Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Multimedia- och kommunikations- system, lektion 1 Föreläsningsmaterialet är författat av Magnus Eriksson, Nayeb Maleki och Iskra Popova. Bilder är även.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Multimedia- och kommunikations- system, lektion 1 Föreläsningsmaterialet är författat av Magnus Eriksson, Nayeb Maleki och Iskra Popova. Bilder är även."— Presentationens avskrift:

1

2 Multimedia- och kommunikations- system, lektion 1 Föreläsningsmaterialet är författat av Magnus Eriksson, Nayeb Maleki och Iskra Popova. Bilder är även hämtade från läroböcker av Halsall och Forouzan.

3 Kursuppläggning qKurslitteratur: Fred Halsall, ”Multimedia Communications – Applications, Networks, Protocols and Standards” qKurswebbplats: webct.miun.se. qPrioritera räkneuppgifter qTre laborationstillfällen qTre hemuppgifter som förberedelse inför labbarna qTentamen: Ta med miniräknare och handskriven formelsamling – eller lär er utantill.

4 Aktuella multimediala kommunikationstjänster qBroadcastingtjänster: Analog och digital radio och TV, IP-TV, bredbands-TV qVideo-on-demand, Movie-on-demand qInteraktiv TV qPeer-to-peer-tjänster qInteraktiva multimediala presentationer. qHypermedia, www. qIP-telefoni qVoice-over-IP qVideokonferenser qMessenger-tjänster qComputer-telephony-integration (CTI)

5 Data- och telenät

6 Punkt-till-punkt-förbindelser MikrofonHögtalare KällkodningKällavkodning Digitalisering, komprimering 0110 Felhantering Lägger till fel- rättande eller felupptäckande kod, t.ex. checksumma. Felupptäckt och omsändning, eller felrättning Bitfel Flödesstyrning Buffert Handskakning ModulationDemodulation Elektrisk representation NACK ACK Nivå 6 Nivå 2 Nivå 1 Nivå 7

7 OSI:s referensmodell TCP IP Ethernet SMTP, HTTP Exempel:

8

9

10 FIgure 5.2a) Evolution of the TCP/IP reference model

11 Figure 5.14: Common protocols

12 Figure 5.2b) Application of the TCP/IP reference model

13

14 Figure 5.3a) Protocol layer interactions

15 Figure 5.2 b) End-to-end communications

16 Multiplex-metoder qFDM = Frequency Division Multiplex = frekvens- delning (Flera frekvenskanaler) qTDM = Time Division Multiplex = Tidsdelning. (Cykliskt återkommande tidluckor i en ram) qStatistisk multiplex. (Paket- förmedling.) Flera logiska kanaler på samma medium

17 Krets- och paketförmedling Kretskoppling qExempel: mTelefonnätet. mISDN=Integrated Service Digital Network, mUrsprunglig GSM. qFörbindelseorienterat. qFrekvensdelnings- (FDMA) eller tidsdelningsmultiplex (TDMA). +Bra för realtidskommunikation dvs synkrona tjänster, t.ex. telefonsamtal och videokonferenser. +Konstant tidsfördröjning..-Låg datahastighet (bit per sekund) för varje användare. -Begränsat antal samtidiga användare (kanaler). Övriga får upptaget eller spärr. -Det tar tid att koppla upp. -Oanvänd kapacitet mellan dataöverföringar. Paketförmedling qExempel: mInternet (IP) mX.25 mATM mLAN, WLAN mMobilsystemens GPRS-tjänst. qFörbindelsefritt (IP) eller förbindelseorienterat (X.25, frame relay och ATM) qStatistisk multiplex. +Bra för asynkrona tjänster, t.ex. för filöverföring och e-post. +Hög maximal datahastighet +Effektivt utnyttjande av kapaciteten. +Det blir aldrig upptaget. -Tidsfördröjningen blir lång och datahastigheten låg vid många användare.

18 Figure 1.18 a) Unicast communication modes

19 Figure 1.18 b) Broadcasting c) Multicasting

20 LAN-topologier 1. Stjärnnät, t.ex. ATM (Växlat nät, dvs flera punkt-till- punkt-länkar). 2. Bussnät, t.ex. Ethernet. (Broadcastnät.) Se animeringar. 3. Ringnät, t.ex. Token Ring och FDDI. (Broadcastnät). Se animering. 4. Hubnät = Fysiskt stjärnnät men logiskt buss- eller ringnät, fysiskt stjärnnät (dvs broadcastnät). Hub=nätnav.

21 LAN, MAN och WAN

22 Nättopologier för WAN Hopkopplade LAN och WAN = internetwork T.ex. Internet. Växlat WAN (stjärnnät) T.ex. X.25 eller ATM Växel. Kopplar ihop punkt-till-punkt-länkar. Datorer, terminaler, skrivare, etc. Router=vägväljare, kopplar ihop LAN. (Brygga och Repeater kopplar ihop LAN-segment.) Nätnoder:

23 Datakommunikationstjänster Klassiska LAN-tjänster qFjärrinloggning qSkrivardelning qFildelning qDatabasservrar och andra applikationsservrar qSäkerhet (inloggning, mm) qCentral övervakning och drift. WAN-tjänster qE-post qFilöverföring qWww qKonferenssystem

24 Kategorisering av tjänster och protokoll Reliable = tillförlitliga Kvitterade Unreliable Okvitterade Connection oriented = uppkopplade eller fasta Connectionless = förbindelsefria T.ex. TCP, Telnet, FTP Datagram T.ex. IP och UDP T.ex. ATM, telefoni. T.ex. E-post.

25 Synkron och asynkron seriekommunikation qAsynkron kommunikation: Startbitar och stoppbitar och eventuell paus mellan varje ord. Ordlängden är vanligen 7 eller 8 bitar. Ofta har man en udda eller jämn paritetsbit efter varje ord. Exempel är RS232 = EIE232 = V Fördel: Enkel teknik. - Nackdel: Bandbredd ”slösas” på start- och stoppbitar. qSynkron seriekommunikation: Antingen separat ledning med bitsynkroniseringssignal, eller så sänder man långa block eller ramar av bitar, som innehåller ramsynkronisering och bitsynkronisering.

26 Figure 1.17: Multimedia technology classification

27 Informationsmängd qN bit kan representera 2 N alternativa värden eller koder. Ex: ASCII-kodens 7 bitar kan representera 2 7 = 2·2 ·2 ·2 ·2 ·2 ·2 = 128 tecken. qEn kod som kan anta M alternativa värden har informationsmängden Ex: ISO-latinkodens 256 tecken kräver 2 log 256 = 8 bit per tecken.

28 TCP/IP-modellen TCP IP Ethernet

29 Att digitalisera bilder 2 nyanser kräver 1 bit per pixel. Totalt krävs 5 ·5 pixels ·1 bit per pixel = 25 bit per bild. Exempel: Rastergrafikrepresentation, dvs. bitmappade bilder.

30 13x15 pixels och 256 färger Exempel: Beräkna informationsmängden. 13x15x8bit = 1560bit bitmappad bild 206x233 pixels och 16 färger 206x233x4bit = bit bitmappad bild 206x233 pixels och 256 färger 206x233x8bit = bit bitmappad bild

31 qVanliga filformat för stillbilder: mBMP = Bitmapp. mGIF = Graphical Interchange Format mJPEG = Joint Photographics Expert Group. (Vårt exempel: 50kbyte.) –(Vårt exempel: 28kByte.) 8,3kByte vid 25% distorsion 2,0kByte vid 95% distorsion Att komprimera bilder

32 Växelspänning Periodtid T = t 2 - t 1. Enhet: s. Frekvens f = 1/T. Enhet: 1/s=Hz. T=1/f. Amplitud Û. Enhet: Volt. Fasläge: 0 i ovanstående exempel. Enhet: Grader eller radianer.

33 Att digitalisera ljud Microfon- membranets läge Tid Viloläge 3 mm bakom 2 mm framför 2 mm bakom T = 0,4ms 0.1ms 0.2ms 0.3ms0.4ms 0.5ms 0.6ms T s = 0,1ms Nästan sinusformat ljud med periodtidT =0.4ms och frekvens f = 1/T = 2500 Hz = 2,5kHz. Samplingsperiod T s = 0.1ms,dvssamplingsfrekvensf s = 1/T =. Kvantisering (=avrundning) till 8 värden. Digitalisering ger 3 bit per värde: sampels/sek = 10kHz

34 PCM = Pulse Code Modulation = Digitalisering av analoga signaler och seriell överföring Sampler AD-omvand- lare med seriell utsignal DA- omvandlare Antiviknings- filter Interpola- tionsfilter Sifferexempel från PSTN = publika telefonnätet: Hz filter 8000 sampels per sek 8 bit per sampel dvs bps per tfnsamtal 2 8 = 256 spänningsnivåer 0 1 Mikrofon Högtalare

35 Exempel En 6 sekunder lång ljudinspelning digitaliseras. Hur stor är inspelningens informationsmängd? a) sampels/sekund, 256 kvantiseringsnivåer. b) sampels/sekund, 16 kvantiseringsnivåer. c) 5500 sampels/sekund, 256 kvantiseringsnivåer sampels * 6 s * 8 bit = bit sampels * 6 s * 4 bit = bit. 5500sampels * 6 s * 8 bit = bit.

36 Samplingsteoremet f < f s /2 qDen högsta frekvens som kan samplas är halva samplingsfrekvensen. qOm man samplar högre frekvens än f s /2 så byter signalen frekvens, dvs det uppstår vikningsdistorsion (aliasing). qFör att undvika vikningsdistorsion så har man ett anti-vikningsfilter innan samplingen, som tar bort frekvenser över halva samplingsfrekvensen. qInterpolationsfiltret används vid rekonstruktion av den digitala signalen för att ”gissa” värden mellan samplen. qEtt ideal interpolationsfilter skulle kunna återskapa den samplade signalen perfekt om den uppfyller samplingsteoremet. I verkligheten finns inga ideala filter. qFöljdregel: Nyqvist’s sats säger att max datahastighet = 2B 2 log M, där M är antal nivåer, och B är signalens bandbredd, oftast lika med signalens övre gränsfrekvens.

37 Distorsion i ledningar qLedningens övre och undre gränsfrekvens f max resp f min. qLedningens kapacitet = max datahastighet är proportionell mot dess bandbredd B = f max - f min. Ofta är f min nära noll, och därför B = f max. qBrus p.g.a. överhörning, termiskt brus, störningar från radiosändare, motorer, mm. qLedningsreflektion. Se animering! qDistorsion kan motverkas med basbandsmodulation eller modulation, samt med kodning.

38 Duplex och simplex qSimplex = enkelriktad kommunikation. qFull duplex = dubbelriktad kommunikation, t.ex. över seriell 4- trådsförbindelse. (Kan vara möjligt över 2-trådsförbindelser utan reflektion.) qHalv duplex = en riktning i taget.

39

40 Kabeltyper för Ethernet VIKTIGT! q10BASE5=Tjock Ethernet, 10Mbps, 500m avstånd, koaxial. q10BASE2=Tunn Ethernet, 10Mbps, 200m, koaxial. q10BASE-T, 10Mbps, 100m, TP=Tvinnad parkabel, hubnät. q100BASE-T=Fast Ethernet, 100Mbps, 100m, TP, hubnät. q1000BASE-T, 1000Mbps, TP, hubnät.

41 Kontaktdon för Ethernet

42

43 Modulation och demodulation qBaudrate = antal symboler per sekund. Enhet: baud eller symboler/sekund. qBitrate = datahastighet. Enhet: bps eller bit/s. qModem = modulator + demodulator + gaffelkoppling (dvs omvandling mellan 2-tråds- och 4-trådskommunikation). qVid många modulationsformer t.ex. s.k. PSK eller QAM är signalens bandbredd = symbolhastigheten.

44

45 Exempel 1: Till höger visas fyra symboler som används av ett s.k. 4PSK- modem (PSK=Phase Shift Keying). De fyra symbolerna representerar bitföljderna 00, 01, 11 resp 10. a) Nedan visas utsignalen från det sändande modemet. Vilket meddelande, dvs vilken bitsekvens, överförs? b) Tidsaxeln är graderad i tusendels sekunder. Vad är symbolhastigheten i baud eller symboler/sekund? c) Vad är bithastigheten i bit per sekund (bps)? Svar: 1/1ms = 1000 symber per sekund = 1kbaud. Svar: 2000bps. Svar :

46 Exempel 2: Nedan visas åtta symboler som används av ett s.k. 8QAM-modem (QAM=Quadrature Amplitude Modulation). Symbolerna i övre raden representerar bitföljderna 000, 001, 011 resp 010 (från vänster till höger). Undre raden representerar 100, 101, 111 resp 110.

47 Forts exempel 2:

48 Shannons regel Max antal bit per sekund vid bästa möjliga modulationsteknik och felrättande kodning: B 2 log(1+S/N), där B är ledningens bandbredd i Hertz (oftast ungefär lika med övre gränsfrekvensen), S är nyttosignalens medeleffekt i Watt och N (noice) är bruseffekten i Watt.


Ladda ner ppt "Multimedia- och kommunikations- system, lektion 1 Föreläsningsmaterialet är författat av Magnus Eriksson, Nayeb Maleki och Iskra Popova. Bilder är även."

Liknande presentationer


Google-annonser