Communicatietheorie Partim Datacommunicatie

Communicatietheorie Partim Datacommunicatie
Datatransmissie Communicatietheorie Partim Datacommunicatie

Overzicht Datatransmissie
Inleiding Basisconcepten van datatransmissie Synchronisatie

Inleiding: OSI-model

Basisconcepten van datatransmissie
Definities: Communicatiemodes Simplex = één richting (vb: PCprinter, toetsenbordcomputer, computerscherm,…) Half duplex = twee richtingen, niet tezelfdertijd zenden en ontvangen (vb: walkie talkie, …) Full duplex = twee richtingen, mag tezelfdertijd zenden en ontvangen (vb: telefoonnetwerk, …)  protocollen nodig: wie mag op bepaald ogenblik zenden? = controle-informatie ? Controle-informatie over zelfde/aparte lijn? Basisconcepten

Definities (vervolg): Seriële/parallelle transmissie
Seriële transmissie = bits één na één verstuurd Parallelle transmissie = bits groeperen  n bits samen versturen (n = meestal veelvoud van 8 bits = byte) Voordelen parallelle transmissie  sneller dan seriële transmissie Nadelen parallelle transmissie  indien lange kabels  bits komen niet alle gelijktijdig aan = vertragingstijd  bits foutief ontvangen  parallelle transmissie enkel voor korte afstanden (vb. Flatcable in PC printer) Grote afstanden of lage bitsnelheden  serieel Basisconcepten

Definities (vervolg): Asynchrone/synchrone transmissie
Asynchrone transmissie = geen vaste timing  zender stuurt informatie in korte frames  frames onafhankelijk van elkaar verstuurd  tussen frames : lijn niet actief ? Hoe bepalen of frame ontvangen ?  aan begin en eind frame extra bits (start- en stopbits) = controlebits  bij inactieve lijn: wachten tot startbit ontvangen  na ontvangst stopbit(s): lijn terug inactief Basisconcepten

Asynchrone transmissie (vervolg)
 voorbeeld: asynchrone transmissie van ASCII-karakters frame = 7 informatiebits + 1 pariteitsbit +1 startbit +1 stopbit Basisconcepten

Asynchrone transmissie (vervolg)
Nadeel:  start- en stopbits  efficiëntie   1 startbit, 8 nuttige bits, 1 stopbit = overhead van 20%  efficiëntie lager dan bij andere vormen van transmissie Voordeel  lage transmissiekost Voorbeeld:  toetsenbord  computer  file transfer protocol PCtelefoonlijn (modems) Basisconcepten

Synchrone transmissie = vaste timing
 zender stuurt informatie in een continue stroom Voordeel:  geen stoptijden, geen extra controlebits  hoge efficiëntie Nadeel:  complexiteit transmissie  Voorbeeld: computer  computer (hoge snelheid) Basisconcepten

Definities (vervolg):
Bitgeoriënteerde/karaktergeoriënteerde transmissie (bij synchrone transmissie) Karaktergeoriënteerde transmissie karakter = bitsequentie met vaste lengte  informatie bestaat uit opeenvolging van karakters vb: tekst: karakter = alfanumeriek teken (ASCII) Bitgeoriënteerde transmissie  informatie kan willekeurige lengte hebben, bestaat niet uit opeenvolging van karakters Basisconcepten

Overzicht Synchronisatie
Inleiding Bitsynchronisatie Asynchrone transmissie Synchrone transmissie Manchester codering Karaktersynchronisatie Framesynchronisatie

Inleiding Synchronisatie
Stel: bits verstuurd aan Rb bits/s  duur bit T=1/Rb  tijdens interval T: ‘0’ of ‘1’ versturen  lijncode = fysisch signaal van bitsequentie Non return to zero: ‘1’ = H ‘0’ = L Non return to zero inversion ‘1’ = HH of LL ‘0’ = HL of LH Synchronisatie: Inleiding

Synchronisatie: Inleiding
Zend fysisch signaal over fysische verbinding  vervorming  signaalniveau niet constant over bitinterval  omzetting signaal  bit?  BEMONSTEREN Ideale decisieogenblik ? ± midden bitinterval daar verschil signaalwaarden maximaal stoorsignaal minimaal Synchronisatie: Inleiding

Synchronisatie: Inleiding
Drie niveaus synchronisatie Bitsynchronisatie = bepalen decisietijdstippen bemonstering Karaktersynchronisatie welke bits behoren tot een karakter? (enkel bij karaktergeoriënteerde transmissie) Framesynchronisatie bepalen begin/einde frame Synchronisatie: Inleiding

Asynchrone transmissie
klok ontvanger = periodisch signaal met frequentie fR frequentie fR = N  frequentie zendklok (N= 1 of even)  gebruikt om signaal te bemonsteren bij overgang LH Bitsynchronisatie: Asynchrone transmissie

Bitsynchronisatie: Asynchrone transmissie
Verstuurde asynchrone signaal geen signaal = continu H signaal startbit = overgang HL gedetecteerd midden bitinterval i : schatting = waar klok LH = begin telling Bitsynchronisatie: Asynchrone transmissie

midden bitinterval i  schatting = (2i+1)N/2 klokintervallen N/2, N+N/2, …  op gelijke afstand Bitsynchronisatie: Asynchrone transmissie

midden bitinterval i  schatting = (2i+1)N/2 klokintervallen Bitsynchronisatie: Asynchrone transmissie

Wat als ontvangerklok frequentiefout heeft? Stel: begin startbit  t=0 werkelijke midden ie bit  ti=(2i+1)T/2 geschatte begin startbit  bij welke overgang ontvangerklok signaal gemeten?  t=a/fR geschatte midden ie bit  ti = (a+(2i+1)N/2)/fR Stel relatieve frequentiefout  fR=(1+e)N/T duur bitinterval uniform verdeeld [0,1] ^ relatieve afwijking t.o.v. N/T Bitsynchronisatie: Asynchrone transmissie

Relatieve timingfout e≠0  ei lineair in i  timingfout  als i   als | ei |>1/2  verkeerde bitinterval  bitfout Worst case: e<0 (te traag bemonsteren) en a=1 Bitsynchronisatie: Asynchrone transmissie

Worst case: |ei|max  als N  : onzekerheid over begin startbit kleiner |ei|max < 1/2  geen fout |ei|max  als i   sequentie van bits mag niet te lang zijn Stel 1 start/stopbit, I-2 informatiebits  bitsequentie lengte I Noem |e|T/2 = relatieve frequentiefout die ervoor zorgt dat |eI|max = ½   2I|e|=1-2/N ter hoogte van stopbit Bitsynchronisatie: Asynchrone transmissie

Synchrone transmissie
Signaal = continue stroom bits  indien dezelfde techniek gebruikt als bij asynchroon (= tellen klokintervallen)  zeker fouten als e≠0 Oplossing = digitale fasevergrendelde lus (DPLL, digital phase locked loop)  maak gebruik van informatie uit signaal om decisietijdstip te bepalen Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie
DPLL: werking klok ontvanger  frequentie fR , ongeveer N/T (N even)  bemonsteren bij LH ti = schatting midden bitinterval i = bemonsteringsogenblik actie ondernomen tussen ti en ti+1 :  hangt af of er overgang HL of LH is in signaal ^ ^ ^ Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

Geen overgang in signaal  vaste afstand tussen bemonsteringsogenblikken  vergelijkbaar met asynchroon geval Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

ni < 0  afstand ti tot einde bit interval > N/2 klokcycli  geschatte tijdstip ti te vroeg ni > 0  afstand ti tot einde bit interval < N/2 klokcycli  geschatte tijdstip ti te laat ^ Wel overgang in signaal 1e monsterwaarde na overgang = ni  ni = maat voor timingfout Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

Definities: fR=(1+e)N/T ei = relatieve timingfout = afstand tussen echte en geschatte midden =  verband ni en ei ?  juist groter Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

 ni = afgeronde versie van ei Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

klok = stabiele kwartsoscillator  |e|<<1/N   curve met e=0 goede benadering voor e≠0 Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

Hoe informatie ni gebruiken  terugkoppeling/feedback Indien transitie: g(ni) : correctieterm, hangt af van ni ti > ti : geschatte tijdstip te laat  neem een vroegere monsterwaarde om terug naar het midden van het bitinterval te gaan ^ ti < ti : geschatte tijdstip te vroeg  neem een latere monsterwaarde om terug naar het midden van het bitinterval te gaan ^ Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

Veel gebruikte correctietermen
g(0)≠0  oscillatie ! e<<1  per klokinterval 1 monsterwaarde corrigeren houdt rekening met de grootte van de fout e<<1 Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

Werking DPLL: hangt af van initiële schatting  via synchronisatiepatroon aan begin frame (zie framesynchronisatie) Probleem: begin frame  voldoende overgangen nodig om te kunnen synchroniseren  versturen ASCII: 7 infobits + 1 pariteitsbit  kies code met oneven pariteit  zeker 1 transitie per byte  bitgeoriënteerde transmissie  gebruik bit stuffing (zie framesynchronisatie)  voldoende transities Bitsynchronisatie: Synchrone transmissie

Manchester codering DPLL: bij synchrone transmissie: voldoende signaaltransities nodig  als niet voldoende transities  synchronisatie weg  oplossing: voeg timing informatie toe aan signaal Bit = LH of HL transitie in elk bitinterval  gebruik voor synchronisatie decisieogenblik = midden 2e deel bitinterval Manchester codering

Karaktersynchronisatie
 enkel bij karaktergeoriënteerde transmissie Na bitsynchronisatie  bits gekend Welke bits behoren tot één karakter? Asynchrone transmissie: door aanwezigheid start/stopbits  karaktergrenzen afleiden Synchrone transmissie: gebruik SYN-patroon vóór  zoek begin en eind (gekend) SYN-patroon  k0 = begin SYN  karakters op posities k0+8, k0+16, … Karaktersynchronisatie

Framesynchronisatie = zoek begin en einde van frame
(bij frame met vaste lengte  begin frame voldoende)  Gebruik controlekarakters = speciaal bitpatroon karaktergeoriënteerde transmissie bitgeoriënteerde transmissie Framesynchronisatie

karaktergeoriënteerde transmissie
(vb: BSC = binary synchronous communication = protocol gebruikt in telefoonmodems)  Gebruik controlekarakters STX (start of text) en ETX (end of text)  STX en ETX kunnen niet voorkomen in normale tekst  zoek STX en ETX om begin en eind frame te kennen PROBLEEM: als binaire file wordt verstuurd: dubbelzinnigheid  STX en ETX kunnen voorkomen in datagedeelte frame  oplossing: gebruik combinatie DLE+STX en DLE+ETX (DLE = data link escape)  ook DLE kan voorkomen in datagedeelte  vervang DLE door DLE+DLE =karakterstuffing  geen vergissing mogelijk Framesynchronisatie

karaktergeoriënteerde transmissie (vervolg)
mogelijke ontvangen patronen:  DLE+STX = begin frame  DLE+ETX = eind frame  DLE+DLE = karakter DLE start of header start of frame end of frame synchronisatiepatronen block check sum DLE Framesynchronisatie

bitgeoriënteerde transmissie
(vb: HDLC = high-level data link control = basis PPP-protocol (point-to-point) voor WAN, internet, …) Begin en einde frame gemarkeerd door speciaal bitpatroon = vlag  zoek vlag om begin en eind tekst te bepalen PROBLEEM: vlag mag niet voorkomen in datagedeelte frame  gebruik bitstuffing: als in datagedeelte frame 5 opeenvolgende bits ‘1’, voeg dan een ‘0’ toe (ongeacht volgende bit)  aan ontvanger: als 5 opeenvolgende bits ‘1’ gedetecteerd  volgende bit = ‘0’  verwijder ‘0’  volgende bit ‘1’  vlag gevonden Opmerking: toevoegen ‘0’  zeker bittransitie na 5 keer ‘1’  goed voor bitsynchronisatie Framesynchronisatie

synchronisatiepatroon
soort informatie: data of systeeminfo synchronisatiepatroon frame check sequence = CRC Framesynchronisatie

Communicatietheorie Partim Datacommunicatie

Verwante presentaties

Presentatie over: "Communicatietheorie Partim Datacommunicatie"— Transcript van de presentatie:

Verwante presentaties

Over het project

Feedback

Inloggen

Inloggen via een sociaal netwerk:

Communicatietheorie Partim Datacommunicatie

Verwante presentaties

Presentatie over: "Communicatietheorie Partim Datacommunicatie"— Transcript van de presentatie:

Verwante presentaties

Over het project

Feedback