Datakommunikation Informationsöverföring

En presentation över ämnet: "Datakommunikation Informationsöverföring"— Presentationens avskrift:

1 Datakommunikation Informationsöverföring
Kanaler för informationsöverföring Kodning Modulation RS-232C och andra seriella gränssnitt Bengt Magnhagen, ELIT, Ingenjörshögskolan, Jönköping

2 Komponenter i kommunikation
Datakommunikation Datanät Protokoll Tillförlitlighet Kodningsteknik Köteori A Kanal B T LAN T T ACB Anrop Betjäning ACB Kö

3 Datakommunikation Kommunikation mellan två punkter
Punkterna kan vara noder i nätverk Serieporten i PC = standarden RS232-C Modem har ”alltid” nyttjat ”V24” RS232-C = V24 + V28 + ISO-2110 PC = DTE och Modem = DCE

4 Information Information = kunskap
Informationssystem förmedlar information mellan människor Förmedling av inform. mellan människor sker med symboler & signaler Data = en samling symboler & signaler som är bärare av information BBBe

5 Informationsöverföring
Dataöverföring [bitar/s] Info.överföring [bit/s] Info = reducering av osäkerhet, ex. myntkast Info[1 myntkast]= -log 1/p = log 2 = 1 [bit] Symbolhastighet [baud] Källkodning och kanal-kodning ökar prestanda

6 Fundamentala begrepp och samband
Mottagare Källa med alfabet Kanal med störningar Källkodare Kanalkodare Claude E. Shannon grundlade den moderna informationsteorin (1948), som blev till en ny vetenskap. Överföring av information från en sändare till en mottgare, delade han upp i två delproblem, källkodning och kanalkodning. Shannon definierade ett kvantitativt informationsmått för källan, dess entropi H. Entropin representerar den genomsnittliga informationsmängden per källsymbol. Enheten för information är [bit]. Entropin anges i [bit/källsymbol]

7 Kanaler för info. överföring
En kanal karakteriseras av dess kanalkapacitet 0 <= C <= 1. C anger hur många [bit], som max kan överföras per binär kanal-symbol. Kanalmodellen BSC har felsan-nolikheten p och (1-p) för rätt. C = 1 + plog2p + (1-p)log2(1-p) Analogt tal kan digitaliseras

8 Informationsteorins grunder
Informationsmått och entropi Källkodning (för effektiv överföring) - Huffmankodning Kanalkodning (för säker överföring) - Hammingkoder Modulering

9 Källkodning Kanalen betraktas nu som perfekt (störningsfri)
Block bestående av följder av n källsymboler avbildas av källkodaren på binära kodord. Ur dessa kodord rekonstruerar källavkodaren de ursprungliga källsymbolerna. Källkodaren är effektivare desto färre bitar L som i medeltal behövs per källsymbol. För L>=H är det möjligt att finna koder vars sannolikhet för felaktig avkodning går mot noll då n går mot oändligheten. Ingen finns för L<H.

10 Var finns felande biten ?
3 8 5 5 3 3 5 5 3 8 5 8 5 3 Summa = 5x13 = 65 Summa = 8x8 = 64

11 Definition av Modulation
Modulation är en process där meddelandet omvandlas till en signal med form och egenskaper sådana att den, utan att påverka informationen, kan överföras via aktuellt medie Basbandsmodulering Bärvågsmodulering

12 En generell signal U = A(t)sin(t+)

13 Modulering, digital signalering
Basband, modulerad likspänning Amplitudmodulering, ASK Frekvensmodulering, FSK, CPFSK Fasmodulering, PSK, QPSK, DQPSK IQ-modulering, två ortogonala vektorer Fas + amplitud, QAM Ögondiagram, visar intersymbolinterferens

14 IQ-modulering I och Q, ortogonala vektorer ASK-modulering
Q-vektor Resultant I och Q, ortogonala vektorer ASK-modulering Q = 0 och I = 1 eller 0 PSK-modulering Q = 0 och I = +1 eller -1 QPSK-modulering Q=I=1, Q=1 och I=-1, Q=-1 och I=-1, Q=-1 & I=1 I-vektor

15 Register för modemkommunikation
För TD och RD 0 Positiv Space Adress 03FC 1 Negativ Mark TD MCR DTR Data RTS För övriga signaler 0 Negativ OFF Adress 03FE CTS 1 Positiv ON DSR MSR DCD Data RD DTE UART DCE

16 Signaler i gränssnittet V.24/RS-232-C
DTR = Data Terminal Ready RTS = Ready To Send DSR = Data Set Ready CTS = Clear To Send DCD = Data Carrier Detected TD = Transmitted Data RD = Received Data

17 Överföringsprinciper
Asynkront, tecken för tecken överföring - synkronisering inför varje teckenöverföring - avgränsning medelst start/stoppbitar Synkront, block för block överföring - synkronisering inför varje block - avgränsning medelst specialtecken Protokoll, en uppsättning regler, som sändare och mottagare måste följa

18 Industrins signaler Industrins elektriska miljö är full av störningar
Standardsignalering < 100 Hz använder likström mA, +/-10 mA, +/- 20 mA V.11/RS-422 med 4-tråd, polaritetsväxling och upp till 10 användare, meter RS-485, max 32 användare i multidrop Fältbussar: CAN, Profibus, USB etc