Binary‐Phase‐Shift‐Keying (BPSK)
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 50
Formal: BPSK‐Signal s(t) für Carrier‐Frequenz fc:
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
BPSK Differential BPSK (DPSK)
Quadrature‐Phase‐Shift‐Keying (QPSK)
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 51
Formal: QPSK‐Signal s(t) für Carrier‐Frequenz fc: Konstellationsdiagramm
0
/2
3/2
Offset‐QPSK (OQPSK)
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 52Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Summation der I‐ und Q‐Signale
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 53
Carrier + Shifted = Phase /4 – Carrier + Shifted = Phase 3/4
Carrier – Shifted = Phase –/4 – Carrier – Shifted = Phase – 3/4
OQPSK vermeidet 180 Grad Phasensprünge
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 54Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Quadrature‐Amplitude‐Modulation (QAM)
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 55Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Konstellationsdiagramme im Detail
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 56
QAM‐16
QAM‐64
Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003 undBehrouz A. Forouzan, „Data Communications and Networking“, Fourth Edition, 2007
Anzahl Bits pro Symbol bei Verwendung von n‐Level ASK:
Benötigte Bandbreite bei fehlerfreiem Kanal
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 57
ASK und PSK:
BT ist die für die Übertragung benötigte Bandbreite in HzR ist die Datenrate in bps0 < r < 1 ist ein systemabhängiger ParameterL ist die Anzahl codierter Bits
FSK mit F = f2 – fc = fc – f1:
MPSK: MFSK ohne Berücksichtigung von F :
Beispielplot der spektralen Effizienz
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 58
Spektrale Effizienz
MPSK
ASK und PSKFSK narrowband
(F ~ fc)
MFSK
FSK wideband( F >> R)
L=2
L=4
L=8
L=2
L=4
L=8
L = Anzahl Bits pro SignalelementSystemparameter: 0<= r <= 1
Bitfehlerraten von MFSK und MPSK
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 59
M=Anzahl Signalelemente
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Beispiele für Übertragungsmedien
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 60
Twisted‐Pair
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 61
Beispiel: 20m Cat‐5‐Patchkabel mitvier Kabelpaaren (RJ45‐Stecker)
(z.B. für Gigabit‐Ethernet)
Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003, http://de.wikipedia.org/wiki/Twisted‐Pair‐Kabel undWilliam Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Category‐3
Category‐5
Kategorie Bandbreite
Cat3 16 MHz
Cat5 100 MHz
Cat6 200 MHz
Cat7 600 MHz
Coaxial‐Cable
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 62
Bandbreite bis zu 1GHz
Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003, undWilliam Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Glasfaser
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 63
Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003, undWilliam Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Beispiel: 50Gbps über
100km
Glasfaser
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 64
Step‐Index‐Multimode
Graded‐Index‐Multimode
Single‐Mode
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Drahtlos
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 65Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Gerichtet und Ungerichtet
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 66
Bildquellen: http://www.cisco.com/en/US/tech/tk722/tk809/technologies_tech_note09186a00807f34d3.shtml,http://mwrf.com/Articles/ArticleID/5488/5488.html und http://en.wikipedia.org/wiki/E‐plane_and_H‐plane
Zusammenfassung und Literatur
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 67
Zusammenfassung• Übertragung von Bits mittels physikalischer Signale• Basisband und Bandpass• Einfluss der Kanalbandbreite auf die Datenrate• Einfluss von Kanalstörungen auf die Datenrate• Mehr Bits pro Signalelemente erhöht die Datenrate• Mehr Bits pro Signalelemente erhöht die Fehlerrate• Shannon‐Theorem als Obere Grenze der Datenrate
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 68
Literatur[Stallings2004] William Stallings, „Data andComputer Communications“, Seventh Edition, 20043.1 Concepts and Terminology3.3 Transmission Impairments3.4 Channel Capacity3.A Decibels and Signal Strength4.1 Guided Transmission Media5.1 Digital Data, Digital Signals5.2 Digital Data, Analog SignalsB.1 Fourier Series Representation of Periodic Signals
Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 69
