Network Model Signal and Data transmission

Analog and Digital Signal Data transmission Analog and Digital Signal

Analog Signal and Amplitude Data transmission Analog Signal and Amplitude

Frequency and period are inverses of each other. Data transmission Period and Frequency Frequency and period are inverses of each other.

Data transmission Bandwidth

Bandwidth example Data transmission If a periodic signal is decomposed into five sine waves with frequencies of 100, 300, 500, 700, and 900 Hz, what is the bandwidth? B = Fh - Fl B = 900 - 100 B = 800 Hz

Bandwidth example Data transmission A signal has a bandwidth of 20 Hz. The highest frequency is 60 Hz. What is the lowest frequency? B = Fh - Fl 20 = 60 - Fl Fl = 60 - 20 = 40 Hz

Bandwidth example Data transmission A signal has a spectrum with frequencies between 1000 and 2000 Hz (Bandwidth of 1000 Hz). A medium can pass frequencies from 3000 to 4000 Hz (a bandwidth of 1000 Hz). Can this signal faithfully pass through this medium? Answer The answer is definitely no. Although the signal can have the same bandwidth (1000 Hz), the range does not overlap. The medium can only pass the frequencies between 3000 and 4000 Hz, the signal is totally lost.

Telephone line Bandwidth Data transmission Telephone line Bandwidth

Digital signal and Analog signal Data transmission Digital signal and Analog signal

Bit rate and Bit interval Data transmission Bit rate and Bit interval

The bit interval is the inverse of the bit rate. Data transmission Bandwidth example A digital signal has a bit rate of 2000 bps. What is the duration of each bit (bit interval) The bit interval is the inverse of the bit rate. Bit interval = 1/2000 s = 0.000500 s = 0.000500 x 106 ms = 500 ms

Summary Data transmission The analog bandwidth of a medium is expressed in hertz (Hz); the digital bandwidth, in bits per second (bps).

Summary Data transmission Bit rate is the number of bits per second. Baud rate is the number of signal units

Summary Data transmission Baud rate is the number of signal units. Baud rate is less than or equal to the bit rate.

Baud rate = 1000 bauds per second (baud/sec) Data transmission Example An analog signal carries 4 bits in each signal unit. If 1000 signal units are sent per second, find the baud rate and the bit rate. Baud rate = 1000 bauds per second (baud/sec) Bit rate = 1000 x 4 = 4000 bps

Analog transmission Data transmission Digital/Analog Modulation Techniques 1. Amplitude – Shift Keying (ASK) 2. Frequency – Shift Keying (FSK) 3. Phase – Shift Keying (PSK) (1) + (3) – Quadrature amplitude modulation (QAM)

Amplitude – Shift Keying (ASK) Data transmission Amplitude – Shift Keying (ASK) คำนึงถึง Amplitude ของสัญญาณ ฉะนั้นหากส่งข้อมูลในระยะไกล เมื่อสัญญาณอ่อนลง หรือถูกรบกวน อาจทำให้เกิดการผิดพลาดขึ้นได้ มีโอกาสเกิด Error สูง เนื่องจากใช้การ Detect Amplitude ในการตัดสินข้อมูล

Frequency – Shift Keying (FSK) Data transmission Frequency – Shift Keying (FSK) ใช้การเปลี่ยนแปลงความถี่ แทนค่าของข้อมูล

Phase – Shift Keying (PSK) Data transmission Phase – Shift Keying (PSK) ไม่สนใจ Amplitude ดังนั้นโอกาสในการโดนรบกวนจึงน้อยกว่าแบบASK ใช้การเปลี่ยนแปลงเฟสของสัญญาณ เทียบกับ Pulse ก่อนหน้าเมื่อข้อมูลมีค่าเป็น 1 1

Quadrature amplitude modulation (QAM) Data transmission Quadrature amplitude modulation (QAM) เป็นการผสมผสานระหว่าง ASK กับ PSK เข้าด้วยกันเพื่อให้สามารถแทนรหัสของข้อมูลได้มากขึ้น

Data transmission Bit and Baud

Bit and Baud rate comparison Data transmission Bit and Baud rate comparison Modulation Units Bits/Baud Baud rate Bit Rate ASK, FSK, 2-PSK Bit 1 N 4-PSK, 4-QAM Dibit 2 2N 8-PSK, 8-QAM Tribit 3 3N 16-QAM Quadbit 4 4N 32-QAM Pentabit 5 5N 64-QAM Hexabit 6 6N 128-QAM Septabit 7 7N 256-QAM Octabit 8 8N

Transmission Impairment Data transmission Transmission Impairment ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการรับส่งข้อมูลที่สำคัญมี 3 ประการ Attenuation – การสูญเสียสัญญาณ Delay Distortion – การบิดเบือนของรูปสัญญาณ Noise - การรบกวนสัญญาณ

Transmission Impairment Data transmission Transmission Impairment Attenuation – การสูญเสียสัญญาณ เวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ไปในสายสัญญาณ จะมีการสูญเสียพลังงานเกิดขึ้นซึ่งโดยส่วนมากแล้ว เมื่อความถี่สูงขึ้น การสูญเสียพลังงานก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

Transmission Impairment Data transmission Transmission Impairment Delay Distortion – การบิดเบือนของรูปสัญญาณ คลื่นที่วิ่งไปบนสื่อ มีความเร็วแตกต่างกันในแต่ละความถี่ ฉะนั้นในกรณีที่สัญญาณข้อมูลประกอบด้วย สัญญาณที่มีความถี่แตกต่างกันมารวมกัน เมื่อเกิดการเหลื่อมล้ำกันในการวิ่ง จึงทำให้เกิดปัญหารูปสัญญาณบิดเบี้ยวได้

Transmission Impairment Data transmission Transmission Impairment Noise - การรบกวนสัญญาณ Thermal Noise Inter-modulation Noise Cross Talk Impulse Noise

Transmission Impairment Data transmission Transmission Impairment Thermal Noise - สัญญาณรบกวนที่เกิดจากอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป เมื่ออุณหภูมิ สูงขึ้นจะทำให้สัญญาณรบกวนแรงขึ้น No = kT (watts/Hertz) No = Noise Power density k = Boltzmann’s constant = 1.3803 x 10-23 J/Kelvin T = Temperature (Kelvin)

Transmission Impairment Data transmission Transmission Impairment Inter-modulation Noise – สัญญาณรบกวนที่เกิดจากการสอดแทรกของสัญญาณที่อยู่ในย่านใกล้เคียงกัน ตัวอย่างเช่น ในขณะที่เราฟังวิทยุ จะพบว่าได้ยินคลื่นอื่นๆ ทั้งที่เราไม่ได้เปลี่ยนไปยังคลื่นนั้น Cross Talk เกิดในกรณีการพูดโทรศัพท์อยู่ แล้วได้ยินเสียงแทรกของคนอื่นที่ไม่ใช่คู่สนทนาของเราแทรกเข้ามา เป็นเพราะเกิดการรบกวนของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจากสายโทรศัพท์ ซึ่งโดยปกติจะลดทอนอำนาจของสนามแม่เหล็กได้โดย การบิดสายเป็นเกลียว เพื่อให้เกิดการหักล้างกัน หรือใช้สายที่มีตะแกรงทองแดง shield ไว้โดยรอบ

Transmission Impairment Data transmission Transmission Impairment Impulse Noise เกิดจาก ฟ้าร้อง หรือฟ้าฝ่า โดยที่สิ่งเหล่านี้มักมีความถี่ของคลื่นสัญญาณอยู่ในระดับสูง (หน่วยเป็น GHz) เมื่อเทียบกับสัญญาณที่ส่งออกมาในระดับ MHz ซึ่งต่ำกว่ามากจึงทำให้เกิดการรบกวนกันขึ้น

Analog transmission Data transmission Analog/Analog Modulation Techniques 1. Amplitude Modulation (AM) 2. Frequency Modulation (FM)

Analog transmission Data transmission Modulation กรรมวิธีในการรวมกันของสัญญาณ (สัญญาณพาหะ + สัญญาณข้อมูล) Demodulation กรรมวิธีในการแยกคลื่นสัญญาณข้อมูลออกจากคลื่นสัญญาณพาหะ Carrier Frequency สัญญาณพาหะที่ทำหน้าที่ในการนำพาข้อมูลไปยังปลายทาง

Amplitude Modulation Data transmission เป็นการ Modulate สัญญาณแอนะล็อคกับคลื่นพาหะ ซึ่งจะทำให้ขนาดของ Amplitude เปลี่ยนแปลงไป

Frequency Modulation Data transmission เป็นการ Modulate สัญญาณแอนะล็อคกับคลื่นพาหะ โดยใช้วิธีทางความถี่ ซึ่งจะเห็นว่า ไม่ทำให้ขนาดของ Amplitude เปลี่ยนแปลงไป แต่จะใช้วิธีการเปลี่ยนความที่แทน

Questions & Answers Q&A