TVORBA OBSAHOV PRE E-LEARNING

projekt realizovaný s finančnou pomocou ESF

OSI model – princípy fyzickej vrstvy

multimediálna učebnica

Žilinská univerzita v Žiline

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Obsah 1. ÚVOD .................................................................................................................................... 3 2. VRSTVOVÉ MODELY SIETE............................................................................................. 3

2.1 Dôvody pre vytvorenie vrstvového modelu ................................................................. 3 2.2 Príklad vrstvového modelu ľudskej komunikácie........................................................ 3

3 VRSTVOVÝ REFERENČNÝ MODEL ELEKTRONICKEJ KOMUNIKAČNEJ SIETE... 4 3.1 Vrstvy RM OSI ............................................................................................................ 5 Dôležité štandardy na rôznych úrovniach OSI modelu sú na obr. 3. ................................. 6

3.1.1 Princíp komunikácie vo vrstvovom modeli............................................................ 6 3.1.2 Služby vo vrstvovom modeli .................................................................................. 9 3.1.3 Funkcie vrstiev OSI modelu ................................................................................ 10 3.1.4 Prenosové dátové jednotky.................................................................................. 12

4 Sieťová architektúra TCP/IP ................................................................................................. 13 5 Porovnanie modelu OSI a architektúry TCP/IP .................................................................... 14 6 Fyzická vrstva ....................................................................................................................... 16

6.1 Základné funkcie fyzickej vrstvy ................................................................................. 16 6.2 Ďalšie funkcie a služby fyzickej vrstvy ....................................................................... 17 6.3 Signály v komunikačných sieťach............................................................................... 17

6.3.1 Grafické znázornenie signálov ............................................................................ 18 6.3.2 Matematické vyjadrenie signálov........................................................................ 19 6.3.3 Parametre pre hodnotenie signálu ...................................................................... 20

6.4 PDU – Protocol Data Unit fyzickej vrstvy ................................................................. 24 6.5. Vytváranie fyzického spojenia ................................................................................... 25 Sériový a paralelný prenos dát ......................................................................................... 25 Synchrónny a asynchrónny prenos................................................................................... 26 6.6 Štandardizované rozhrania pripojenia ma fyzickú vrstvu.......................................... 26 6.7. Prenos signálu.......................................................................................................... 30

6.7.1 Vlastnosti prenosových kanálov .......................................................................... 30 6.7.2 Charakteristiky prenosových médií ..................................................................... 32 6.7.3 Typy prenosových médií ...................................................................................... 32 6.7.3 Prispôsobenie signálu prenosovému médiu ........................................................ 39 6.7.4 Modulácie signálu ............................................................................................... 42

Typy modulácií ........................................................................................................................ 42 Analógové modulácie............................................................................................................... 43

Amplitúdová modulácia AM............................................................................................ 43 Frekvenčná a fázová modulácia, FM, PM........................................................................ 44 Analógové modulácie s digitálnym modulačným signálom ............................................ 44

Impulzné modulácie ................................................................................................................. 46 Nekvantované impulzné modulácie ................................................................................. 46 Kvantované impulzné modulácie ..................................................................................... 46

Použitie modulácií.................................................................................................................... 47 6.8 Viacnásobný prenos signálu....................................................................................... 48

6.8.1 Frekvenčný multiplex, FDM (Frequency Division Multiplex) ........................... 49 6.8.2 Časový multiplex, TDM (Time Division Multiplex) ............................................ 49 6.8.4 Vlnový multiplex, WDM (Wavelenght Division Multiplex) ................................. 50

6.9 Prenosové systémy ..................................................................................................... 51 6.9.1 Prenosové systémy FDM ..................................................................................... 51 6.9.2 Prenosové systémy TDM ..................................................................................... 52 6.9.3 Prenosové systémy WDM .................................................................................... 53

2

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 1. ÚVOD Navrhnúť a realizovať komunikačnú sieť je zložitá úloha, ktorá vyžaduje dodržiavanie rôznych kritérií a požiadaviek tak, aby bolo možné implementovať rôzne technológie v jednotlivých častiach siete, a aby komunikácia bola na požadovanej úrovni kvality. K tomu, aby elektronické komunikačné siete mohli flexibilne poskytovať súčasné a aj budúce služby, je potrebné vytvoriť úplnú sieťovú architektúru. Sieťová architektúra predstavuje štruktúru riadenia komunikácie v systémoch, čo je špecifikované súborom činností, umožňujúcich výmenu informácie medzi dvomi a viacerými subjektmi. Skôr než je vytvorená sieťová architektúra, vytvára sa abstraktná predstava o komunikačnom systéme na základe modelov. Model je všeobecne zjednodušené zobrazenie systému a jeho popis metódou analógie. Model je určitá predstava, plán, reprezentácia alebo popis znázornenia hlavného objektu, alebo spolupracujúcich objektov v systéme. Pre komunikačný systém možno vytvoriť viac modelov, prostredníctvom ktorých je možné získať predstavu o činnosti a návrhu komunikačných sietí. Najviac používané sieťové modely sú vrstvové modely (layers models). Základom všetkých vrstvových modelov je referenčný model OSI (Open System Interconnection). Jeho princípy sú obsahom tejto publikácie.

2. VRSTVOVÉ MODELY SIETE

2.1 Dôvody pre vytvorenie vrstvového modelu Vytvorenie vrstvových modelov sietí si vyžiadalo množstvo úloh, ktoré boli spojené s návrhom elektronických komunikačných sietí. Dátové siete a potreba rozširovania možností používateľov vyžadovala zložitosť technického a programového vybavenia všetkých častí komunikačných sietí. Komunikácia a jej riadenie sa stávali čím ďalej, tým viac, zložitejším problémom. Preto sa pristúpilo k rozdeleniu komunikačného procesu na niekoľko dielčích procesov, ktoré predstavovali všeobecnejšie problémy riešenia. Každý takýto proces sa označil ako pojem vrstva (layer). Vrstva je tu fiktívnym pojmom, ktorý v sebe zahrňuje vlastnosti technického alebo programového vybavenia konkrétneho komunikačného zariadenia, ktoré vykonáva určité funkcie. Rozčlenenie do vrstiev odpovedá hierarchii činností, ktoré sa pri riadení komunikácie v elektronických komunikačných sieťach vykonávajú. Požiadavky kladené na komunikačnú sieť sú tak dekomponované na menšie celky, ktoré sa riešia samostatne a nezávisle na sebe.

2.2 Príklad vrstvového modelu ľudskej komunikácie Princíp mechanizmu vrstvového riadenia je možné vysvetliť aj na inom komunikačnom prostredí ako je komunikačná sieť. Komunikácia medzi dvoma zariadeniami a použitie protokolov pre komunikáciu sa dá vysvetliť na nasledujúcom príklade komunikácie dvoch cudzincov, obrázok 1. Každý z nich ovláda len svoj jazyk a preto si musia na vzájomnú komunikáciu zaobstarať prekladateľku do spoločného jazyka. Vzájomne si obaja cudzinci vymieňajú svoje myšlienky, komunikujú medzi sebou. Z pohľadu skutočného prenosu informácie je táto komunikácia virtuálna nie reálna. V skutočnosti svoje informácie odovzdávajú svojim prekladateľkám a tie ďalej spolu komunikujú prostredníctvom komunikačného média, napríklad pomocou telefónu. Ak sa na tento príklad pozrieme ako na vrstvový model, uvidíme na najvyššej vrstve dva subjekty, ktorými sú cudzinci, ktorý chcú spolu komunikovať. Na to aby bola táto komunikácia úspešná, využívajú služby nižšej vrstvy, ktorými sú prekladateľky. Táto vrstva si musí najprv dohodnúť jazyk, v ktorom bude realizovaná komunikácia. Keď je toto splnené,

3

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 opäť sa komunikácia posunieme o vrstvu nižšie, napríklad k telefónnej službe, alebo poštovej službe. Cudzinci využívajú služby prekladateliek, čo je nižšia vrstva, prekladateľky využívajú telefonovanie alebo poštu, čo je rovnako služba nižšej vrstvy. Pravidlá, ktoré dodržiavajú pri komunikácii sa všeobecne označujú ako protokoly. Pojem komunikácia je tu vnímaný z dvoch pohľadov. Komunikácia v zmysle výmeny obsahu vo vodorovnom smere, medzi cudzincami, medzi prekladateľkami, a skutočný prenos informácie komunikáciu vo zvislom smere. cudzinec – prekladateľ, prekladateľ – telefón.

Obr. 1. Trojvrstvová komunikácia (animácia)

3 VRSTVOVÝ REFERENČNÝ MODEL ELEKTRONICKEJ

rvý štandard pre vrstvový model elektronickej komunikačnej siete bol vytvorený

izáciu spôsobil vývoj dátových a počítačových sietí rôznych koncepcií

niť, že celý štandard nie je

KOMUNIKAČNEJ SIETE Pmedzinárodnou štandardizačnou organizáciou ISO (International Organisation for Standardisation) a názov štandardu je Reference Model of Open Systems Interconnection - Referenčný model prepojovania otvorených systémov – OSI. V praxi sa obvykle označuje skratkou RM OSI alebo len ISO-OSI. Ako norma ISO má číslo 7498, a súčasne bol prevzatý aj organizáciou CCITT - Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphoniqe, ako jej štandard X.200. Dôvod pre štandarda od rozličných výrobcov, ktoré na začiatku vývoja neboli kompatibilné. Preto vznikla naliehavá potreba jednotného štandardu, pre vzájomné prepojovanie komunikačných a počítačových systémov pochádzajúcich od rôznych výrobcov. Slová Reference Model, alebo referenčný model majú zdôrazjedným konkrétnym návrhom spôsobu, ako riešiť vzájomné prepojovanie v konkrétnej komunikačnej sieti, ale je spoločným rámcom či vzorom, podľa ktorého by malo byť vzájomné prepojovanie elektronických komunikačných systémov v sieťach riešené. Prívlastok otvorený - open zdôrazňuje, že systém, vyhovujúci štandardu je schopný vzájomného prepojenia zo všetkými ostatnými systémami v sieti na celom svete, ktoré vyhovujú tomuto štandardu. Ide predovšetkým o základné programové vybavenie sietí, ktoré bezprostredne

4

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 ovláda technické prostriedky siete/sieťový hardvér a ich prostredníctvom prevádzku celej elektronickej komunikačnej siete. Model OSI zostal sa tak stal iba sieťovým modelom, ktorý vytvára teoretickú predstavu o určitom počte vrstiev a o tom, čo ktorá vrstva má robiť. Neobsahuje konkrétne požiadavky, ako má ktorá vrstva svoje úlohy plniť. Funkcie konkrétnej technológie sú vyvíjané samostatne a sú špecifikované v protokoloch, ktoré sú neskôr implementované do modelu konkrétnej technológie. Ak je vrstvový model vytvorený pre konkrétnu technológiu, potom sa označuje ako sieťová architektúra alebo protokolový sieťový model príslušnej technológie. Príkladom je asi najznámejšia sieťová architektúra TCP/IP. OSI model pokrýva celú problematiku komunikácie. Stal sa východiskovým modelom pre tvorbu sieťovej architektúry. Tento model je teoretickým základom pre realizáciu komunikačných sietí.

3.1 Vrstvy RM OSI Referenčný model OSI rozdeľuje komunikáciu medzi dvoma komunikačnými zariadeniami A a B do siedmych vrstiev, ktoré sú znázornené na obrázku 2. SystémA Systém B Aplikačná Aplikačná vrstva vrstva

Prezentačná Prezentačná vrstva vrstva

Relačná Relačná vrstva vrstva

Transportná Transportná

vrstva vrstva

Obr. 2. Sedem vrstvový referenčný model OSI

Riešenie komunikácie podľa modelu OSI spočíva v dekompozícii na hierarchicky usporiadané vrstvy (layers). Medzi jednotlivými vrstvami príslušného systému sú špecifikované rozhrania (interfaces), ktoré zabezpečujú súčinnosť susedných vrstiev. Každá vrstva má na starosti zaistenie presne vymedzeného okruhu funkcií. Mechanizmy, pomocou ktorých príslušná vrstva tieto funkcie zaisťuje potom ponúka ako svoje služby k využitiu bezprostredne vyššej vrstve. Vyššia vrstva využíva služby vrstvy bezprostredne nižšej a sama ponúka svoje služby vrstve bezprostredne vyššej. Príslušné vrstvy plnia zabezpečujú odpovedajúce v spolupráci s rovnoľahlými vrstvami komunikujúceho zariadenia. Partneri pri komunikácii v sieti sú preto tie vrstvy, ktoré sa nachádzajú na rovnakej hierarchickej úrovni vrstiev.

Sieťová vrstva

Spojová vrstva

Fyzická vrstva

Fyzická vrstva

Spojová vrstva

Sieťová vrstva

Sieťová vrstva

Spojová vrstva

Fyzická vrstva

Fyzická vrstva

Sieťová vrstva

Spojová vrstva

Komunikačná sieť

5

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Rovnoľahlé vrstvy musia dodržovať spoločné pravidlá vzájomnej komunikácie, ktoré sa všeobecne označujú ako protokoly (protocols), a sú špecifické pre zaistenie funkcií príslušnej vrstvy. Protokol je tak súbor pravidiel, ktoré rovnoľahlé vrstvy vrstvového modelu používajú pre vzájomnú komunikáciu. Pre jednu vrstvu môže byť špecifikovaných viac rôznych protokolov, označovaných aj ako sústava/rodina protokolov (protocol suite). Referenčný model ISO-OSI nešpecifikuje žiadne konkrétne protokoly, pomocou ktorých by funkcie jednotlivých vrstiev mali byť realizované. Referenčný model len vymedzuje jednotlivé vrstvy a špecifikuje funkcie, ktoré by tieto vrstvy mali riešiť. Protokoly a služby pre jednotlivé vrstvy vznikajú ako samostatné štandardy, alebo sú štandardy prevzaté z iných organizácií. Postupne tak vznikali a stále vznikajú, či sú preberané protokoly, definujúce možné spôsoby realizácie jednotlivých vrstiev ISO-OSI modelu. Princíp vrstvového modelu má mnoho výhod. Najvýraznejšia výhoda je v tom, že pri zmene protokolu v jednej vrstve nie je potrebné meniť protokoly v iných vrstvách. Pravidlá vrstvových modelov nie sú špecifikované len pre referenčný model ISO-OSI. Prijímajú ich za svoje všetky existujúce sieťové modely a architektúry a líšia sa v tom, koľko vrstiev špecifikujú a aké funkcie im prisudzujú. Konkrétny systém vrstiev, služieb, funkcií a protokolov potom tvorí vrstvovú sieťovú architektúru príslušnej technológie, pričom referenčný model tvorí jej základ. Dôležité štandardy na rôznych úrovniach OSI modelu sú na obr. 3.

Obr. 3 Dôležité štandardy OSI modelu

3.1.1 Princíp komunikácie vo vrstvovom modeli

Každá zo siedmych vrstiev OSI modelu vykonáva skupinu jasne definovaných funkcií potrebných pre komunikáciu. Pre svoju činnosť využíva služieb nižšej vrstvy a svoje služby poskytuje vyššej vrstve. Podľa referenčného modelu nie dovolené vynechávať vrstvy, ale niektoré vrstvy nemusia byť aktívne. Také vrstvy sa označujú nulové alebo transparentné. Kľúčové komponenty komunikačného procesu tak tvoria:

6

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Vrstvová služba, ktorá predstavuje množinu funkcií, ktoré príslušná vrstva poskytuje nadradenej vrstve. Pre službu sú používané aj pojmy poskytovateľ služby a používateľ služby. Poskytovateľ služby je nižšia vrstva a používateľ služby je vyššia vrstva. Entita, funkčná jednotka pre poskytovanie služby. Funkcia, aktivita entity (funkčnej jednotky), Protokol, ktorý je súhrnom pravidiel, podľa ktorého prebieha dialóg medzi vzdialenými entitami. Proces komunikácie prostredníctvom vrstvového modelu možno popísať nasledovne. Na začiatku vznikne požiadavka v aplikačnej vrstve. Príslušný podsystém požiada o službu prezentačnú vrstvu. V rámci aplikačnej vrstvy je komunikácia s protiľahlým systémom riadená aplikačným protokolom. Podsystémy v prezentačnej vrstve sa dorozumievajú prezentačným protokolom. Takto sa postupuje stále nižšie až k fyzickej vrstve, kde sa použije pre spojenie prenosové prostredie/prenosové médium. Súčasne sa v zdrojovom systéme pri prechode z vyššej vrstvy k nižšej pridávajú k používateľským (aplikačným) dátam záhlavia jednotlivých vrstiev. Tak dochádza k postupnému zapuzdrovaniu (encapsulate) pôvodnej informácie. U príjemcu sa riadiace informácie jednotlivých vrstiev postupne spracovávajú a vykonávajú ich funkcie. Dochádza k „odpuzdrovaniu“ zapuzdrených dát, a v aplikačnej vrstve objavia len prenášané používateľské dáta. Zapuzdrovanie pribalí k dátam pred prenosom po komunikačnom médiu potrebné informácie jednotlivých protokolov. Dáta tak pri „ceste cez vrstvy OSI modelu“ získajú ďalšie informácie, ktoré sa označujú ako záhlavie a zápätie, alebo hlavička (header). Znázornenie zapuzdrenia je na obr. 4.

A B

Obr. 4 Zapuzdrenie dát

Pri zapuzdrovaní sa pri každom príchode na novú vrstvu blok prenášaných informácií zväčší o blok informačných dát príslušnej vrstvy. Keď sa blok dát dostane až k najnižšej vrstve, nasleduje už iba samotné fyzické médium, cez ktoré sa výsledný blok prenáša. Výmena informácií medzi rovnoľahlými vrstvami je uskutočňovaná pomocou protokolu každej vrstvy cez bloky, označované ako protokolárne dátové jednotky (PDU). Obrázok 5 zobrazuje všeobecnú protokolovú dátovú jednotku PDU OSI modelu. Táto PDU obsahuje záhlavie

Aplikačná vrstva

Prezentačná vrstva

Relačná vrstva

Transportná vrstva

Sieťová vrstva

Spojová vrstva

Fyzická vrstva

Aplikačná vrstva

Prezentačná vrstva

Relačná vrstva

Transportná vrstva

Sieťová vrstva

Spojová vrstva

Fyzická vrstva

Dáta

ah

ph

rh

th

sh

sh st

Bity

7

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 a zápätie s kontrolnými informáciami (PCI) a používateľské informácie označené ako dáta (SDU).

Obr. 5 Všeobecný OSI protokol

Aby dáta boli prenesené od zdroja k cieľu, každá vrstva OSI modelu zdroja musí komunikovať pomocou pre ňu špecifického PDU so svojou rovnoľahlou vrstvou cieľa. Táto forma komunikácie je označovaná ako peer-to-peer komunikácia a je znázornená na obr.6.

Obr.6 Peer- to- peer komunikácia Komunikácia medzi entitami rovnakých vrstiev dvoch komunikujúcich systémov nie fyzická ale virtuálna. Virtuálna je v tom zmysle, že medzi nimi nie je vytvorený žiadny priamy komunikačný kanál. Princíp virtuálnej komunikácie, znázornený na obr.7, je nasledovný. Na vysielacej strane sa PDU - protocol data unit entity n+1vej vrstvy ako blok informácií prenesie do nižšej vrstvy cez softvérový port označovaný ako SAP - Service Access point. Každý SAP je označený unikátnym identifikátorom, spravidla číslom portu. Blok informácií prechádzajúci entitami vrstvy n a n+1 pozostáva z kontrolnej informácie a SDU – service data unit, ktorá je zároveň PDU – protocol data unit vrstvy n+1. Entita n-tej vrstvy používa svoje PCI na vytvorenia záhlavia, ktoré je pripojené k SDU a tak vytvára PDU n-tej vrstvy. Na prijímacej strane n-tá vrstva použije záhlavie na vykonanie protokolu a doručí SDU odpovedajúcej n+1 vrstve. Poskytovanie a používanie vrstvovej služby je realizované pomocou service primitive, ktorými sú:

• Žiadosť (Request) • Indikácia (Indication) • Odpoveď (Response) • Potvrdenie (Confirmation)

DÁTA

Apl

ikač

ná

Rel

ačná

Spoj

ová

Tra

nspo

rtná

Lin

ková

Fyzi

cká

Sieť

ová

PCI Protocol Control Information -záhlavie SDU Service Data Unit PCI Unit -zápätie

PDU Protocol Data Unit

PDUE ita nt

Bn -

vrstva

Entit A

n -

vrstva

Entita n+1

vrstvy

Entita n+1

vrstvy

8Request

Indication

Confirmation Respons

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Rozhranie

Obr. 7Vrstvové služby Funkcie jednotlivých primitív služieb - service primitive sú nasledovné:

• Request – generuje entita používateľa služby, aby vyvolal určitú službu a odovzdal poskytovateľovi služby parametre potrebné k úplnej špecifikácii požadovanej služby.

• Indication – generuje entita poskytovateľ služby, aby upozornil „svojho“ používateľa služby, že partnerský používateľ služby (na vzdialenom systéme) vyvolal akciu.

• Response –generuje entita používateľa služby, aby potvrdil, že bola dokončená procedúra v predošlom kroku, ktorú používateľ vyvolal.

• Confirmation –generuje entita poskytovateľa služby a dáva tak správu pre entitu používateľa služby o výsledku procedúry, ktorú vyžadoval predošlou požiadavkou - primitiv request.

3.1.2 Služby vo vrstvovom modeli

Služby poskytované príslušnou vrstvou môžu byť nespojovo alebo spojovo orientované. Pri spojovo orientovaných službách je vytvárané virtuálne spojenie, ktoré má 3 fázy:

1. Vytvorenie spojenia medzi 2 vrstvami cez SAP. Nastavenie obsahuje dohodnutie parametrov spojenia.

2. Prenos SDU pomocou protokolov. 3. Zrušenie spojenia a uvoľnenie alokovaného miesta pre spojenie.

Pri nespojovo orientovaných službách tento proces nie je potrebný, pretože sa SDU posiela priamo cez SAP bez vopred vytvoreného spojenia. V tomto prípade, však musia kontrolné informácie v SDU obsahovať všetky adresné informácie na jej prenos. Služby poskytované vrstvami môžu byť potvrdzované alebo nepotvrdzované. Záleží to na tom, či odosielateľ musí byť informovaný o výsledku alebo nie. Príklad potvrdzovanej a nepotvrdzovanej služby je na obr. 8.

9

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Obr. 8 Príklady potvrdzovanej a nepotvrdzovanej služby

3.1.3 Funkcie vrstiev OSI modelu Aplikačná vrstva - funkciou vrstvy je poskytovať služby koncovému používateľovi, umožňujúce komunikáciu medzi aplikačnými procesmi. Medzi typické služby tejto vrstvi patria:

• File Transfer Protocol (FTP) • Elektronická pošta • Virtual Terminal System...

- zastupuje služby, ktoré priamo podporujú užívateľské aplikácie Aplikačná vrstva sprístupňuje informačno-komunikačným systémom a ich službám prostredie OSI. Prezentačná vrstva - funkciou tejto vrstvy je príprava služieb pre aplikačnú vrstvu k interpretácii vymieňajúcich dát. Pripravuje ich interpretáciu tak, aby komunikujúce aplikačné procesy svoje dáta najprv transformovali do spoločného štandardného formátu, preniesli ich, a nakoniec transformovali späť. Teda, snaží sa o zhodu v syntaxi a sémantike (kódovanie/ASCII, kompresia, šifrovanie). Prezentačná vrstva koordinuje kódovanie a syntax vymieňaných dát. Relačná vrstva - funkcia relačnej vrstvy je kontrolu dát a synchronizácia. Po vytvorení relácii, spojenia medzi dvoma procesmi, nastáva fáza prenosu dát, pri ktorej môže dôjsť ku chybám. Pri rozpoznaní a korekcii chyby niektorou z nižších vrstiev, je možné v posielaní po odstránení chýb opäť pokračovať, aj napriek tomu, že by sa muselo znovu naviazať spojenie.

p

oužívateľ poskytovateľ používateľ používateľ poskytovateľ používateľ

N N-1 N N N-1 N

request

response

indication

indication

confirmation

request

T 1

T 2

T 4

T 3

T 2

T 1

Služba nepotvrdzovaná

Služba potvrdzovaná

10

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 - služby poskytujúce prezentačnej vrstve slúžia na vytvorenie, sledovanie a ukončenie logických spojení Relačná vrstva poskytuje informačným systémom nástroje pre riadenie a synchronizáciu ich dialógov. Transportná vrstva - funkciou vrstvy je príprava obsluhy pre vyššiu vrstvu. Oslobodzuje relačnú vrstvu od nutnosti určenia optimálnej cesty, kontroly toku dát, preťaženia a chýb na tejto úrovni. Protokoly tejto vrstvy prijímajú správy z vyšších vrstiev a pripravujú bloky informácií nazývaných segmenty alebo datagramy, pre prenos medzi zariadeniami. Prijaté časti správ musia byť v tom istom poradí, ako boli vyslané. - transportné spojenie sa môže zdať ako koncový bod transportného spojenia. Ale medzi rovnakým párom transportných adries môže existovať viacej transportných spojení. - od služby transportnej vrstvy sa očakáva naviazanie spojenia, prevedenie (uskutočnenie) prenosu medzi koncovými zariadeniami a jeho ukončenie. V prípade detekcie chyby transportnou vrstvou, musí byť o tom relačná vrstva informovaná. Transportná vrstva upravuje bloky informácií pre prenos medzi koncovými zariadeniami a zabezpečuje kvalitu spojenia na požadovanú úroveň. Sieťová vrstva - služby sieťovej vrstvy slúžia pre primárne vytvorenie optimálnej cesty v sieti, to zahrňuje aj sieťové adresovanie a usporiadanie poradia prenášaných fragmentov v paketoch - funkcia tejto vrstvy je smerovanie, riadenie toku a poskytovať prenos dát v komunikačnej sieti formou prepojovania paketov, alebo prepojovaním okruhov služba prepojovania paketov spočíva v smerovaní paketov od zdrojového zariadenia k cieľovému, zvyčajne prechádzajúcich cez množstvo prepojovacích liniek a uzlov, v ktorých sa smerovanie vykonáva. Smerovacie protokoly sú procedúry, ktoré vyberajú cestu v sieti. Uzly musia spolupracovať, aby smerovanie bolo efektívne, a preto je táto vrstva najkomplexnejšia v referenčnom modeli. Sieťová vrstva smeruje tok dát organizovaných do paketov. Spojová/ linková vrstva - funkcie vrstvy poskytujú zahajovanie a ukončenie prenosu, synchronizáciu a reguláciu dátového toku, zabezpečovanie a opravu chýb pri prenose, fyzické adresovanie, prenos rámcov (bloky informácií) medzi dvoma uzlami. Vrstva rozdeľuje informácie na postupnosť bitov, ktoré sa budú prenášať. Tiež však pripája kontrolné a adresné informácie. Táto vrstva sa využíva hlavne vtedy, ak je komunikačné spojenie náchylné na chyby. - poskytuje sieťovej vrstve službu umožňujúcu prepojenie okruhov vo fyzickej vrstve - Protokoly, ktoré sa využívajú:

• BSC - Binary Synchronous Communications • HDLC - High level Data Link Control procedure • PPP - Point - to - Point Protocol

Spojová/linková vrstva mení tok bitov z fyzickej vrstvy na rámce a tak vytvára spoľahlivú cestu prenosu dátových blokov/ rámcov medzi dvomi bodmi elektronickej komunikačnej siete.

11

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Fyzická vrstva - táto vrstva pracuje na prenose bitov cez komunikačný kanál. Funkciou je príprava funkčných, procedurálnych, mechanických, elektrických a elektronických prostriedkov pre vytvorenie, udržanie a ukončenie dátového obvodu medzi koncovými zariadeniami. Teda, na to bity prešli médiom, musia sa prispôsobiť dostať na médium a na vhodnom mieste dostať späť na terminál v hodnej podobe. Fyzická vrstva prenáša prostý prúd bitov prenosovým médiom.

Znázornenie úloh jednotlivých vrstiev je na obrázku v animácii . OSI_kurz final.swf

3.1.4 Prenosové dátové jednotky Dáta, ktoré chceme preniesť vznikajú v zdroji a sú prenášané k cieľu. Každá vrstva je závislá na službe nižšej vrstvy. Pre poskytnutie tejto služby používa nižšia vrstva zapuzdrenie, aby vložila PDU z vyššej vrstvy do svojho dátového poľa. Potom pripojí potrebné záhlavia a zápätia, ktoré táto vrstva k poskytovaniu svojej funkcie potrebuje. Ďalej sú dáta prenášané dolu vrstvami OSI modelu a v každej vrstve sú pridávané ďalšie záhlavia a zápätia. Keď vrstvy 7, 6 a 5 pridali svoje informácie, doplní štvrtá vrstva ďalšie informácie. Takéto zoskupenie dát, tvorí PDU 4 vrstvy a označuje sa segment. Sieťová vrstva poskytuje službu transportnej vrstve a transportná vrstva jej odovzdáva dáta. Sieťová vrstva zapuzdruje dáta zo 4 vrstvy a pripojením hlavičky ich prenáša dáta rôznymi prepojenými sieťami. Takto zostavená jednotka sa označuje paket. Je to PDU vrstvy 3. Hlavička obsahuje informácie potrebné k prenosu, ako sú zdrojová a cieľová logická adresa,.... Linková vrstva poskytuje službu sieťovej vrstve. Zapuzdruje informáciu od sieťovej vrstvy do rámca, čo je PDU vrstvy 2. Hlavička rámca obsahuje napríklad fyzické adresy potrebné k dokončeniu linkových funkcií. Linková vrstva poskytuje tak sieťovej vrstve službu zapuzdrením informácií sieťovej vrstvy do rámca. Fyzická vrstva poskytuje službu vrstve linkovej. Fyzická vrstva zakóduje linkový rámec do postupnosti bitov pre prenos po prenosovom médiu na prvej vrstve. Znázornenie referenčného modelu s vyznačením protokolov a prenosových jednotiek sú na obr. 9

12

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Protokoly Uzol-uzol

protokoly aplikačnej úrovne

sieťová

linková

sieťová

linková

fyzická fyzická

protokoly sieť- používateľ

protokoly prezentačnej úrovne

protokoly relačnej úrovne

protokoly transportnej úrovne blok

paket

rámec

bit

aplikačná

prezentačná

relačná

transportná

sieťová

linková

fyzická

používateľ

aplikačná

prezentačná

relačná

transportná

sieťová

linková

fyzická

používateľ

segment

Obr. 9 Protokoly a prenosové jednotky v RM OSI

4 Sieťová architektúra TCP/IP TCP/IP sieťová architektúra je množina protokolov, ktorá umožňuje komunikáciu cez viaceré siete rozličných typov. Táto architektúra sa vyvinula z pôvodného zámeru prenosu paketov cez tri nasledovné siete: paketová prepojovacia sieť ARPANET, rádiová paketová sieť a satelitná paketová sieť. Architektúra TCT/IP používa vrstvový model, ale nie sú v nej špecifikované všetky vrstvy RM OSI Sieťová architektúra TCP/IP pozostáva zo štyroch vrstiev, ktoré sú znázornené na obr. 10. Aplikačná vrstva

Transportná

vrstva

Internetová vrstva

Sieťové rozhranie

Obr. 10 TCP/IP sieťová architektúra

13

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Aplikačná vrstva poskytuje aplikačné programy, ktoré na rozdiel od OSI modelu komunikujú priamo s transportnou vrstvou. Protokoly využívané v aplikačnej vrstve sú napríklad TELNET, FTP, SMTP, DNS. Transportná vrstva bola navrhnutá tak, aby umožňovala komunikáciu medzi koncovými zariadeniami. Táto vrstva využíva dva protokoly, TCP (Transmision Control Protocol), ktorý poskytuje spoľahlivý spojovo orientovaný prenos bytov a UDP (User Datagram Protocol), ktorý na rozdiel od TCP nezaisťuje spoľahlivosť prenosu. Protokol TCP je spojovanou službou, príjemca priamo potvrdzuje prijímané dáta, protokol UDP prenáša dáta pomocou datagramov, nezaujíma sa o to, či boli doručené. Sieťová/internetová vrstva zabezpečuje, aby sa jednotlivé pakety dostali od odosielateľa až k svojmu skutočnému príjemcovi, cez všetky brány a smerovače. Tejto vrstve sa tiež hovorí aj IP vrstva, podľa protokolu, ktorý používa (IP protokol). Vrstva sieťového rozhrania zabezpečuje všetko, čo je spojené s ovládaním konkrétnej prenosovej cesty, s priamym vysielaním a prijímaním dátových paketov. Ďalej táto vrstva nie je bližšie špecifikovaná, pretože je závislá na použitej prenosovej technológii. Vrstvu môže tvoriť relatívne jednoduchý ovládač, ale môže ju predstavovať aj veľmi zložitý systém. Sieťová architektúra TCP/IP je architektúrou siete internet. Princípy komunikácie po vrstvách, vysvetľované pre RM OSI, platia aj v tejto architektúre.

5 Porovnanie modelu OSI a architektúry TCP/IP

OSI model aj TCP/IP architektúra majú toho mnoho spoločného. Oba sú založené na používaní postupnosti nezávislých vrstvových protokolov. Tiež funkčnosť vrstiev je približne rovnaká. Napriek týmto zásadným podobnostiam sú tu nasledovné odlišnosti. OSI model bol navrhnutý skôr ako boli vytvorené nejaké príslušné protokoly určitej technológie. OSI model bol použitý pri návrhoch dátových sietí podľa protokolu ITU T X.25. Až zhruba do začiatku roku 1990, bola X.25 jedinou technológiou, ktorá bola používaná pre dátové prenosy. Za dobu vývoja sa však zmenili mnohé z pôvodných predpokladov, z ktorých koncepcia X.25 vychádzala. Napríklad spoľahlivosť prenosových ciest sa zlepšila a tak výrazne poklesla i potreba silných mechanizmov pre zaistenie spoľahlivosti. Naopak výrazne vzrástol dopyt po rýchlosti a celkovo priepustnosti prenosových častí siete. Zmena nastala i v myslení, že spoľahlivý prenos je jediný žiaduci, zatiaľ čo nespoľahlivú prenosovú službu by nikto nechcel. Naopak, ukázalo sa, že mnohé aplikácie dávajú prednosť rýchlosti a pravidelnosti prísunu dát, zatiaľ čo spoľahlivosť si radšej zaistia samé, pretože tá ktorú by poskytovala prenosová časť siete pre ne nie je dostatočná. Práve z tohto dôvodu je dnes X.25 považovaná často za prežitú, ale stále ešte používanú technológiu. Cesta ďalšieho vývoja, s požiadavkou na čo najvyššiu efektívnosť prenosov viedla k ďalším technológiám (ATM, internet), ktoré tiež používajú vrstvové modely, ale s iným počtom vrstiev. Návrh architektúry TCP/IP využil princípy vrstvového modelu, ale špecifikoval ich až potom, čo boli navrhnuté samotné protokoly. Rozdiel oproti OSI modelu je v počte použitých vrstiev. Kým u OSI modelu je počet vrstiev sedem, pri TCP/IP modeli sa používajú iba štyri vrstvy. TCP/IP považuje vrchné tri vrstvy OSI modelu (aplikačná, prezentačná a relačná) za jedinú aplikačnú vrstvu. Na obrázku 11 je zobrazené porovnanie TCP/IP architektúry voči RM OSI.

14

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Aplikačná Aplikačná

Obr. 11 Porovnanie TCP/IP architektúry voči RM OSI Ďalší rozdiel medzi RM OSI a TCP/IP architektúrou je v tom, že OSI model rozlišuje veľmi jasne medzi troma základnými pojmami: služba, rozhranie, protokoly. Definícia služby hovorí o tom, čo vrstva robí. Vrstvové rozhranie určuje vyšším procesom ako do neho vstupovať. Určuje, aké sú parametre a aké výsledky očakáva, a nehovorí nič o tom, ako vrstva vo vnútri pracuje. Až protokoly špecifikujú, ako vrstva služby využíva. Využíva len tie služby, ktoré chce/potrebuje a môže ich meniť bez ohľadu na to, aké programy sa používajú vo vyšších vrstvách. Tieto myšlienky sa zhodujú s myšlienkami objektovo orientovaného programovanie. Objekt, ako samotná vrstva, má množinu metód (operácií), ktoré poskytuje. Sieťová architektúra nerozlišuje striktne služby, rozhrania a protokoly a tak nedokáže rozlišovať medzi špecifikáciou a implementáciou, aj keď bola snaha používať pojem referenčný model TCP/IP. Sieťová architektúra je tak návodom, ako vytvárať sieť s určitou technológiou. Iné technológie sa ním opísať nedajú. TCP/IP model nie je referenčný model, pretože je použiteľný iba pre konkrétnu technológiu a potom je správne označenie TCP/IP sieťová architektúra, alebo protokolový sieťový model TCP/IP.

Záver k vrstvovým modelom

Modely v komunikačných sieťach vyjadrujú, rovnako ako v iných použitiach, abstraktné znázornenie konkrétneho komunikačného systému. Základným modelom pre vyjadrenie komunikácie je Shannon - Weaverov model, ktorý je nielen pri elektronickej komunikácii, ale aj pri ľudskej komunikácii. Tento model znázorňuje postupnosť komunikačných aktivít, le nerieši mnohé problémy elektronickej komunikácie. Druhým typom modelov sú modely fyzického usporiadania prvkov komunikačnej siete. Dávajú prehľad nielen o topológii siete, ale aj o spolupráci viacerých typov sietí, ktoré sa označuje interworking. Tretím typom modelov sú vrstvové modely, ktoré na rozdiel od predošlých, sú abstraktným vyjadrením komunikácie prostredníctvom protokolov. Protokolom je nazvaný súbor pravidiel, ktoré sa používajú pre vzájomnú komunikáciu. Najvšeobecnejším vrstvovým modelom je RM OSI Referenčný model Open System Interconnection, štandardizovaný podľa ISO aj ITU. Princíp komunikácie po vrstvách je založený na poskytovaní služieb medzi jednotlivými vrstvami cez špecifikované rozhrania. Je štandardom a základným modelom pre vytváranie protokolových modelov rôznych technológií, ktoré sa označujú ako sieťové architektúry. Príkladmi takýchto sieťových architektúr sú technológie TCP/IP, ATM, ISDN, NGN. Sieťové architektúry sa porovnávajú s referenčným OSI modelom. Jednotlivé protokoly rôznych technológií zaradené podľa OSI modelu sú v nasledujúcej tabuľke.

Transportná

Relačná

Prezentačná

Fyzická

Linková

Sieťová

Sieťové rozhranie

Internetová

Transportná

15

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 7 aplikačná napr. HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, SSH a Scp, NFS, RTSP

6 prezentačná napr. XDR, ASN.1, SMB, AFP

5 relačná napr. TLS, SSH, ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, NetBIOS, ASP

4 transportná napr. TCP, UDP, RTP, SCTP, SPX, ATP

3 sieťová napr. IP, ICMP, IGMP, X.25, CLNP, ARP, RARP, BGP, OSPF, RIP, IPX, DDP

2 linková napr. Ethernet, Token ring, PPP, HDLC, Frame relay, ISDN, ATM, 802.11 WiFi, FDDI

1 fyzická napr. elektrina, rádio, laser

6 Fyzická vrstva

6.1 Základné funkcie fyzickej vrstvy Komunikácia prostredníctvom elektronických komunikačných sietí je zložitý problém, ktorý začína pri fyzikálnych aspektoch prenosu signálu a končí napríklad pri webovej stránke počítača, alebo uskutočnení telefónneho hovoru. Preto aj model OSI začína fyzickou vrstvou (physical layer), označovanou číslom 1. Fyzická vrstva je základná sieťová vrstva, poskytujúca prostriedky pre prenos. Fyzická vrstva poskytuje elektrické a mechanické vlastnosti pre prenos informácie a plní funkčné a procedurálne požiadavky k nadviazaniu, udržaniu a zrušeniu spojenia medzi entitami linkovej úrovne. Táto vrstva je technologický závislá (Ethernet, ISDN, ATM, GSM,...), je však protokolovo nezávislá. Príklad znázornenia je na obr. 12. Protokoly fyzickej vrstvy špecifikujú možnosti pripojenia rôznych prenosových prostriedkov a zariadení, napríklad káble, modemy a pod. V protokolových špecifikáciách musia byť určené:

• elektrické parametre signálu • význam signálu a časový priebeh • vzájomné nadviazanie riadiacich a stavových signálov • zapojenie konektorov • a mnoho iných parametrov technického a procedurálneho charakteru.

Obr. 12 Znázornenie fyzickej vrstvy

16

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Všeobecne fyzická vrstva špecifikuje prenos bitov od jedného systému k inému systému cez prenosové médium. Preto základná funkcia fyzickej vrstvy je špecifikácia fyzickej komunikácie, čo znamená:

aktiváciu, udržovanie v aktívnom stave a deaktiváciu

fyzického spojenia medzi koncovými zariadeniami /systémami. Fyzické spojenie je uskutočnené po fyzických prenosových médiách medzi dvoma alebo viacerými fyzickými vrstvami. Fyzická spojenie obsahuje okrem prenosových médií aj ďalšie prostriedky potrebné pre prenos a spolu tvoria komunikačný kanál alebo okruh pre prenos signálov. Signály sú nosiče prenášanej informácie. Preto spracovanie signálov je prvá časť, ktorá sa venuje fyzickej vrstve.

6.2 Ďalšie funkcie a služby fyzickej vrstvy

• Sériová a paralelná komunikácia • Synchronizácia • Simplexné spojenie, polovičný duplex, plný duplex • Poskytnutie štandardizovaného rozhrania fyzickému prenosovému médiu závislé od

príslušnej technológie. Sem partia: − Prenosové médiá − Elektrická špecifikácia úrovne signálu a impedancie − Mechanická špecifikácia elektrických konektorov a kabelov. Obsahuje

rozloženie pinov, napäťové úrovne a špecifikuje vlastnosti káblov. − Rádiové rozhranie vrátane elektromagnetického spektra a špecifikácia

signálu, šírka pásma, atď. − Špecifikácia pre infračervené žiarenie IR – infrared cez optické vlákno

alebo bezdrôtovú IR komunikačnú linku − .....

• Modulácie • Linkové kódovanie • Multiplexovanie

Fyzickej vrstvy sa týkajú aj :

• Lineárny model • Point-to-point, multipoint alebo point-to-multipoint • Topológia fyzickej siete

6.3 Signály v komunikačných sieťach Signál v komunikačných sieťach je fyzickým prostriedkom (nosičom) pre prenos alebo spracovanie správ. Všeobecne je signál dohodnutý spôsob časových zmien základných atribútov elektrického prúdu alebo intervalov svetelného toku.

17

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 6.3.1 Grafické znázornenie signálov Signál je vyjadrovaný dvomi veličinami. Najčastejšie je to vyjadrenie časového priebehu amplitúdy signálu. Amplitúda je spravidla fyzikálne vyjadrenie príslušného signálu. Signál mení svoje hodnoty času i amplitúdy buď v ľubovoľných hodnotách, alebo sú tieto hodnoty dané konečným súborom hodnôt. Podľa nadobudnutých hodnôt oboch vyjadrených veličín sú rozlišované nasledujúce typy signálov:

•• analógový (spojitý v oboch vyjadrených veličinách), •• diskrétny (nespojitý v jednej, alebo v oboch vyjadrených veličinách), •• digitálny alebo číslicový, ktorý je špeciálnym prípadom diskrétneho signálu

(nespojitý v čase aj amplitúde). Príklady jednotlivých typov signálov pre časové priebehy amplitúd signálov sú na obr. 13.a až 13.d.

spojitý čas Obr. 13.a Signál spojitý v čase i v amplitúde

18

Obr. 13.c Signál spojitý v čase a diskrétny v amplitúde

spojitý čas

diskrétny čas

Obr. 13.b Signál diskrétny v čase i v amplitúde

diskrétny čas

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Podľa priebehu delíme signály na :

• periodické (pravidelne sa opakujúce v určitých časových intervaloch), zvláštne označenie periodických signálov majú signály vyjadrené sínusovou a kosínusovou funkciou a označujú sa ako harmonické signály,

• neperiodické (neopakujú sa v pravidelných intervaloch).

6.3.2 Matematické vyjadrenie signálov Vyjadrenie signálu ako spojitá alebo nespojitá matematická funkcia, je nazývané matematický model signálu. Vyjadruje sa dvojakým spôsobom.

1. Ako časová závislosť, kde amplitúda signálu je závislá na čase, A = F(t). 2. Ako frekvenčná závislosť, kde amplitúda signálu je závislá na frekvencii, A = F(f),

resp. fázová závislosť, kde fáza je závislá na frekvencii P = F(f). Matematickým modelom analógového signálu v časovej oblasti je matematická funkcia, alebo mnohočlen. Napríklad matematickým modelom najjednoduchšieho analógového signálu je funkcia: A(t) = Amax . sin(2πf.t + ϕ0), kde Amax je maximálna amplitúda signálu, f je frekvencia, t čas, ϕ0 je počiatočná fáza signálu. Takýto signál sa nazýva sínusový signál. Signál vyjadrený sínusovou, nebo kosínusovou funkciou sa nazýva harmonický signál.

Matematickým modelom diskrétneho signálu v časovej oblasti je postupnosť čísel:

.....,x(t-2), x(t -1), x(t0), x(t1), x(t2 ),...

Všetky typy signálov sa vyjadrujú tromi veličinami: • amplitúdou A

• frekvenciou f

• fázou ϕ. Amplitúda u elektrických signálov sa vyjadruje elektrickým výkonom, napätím, alebo prúdom. Frekvencia u harmonických signálov charakterizuje periodické opakovanie funkcie a je daná prevrátenou hodnotou periódy f = 1/ T. Zložitejšie signály majú viac frekvencií. Celkový výkon signálu je rozdelený medzi jednotlivé frekvencie. Dá sa dokázať, že akýkoľvek zložitý signál je daný súčtom harmonických signálov s rôznou amplitúdou, frekvenciou a počiatočnou fázou. Toto tvrdenie platí aj opačne. Akýkoľvek zložitý signál je možné rozložiť na množstvo harmonických signálov. Postup rozkladu nazývame harmonická analýza a výsledný produkt rozkladu sa nazýva frekvenčné spektrum. Šírka frekvenčného spektra (bandwith) je dôležitý parameter na charakterizovanie signálu a prenosového kanálu. Frekvenčné spektrum signálu má dve časti:

• amplitúdové frekvenčné spektrum • fázové frekvenčné spektrum.

19

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Ilustračný príklad vzťahu medzi časovým priebehom periodického obdĺžnikového signálu a jeho frekvenčnými spektrami je na obr. 14. Matematický aparát používaný k prevodu signálu z časovej oblasti do frekvenčnej a naopak je známy ako Fourierova transformácia.

Obr. 14. Časový a frekvenčný priebeh signálu spektrum signálu.swf

6.3.3 Parametre pre hodnotenie signálu Úroveň signálu (Signal Level) Úroveň signálu, niekedy tiež označovaná ako hladina signálu, vyjadruje pomernú hodnotu príslušnej fyzikálnej veličiny amplitúdy signálu. Fyzikálnou veličinou môže byť napätie, prúd, výkon. Pre pomerné vyjadrenie sú používané vzťahy absolútnej úrovne LA, alebo relatívnej úrovne LR. [dB] Úroveň je vyjadrovaná ako logaritmus pomeru príslušnej veličiny amplitúdy vo vzťahu k referenčným hodnotám. Ak je referenčná hodnota daná normou označujeme ju ako absolútna úroveň LA, ak je referenčná hodnota daná iným vyjadrením, označuje sa ako relatívna úroveň LR. Referenčné hodnoty boli zvolené podľa refernčného obvodu na obrázku 15. Sú nasledovné: U = 0,775 V, P = 1 mW, I = 1,29 mA.

Obr. 15. Referenčný obvod

frekvencia

čas t

frekvencia

oPA

PL log10=oU

AUL log20=

x

R

PPL log10=

x

R

UUL log20=

20

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Jednotky úrovne sú decibely, dB. Tlmenie signálu (Signal Damping) Pri prenose signálu po vedení vznikajú straty, ktoré spôsobujú zmenšenie amplitúdy signálu, čo je možné zistiť porovnaním úrovní na vstupe a výstupe prenosovej cesty/ kanálu. Veľkosť tlmenia sa vyjadruje mierou tlmenia. Tá vyjadruje pomer medzi vstupným a výstupným výkonom prenosovej cesty. Tlmenie vstupného a výstupného signálu je na obr. 3. 4. [dB]

2

1logP

a = 10 P

Obr. 16. Tlmenie signálu

Oneskorenie signálu /časový posuv signálu (Signal delay) Rýchlosť, ktorou sa šíria signály je v rôznych prenosových prostrediach rôzna. Napríklad v kovových vodičoch je to približne 70% rýchlosti svetla, ktoré je približne 230 000 km/s. Hlavne pri veľkých vzdialenostiach sa oneskorenie signálu môže prejaviť ako súčet oneskorení všetkých dielčích prenosových trás a má výrazný vplyv na celkové oneskorenie prenosu a na kvalitu prenosu informácie komunikačnou sieťou. Oneskorenie vstupného a výstupného signálu je na obr. 3.5.

Obr. 17. Oneskorenie signálu

Skreslenie signálu (Signal deformation)

21

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Zmena tvaru časového priebehu signálu počas prenosu sa označuje skreslenie signálu. Veľké skreslenie signálu môže viesť k chybnému vyhodnoteniu prijatej správy, ktorú signál nesie. Príklad skreslenia signálu je na obr. 18.

Obr. 18. Skreslenie signálu

Odstup signál – šum (Signal-to-Noise Ratio - SNR) Ak je signál prenášaný bezšumovým kanálom, znamená to, že hodnota jeho úrovne a tvar signálu sa pri prenose nemenia. Ak je signál prenášaný kanálom, v ktorom je prítomný šum, mení sa jeho tvar tým, že úroveň šumu sa pripočíta k úrovni signálu, ako je znázornené na obrázku 3.7. Ak je úroveň signálu výrazne vyššia ako úroveň šumu, šum málo ovplyvní prenášaný signál. Ak je úroveň signálu nízka a zrovnateľná s úrovňou šumu, rozpoznanie užitočného signálu je zložité. Odstup signálu od šumu udáva pomer priemerného výkonu amplitúdy signálu ku priemernému výkonu šumu. Označuje sa SNR a udáva sa spravidla v decibeloch, dB.

Obrázok 19. Odstup signál - šum Hodnota SNR je dôležitým parametrom pri určovaní správnosti prijatej informácie a aj pri výpočte kapacity kanála. Prenosová rýchlosť signálu Pri digitálnych signáloch sú špecifikované prenosové veličiny: modulačná a prenosová rýchlosť.

22

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Modulačná rýchlosť udáva počet zmien signálu vyslaných za jednotku času. Počíta sa ako prevrátená hodnota času trvania signálového prvku τ vm = 1/τ [Bd, s-1] Fyzikálny rozmer modulačnej rýchlosti je s-1 a pomenovaná je Baud (bód), skratka Bd. Modulačná rýchlosť vm môže vyjadriť číselne množstvo informácie prenesenej signálom len u signálu, ktorého modulačný parameter sa mení medzi dvomi stavmi, u tzv. dvojstavového, binárneho signálu.

U viacstavových digitálnych binárnych signálov s počtom stavov N, kde

N = 2n , n = 1,2,...,

ktoré sa používajú pre prenosové účely, sa vo všeobecnosti používa pojem a miera prenosová rýchlosť vp.

Prenosová rýchlosť je definovaná množstvom informácie, ktorý prenáša signál za časovú jednotku. Dá sa vyjadriť vzťahom vp = vm log2 N [bit.s-1, s-1] kde N je možný počet stavov amplitúdy číslicového signálu a vm je modulačná rýchlosť tohto signálu. Miera prenosovej rýchlosti vp má rozmer s-1 ale vyjadruje sa v jednotkách [bit.s-1] . Vyjadrenie prenosovej a modulačnej rýchlosti je na obr. 3.8.

Obr. 20. Vyjadrenie modulačnej a prenosovej rýchlosti Pre dvojstavový digitálny signál je teda číselne veľkosť oboch rýchlostí rovnaká Vp = vm [bit.s-1, Bd]

Hodnotenie signálov Signál je hodnotený z technickej stránky podľa troch vzájomne zviazaných veličín:

• Dynamický rozsah signálu Ds; predstavuje zmenu amplitúdy signálu. Tá je napríklad pri prenose hlasu daná rozsahom hlasitosti hovoru. Pre praktické účely sa používa označenie odstup amplitúdy signálu od amplitúdy šumu a hodnota dynamického rozsahu signálu sa určuje ako odstup strednej hodnoty výkonu signálu Ps k strednej hodnote výkonu šumu Pš. Odstup signálu od šumu sa počíta ako dekadický logaritmus podielu uvedených hodnôt.

• Šírka pásma signálu Fs; je daná rozsahom frekvenčného spektra signálu od minimálnej frekvencie fmin po maximálnu frekvenciu fmax.

23

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

• Doba trvania prvku signálu; je najmenšia časť signálu, ktorá sa musí dať rozoznať. Napríklad pri digitálnom signáli je to doba trvania 1 bitu v jednotkách času.

Súhrn všetkých veličín je nazývaný objem signálu Vs.

6.4 PDU – Protocol Data Unit fyzickej vrstvy Dátové jednotky prenášané fyzickou vrstvou sú bity. Preto je bit možné označiť za PDU fyzickej vrstvy. Označenie bit reprezentuje v binárnej číselnej sústave hodnotu pri používaní dvoch symbolov, spravidla 0 a 1. Označuje sa aj binary digits a je základnou jednotkou ukladania informácie a digitálnej komunikácie. (V minulosti bol aj jednotkou informácie.) V oblasti digitálnej komunikácie znamená hodnota 1 bit vyjadrenie časového intervalu dĺžky trvania signálového prvku, ktorým je 0 alebo 1. V informatike je bit jednotkou na meranie informačnej kapacity. 1 bit je najmenšou jednotkou kapacity pamäte. Odpovedá množstvu informácie, na ktorú možno odpovedať ÁNO - NIE. V dvojkovej číselnej sústave sú tieto dva stavy reprezentované číslicami 1 a 0, odtiaľ názov jednotky: bit je skratkou zo slov binary digit - dvojková číslica. Väčšou jednotkou je bajt. Platí vzťah: 1 bajt = 8 bitů. V prípade významu veľkosti pamäte je však rozdiel medzi prefixmi pri používaní jednotiek vyšších rádov. Napríklad kilo neznamená 1 000, ale 1 024, čo je najbližšia mocnina 210. Tento posun významu predpôn sa zažil v binárnej technológii adresovania operačnej pamäte počítača. Predpony kilo-/mega-/giga- atď. sa používajú v binárnom zmysle vždy v súvislosti s polovodičovými pamäťovými čipmi (RAM, ROM, FLASH atď.). Gigabajt (Gigabyte) GB, je buď 109 (= 1 000 000 000) bajtov (pre dekadický systém) alebo 230 (= 1 073 741 824) bajtov, ak použijeme binárnu sústavu.

Rovnaké dekadické predpony sa používajú aj pri komunikácii a pri prenosových rýchlostiach, napríklad 1 kbit/s znamená 1000 bitov za sekundu.

Aby sa tento zmätok odstránil, odporučila IEC - International Electrotechnical Commission pre mocniny čísla 2 blízke hodnotám SI používať nové predpony. Tento medzinárodný štandard má číslo IEC 60027-2. Od roku 2004 je aj česká norma ČSN IEC 60027-2. Tabuľka vyjadruje rozdiel v označení.

v • d • e

Quantities of bitsSI prefixes Binary prefixes

Name (Symbol)

Standard SI

Binary usage

Name (Symbol) Value

kilobit (kbit) 103 210 kibibit (Kibit) 210 = 1 024 megabit (Mbit) 106 220 mebibit (Mibit) 220 = 1 048 576 gigabit (Gbit) 109 230 gibibit (Gibit) 230 = 1 073 741 824 terabit (Tbit) 1012 240 tebibit (Tibit) 240 = 1 099 511 627 776 petabit (Pbit) 1015 250 pebibit (Pibit) 250 = 1 125 899 906 842 624 exabit (Ebit) 1018 260 exbibit (Eibit) 260 = 1 152 921 504 606 846 976 zettabit (Zbit) 1021 270 zebibit (Zibit) 270 = 1 180 591 620 717 411 303 424 yottabit (Ybit) 1024 280 yobibit (Yibit) 280 = 1 208 925 819 614 629 174 706 176

24

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 6.5. Vytváranie fyzického spojenia Fyzické spojenie môže byť dvojbodové (sériová linka) nebo mnohobodové (ethernet). Prístup na prenosové médium môže byť vytváraný tromi spôsobmi:

• v základnom pásme • v preloženom pásme • kombináciou obidvoch spôsobov.

Prenos v základnom pásme znamená že prenášané dáta po vyjadrené hodnotami, 0 a 1, sú reprezentované pomocou úrovní napätí na prenosovom médiu, napríklad jednou nulovou a jednou nenulovou úrovňou, alebo jednou zápornou a jednou nezápornou úrovní. Používajú sa aj zložitejšie spôsoby vyjadrenia logických hodnôt pomocou úrovní napätí, príkladom môže byť. kód Manchester II ktorý sa používa u lokálnych sieťach Ethernet. Všetky tieto spôsoby prenosu sú označované ako prenosy v základnom pásme - baseband transmissions. Znázornenie je na obr. 21.

Obr. 21 Kódovanie v základnom pásme

Alternatívou k prenosu v základnom pásme je prenos v preloženom pásme - broadband transmission pri ktorom je prenášaný taký signál, ktorý sa daným prenosovým médiom šíri najlepšie, s najmenšími stratami). Typicky ide o pravidelne sa meniaci signál sínusového priebehu (harmonický signál). Užitočná informácia sa prenáša prostredníctvom zmien v tohto signálu. Harmonický signál je akýmsi nosičom, preto sa mu hovorí tiež nosný signál, alebo nosná, (carrier), a užitočná informácia sa na ňu "nanáša". Tento postup sa označuje ako modulácia (modulation). Priebeh je na obrázku 22.

Obr. 22. Preložené pásmo - modulácia

Sériový a paralelný prenos dát Sériový prenos znamená, že pre prenos informácie od odosielateľa k príjemcovi je len jedna dvojica vodičov (resp. u asymetrických rozhraní jeden vodič a spoločná zem), takže jednotlivé bity každého znaku sa prenášajú postupne za sebou, to znamená sériovo.

25

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Paralelný prenos používa naraz osem vodičov, alebo násobok osem, to znamená, že všetky bity prenášaného znaku sa môžu preniesť naraz, to znamená paralelne. Paralelný prenos sa používa zvlášť v počítačoch na jeho zberniciach, ale aj pre komunikáciu s paralelnou tlačiarňou. Existujú aj modemy využívajúce paralelné rozhraní.

Synchrónny a asynchrónny prenos

Pri synchrónnom prenose sa informácia prenáša po jednotlivých bitoch. Okamžiky prechodu od prenosu jedného prenášaného bitu k prenosu ďalšieho bitu sú vždy rovnako vzdialené. Príklad synchrónneho prenosu je na obrázku 23.

Obr. 23. Synchrónny prenos

Pri asynchrónnom prenose nie sú okamžiky prechodu od prenosu jedného bitu k prenosu ďalšieho bitu rovnako vzdialené. Zvláštnym prípadom asynchrónneho prenosu dát je arytmický prenos. U arytmického prenosu je prenos znakov asynchrónny, ale jednotlivé bity v prenášanom znaku sa prenášajú synchrónne. Pokiaľ sa hovorí o asynchrónnom prenose, väčšinou sa myslí asynchrónny arytmický prenos. Príklad asynchrónneho arytmického prenosu je na obr. 24.

Obr. 24 Asynchrónny arytmický prenos znakov

6.6 Štandardizované rozhrania pripojenia ma fyzickú vrstvu

Dáta z pripojeného koncového zariadenia DTE (Data Terminal Equipment) sú prenášané na fyzickú vrstvu cez ukončujúce zariadenie DCE (Data Curcuit-Terminal Equipment), ako je znázornené na obr. 25. Tu dôjde k prispôsobeniu signálu prenosovému médiu. Toho sa dosiahne zmenou jedného alebo viacerých parametrov signálu. Na prijímacej strane musí byť spätný menič, ktorý vykoná opätovný prevod a vstup do koncového zariadenia.

26

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Obr. 25 Pripojenie na fyzickú vrstvu

Fyzické spojenie môže byť dvojbodové (sériová linka) nebo mnohobodové (ethernet), v závislosti od použitej technológie.

Známy je v minulosti najviac používaný štandard RS-232, resp. jeho posledný variant RS-232C, ktorý sa používa ako komunikačné rozhranie osobných počítačov a ďalšej elektroniky. RS-232 umožňuje prepojenie a vzájomnú sériovú komunikáciu dvoch zariadení. Bity sa prenášajú postupne za sebou (v sérii) po jednom vodiči. Dnes sa namiesto tohto štandardu používa Univerzálne Sériové Rozhranie USB (Universal Serial Bus). V priemyslu je tento štandard a zvlášť jeho modifikácia - štandardy RS-422 a RS-485, veľmi rozšírený a pre svoje špecifické rysy tomu tak bude i naďalej. Na rozdiel od komplexnejšieho USB, štandard RS-232 definuje iba to, ako preniesť určitú sekvenciu bitov a nezaoberá sa vyššími vrstvami komunikácie. V OSI modeli tak predstavuje len fyzickú vrstvu.

Komutovaná linka, dial-up alebo vytáčaná linka sa používa pre pripojenie jedného počítača, prípadne menšej počítačovej siete (3-5 počítačov). Jej hlavnou charakteristikou je, že ku spojeniu zo sieťou internet dochádza len dočasne, a to cez verejnú telefónnu sieť. Príklad vytvorenie fyzickej úrovne cez komutovanú linku je na obr. 26. Štandardy pre tento prístup sú napríklad V.90, V.92.

Obr. 26 Komutovaná linka podľa odporúčania V.90

DSL technológie (Digital Subscriber Line), je digitálna zákaznícka prípojka, ktoré umožňuje využiť existujúce telefónne rozvody alebo káblovú televíziu pre vysokorýchlostný prenos dát. Štandardy rôznych typov DSL sú podľa ITU G.9xx. Fyzické usporiadanie xDSL prípojky je na obr. 27.

27

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Obr. 3. 16 Usporiadanie xDSL prípojky

Obr. 27 DSL pripojenie Pripojenie cez ISDN (Integrated Servives Digital Network) je poskytované existujúcimi telefónnymi rozvodmi a poskytuje dva prístupy:

• Základné pripojenie, Basic Rate je typ pripojenia, keď vo fyzicky jednom vedení (jednej krútenej dvojlinke) sú dva dátové kanály B každý o kapacite 64 kb/s a jeden signalizační kanál D o kapacite 16 kb/s.

• Primárne pripojenie, Primary Rate je typ pripojenia, keď vo fyzicky jednom vedení je tridsať dátových kanálov B, každý o kapacite 64 kb/s a jeden signalizační kanál D o kapacite 64 kb/s.

ISDN je štandardizované v odporúčaniach I.110 – I.605. Rozhrania sú špecifikované v odporúčaniach I.420 a I.421 a znázornené na obr. 28.

Obr. 28 Rozhrania v ISDN

V lokálnych sieťach LAN (Local Area Network) závisí voľba fyzického rozhrania na voľbe linkového protokolu. Najčastejšie používané sú Ethernet, Fast Ethernet, Gigabitový Ethernet a FDDI (Fiber distributed data interface). Protokoly sú štandardizované podia IEEE 802.3. Protokoly Token Ring a Token bus sú málo používané. Samotná fyzická vrstva je vytváraná v budovách a označuje sa ako štruktúrovaná kabeláž. Viac informácií je v hlasovej forme, fyzické znázornenie je na obr. 29. .

28

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Obr. 29 Rozvody v budovách

Ďalšou možnosťou realizovania fyzickej vrstvy je sieť GSM - Groupe Spécial Mobile. Okrem telefónnej služby umožňuje aj prístup k internetu. Normy pre GSM vydává ETSI (European Telecommunications Standards Institute). http://www.etsi.org.

GSM používa dve frekvencie:

• Primárnu frekvenciu 900 MHz, keď je operátorovi priradený rozsah spravidla o šírke 25 MHz a to buď 890-915 MHz nebo 935 až 960 MHz.

• Sekundárne frekvencie 1800 MHz, ktoré používa spravidla tiež dva rozsahy a to 1710-1785 MHz a 1805-1880 MHz. Šírka rozsahu je tak 75 MHz, tj. trikrát väčšia než u frekvencie 900 MHz.

Zobrazenie rozhraní je na obr. 30.

o

o Obr. 30 Rozhrania GSM

Ďalšie protokoly fyzickej vrstvy a ich internetové odkazy:

• EIA štandardy: RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485 • ITU štandardy : ISDN, DSL T1, E1 • 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T,

1000BASE-T, 1000BASE-SX • SDH • electricity • radio • Bluetooth • IEEE 802.11 Wi-Fi fyzické vrstvy • FireWire • IRDA

29

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

• USB

6.7. Prenos signálu Prenosové médium je tá časť fyzickej vrstvy, ktorá fyzicky umožní prenos signálu z vysielača do prijímača. Každý druh prenosového média má špecifické prednosti a preto o konkrétnom použití rozhodujú vždy podrobné technicko-ekonomické rozbory. Prenosové médiá všeobecne poskytujú prenosu príslušnej správy komunikačný kanál, ktorým je signál, nesúci správu prenášaný. Vlastnosti komunikačného kanála sú charakterizované parametrami, ktorých hodnoty sú potrebné na prenos príslušného signálu. Neexistuje ideálny prenosový kanál, preto je potrebné vyberať také prenosové médium, ktoré najlepšie splňuje parametre kanála, potrebné pre prenos signálu.

6.7.1 Vlastnosti prenosových kanálov Vlastnosti komunikačného kanála a prenášaného signálu musia byť v zhode. Preto aj parametre pre posudzovanie vlastností prenášaného signálu a prenosového kanála sú v princípe rovnaké. Z technického hľadiska posudzujeme kvalitu prenosu príslušného kanála podľa podobných parametrov, akými je posudzovaný signál. Sú to nasledovné chrakreistiky:

• Dynamický rozsahu kanálu Dk, ktorý je špecifikovaný ako odstup signálu od šumu v príslušnom kanáli. Tento pomer možno označiť tiež aj ako odolnosť proti rušivým vplyvom v kanáli. Označuje sa tiež ako SNR – Signal to Noise Ratio.

• Šírka pásma prenosu kanála Fk , (bandwidth). • Minimálna doba trvania signálového prvku, od ktorého je závislá maximálna

prenosová rýchlosť, (bit rate). Súhrn všetkých posudzovaných veličín sa nazýva Priepustnosť prenosového kanálu Pk. Pri prenose informácií je jedným z rozhodujúcich aspektov objem dát, ktorý je prenosový kanál schopný preniesť za určitý čas. Vo vzťahu k parametrom objemu signálu Vs musí platiť: Priepustnosť prenosového kanálu Pk musí byť väčšia alebo rovná objemu príslušného prenášaného signálu. Priepustnosť prenosového kanála sa označuje aj pojmom prenosová kapacita kanála. Odstup signálu od šumuŠírka pásmaPrenosová rýchlosť

Odstup signálu od šumu (Signal - Noise Ratio, SNR) Odstup signálu od šumu predstavuje pomer výkonu signálu ku výkonu šumu v príslušnom kanáli. Je rovnako špecifikovaná ako parameter signálu aj ako parameter kanála. Ak označíme výkon signálu S a výkon šumu N pomer signál/šum je S/N. Jednotka pomeru sa označuje decibel (dB). Počíta sa podľa vzťahu: SNR = 10.log signál/šum. Ak je pomer signál/šum 10 je SNR 10 dB, ak je 100 je to 20 dB a pre pomer 1000 je to 30 dB. Šum je reprezentovaný vnútorne generovanými signálmi (biely šum, tepelný šum, impulzný šum,...).

Šírka pásma ((bandwidth)

30

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Šírka pásma prenosového kanála F predstavuje interval frekvencií, ktoré je prenosový kanál schopný preniesť. Jednotka šírky pásma je rovnaká ako jednotka frekvencie u signálu, t.j. 1 Hz. V prípade telefónnych okruhov prenášajúcich frekvencie od 300 Hz do 3400 Hz, je šírka pásma 3100 Hz, t.j. 3,1 kHz. Šírka pásma prenosových médií môže byť výrazne vyššia, ako skutočne využívaná šírka pásma pre prenos určitého signálu. Ak šírka pásma prenosového kanála je menšia ako šírka frekvenčného pásma prenášaného signálu, nie sú prenesené všetky harmonické zložky signálu a prenesený signál je na prijímacej strane skreslený oproti signálu na vstupe do prenosového kanála.

Prenosová rýchlosť Prenosová rýchlosť je dôležitým parametrom kvality aj pre prenosové médiá. V predošlých kapitolách sme sa venovali vzťahom medzi modulačnou a prenosovou rýchlosťou prenášaného signálu. Modulačná a tým aj prenosová rýchlosť prenosového kanála závisia aj od šírky prenosového pásma. Všeobecne platí, čím väčšia je šírka pásma prenosového kanála, tým je väčšia prenosová rýchlosť, ktorú možno dosiahnuť. V prípade modulačnej rýchlosti je vzájomná závislosť veľmi jednoduchá a je daná Nyquistovým teorémom: v m = 2 . šírka pásma = 2.F Maximálna modulačná rýchlosť je číselne dvojnásobkom šírky pásma. Pre signál s počtom úrovní N môžeme možno určiť hodnotu prenosovej rýchlosti ak za modulačnú rýchlosť dosadíme Nyquistovo kritérium. v p = v m . log2 N a tak dostaneme: v p = 2 . šírka pásma . log2 N = 2F log2 N Maximálne dosiahnuteľná prenosová rýchlosť je teoreticky číselne priamo úmerná šírke pásma a počtu stavov prenášaného signálu. Často sa uvádza približný vzťah medzi šírkou pásma v Hz a prenosovou rýchlosťou v bit/s ako 1:1 alebo 1:2. Závislosť medzi prenosovou rýchlosťou a šírkou pásma prenosového kanála záleží však na konkrétnej realizácii. Dosiahnuteľná prenosová rýchlosť je vždy daná súhrnom:

• fyzikálnych vlastností prenosového média (vodičov/ káblov apod.) • vlastnosťami ďalších technických prostriedkov, ktoré prenosový kanál spoluvytvárajú

(napr. modemy, multiplexory a pod.)

Ako postupovať, aby sme dosiahli čo najvyššiu prenosovú rýchlosť? Môžeme žiadať od prevádzkovateľa komunikačnej siete väčšiu šírku frekvenčného pásma. Šírka pásma, daná použitou prenosovou cestou/prenosovým kanálom, býva tiež adekvátne spoplatnená. Čím väčšiu šírku pásma si niekto chce vyhradiť, tým viac za ňu zaplatí. Ak chceme zvyšovať prenosovú rýchlosť, možno to urobiť "extenzívne", zvyšovaním použitej prenosovej kapacity. To ale môže byť tiež drahé. Vzniká tu otázka, či ponechať šírku prenosového pásma bez zmeny, aby sa nezvyšovali náklady, a zvyšovať počet stavov prenášaného signálu, to znamená hodnotu N. Ak by to bolo možné, znamenalo by to, že zdokonaľovaním technológie prenosu by sa dala ľubovoľne zvyšovať aj prenosová rýchlosť. Nie lineárne ale logaritmicky. Odpoveď na vyššie položenú otázku dal až zakladateľ modernej teórie informácie, Claudie Shannon. Zistil, že ani najdokonalejšia technológia prenosu sa nikdy nedostane cez určitú hranicu, ktorá je daná iba:

• šírkou prenosového pásma • "kvalitou" prenosového kanála, vyjadrenou odstupom signálu od šumu.

31

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Skutočná závislosť maximálnej prenosovej rýchlosti na šírke pásma a kvalite kanála vyjadreného odstupom signálu od šumu)je vyjadrená nasledovne:

vpmax = šírka pásma . log2(1 + signál/šum)= F. log2(1 + SNR)

Tento vzťah žiadnym spôsobom nevyjadruje dokonalosť technológie alebo parameter, ktorý by sa dal meniť. Ide o principiálny limit, ktorý nezávisí od dokonalosti technológie, ktorá sa bude používať. Napríklad kanál, ktorého F = 3000 Hz a s odstupom signálu od šumu 30 dB nemôže preniesť viac ako 30 kbit/s, bez ohľadu na počet prenášaných úrovní signálu.

Ďalšie parametre prenosového kanála, ktorými sa hodnotí prenos signálu a aj celková kvalita prenosu v komunikačnej sieti sú:

• oneskorenie • chybovosť,

ktoré boli špecifikované v predošlých stránkach. Ich hodnoty sú dané nielen fyzikálnymi vlastnosťami prenosového média ale aj spracovaním signálu pri prenose.

6.7.2 Charakteristiky prenosových médií Prenosové médium je fyzické prostredie, ktorým je uskutočňovaný prenos signálu medzi dvoma prvkami siete. Inak povedané, prenosové médiá sú fyzické prostredia, v ktorých sa šíri elektromagnetický signál nesúci správu. Kvalita prenosových médií sa posudzujú aj podľa toho ako ovplyvňujú prenášaný signál. Z tohto pohľadu sú posudzované nasledovné parametre:

• Tlmenie, ktorým je znížený výkonu signálu prechodom cez prenosové médium. Udáva sa v dB. Rozoznávame tlmenie napätia, prúdu a výkonu. Napríklad tlmenie výkonu sa vypočíta: P = 10 log (vstupný výkon / výstupný výkon signálu), ktorý je prenášaný prenosovým médiom. Tlmenie 3 dB znamená zníženie výstupného výkonu signálu na polovicu oproti vstupnému výkonu.

• Fázový posun, ktorý udáva hodnotu fázového posuvu jednotlivých harmonických zložiek signálu. V prenosovom médiu sú jednotlivé harmonické zložky prenášané s rôznym fázovým posunom. Z hľadiska prenosu dát nie je až tak dôležitá hodnota fázového posuvu, dôležitejšie je, aby všetky harmonické zložky mali rovnaký fázový posuv.

• Skreslenie – deformácia jednotlivých harmonických zložiek signálu oproti vstupnému signálu.

• Presluchy – interferencie vznikajúce pri súbežnom prenose viacerých médií alebo kanálov v jednom prenosovom médiu. Signály z iných kanálov sa namodulujú na prenášaný signál a spôsobujú tak rušenie v prenosovom kanáli.

6.7.3 Typy prenosových médií V komunikačných sieťach sa používajú nasledujúce typy prenosových médií:

• metalické vedenia (metallic lines): - symetrické: krútený pár (twisted pair) - nesymetrické: koaxiálny kábel (coax cable)

• optické vlákna (optical fibre / fibre optic cables)

32

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

• rádiové spoje (radio links): - pozemské (terrestrial) - satelitné (satellite)

Metalické vedenia a optické vlákna sú spolu označované ako pevné/drôtové prenosové médiá. Rádiové spoje sú označované ako bezdrôtové prenosové médiá. Metalické vedeniaOptické vláknaRádiové spojeZáverečné zhodnotenie

Metalické vedenia V súčasnosti sa z metalických vedení používajú prevažne káblové vedenia. Káblové metalické vedenia môžu byť:

• symetrické: krútený pár (twisted pair) • nesymetrické: koaxiálny kábel (coax cable)

Tab. 1 Orientačné využívanie pevných prenosových médií

Použitie Súčasný stav Trend

Budovy, vnútorná inštalácia krútený dvojpár koaxiálny kábel, optický kábel

Pobočkové ústredne krútený dvojpár krútený dvojpár

Účastnícke vedenie krútený dvojpár krútený dvojpár, optický kábel

Diaľkové vedenie krútený dvojpár, koaxiálny kábel

optický kábel

LAN – Local Area Network koaxiálny kábel, krútený dvojpár

koaxiálny kábel , optický kábel

MAN – Metropolitan Area Network

optický kábel optický kábel

Krútený párKoaxiálny pár

Krútený pár Krútený dvojpár je najpoužívanejším prenosovým médiom predovšetkým v miestnych (prístupových) sieťach, kde slúži na pripojenie používateľov ku komunikačnej sieti (telefónnej i dátovej).

• Krútený pár (Twisted Pair) tvoria 2 medené vodiče, ktoré sú skrútené do špirály s rovnomerným stúpaním.

• Krútenie umožňuje minimalizovať elektromagnetickú interferenciu medzi pármi, ktoré sa nachádzajú v tom istom kábli blízko seba.

• V jednom kábli môže byť aj niekoľko stoviek krútených párov. • Krútený pár môže byť tienený (STP - Shielded Twisted Pai, FTP - Shielded Twisted

Pair) alebo netienený (UTP - Unshielded Twisted Pair). • UTP káble sa používajú pre celé spektrum súčasne používaných technológií –

Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, ATM, ...

33

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Znázornenie krúteného páru je na obr. 31.a,b.

a)

b)

Obr. 31. Krútený dvojpár, a) netienený, b)tienený

Koaxiálny kábel Koaxiálny kábel je v súčasnosti jedno z najpoužívanejších prenosových médií vo všetkých typoch komunikačných sietí.

• diaľkových televíznych a telefónnych kanáloch, • sieťach káblovej televízie CATV (Cable Television), • a niekedy aj v lokálnych sieťach LAN (Local Area Network).

Koaxiálny kábel má dva rozdielne vodiče. Vnútorný vodič je uložený v pevnom dielektriku, ktoré je obalené druhým vodičom, obvykle vo forme sieťky. Celý kábel je obalený izolačnou vrstvou, ktorá ho chráni pred vonkajšími vplyvmi.

• Šírka frekvenčného pásma koaxiálneho kábla je 50 až 1000 MHz a dá sa ním simultánne prenášať viac než 10 000 telefónnych hovorov a niekoľko TV programov.

• Umožňuje prenášať digitálne signály do prenosovej rýchlosti 800 Mbit/s. • Koaxiálny kábel má vyššiu odolnosť voči všetkým druhom elektromagnetického

rušenia. • Nevýhodami koaxiálnych káblov sú: náchylnosť k poruchovosti a technologické

obmedzenia (počet uzlov, rýchlosť).

34

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

vnútorný vodič

polyetylén vonkajší vodič vonkajšia izolácia

Obr. 32 Koaxiálny kábel

Optické vlákna Optické vlákna môžeme použiť pre celé spektrum komunikačných technológií. Optické vlákna sa používajú na spojovanie v budovách a aj tam, kde je nutné realizovať spoj vonkajším prostredím.

• Optické vlákno je tvorené skleneným alebo plastovým vláknom s priemerom 5 až 125 µm.

• Optické vlákno je tvorené jadrom, obalom a plášťom. Šírenie lúčaTypyPoužitieVýhody

Typy optických vlákien Podľa typu šírenia lúča vláknom sa rozlišujú tri základné typy optických vlákien:

• mnohovidové vlákna (multividové – multi mode fiber) so skokovou zmenou indexu lomu s priemerom jadra 100 až 400 µm,

• mnohovidové vlákna s gradientným priebehom indexu lomu s priemerom jadra 50 µm a plášťa 125 µm,

• jednovidové vlákna (monovidové – single mode fiber) s priemerom jadra 5 až 10 µm a plášťa 125 µm

plášťoptické jadroobal

Obr. 33 Optické vlákno

Princíp šírenia svetelného lúča optickým signálom Informácia je optickým signálom prenášaná svetelným lúčom. Svetelný lúč je elektromagnetické vlnenie s veľmi vysokou frekvenciou rádovo THz. Mnohovidové vlákno je vlákno, v ktorom sa svetelný lúč pohybuje odrážaním od obalu.

• Svetlo zo zdroja vstupuje do vlákna a dochádza k jeho lomu.

35

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

• Časť svetla prechádza z jadra do obalu, kde sa absorbuje. • Podstatná časť svetelného lúča sa odráža od rozhrania jadro – obal späť do jadra a

postupuje smerom k prijímaču. • Medzi vysielačom a prijímačom sa tak vytvárajú akoby mnohonásobné prenosové

cesty, ktoré majú rôzne doby prenosu signálu. • To spôsobuje vidovú disperziu/rozptýlenie v čase a obmedzuje tak rýchlosť prenosu.

Monovidové vlákno odstraňuje problém odrazu tým, že má veľmi malý priemer jadra, porovnateľný s dĺžkou svetla. Kompromisným riešením medzi mnohovidovým a monovidovým vláknom je mnohovidové vlákno s gradientovou zmenou indexu lomu. Požadovaný efekt sa dosiahne tým, že index odrazu v smere od jadra k jeho okraju sa gradientne mení. Príklady typov optických vlákien sú na obrázku 34.

r

r

ja d r op lá š ť

ja d r op lá š ť

a

a

r

ja d r o

p lá š ť

a

Obr. 34 Typy optických vlákien

Použitie optických vlákien Optické vlákna môžeme použiť pre celé spektrum komunikačných technológií. Každý z typov vlákien sa využíva k iným účelom:

• mnohovidové – krátke trasy (medzi miestnosťami, budovami) s menšími prenosovými rýchlosťami, nižšia cena,

• mnohovidové gradientné vlákna – LAN pre vzdialenosti 260 m až 2 km v závislosti od technológie,

• jednovidové – dlhé trasy, vysoké prenosové rýchlosti.

Výhody optických káblov • Značná šírka pásma – optická frekvencia sa pohybuje v rozsahu 1013 až 1016 Hz, šírka

pásma tak dosahuje rádovo THz. • Malé rozmery a váha – optické vlákna pre komunikačné účely majú veľmi malý

priemer, nepresahujúci priemer ľudského vlasu. • Bezpečnosť prenosu – optické vlákna sú vyrábané zo skla, alebo plastických

polymérov, čo sú izolačné materiály. • Nízke straty pri prenose – optické vlákna majú nízke hodnoty tlmenia, čím sa znižuje

cena i zložitosť prenosových zariadení a zvyšuje sa spoľahlivosť prenosu.

36

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Rádiové spoje Pri rádiových spojoch je prenosovým prostredím vzduch. Na realizáciu prenosu využívajú elektromagnetické vlny.

• Vzduch, podobne ako kov pri metalických vedeniach, nie je ideálnym prenosovým médiom a spôsobuje tlmenie signálu.

• Nepriaznivé počasie, zvýšená vlhkosť, prípadne dážď zvyšuje tlmenie. • Vplyv počasia na veľkosť tlmenia je výraznejší pri prenose vyšších frekvencií nad 10

GHz.

Pridelenie frekvencií S rastom počtu rádiových smerových spojov pribudol i ďalší faktor – interferencia z iných rádiových spojov. Preto je dôležité dodržiavať dohodnuté rozdelenie frekvencií na národnej i medzinárodnej úrovni:

• Pásma 4-6 GHz a 11 GHz sú vyhradené pre diaľkové mikrovlné spoje. • Pásmo 12 GHz je určené pre prenos TV signálu do siete káblovej televízie (CATV). • 22 GHz mikrovlné spoje na krátke vzdialenosti. • 10 GHz miestna distribúcia dát. • Zvyšné pásma slúžia pre ďalších užívateľov (vláda, polícia, súkromný sektor).

Priame rádiové spoje Satelitné rádiové spojeVšesmerové rádiové spoje

Použitie priamych/ smerových rádiových spojov Pozemské rádiové spoje patria do skupiny bezdrôtových prenosových médií. Na rozdiel od klasického rozhlasového a TV prenosu sú vysielače i prijímače vybavené parabolickými anténami, ktoré slúžia na vysielanie resp. príjem úzko smerovaného mikrovlného lúča.

• Rádiové spoje sa preto často označujú ako spoje mikrovlné. • V princípe ide o dvojbodové spojene. • Pozemské rádiové smerové spoje sú používané predovšetkým v diaľkových

komunikáciách na preklenutie ťažkých terénov. • Inou oblasťou použitia je spojenie na krátke vzdialenosti v husto zastavaných

oblastiach, kde sú klasické komunikačné kapacity vyčerpané a pokládka nových nie je možná.

• Mikrovlné spoje sú vhodné i na prenos dát vysokými rýchlosťami, desiatky až stovky Mbit/s.

• V poslednej dobe sa začali používať ako miestne siete na distribúciu dát v dosahu do 10 km.

smerový spoj

Obr. 35 Smerový rádiový spoj

37

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Satelitné rádiové spoje Satelitné rádiové spoje pracujú so satelitmi, umiestnenými mimo atmosféry. Používanie satelitných spojov je dnes široké. Slúžia na prenos televíznych signálov, telefónnych hovorov i pre prenosy dát. Satelit pracuje ako prepojovací uzol, ktorý spája pozemské vysielače a prijímače a vytvára tak dvojbodové spojenia alebo spojenia typu 1:n. Optimálne frekvenčné pásmo pre satelitné spoje je 1-10 GHz.

• Aby satelit mohol pracovať nepretržite, musí byť neustále „viditeľný“ z vysielača i prijímača.

• Aby doba obehu satelitu bola rovnaká ako rýchlosť otáčania zeme, umiestňujeme satelit vo výške 35 784 km (tzv. geostacionárny satelit).

• Pozemský vysielač vysiela signál k satelitu v určitom frekvenčnom pásme. • Satelit signál prijme, zosilní alebo obnoví a vysiela v inom frekvenčnom pásme (aby

nedošlo k interferencii oboch signálov) smerom k zemi. • Satelity kvôli vzájomnej interferencii signálov pôvodne nesmeli byť k sebe bližšie

než 4° (merané sa Zemi). • Pokrok vo výrobe antén umožnil zmenšiť tento rozstup na 2°.

Satelitný spoj

Obr. 36 Satelitný spoj

Všesmerové rádiové spoje Základný rozdiel medzi všesmerovým rádiovým vysielaním a mikrovlným priamym spojom je v tom, že rádiové vysielanie je všesmerové, obr. 3.8, zatiaľ čo mikrovlnný spoj je priamy, úzkosmerový. Používajú sa hlavne pre:

• rozhlasové a televízne vysielanie, • mobilné telefónne systémy.

Použité frekvenčné pásmo je od 30 MHz do 1GHz. Pre dosah a tlmenie platia rovnaké vzťahy ako pri smerových rádiových spojoch.

všesmerový spoj

Obr. 37 Všesmerový rádiový spoj

38

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Použitie prenosových médií Pri vedeniach (krútený dvojpár, koaxiálny kábel, optické vlákno) má rozhodujúci vplyv na kvalitu prenosu samotná kvalita vedenia. Pri rádiových a satelitných spojoch je okrem prenosového prostredia (vzduchu) dôležitá kvalita vysielacieho zariadenia, hlavne antény.

• V zásade sa dá povedať, že v posledných rokoch postupne klesá význam metalických prenosových médií a narastá význam optických médií.

• Rovnako bezdrôtové spojenia nadobúdajú na význame nielen pre distribuované vysielacie služby (rozhlas, televízia), ale aj preto, že je nimi možné riešiť mobilitu koncového zákazníka komunikačnej siete.

Tab. 2 Niektoré približné reálne parametre prenosových médií

Prenosové médium Maximálna rýchlosť prenosu Šírka pásma prenosu

Krútený dvojpár 4 Mbit/s 250 kHz – 1000 MHz

Koaxiálny kábel 400 – 800 Mbit/s 350 MHz

Optické vlákno 20 Gbit/s 20 GHz

Rádiové smerové spoje 12 – 274 Mbit/s 2-40 GHz

Rádiové všesmerové spoje 0,1 – 2 Mbit/s 16 kHz – 30 MHz

6.7.3 Prispôsobenie signálu prenosovému médiu Kódovanie je všeobecne priraďovanie prvkov množiny signálov S = (S0,S1,…..Sn) prvkom množiny správ Z = (Z0,Z1,….Zn). Kód predstavuje algoritmus, alebo pravidlo, ktoré priraďuje každému konkrétnemu prvku správy z množiny (Z) jediný prvok z postupnosti signálových prvkov z množiny (S). Inak povedané, kódovaním je priraďované každému prvku správy jedno kódové slovo daného kódu. Kódovanie sa robí z dvoch dôvodov:

Správa sa upravuje do tvaru, ktorý je potrebný pre ďalšie spracovanie, prípadne uloženie do pamäti. Toto kódovanie sa nazýva kódovanie na výstupe zdroja informácií. Takýto typ kódovania je použitý na prezentačnej vrstve OSI modelu a jeho princípy budú vysvetľované ako súčasť tejto vrstvy.

Správa sa upravuje do tvaru vhodného pre prenos po komunikačných sieťach. Tento typ kódovania je označovaný ako kódovanie na vstupe kanála.

V oboch prípadoch sa rieši rovnaký problém prenosu informácie zo zdroja na miesto určenia. Rozdiel je ale v účele kódovania:

• Pri kódovaní na výstupe zdroja informácií je účelom zakódovať správu čo najúspornejšie.

• Pri kódovaní na vstupe do komunikačného kanála je účelom dosiahnuť čo najbezpečnejší prenos. Tento typ kódovania je uplatnený na fyzickej úrovni OSI modelu. Postupy kódovania sú označované ako linkové kódy a výstupom kódovania sú linkové signály.

Kódovanie na vstupe kanála - Linkové kódy/ linkové signály

39

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Binárny digitálny signál, ktorý je vytvorený na výstupe zdroja informácií má nasledovné vlastnosti :

• Nie je vhodný pre prenos v digitálnej sieti. • Obsahuje jednosmernú zložku, ktorá neprejde niektorými prenosovými zariadeniami. • Nemá vyhovujúce frekvenčné spektrum. • Nedá sa jednoducho obnoviť vzorkovací/taktovací signál potrebný pre synchronizáciu.

Preto boli pre prenos cez digitálne komunikačné systémy štandardizované linkové kódy, prostredníctvom ktorých sa vytvárajú linkové signály, ktoré tieto negatívne vlastnosti odstraňujú. Vhodný linkový signál vzniká prekódovaním pôvodného dátového signálu s použitím linkového kódu a vzniknutý linkový signál:

• Potláča jednosmernú zložku. • Umožňuje jednoduché odvodenie taktovacieho signálu na prijímacej strane.

Používané typy linkových signálov môžeme klasifikovať podľa troch hľadísk:

1. Podľa počtu úrovní: o dvojúrovňové signály (Manchester, CMI) o trojúrovňové signály

bipolárne (pseudotrojkové) – AMI, HDB3 trojkové – 4B3T

o viacúrovňové (2B1Q) 2. Podľa použitej polohy signálových prvkov:

o unipolárne - signálové prvky len jednej polarity o polárne - signálové prvky dvojakej polarity

3. Podľa toho, či sa priebeh v jednotkovom intervale vracia k nulovej úrovni nebo prechádza priamo k druhému charakteristickému stavu:

o signály s návratom k nule RZ (Return to Zero) o signály bez návratu k nule NRZ (Not Return to Zero)

Kód AMI (Alternate Mark Inversion) Je charakterizovaný tromi úrovňami:

• symbolu 0 odpovedá nulová úroveň • symbolu 1 odpovedajú striedavo úrovne ±U

Pri dlhej postupnosti symbolov 0 sa neprenáša informácia o takte a môže nastať narušenie synchronizácie. Riešenie je pomocou skrambleru (zariadenia, ktoré mení signál) alebo vkladaním špeciálnych kódových postupností na miesta výskytu dlhej postupnosti symbolov 0.

Kód HDB3 (High Density Bipolar)

• používa sa pre linkové systémy PCM30/32 • zaistí maximálne tri symboly 0 idúce za sebou • je štandardizovaný pre linková rozhraní E1, E2, E3 evropskej plesiochronnej digitálnej

hierarchie (PDH)

Skupina kódov 1B2B

40

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Jedná sa o dvojúrovňové polárne kódy NRZ kódujúce pôvodný symbol dvojicou symbolov tak, že dochádza k zmene medzi +A a -A v polovici charakteristického intervalu (½T).

Kód CMI (Coded Mark Inversion)

Vznikne prekódovaním z kódu AMI tak, že nulu kódujeme ako dvojici po sebe nasledujúcich stavov -A, +A so zmenou v polovici charakteristického intervalu. Kód CMI sa používa v rozhraní PDH 4. řádu (E4) a pre optické rozhraní (v unipolárnom variante).

• nule odpovedá zmena z -A na +A v ½T (vzostupná hrana) • jednotke odpovedá striedavo úroveň -A nebo +A trvajúca celý interval T

Kód Manchester

Používa sa v sieťach LAN na rozhraniach Ethernet 10BASE-T s rýchlosťou 10Mbit/s. Existuje aj jeho diferenčný variant (kódovanie zmeny medzi 0 a 1).

• nule odpovedá zmena na +A v ½T (vzostupná hrana) • jednotke odpovedá zmena na -A v ½T (zostupná hrana)

Kód 2B1Q

Dva bity (dibit) sú vyjadrené podľa danej tabuľky jednou zo štyroch napäťových úrovní (quad).

Binárna hodnota Odpovedajúca úroveň napätí 0 0 -3 V 0 1 -1 V 1 0 +3 V 1 1 +1 V Príklady niektorých linkových kódov sú na obr. 38.

0 1 0 1 1 0 0

US – unipolárny dátový signál DS – dvojfázový signál (Split Phase Code, Manchester Code) BS – bipolárny signál (AMI Alternative Mark Inversion)

1 0 +U -U +U -U

Obr. 38 Linkové signály

41

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

6.7.4 Modulácie signálu Moduláciou nazývame zmenu vyjadrenia signálu, vytváranú kvôli rôznym účelom prenosu signálu. Princípom modulácie je vytvorenie zmeny na vstupe prenosového kanála tým, že signálu priradíme určitý príznak. Pokiaľ by sme nepoznali parametre signálu, mohli by sme si moduláciu priblížiť ako zafarbenie každého zo signálov a vytvorenie jednej farby, ktorá sa dosiahne ich zmiešaním. Dva rôzne signály sa tak prenášajú ako jeden signál. Znázornenie princípu modulácie je na obrázku 39.

+

P1

P2 Obr. 39 Principiálne vyjadrenie modulácie

Na prijímacej strane je postup opačný. Oddelí sa priradený príznak a vytvoria sa dva pôvodné signály, nesúce informáciu. Postup získavania pôvodných signálov na prijímacej strane sa nazýva demodulácia. Principiálne znázornenie demodulácie je na obr. 40.

P1

P2

P1

P2~~~~~~

Obr. 40 Principiálne vyjadrenie demodulácie

Prakticky je priraďovanie príznaku realizované tak, že sa uskutočňuje zmena niektorého parametra signálu tak, že je ovplyvňovaný iným signálom.

• Signál, na ktorom je vyvolaná zmena sa nazýva nosný signál. • Signál, ktorý zmenu vyvoláva sa nazýva modulačný signál.

Podľa typu modulačného a modulovaného signálu sa rozlišujú rôzne typy modulácií.

Typy modulácií Typy modulácií závisia od typu signálu, ktorý vyvoláva zmenu a od typu signálu, u ktorého je zmena vyvolávaná. Základné rozdelenie je na modulácie spojité a modulácie impulzné:

• Spojité (analógové) modulácie: - signál, ktorý vyvoláva zmenu (modulačný signál) je analógový, alebo

digitálny, - signál, na ktorom je vyvolaná zmena (nosný signál), je harmonický signál

(nosná vlna). • Impulzné modulácie:

- signál, ktorý vyvoláva zmenu (modulačný signál) je analógový alebo digitálny,

42

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

- signál, na ktorom je vyvolaná zmena (vzorkovací/taktovací signál) je digitálny. V každom zo základných typov modulácie sa dajú vytvárať ďalšie typy modulácie podľa toho, ktorý parameter signálu je ovplyvňovaný. Dostávame tak mnoho rôznych typov, ktoré sú znázornené na obr. 41. IMPULZNÉ MODULÁCIE aplitudová

(AM) uhlová kvantované nekvantované

delta(∆M)

Obr. 41 Typy modulácií

Modulácia signálu sa robí v zariadení nazývanom modulátor. Všeobecné schematické znázornenie postupu modulácie je na obr. 42. Rozdiel je len v signáli na ktorom je vyvolávaná zmena. V praktickom prevedení sú modulátory odlišné pre každý typ modulácie.

modulátor

modulačný signál gm(t)

nosný signál gn(t), alebo vzorkovací/taktovací signál gv(t)

modulovaný signál

Obr. 42 Schematické znázornenie modulácie

Analógové modulácie Podľa toho, aká veličina harmonického signálu je ovplyvňovaná, delíme ich na:

• amplitúdovú moduláciu AM • frekvenčnú moduláciu FM • fázovú moduláciu PM.

Amplitúdová modulácia AM Pri amplitúdovej modulácii ovplyvňujeme v modulátore modulačným signálom amplitúdu nosného harmonického signálu. Proces amplitúdovej modulácie je ilustrovaný na obr. 43.

fázová (PM)

kmitočtová (FM)

pulzne kódová PCM

poloamplitudová(PAM)

hová(PPM)

šírková(PŠM)

SPOJITÉ MODULÁCIE (s harmonickou nosnou)

43

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

t

(t)m

M g (t)

t

t

g (t)n

M

g

Obr. 43 Proces amplitúdovej modulácie

Frekvenčná a fázová modulácia, FM, PM Pri frekvenčnej modulácii je okamžitá hodnota frekvencie nosného signálu fN úmerná okamžitej hodnote amplitúdy modulačného signálu AS. Pri fázovej modulácii je ovplyvňovaná fáza ϕN okamžitou hodnotou modulačného signálu AS. Matematické vyjadrenie fázovej a frekvenčnej modulácie je zložitejšie ako u amplitúdovej modulácie. Pre porozumenie princípu poslúži grafické znázornenie priebehu frekvenčnej a fázovej modulácie znázornené na obr. 44.

gm

g n

gM

gM

Obr. 44 Princíp frekvenčnej a fázovej modulácie

Analógové modulácie s digitálnym modulačným signálom Analógová modulácia, kde modulačným signálom je digitálny signál sa tiež delí na tri základné typy, podľa toho, aká veličina harmonického signálu je ovplyvňovaná. Rovnako ako v predošlých prípadoch sa označujú :

• amplitúdová modulácia • frekvenčná modulácia • fázová modulácia.

44

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 Princíp realizácie je však odlišný. Pri týchto typoch modulácie sa v podstate kľúčuje (prepína) harmonický signál podľa hodnoty digitálneho signálu. Výsledný signál sa označuje ako číslicový signál v preloženom pásme. V niektorých prípadoch sa používa ako nosný signál jednosmerný prúd a vytvárajú sa tzv. číslicové signály v základnom pásme. Princíp kľúčovania (prepínania) je znázornený na obr. 45, rôzne druhy modulácie sú na obr. 46.

0

1

generátor nosného signálu

Obr. 45 Princíp kľúčovania

Fázová modulácia sa označuje skratkou PSK (Phase Shift Key). Veľmi často sa používa princíp fázovej modulácie uvedený na obr. 4.15.c. Fáza každého nasledujúceho prvku sa určuje vo vzťahu k predchádzajúcemu prvku. Pre nasledujúci binárny stav sa fáza nemení, keď je tento stav opačný ako predchádzajúci, a mení sa vtedy, keď je stav rovnaký ako predchádzajúci. Taká modulácia sa nazýva fázová rozdielová (diferenčná) modulácia DPSK (Different Phase Shift Key). DPSK modulácia sa často kombinuje s amplitúdovou moduláciou do modulácie, ktorá sa nazýva kvadratická amplitúdová modulácia QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Je to viacstavová modulácia a jej znázornenie je na obr. 46.d.

1

t

1 10 0

t

1 0 1 1 0

t

1 0 1 1 0

t

t

1 0 1 1 0

0 1 2 3 4 5 6 7

- U

U

u ( t )

a

b

c

d

- U

U

u ( t )

- U

U

u ( t )

- U

U

u ( t )

- U

U

u ( t )

Obr. 46 Princípy analógových modulácií s digitálnym modulačným signálom

45

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Impulzné modulácie Impulzné modulácie namiesto nosného harmonického signálu používajú ako nosnú časovú postupnosť impulzov. Zo signálu sa odoberajú vzorky amplitúdy signálu v určitom čase. Tento postup sa nazýva vzorkovanie signálu. Vzdialenosť impulzov je daná vzťahom:

mft

21

≤∆

kde fm je najvyššia frekvencia vzorkovaného signálu gv(t). Tento vzťah je známy ako Shannon-Kotelnikov teorém. Frekvencia 2fm = fv sa nazývaný vzorkovacia frekvencia, alebo Nyquistova frekvencia. Hodnota vzorkovacej frekvencie je nutnou podmienkou pre vytvorenie pôvodného signálu na prijímacej strane po demodulácii.

Nekvantované impulzné modulácie

Nekvantované impulzné modulácie majú nosnú časovú postupnosť impulzov charakterizovanú buď veľkosťou amplitúdy impulzov, šírkou impulzov, alebo polohou impulzov na časovej osi oproti pevne určeným charakteristickým okamžikom. V závislosti od toho, ktorý z týchto parametrov je ovplyvňovaný modulačným signálom, rozlišujeme:

• impulznú amplitúdovú modulácia PAM • impulznú šírkovú modulácia PŠM • impulznú polohovú modulácia PPM.

Priebehy signálov týchto modulácií sú na obr. 47.

t

At PPM ∆t

t

1.1 PAM

t

At PŠM

∆t∆t

Obr.47 Impulzné nekvantované modulácie

Týmto spôsobom je možné analógový signál vyjadriť ako postupnosť vzoriek signálu a premeniť ho na nespojitý diskrétny signál. Amplitúda každej vzorky môže nadobúdať nekonečné množstvo hodnôt. Takéto modulácie sa nazývajú nekvantované. Rušivé napätie pri takto modulovaných signáloch spôsobujú skreslenie podobne ako pri analógových moduláciách. Preto sa dnes častejšie používajú kvantované impulzné modulácie.

Kvantované impulzné modulácie

Pulzne kódová modulácia PCM Postup modulácie sa dá popísať tromi krokmi:

• Signál sa ovzorkuje v intervaloch vzorkovej frekvencie. V praxi sa vzorkovacia frekvencia volí dvakrát väčšia plus ešte nejaká rezerva ako je maximálna požadovaná prenášaná frekvencia. V telekomunikáciách je to napríklad 8 kHz lebo je treba prenášať len signály v štandardnom telefónnom pásme (od 0,3 do 3,4 kHz zaokrúhlené

46

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

smerom horeu 4 kHz). Napríklad pri zázname na CD je to zas 44,1 kHz lebo zdravé ľudské ucho počuje maximálne cca do 20 kHz a tak vzorkovacia frekvencia 44,1 kHz bola zvolená s veľkou rezervou.

• Okamžitým hodnotám vzoriek signálu sa priradí diskrétna hodnota úrovne podľa toho, do akej kvantovej úrovne vzorka spadá. Počet kvantovacích úrovní je vytvorený podľa požadovanej presnosti prijímaného signálu. Pre hlas je to 28 = 256 kvantovacích úrovní, pre hudbu 216 = kvantovacích úrovní.

• Každej kvantovacej úrovni je priradený kód. Každej vzorke je tak priradené binárne kódové slovo, dané týmto kódom.

• Jednotlivé kódové slová sú prenášané prenosovým kanálom k prijímaču správy. V ňom sa vzorky demodulujú na pôvodný signál.

Príklad postupu pri PCM je na obr. 48

t

g(t) g(t)

kódovanie0

0 0 0001 1 11 1

1

1

vzorkovanie kvantovanie

t

2345

t

g(t) g(t)

t Obr. 48 Princíp PCM

Delta modulácia

Pri tejto modulácii je modulovaný signál tvorený postupnosťou impulzov kladnej alebo zápornej polarity. Informácie o hodnote vzorky však nie sú vyjadrené okamžitou hodnotou prenášaného signálu, ale zmenou tejto hodnoty oproti hodnote v predchádzajúcom vzorkovacom intervale. Informácia o zmene sa vyjadruje digitálnym signálom. Tu bude animácia.

tT

Us sf na vysielacej strane

t

1 1 0 0 0 1 1 1

na prijímacej straneobnovená sf

digitálnymodulovaný signál

U

49 Princíp delta modulácie

Použitie modulácií Modulácie sú používané na rôzne účely:

1. Na lepšie využitie prenosového kanála, vytváranie multiplexu, ktorého princíp bude študovaný v kapitole 4 (analógové modulácie a PCM).

Keď je potreba posunúť signál do iného frekvenčného pásma, kde je možné napríklad znížiť straty pri prenose (FM, AM).

Možnosť súčasného vysielania rôznych kanálov, napríklad pri rozhlasových vysielaniach (AM, FM).

Zmena analógového signálu na digitálny (PCM). Pre prenos dát (analógové modulácie s digitálnym modulačným signálom).

47

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

6.8 Viacnásobný prenos signálu Prenosové média obvykle umožňujú prenos väčšieho množstva informácií než iba informáciu jedného kanála. Dovoľuje to dostatočná šírka pásma, ktorú má napríklad metalické vedenie 250 kHz, koaxiálneho kábel 350 - 500 MHz, optického vlákno 20 GHz. Telefónny kanál potrebuje na prenos len 3,1 kHz (300 - 3400 Hz). Preto je možné združovať viac kanálov pochádzajúcich z rozličných zdrojov a určených rôznym príjemcom tak, aby bolo možné využívať celú kapacitu prenosového média. Viacnásobné využitie prenosového média dosiahneme princípom nazývaným multiplexovanie signálu (multiplexing). Multiplex umožňuje rozdeliť jeden prenosový kanál s veľkou šírku pásma na niekoľko užších na sebe nezávislých logických subkanálov/podkanálov. V historickom vývoji viacnásobného využívania prenosových ciest sa postupne objavovali rôzne princípy (priestorový, príznakový) a niektoré z nich sú dnes už málo využívané (priestorový). Najznámejšie príznakové multiplexy sú:

• frekvenčný - FDM (Frequency Division Multiplex), • časový – TDM (Time Division Multiplex), • vlnový – WDM (Wavelenght Division Multiplex), • kódový – CDM (Code Division Multiplex).

a)

b)

Obr. 50 Všeobecný princíp viacnásobného využitia prenosového média

Tab. 4 Prehľad systémov a používaných typov príznakových multiplexov

Typ príznaku Systém Príznak

FDM, WDM frekvencia

TDM časová poloha

Fyzikálny

GSM FDM+TDM

SDH číslo + TDM Kombinovaný

IPoWDM adresa + frekvencia

IP adresa Blokový

ATM číslo VPI+VCI

Konvolučný CDMA kód

48

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 6.8.1 Frekvenčný multiplex, FDM (Frequency Division Multiplex) Základným princípom FDM je rozdelenie využiteľného frekvenčného pásma prenosového média na veľký počet kanálov, ktoré sa nazývajú subkanály. Prakticky sa tieto subkanály vytvárajú pomocou modulácie, kde sú signály jednotlivých informačných kanálov modulované na jednotlivé nosné frekvencie rozdeleného frekvenčného pásma. Každý kanál zaberá určitú šírku pásma v okolí jemu prislúchajúcej nosnej frekvencie. Aby bolo možné signály z jednotlivých subkanálov spoľahlivo oddeliť, vynechávajú sa medzi nimi tzv. ochranné pásma. Technické zariadenie, ktoré zaisťuje takéto logické rozdelenie na niekoľko subkanálov, sa nazýva multiplexor - MUX. Zariadenie na prijímacej strane, ktoré opäť rozdeľuje združený signál do jednotlivých kanálov, sa nazýva demultiplexor - DEMUX.

1 . k a n á lg

1F 1

f m i n f m a xf∆ f

2 . k a n á lg 2

m - t ý k a n á l

f m i n f m a x

gm

F m

f r e k v e n č n e z d r u ž e n é k a n á l yg

s

1 .F m i n 2 .

f

f

f∆ Fm .

f m i n f m a x

F 2

F m a x

Obr. 51 Prideľovanie frekvencií v FDM

6.8.2 Časový multiplex, TDM (Time Division Multiplex) Pri TDM vychádzame z predpokladu, že maximálna prenosová rýchlosť na danom prenosovom médiu je mnohonásobne vyššia ako prenosová rýchlosť signálu, ktorý prenášame.

• Delenie jedného prenosového kanála na viac subkanálov je vytvárané časovým delením.

• Časové delenie vytvára periodicky sa opakujúce okná na časovej osi. • Tým sú po jednom prenosovom médiu prenášané súčasne vzorky n signálov. Každý

signál má vyhradené jedno okno na časovej osi. • Postupnosť časových okien vyhradených jednému zdroju potom nazývame kanálom. • Skupinu, obsahujúcu práve po jednom kanále z každého okna, nazývame rámcom. • Časové okná aj ich poradie zostávajú pre dané spojenie pevné, bez ohľadu na to, či sa

signál prenáša alebo nie. Toto umožňuje identifikovať poradové číslo kanála na prijímacej strane podľa jeho polohy na časovej osi.

49

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

00 0

t

t

1.signál

vzorkovacie okamžiky

2.signál

1

2

3

4

5

6

7111

100

011

010

001

110

101

1

nkód u[V]

Obr. 52 Spracovanie signálov v PCM

6.8.3 Štatistický multiplex, STM (Statistical Time Division Multiplex) Štatistický multiplex na rozdiel od TDM umožňuje dynamicky prideľovať kapacitu prenosového média len tým zdrojom, ktoré to práve potrebujú, to znamená sú aktívne. Štatistický multiplex nekladie obmedzenia na počet vstupných kanálov. Jediným obmedzením je to, aby súčet požadovaných časových okien v rámci neprekročil celkový počet okien, ktoré sú k dispozícii.

…

…

kanál 1 kanál 1 kanál 2 kanál 3 kanál 3 kanál 3 kanál 1 kanál 3

rámec 2 rámec 1

…

…

Obr. 53 Štatistický multiplex • Dynamické prideľovanie okien má výhodu v tom, že môžeme úplne využiť kapacitu

prenosového média. • Nevýhodou je to, že nie je možné identifikovať jednotlivé kanály podľa ich polohy v

rámci. • Preto musí byť každá jednotka doplnená adresou, ktorá ju jednoznačne priraďuje k

príslušnému kanálu. • Prednosti štatistického multiplexu sa výrazne prejavia predovšetkým vtedy, keď

multiplexujeme signály zo zdrojov, ktoré vysielajú s rôznou prenosovou rýchlosťou.

6.8.4 Vlnový multiplex, WDM (Wavelenght Division Multiplex) Vlnový multiplex, WDM je založený na vysielaní optického žiarenia na niekoľkých rôznych vlnových dĺžkach po jednom optickom vlákne. Každá vlnová dĺžka nesie namodulovaný iný elektrický signál.

50

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

optické prijímače (opticko – elektrický prevod)

zluč

ovač

optic

ké

filtr

e

optické vlákno

A

λ1

g1

g2

gn

λ2

λn

optické vysielače (elektro – optický prevod)

λ1

λ2

λn

B g1

g2

gn

Obr. 55 Princíp vlnového multiplexu

Princíp WDM je analógiou FDM, kde sú signály jednotlivých kanálov modulované na jednotlivé nosné frekvencie a po vedení sa šíri elektromagnetická vlna s vlnovou dĺžkou rádovo desiatky metrov až jednotky km, ktoré odpovedajú frekvencii 10 MHz až 100 kHz. Pri vlnovom multiplexe má nosná frekvencia dĺžku vlny okolo 1 µm.

V praxi sa optickým vláknom neprenášajú jednotlivé kanály, ale pracuje sa s digitálne multiplexovanými signálmi vytvorenými pomocou TDM. Je to preto, aby sa maximálne využilo optické vlákno. Hovoríme o kombinácii TDM + WDM. Systémy WDM rozširujú možnosti multiplexovania tam, kde čisté TDM nestačí. Dosahované prenosové rýchlosti idú rádovo do stoviek Gbit/s, čo odpovedá miliónom telefónnych kanálov.

6.9 Prenosové systémy Prenosové systémy umožňujú prenos viacerých signálov po jednom prenosovom médiu naraz. Signály sú pred prenosom modulované a multiplexované. Pre rôzne typy modulácií používane rôzne multiplexovacie technológie. Každá multiplexovacia technológia si vyžaduje určité technické prostriedky. Kvôli snahe o zníženie nárokov na technické prostriedky sa multiplexovanie robí v štandardných moduloch, ktoré obsahujú presne definovaný počet kanálov. Tento počet je obvykle špecifický pre každú multiplexnú technológiu. Pre jednotlivé multiplexné technológie sú na základe dostupných technických prostriedkov vytvárané moduly a ich násobky. Na základe modulov (pre prenosvé kanály) a ich násobkov potom vznikajú prenosové systémy pre určité skupiny kanálov. Prenosové systémy FDMPrenosové systémy TDMPrenosové systémy WDM

6.9.1 Prenosové systémy FDM Pri prenose teleónnych hovorov pomocou frekvenčného multiplexu vychádzame z medzinárodných štandardov ITU-T. Jedným zo základných predpokladov je šírka pásma prenosového kanálu 4 kHz. Z technických dôvodov sa vytvorili štandardné moduly pre prenosové kanály a ich skladaním vznikajú skupiny prenosových kanálov. Pre každú skupinu je charakteristický počet kanálov a šírka prenášaného pásma. FDM prenosové systémy vytvárajú viacúrovňovú hierarchiu. Na spodnej úrovni je primárna skupina. Tu bude animácia ako vzniká FDM multiplex.

51

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

+

1M1

1M2

1Mn

fn1

fn2

fnn

g1(t)

g2(t)

gn(t) +

2M1

2M2

2Mm

fn1

fn2

fnm

Y1(t)

S1(t)

S2(t)

Sm(t)

Obr. 56 Princíp systému FDM

Tab.5 Odporúčané parametre FDM Počet kanálov Šírka pásma Spektrum Názov

12 48 kHz 60-108 kHz Primárna skupina

60 240 kHz Sekundárna skupina

300 1232 kHz Terciálna skupina

(600) 3872 kHz

(3600) 16984 kHz

(10800) 57442 kHz

6.9.2 Prenosové systémy TDM Pri prenose teleónnych hovorov pomocou časového multiplexu vychádzame z medzinárodných štandardov ITU-T. Základné vlastnosti sú veľkosť vzorky (8 bitov) a rýchlosť prenosového kanálu (4 kHz). Z technických dôvodov sa vytvorili štandardné moduly pre prenosové kanály a ich skladaním vznikajú skupiny prenosových kanálov. Pre každú skpinu je charakteristický počet kanálov a prenosová rýchlosť. Tu bude animácia systému PCM

g(t)

D/A

D/A

D/A

g1(t)

g2(t)

gn(t)

A/D

A/D

g1(t)

g2(t)

gn(t)

M U X

D E M U X

A/D

52

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314

Obr. 57. Princíp systému PCM

PCM prenosové systémy vytvárajú viacúrovňovú hierarchiu. Na spodnej úrovni je systém PCM 1. rádu.

6.9.3 Prenosové systémy WDM Prenosové systémy TDM používajú pri prenose rámce zostavené z vlnových dĺžok v okolí 1550 nm pre 8 elektrických kanálov. Existujú systémy s prenosom na 16-tich vlnových dĺžkach a počíta sa s rozšírením na 32 vlnových dĺžok.

Záver

Fyzická vrstva je základná sieťová vrstva, poskytujúca prostriedky pre prenos. Fyzická vrstva poskytuje elektrické a mechanické vlastnosti pre prenos informácie a plní funkčné a procedurálne požiadavky k nadviazaniu, udržaniu a zrušeniu spojenia medzi entitami linkovej úrovne. V protokolových špecifikáciách musia byť určené:

• elektrické parametre signálu • význam signálu a časový priebeh • vzájomné nadviazanie riadiacich a stavových signálov • zapojenie konektorov • a mnoho iných parametrov technického a procedurálneho charakteru.

Fyzická spojenie obsahuje okrem prenosových médií aj ďalšie prostriedky potrebné pre prenos a spolu tvoria komunikačný kanál alebo okruh pre prenos signálov.

Signál v komunikačných sieťach je fyzickým prostriedkom (nosičom) pre prenos alebo spracovanie správ. Podľa nadobudnutých hodnôt oboch vyjadrených veličín sú rozlišované nasledujúce typy signálov:

•• analógový (spojitý v oboch vyjadrených veličinách), •• diskrétny (nespojitý v jednej, alebo v oboch vyjadrených veličinách), •• digitálny alebo číslicový, ktorý je špeciálnym prípadom diskrétneho signálu (nespojitý

v čase aj amplitúde). Ich grafické vyjadrenie a matematický model umožňujú pochopiť ich vlastnosti, ktoré sú ďalej využívané pri ich spracovaní pre prenos. Dôležitou súčasťou je rozklad signálu, označovaný ako harmonická analýza, ktorý dáva informáciu o jeho frekvenčnom spektre.

PPrree hhooddnnootteenniiee ssiiggnnáálloovv ssúú ššppeecciiffiikkoovvaannéé vveelliiččiinnyy,, kkttoorrýýcchh ppaarraammeettrree ssúú ppoottrreebbnnéé pprree hhooddnnootteenniiee kkvvaalliittyy pprreennoossuu ssiiggnnáálluu.. SSúú ttoo úúrroovveeňň ssiiggnnáálluu,, ttllmmeenniiee ssiiggnnáálluu,, oonneesskkoorreenniiee ssiiggnnáálluu,, sskkrreesslleenniiee ssiiggnnáálluu aa ooddssttuupp ssiiggnnááll –– ššuumm.. CCeellkkoovvéé hhooddnnootteenniiee nniieekkttoorrýýcchh vveelliiččíínn ssaa oozznnaaččuujjee aakkoo oobbjjeemm ssiiggnnáálluu.. PPrroottookkoolloovvoouu ddááttoovvoouu jjeeddnnoottkkoouu PPDDUU jjee bbiitt.. JJeehhoo pprreennooss jjee uusskkuuttooččňňoovvaannýý rrôôzznnyymmii tteecchhnnoollóóggiiaammii aa rrôôzznnyymmii ssppôôssoobbmmii.. PPoouužžiittiiee uurrččiittýýcchh ssppôôssoobboovv pprreennoossuu jjee pprree kkaažžddúú tteecchhnnoollóóggiiuu ššppeecciiffiikkoovvaannéé vv nnoorrmmáácchh aa ooddppoorrúúččaanniiaacchh..

Zabezpečenie prenosu signálu od zdroja ku cieľu po fyzickej vrstve je úloha

prenosových médií. Každej relácii poskytnú komunikačný kanál, v ktorom je informácia prenášaná ako elektromagnetický signál. Prenosové médiá sú schopné poskytnúť súčasne viac kanálov. Jeden kanál obvykle prenáša jeden signál, ktorý nesie informáciu z jedného zdroja. Celková kapacita prenosu u prenosových médií sa tak rozdeľuje do menších častí.

Signál sa po kanáli neprenáša v tvare do ktorého je správa zakódovaná ale pred prenosom sa upravuje. Úpravy signálu znamenajú jeho premenu na iný typ signálu (linkové kódy/signály) alebo premena postupom označovaným modulácia. Po týchto úpravách sa

53

Názov projektu: Tvorba obsahov pre e-learning (TOPeL) Kód projektu ITMS: 11230100314 signály jednotlivých kanálov pomocou multiplexovania spoja do výslednej skupiny kanálov, ktorá sa potom prenáša po prenosových médiách. Multiplexovanie používa rôzne techniky v závislosti od použitej technológie. Systémy, ktoré realizujú viacnásobný prenos sa označujú prenosové systémy.

54