahtevati ograničeno (malo) kašnjenje

Protokolske arhitekture za prenos podatakaProtokolske arhitekture za prenos podataka OSI model – referentan za sve protokolske arhitekture Internet (TCP/IP) stek protokola

44

Pokretna slika (1)(1) Sukcesivni prenos većeg broja mirnih slika Analogni sistemi PAL/SECAM i NTSCAnalogni sistemi PAL/SECAM i NTSC ograničeni skupom

pokretnih slika koje mogu da prenesu i prezentuju. PAL/SECAM prenosi materijal na 25 Hz i 50 Hz, a NTSC na 30 Hz i 60 Hz; aspekt (aspect ratio) je 4:3; rezolucija je fiksna i ograničena raspoloživim propusnim opsegom.

Informaciono-komunikacione tehnologije doprinele su razvoju digitalnih sistema i tehničkim mogućnostima prezentovanja pokretne slike u originalnom formatu.

MPEG MPEG ((Moving Picture Experts GroupMoving Picture Experts Group)) format je od samog početka (MPEG-1) omogućio kodovanje pokretne slike sa originalnim aspektom (aspect ratio) i rezolucijom.

MPEG-1MPEG-1 osnova za proizvode kao što su Video CD i MP3

45

Pokretna slika (2)(2) MPEG-2MPEG-2 se široko primenjuje kao format digitalnih

televizijskih signala koji se emituju posredstvom terestrijalnih, kablovskih i satelitskih TV sistema.

MPEG-2 takođe specificira formate filmova i drugih programa koji se distribuiraju posredstvom DVD i sličnih medijuma.

MPEG-4MPEG-4 – multimedija za fiksni i mobilni Web MPEG-7MPEG-7 – standard za opis i pretraživanje audio i vizuelnih

sadržaja MPEG-21MPEG-21 – okvir za prenos i isporuku multimedijalnih

sadržaja

46

Savremeni principi projektovanja telekomunikacionih sistema podrazumevaju integraciju heterogenih telekomunikacionih servisa (govor, muzika, podaci, nepokretna i pokretna slika) preko zajedničke telekomunikacione mreže Moguće je primeniti različite sisteme prenosa i Moguće je primeniti različite sisteme prenosa i

komutacijekomutacije Zajednički imenilac – IP tehnologija Zajednički imenilac – IP tehnologija

IIzzobliobliččenjaenja pri pri prenosu signalaprenosu signala

48

Izobličenja pri prenosu Izobličenja pri prenosu signalasignala

Ukoliko je sistem linearan, tj. Ukoliko je sistem linearan, tj. ff22(t)=kf(t)=kf11(t)(t), signal nije , signal nije

izobličenizobličen;

k je konstanta; za k1 sistem unosi slabljenje, a za k1 pojačanje

Signal je izobličen ukoliko je Signal je izobličen ukoliko je ff22(t) (t) kfkf11(t)(t)

h(t) – funkcija prenosa sistema

49

Osnovni uzročnici Osnovni uzročnici izobličenjaizobličenja Neidealna amplitudska i fazna karakteristika sistema

(linearna izobličenja) Nelinearnost sistema (nelinearna izobličenja) Nestabilnost sistema Nedovoljna širina frekvencijskog opsega sistema Šumovi Preslušavanje

50

Linearna izobličenjaLinearna izobličenja

Posledica su postojanja reaktansi u telekomunikacionom sistemu

F-ja prenosa sistema je f-ja frekvencije zbog prisustva induktivnosti i kapacitivnosti

U vremenskom domenu: funkcija prenosa je h(t)h(t) Furijeova transformacija: h(t) h(t) H(j H(j))

H(jH(j) =A() =A() e ) e jf(jf())

gde je A() – amplitudska karakteristika, a f() – fazna karakteristika

51

Amplitudska izobličenjaAmplitudska izobličenja propusni opseg propusni opseg

B=fB=frr-f-fnn

idealna realna

logaritamska

primer realne

52

Granice u kojima treba da se nalazi amplitudska karakteristika telefonskog kanala prema ITU-T preporuci G.120; dozvoljene granice varijacije nivoa telefonskog signala tokom vremena; za druge signale, takođe postoje propisane granice u kojima treba da se nađe amplitudska karakteristika

dB

200 300250

600400

2400 29002700

30503000

3400 HzFrekvencija

Sla

blje

nje

– 1.0

– 0.5

0

1.0

2.0

2.5

3.5

6.5

10

53

Primer : ulazni signal je uu11(t) = Usin(t) = Usint +U/2 sin 3t +U/2 sin 3ttako je amplitudska karakteristika takva da joj je slabljenje na 3 2 puta veće nego na , izlazni signal će biti uu22(t) = U sin(t) = U sint +U/4 sin 3t +U/4 sin 3tt

Originalni signal

Amplitudski izobličen signal

54

Realno amplitudska karakteristika može znatno da odstupa od propisane i tada se u sistem ugrađuju amplitudski korektori

55

Fazna izobličenjaFazna izobličenja

idealna realna

56

Primer : ulazni signal je u u11(t) =(t) = Usin Usin t +U/2 sin 3t +U/2 sin 3tt

ako je fazna karakteristika takva da komponenti na 3ako je fazna karakteristika takva da komponenti na 3 pomerapomera fazu zafazu za , , izlazni signal će bitiizlazni signal će biti

uu22(t) = U sin(t) = U sint +U/2 sin (3t +U/2 sin (3t +t +))

Fazno izobličen signal

d

d )()(

k)(idealno

Kritično za digitalne sisteme

Originalni signal

57

Nelinearna izobličenjaNelinearna izobličenja

Potiču od toga što su mnoge komponente sistema nelinearni elementi: vodovi, diode, tranzistori, transformatori, ...

Menjaju oblik signala pri prenosu; u spektru signala se pojavljuju komponente koje nisu samo translirane komponente ulaznog signala

Dele se na: Harmonijska izobličenjaHarmonijska izobličenja Intermodulaciona izobličenjaIntermodulaciona izobličenja

58

Harmonijska izobličenjaHarmonijska izobličenja Ako je f-ja prenosa takva da je izlazni signal

uu22(t)=a(t)=a00+a+a11uu11(t)+a(t)+a22uu1122(t)+a(t)+a33uu11

33(t)+...(t)+...

za uu11(t)=U(t)=U11coscostt, izlazni signal će biti

uu22(t)=U(t)=U11––00+U+U11––coscost+Ut+U11––22cos2cos2+U+U11––33cos 3cos 3t +...t +... Pored neizobličenog signala na , javljaju se i

komponente na 2, 3,... harmonici Mera za harmonijska izobličenja je faktor distorzije

gde je:

... 23

22

%,...%, 100U

U100

U

U 322

59

Intermodulaciona Intermodulaciona izobličenjaizobličenja (1) (1) Nastaju kada na ulaz nelinearnog sistema dolazi

složenoperiodičan signal Na izlazu se, pored harmonika učestanosti ulaznog signala,

javljaju i komponente čije su učestanosti zbirovi i razlike učestanosti ulaznog signala i komponente čije su frekvencije zbirovi i razlike harmonika i frekvencija ulaznog signala

U izlaznom signalu se javljaju: Neizobličeni izlazni signal Harmonici svih učestanosti ulaznog signala Intermodulacioni produkti prvog reda f1±f2 Intermodulacioni produkti viših redova 2f1 ± f2, 2f2 ± f1, ...

60

IntIntermodulaciona ermodulaciona izobličenjaizobličenja (2) (2)

f1

U1(jf)

U2(jf)

f1+f2f1-f2

2f1-f22f2-f1

2f1+f2 2f2+f1

f2f1 3f1 3f2

Spektar ulaznog signala čiji je oblik: u1(t)=Ucos 1t+Ucos2t

Spektar izlaznog signala kada je karakteristika izlaz ulaz polinom trećeg reda

61

Primer: Primer: Spektar ulaznog signala je u opsegu od f1 do f2 (širina B)Najkritičnija je situacija sa intermodulacionim produktima trećeg reda jer se nalaze u opsegu učestanosti u kome je i koristan signal i ne mogu da se eliminišu filtrom

62

Izobličenja u digitalnom prenosuIzobličenja u digitalnom prenosuuzročuzročnicnici: karakteristike sistema, i: karakteristike sistema, regeneratora, sinhrregeneratora, sinhroonizacija, postojanje nizacija, postojanje histerezisa između dva stanjahisterezisa između dva stanja

Neizobličen digitalni signal

Izobličen digitalni signal

63

Uticaj širine propusnog opsega: Uticaj širine propusnog opsega: uži propusni opseg uži propusni opseg izobličenja veća izobličenja većaPrimer : propusni opseg sistema je Primer : propusni opseg sistema je ograničen na 3fograničen na 3f00

64

Intersimbolska interferencijaIntersimbolska interferencijamin širina propusnog opsega da ne dođe do ISI je min širina propusnog opsega da ne dođe do ISI je BBminmin=f=fTT/2/2 (prvi (prvi

Nikvistov kriterijum)Nikvistov kriterijum)pošto amplitudska karakteristika sistema nije idealna, praktično pošto amplitudska karakteristika sistema nije idealna, praktično potrebna širina propusnog opsega je potrebna širina propusnog opsega je B=0.8 fB=0.8 fTT

65

BER – Bit Error RateBER – Bit Error Rate ITU-T preporuke

govor 10-6

teleks 10-4

videotelefon od 10-6 do 10-7

podaci od 10-7 do 10-8

faks od 10-5 do 10-6

elektronska pošta od 10-5 do 10-6

Primer : kod prenosa govora brzinom (bit rate, bitska brzina ili binarni protok) od 64 kb/s, na milion primljenih bita dozvoljeno je da jedan bude primljen pogrešno

ŠumoviŠumovi

67

ŠUMOVIŠUMOVI Šumovi su neželjeni signali koji prekrivaju i Šumovi su neželjeni signali koji prekrivaju i

maskiraju signal koji nosi informacijumaskiraju signal koji nosi informaciju Šumovi ambijenta Šumovi usled varničenja u električnim sistemima Kosmički šumovi Šumovi izvora za napajanje Šumovi kvantizacije Intermodulacioni šumovi Termički šumovi Šumovi poluprovodničkih komponenti Šumovi preslušavanja

68

Uticaj šumovaUticaj šumova

69

Termički šum (1)Termički šum (1)

Uvek prisutan, sem na temperaturi apsolutne nule Beli šum – karakteriše uniformna raspodela spektralne

gustine snage (za frekvencije ispod1000 GHz) Gausov šum – statistička raspodela trenutnih

amplituda je normalna, sa srednjom vrednošću nula i varijansom koja je jednaka snazi PNth

gde je: k =1.38 x 10 – 23 (W sec/K) Bolcmanova konstanta

T ( K) je apsolutna temperatura provodnika B =fv - fn ( Hz) - frekvencijski opseg sistema

PNth = kTB

70

Termički šum (2)Termički šum (2)

Efektivna vrednost napona termičkog šuma

UN2 = 4kTBR (V)

gde su:

k =1.38 x 10– 23 (W sec/K) Bolcmanova konstantaT ( K) je apsolutna temperatura provodnikaB =fv - fn ( Hz) - frekvencijski opseg sistemaR ( Ω ) - otpornost provodnika

~

Otpornik kao generator šuma Ekvivalentno kolo Napon šuma otpornika

71

Poluprovodničke komponente (diode, tranzistori, FET-ovi, MOSFET-ovi, integrisana kola, ...) generišu šumove

Osnovni uzrok: broj slobodnih nosilaca stalno varira pri konstantnim uslovima što je posledica statističkih pojava generisanja i rekombinacije slobodnih nosilaca; kvadrat efektivne struje šuma je

IINN22=2eIB=2eIB

gde je e=1.6 x10-19 (C) – elementarni kvant elektriciteta, I (A) – jednosmerna komponenta struje kroz poluprovodnički element, B=fv – fn (Hz) – frekvencijski opseg sistema

Na nižim frekvencijama javlja se dodatni šum koji je posledica površinskih pojava poluprovodnika; raste sa opadanjem frekvencije

Na višim frekvencijama javlja se šum prouzrokovan inertnošću difuzije slobodnih nosilaca; raste sa porastom frekvencije

Šumovi poluprovodničkih Šumovi poluprovodničkih komponentikomponenti

72

Šumovi preslušavanjaŠumovi preslušavanja

Preslušavanje je neželjeni međusobni uticaj između signala koji se prenose kroz susedne kanale

Preslušavanje može biti razumljivo i nerazumljivo (manifestuje se kao šum preslušavanja)

Šumovi preslušavanja potiču od: Prelaženja signala iz jednog voda u drugi susedni preko

međusobnih induktivnosti i kapacitivnosti Neidealnih karakteristika filtara koji bi trebalo da izdvoje

samo opseg jednog frekvencijskog kanala, ali se u izdvojenom delu pojave i delovi spektra iz susednih kanala

Preklapanja impulsa sa delovima impulsa iz susednih kanala

73

Merenje šumovaMerenje šumova Merenje se vrši električnim instrumentima: ampermetar,

voltmetar, vatmetar U merenje se uključuju subjektivne osobine čovečijeg uha koje

ima različitu osetljivost za različite frekvencije tako što se signal prvo propušta kroz psofometrijski filtar koji imitira osetljivost čovečijeg uha

Jedinica dBmp dBmp (decibel po milivatu, psofometarski)

FN

0.3 3.4

Psofometrijski filtar

f (kHz)

FN

0.3 3.4f (kHz)

Beli termički šum Težinski termički šum

FN – spektralna gustina snage šuma

74

Psofometarske težinske Psofometarske težinske krivekrive

govor

broadcasting

75

Odnos signal/šumOdnos signal/šum

Odnos srednje snage signala i srednje snage šuma

Za telefoniju: SNR 50 dB Za muziku: SNR 47 dB Za televiziju: SNR 52 dB Ne bismo uopšte primetili šum kada bi u tlf. prenosu bio

SNR =65 dB, ali bi to bio prevelik zahtev za TK sistem Šenon – max kapacitet digitalnog kanala je

)(log dBP

P10SNR

N

S

)/()(log sbSNR1BC 2

76

Faktor šumaFaktor šuma

Faktor šuma je mera koja pokazuje koliki je doprinos pojedinih delova telekomunikacionog sistema ili njegovih pojedinih delova odnosu signal/šum

SNR1 je odnos signal/šum na ulazu, a SNR2 je odnos signal/šum na izlazu

Za realan sistem F>0 Vrednost F je mera kvaliteta prijemnika

)(log dBSNRSNR

10F2

1