Distridueret system Det fysiske lag og MAC-metoder.

Præsentationer af emnet: "Distridueret system Det fysiske lag og MAC-metoder."— Præsentationens transcript:

1 Distridueret system Det fysiske lag og MAC-metoder

2 Wire Less Store afstande. Små afstande. Lav data hastighed
Grundlæggende Datanet Wire Less Store afstande. Små afstande. Lav data hastighed Høj data hastighed

3 GSM Digitalt mobiltelefon net 2G: Egenskaber:
Grundlæggende Datanet GSM Digitalt mobiltelefon net 2G: Egenskaber: Hastighed: 9.6 – 14.4 Kbps. Multiplexing : TDMA - Time Division Multiple access. Rækkevidde. Op til 35 km. Strømforbrug: Relativ lav. Batteri levetid, flere timer Pris: Relativ lav. Frekvensbånd: 0.9 eller 1.8 GHz Modulation: GMSK – Gaussian Minimum Shift Keying. Anvendelse: Mobiltelefoni, primært tale.

4 Multiplexning Hvordan kan flere bruge det samme medie på samme tid ?
Grundlæggende Datanet Multiplexning Hvordan kan flere bruge det samme medie på samme tid ? Space division multiplexing. SDM/SDMA Frequency division multiplexing. FDM/FDMA Time division multiplexing. TDM/TDMA Code division multiplexing. CDM/CDMA

5 Space division multiplexing. SDM
Grundlæggende Datanet Space division multiplexing. SDM Hver sender sit eget medie. Fx. Gamle analoge telefoner, en ledning til hver samtale. Radio og TV stationer med så stor afstand, at de kan bruge samme frekvens. Simple punkt til punkt protokoller som RS-232

6 Frequency division multiplexing. FDM
Grundlæggende Datanet Frequency division multiplexing. FDM Hvis kommunikationsmediet har N gange større båndbredde, end den enkelte sender kræver, kan man sende op til N datastrømme samtidigt.

7 Frequency division multiplexing. FDM
Grundlæggende Datanet Frequency division multiplexing. FDM Fordel: Ingen dynamisk koordination. Fungerer også for analoge signaler. Ulemper: Spild af båndbredde, hvis trafikken er ulige fordelt. Ufleksibel.

8 Time division multiplexing. TDM
Grundlæggende Datanet Time division multiplexing. TDM

9 Time division multiplexing. TDM
Grundlæggende Datanet Time division multiplexing. TDM Fordel: Kun en carrier på mediet. Høj udnyttelse. Fleksibel Ulemper: Kræver præcis synkronisering.

10 Frequency and Time division multiplexing. Fx GSM
Grundlæggende Datanet Frequency and Time division multiplexing. Fx GSM Fordel: Bedre beskyttelse mod aflytning. frekvensselektiv støj. Ulemper: Kræver præcis synkronisering.

11 Code division multiplexing. CDM
Grundlæggende Datanet Code division multiplexing. CDM a: Chip sequence b: Bipolær chip sequence c: Eks. på transmissioner d: Det, som C modtager Krav: Chip sekvenserne er ortogonale. Dvs. samme antal, ens og forskellige, bit 2. Signalerne adderer lineært.

12 Grundlæggende Datanet
Code division multiplexing. CDM eller Code division multiple Access. CDMA Fordel: God beskyttelse mod aflytning. Flere samtidigt på samme kanal. Ulemper: Forholdsvis lav bitrate. Mere kompleks signalgenerering og rekonstruktion.

13 GSM Digitalt mobiltelefon net 2G: Egenskaber:
Grundlæggende Datanet GSM Digitalt mobiltelefon net 2G: Egenskaber: Hastighed: 9.6 – 14.4 Kbps. Multiplexing : TDMA - Time Division Multiple access. Rækkevide. Op til 35 km. Strømforbrug: Relativ lav. Batteri levetid flere timer Pris: Relativ lav. Frekvensbånd: GHz Modulation: GMSK – Gaussian Minimum Shift Keying. Anvendelse: Mobiltelefoni, primært tale.

14 Grundlæggende Datanet
Modulation Hvordan kan digitale signaler sendes gennem en analog kanal? Brug et modem. Grundlæggende metoder: b: Amplitude mod. c: Freq. mod. d: Fase mod.

15 Avanceret fase modulation
Grundlæggende Datanet Avanceret fase modulation Fase modulation – Phase Shift Keying. PSK Dvs faseskift af bæresignalet. Fx 45, 135, 225 og 315 grader. Dvs 2 bit pr skift. QPSK – Quadrature Phase Shift Keying(a). Eller kombineret Amplitude modulation med fase modulation Fx fire faser og fire amplituder: QAM-16 Quadrature amplitude modulation(b) dvs 4 bit pr skift.

16 Avanceret frekvens modulation
Grundlæggende Datanet Avanceret frekvens modulation Frekvens modulation – Frequnce Shift Keying. FSK Avanceret – kombineret fase og frekvens modulation. MSK Minimum shift keying, GMSK Gaussian-MSK (GSM) F1: lav frekvens, F1n: lav frekvens 180 grader fase. F2: høj frekvens, F2n: høj frekvens 180 grader fase. Data Hvis: Even & Odd send F2 Ikke Even & Odd send F1 Even & ikke Odd send F1n Ikke Even & ikke Odd send F2n Even Odd MSK

17 UMTS Digitalt mobiltelefon net 3G: Egenskaber:
Grundlæggende Datanet UMTS Digitalt mobiltelefon net 3G: Egenskaber: Hastighed: 384 Kbps. Med QoS. Multiplexing: CDMA/FDD/TDD i 5 MHz frekvensslot - Code Division Multiple access./ Freq. division duplex Rækkevidde: ca 35 km. Strømforbrug: Relativ lav. Batteri levetid, flere timer Pris: Relativ lav. Frekvensbånd: 2.0 GHz Modulation: QPSK – Quadrature Phase Shift Keying. Anvendelse: Mobiltelefoni, tale og data.

18 Wire Less Store afstande. Små afstande. Lav data hastighed
Grundlæggende Datanet Wire Less Store afstande. Små afstande. Lav data hastighed Høj data hastighed

19 ZigBee Billigt strømsvagt lavhastigheds net: Egenskaber:
Grundlæggende Datanet ZigBee Billigt strømsvagt lavhastigheds net: Egenskaber: Hastighed: 20 Kbps eller 250 Kbps Multiplexing : FDMA – Freq. Division Multiple access Størrelse: CSMA/CA 255 enheder pr netværk. Rækkevidde: m Strømforbrug: Lille. Bateri levetid > 1 år Pris: lav. Få kroner. Frekvensbånd: 2.4 GHz og 868/915 MHz Modulation: DSSS – Direct sequence spread spectrum. Anvendelse: Automation, fjernbetjening, Kom. med I/O enheder osv.

20 Bluetooth Kontor netwærk. Egenskaber: Hastighed: Op til 720 Kbps
Grundlæggende Datanet Bluetooth Kontor netwærk. Egenskaber: Hastighed: Op til 720 Kbps Multiplexing: FDMA – Freq. Division Multiple access Netstørrelse: Op til 8 enheder i et piconet ( en master og 7 slaver) Piconet kan kombineres til større scatternet. Rækkevidde: 10 m Strømforbrug: Relativ lav. Batteri levetid flere timer Pris: Relativ lav. < 50 kr. Frekvensbånd: 2.4 GHz Modulation: FHSS – Freq. Hopping spread spectrum. Anvendelse: Trådlød notebook, headset. Printere osv.

21 802.11b Wireless Ethernet. Egenskaber:
Grundlæggende Datanet 802.11b Wireless Ethernet. Egenskaber: Hastighed: op til 11 Mbps. 54 Mbps for g. Størrelse: Ubegrænset CSMA/CD. Rækkevidde: Op til 300 m Strømforbrug: Relativ højt. Batteri levetid omkring en time Pris: Relativ lav. Frekvensbånd: 2.4 GHz Modulation: PSK - DSSS med CCK – Direct Sequence Spread Spectrum med Complementary Code Keying Anvendelse: Trådlød internet. Læs om DSSS side 55 i schiller.

22 802.11a Wireless højhastigheds Ethernet. Egenskaber:
Grundlæggende Datanet 802.11a Wireless højhastigheds Ethernet. Egenskaber: Hastighed: op til 54 Mbps Størrelse: Ubegrænset TDMA/TDD.. Rækkevidde: Op til 200 m Problemer med mure og andre genstande. Pris: Relativ høj. Frekvensbånd: 5 GHz Modulation: OFDM - Orthogonal Freq. Division Multiplexing. Anvendelse: Trådlød internet, distribueret computing.

23 Standard Cable type Encoding Distance Symbol rate Topology rs-232 Single conductor NRZ 15 m 20 kbps Point-to-point rs-422 Twisted pair Man- chester 1 km 10 mbps rs-485 Multi drop ethernet Twisted pair / Coax 1.5 km mbps FDDI Optical fibres 2 km >100 mbps Point-to point ZigBee Wireless PSK 1-75 m 20 eller 250 Kbps IEEE b DSSS med CCK m 11 mbps Bluetooth Gaussisk BFSK m 720 Kbps HyperLAN/2 64QAM 30–50 m 54 mbps

24 ISO 7-lags model Application Presentation Session Transmissions medie
Stiktyper og signaler Signalniveauer Modulering Hastighed Session Transport Network Data Link Fysisk

25 Fx Ethernet, Arcnet, CAN-BUS.
ISO 7-lags model Application Fx Ethernet, Arcnet, CAN-BUS. Frameformater Tilgangsmetoder Checksum Sliding Window Presentation Session Transport Network Data Link Fysisk

26 Encapsulation Data Application Presentation Session Transport Network
H-app Application H-pre Presentation H-ses Session H-tra Transport H-net Network H-dlink Data Link H-fys Fysisk

27 Datalink laget Datalink Datalink Fysisk lag Fysisk lag Fysisk net
Grundlæggende Datanet Datalink laget Protokol 2 Datalink Datalink Fysisk lag Fysisk lag Fysisk net Protokol: Frameformat, Timing, Media acces control fx. Ethernet, ARC-net, IEEE 802.XX osv-

28 Protokoller CSMA/CD CSMA/CA LON CANbus P-net ARCnet TTP

29 Ethernet Net segment LLC IEEE 802.2 Fysisk Data Link MAC IEEE 802.3
Grundlæggende Datanet Ethernet Fysisk DataLink Net segment LLC IEEE 802.2 Fysisk Data Link MAC IEEE 802.3 CSMA/CD Fx. 10Base-T, 100Base-TX, 100Base-FX

30 Ethernet – Fysisk lag 10 Mbps Thick Coaxial: 10BASE5:
10 Mbps Thin Coaxial: 10BASE2: 10 Mbps Twisted Pair: 10BASE-T: 10 Mbps Optisk Fiber: 10BASE-F: 100 Mbps Twisted Pair: 100BASE-TX: 100 Mbps Fiber Optic: 100BASE-FX: 100 Mbps Twisted-Pair: 100BASE-T4:

31 Ethernet – Fysisk lag

32 Bus-topologi Net segment Fysisk Data Link LLC MAC CSMA/CD IEEE 802.2

33 Fysiske adr eller MAC adr.
Frame format Header Payload or Data 8 6 2 4 Ethernet Frame Preamble Dest. add. Src. add. Frame type Header Payload CRC Fysiske adr eller MAC adr.

34

35 Grundlæggende Datanet
CSMA/CD

36 Throughput

37 Delay on CSMA/CD

38 LON Fysisklag: Type Medie Hastighed Længde TP-10 Twisted pair 78 Kbps
Op til 2.2 Km TP-1250 1.25 Mbps 125 m PL-20 Power line 5.4 Kbps Environment bestemt IP-10 Over IP IP bestemt

39 LON Datalink lag: CSMA/CD med prediktiv p-presistent.
Forbedret egenskab ved netværks overload. Hver enhed estimere lasten og sætter random backoff time intervallt afh. Af last. Lille last -> kort backoff time. Stor last -> lang backoff time.

40 CSMA/CA

41 CAN-BUS Ingen adressering. Identifier angiver databetydning.
Multicast vha. Massage filtering. Message Types Data Frame: Sende data. Remote Frame: Anmodning om at få sendt data. Error Frame: Sendes hvis en enhed detektere en Bus fejl. Overload Frame: Sendes hvis en enhed ikke kan følge med.

42 Data Frame CAN 2.0A CAN 2.0A CAN 2.0B

43

44 CAN-BUS Bit rates: 1 Mbit/s ved længde på max 40 m.
250 kbit/s ved længde på max 250 m.