Modem en Codec. Telematica. Amplitude-modulatie. Frequentie-modulatie. Soorten modems. Fase-modulatie

Transcriptie

1 Modem en Codec Telematica Data Transmissie (Fysieke laag) Hoofdstuk 6 t/m 8 Een modem gebruikt analoge signalen om digitale signalen te versturen Een codec gebruikt digitale signalen om analoge signalen te versturen Amplitude-modulatie Frequentie-modulatie Amplitude varieert, frequentie en fase blijven gelijk Het is mogelijk meer bits tegelijk te coderen door verschillende amplitudewaarden te gebruiken. Frequentie varieert, amplitude en fase blijven gelijk Het is mogelijk meer bits tegelijk te coderen door verschillende frequentiewaarden te gebruiken. Fase-modulatie Fase varieert, amplitude en frequentie blijven gelijk Het is mogelijk meer bits tegelijk te coderen door verschillende fasewaarden te gebruiken. Vaak wordt een combinatie van amplitude- en fasemodulatie toegepast. Soorten modems 4Telefoonmodem: werkt met geluidssignalen als draaggolf (max. ca Hz) n Capaciteit max bits/sec n bits/sec mogelijk als een kant ISDN (digitaal) 4Kabelmodem: werkt met TV signalen als draaggolf (6MHz band ergens in de 100 MHz) n Capaciteit: enige 10 Mb/s (gedeeld) 4ADSL modem: deelt de telefoondraad met spraakverkeer: n n Gebruikt hoge frequenties als draaggolf (1MHz) Capaciteit: 1-10 Mb/s 1

2 Digitale Signalen Codec waarde Binair: Deze codering wordt PCM genoemd (pulscode modulatie) In telefoonsystemen wordt meestal 8 bits per sample genomen (signalen positief en negatief) ISDN (1) 4Bij ISDN heb je een digitale verbinding met de telefooncentrale 4Binnen deze digitale verbinding zitten drie bitstromen opgesloten: n Twee datastromen van 64 kb/s voor telefoongesprekken en/of internet verbindingen n Een datastroom van 16 kb/s voor signalering (belsignaal, nummer dat gekozen wordt, etc.) n De bits van de stromen worden afwisselend op de lijn gezet ISDN (2) 4In je computer zit een ISDN kaart (interface): Dit is geen modem 4In een ISDN telefoon zit een codec om de analoge telefoonsignalen om te zetten in bits (en omgekeerd): dit gebruikt Puls Code Modulatie (PCM) 4Een gewone (analoge) telefoon wordt ook via een codec aangesloten (quattrovox of zo) 4Aan beide einden van de KPN lijn (thuis en centrale) zit wel een modem (NT1) omdat de telefoonlijn niet geschikt is voor digitale data. Functies Datalink Laag Telematica Data Link Control (Datalink laag) Hoofdstuk 9 4Flow Control n Zorg dat ontvanger niet overspoeld wordt door de verzender 4Fout detectie en correctie n Ontdek fouten in de transmissie n Gebruik een protocol om de fouten te corrigeren 2

3 Stop-and-wait 4Verzender stuurt een frame naar ontvanger 4Ontvanger stuurt een ACK (acknowledge) naar de verzender 4Verzender wacht met volgende frame tot ACK ontvangen is 4Dit verzorgt basis flow control 4Error correctie protocol kan toegevoegd worden Fout detectie 4Om fouten te detecteren worden extra codebits toegevoegd aan elk frame 4De meest gebruikte codes worden CRC (Cyclic Redundancy Check) genoemd 4De CRC wordt vaak uitgerekend door de chip die de transmissie verzorgt 4De CRC wordt achter de databits verstuurd 4Meestal 16 of 32 bits CRC Fout Correctie 4Met CRC kan ontvanger meestal detecteren dat er iets fout is 4Vooral bursts (aaneensluitende rijen) van foute bits worden gedetecteerd 4Sommige fouten worden echter niet gedetecteerd 4Kans op een doorgeglipte fout is klein (1 op 2 16 bij 16-bits CRC; 1 op 2 32 bij 32-bits CRC) 4CRC kan niet aangeven welke bits fout zijn! Fout Correctie 4Elementen van foutcorrectie: n Ontvanger stuurt positieve acknowledgement als frame goed ontvangen is (CRC correct) n Ontvanger stuurt negatieve acknowledgement als frame fout ontvangen is (CRC fout) n Als zender geen ACK ontvangt, hertransmissie na timeout n Als ontvanger negatieve ACK ontvangt hertransmissie n Frames worden genummerd en ACK bevat nummer van het betreffende frame 4Automatic Repeat Request (ARQ) Protocol Sommige protocols geven ACK het nummer van het ontvangen frame, andere het nummer van het verwachte frame. 3

4 Nadeel stop-and-wait 4Bij lange en/of snelle verbindingen (ten opzichte van de frame grootte) is de wachttijd op de ACK groot 4Tijdens het wachten wordt de verbinding niet gebruikt 4De efficiëntie van de verbinding is dan laag. Sliding Window protocol 4Bij sliding window protocol kan de verzender meer dan 1 frame versturen zonder te wachten op ACK 4Het aantal is echter beperkt (= window grootte) 4Frames moeten bewaard worden tot er een ACK voor hen is ontvangen 4De ontvanger heeft ook een window van te ontvangen frames (= buffer ruimte) Windows Protocol in actie Sliding Window ARQ Variaties 4Bij Go Back N protocol stuurt de ontvanger een REJ (negatieve acknowledgement) als er een frame met foute CRC ontvangen wordt of als ontdekt wordt dat een frame vermist is 4De zender stuurt dan alle frames vanaf het foute frame opnieuw 4De ontvanger kan alle volgende frames (voordat het missende frame weer ontvangen is) weggooien 4De ontvanger heeft slechts één buffer nodig 4

5 Variaties 4Er zijn protocols waarbij alleen het missende frame opnieuw verzonden hoeft te worden 4De ontvanger moet dan wel de volgende frames bewaren 4De ontvanger moet dan een even groot window hebben als de zender Telematica Multiplexing Hoofdstuk 10 Multiplexen Terminal aansluitingen 4Multiplexen = gebruik één verbinding voor meerdere datastromen 4De verbinding wordt opgedeeld in kanalen 4Soorten multiplexing: n Frequency Division Multiplexing (FDM) n Time Division Multiplexing (TDM) FDM 4Een signaal heeft een beperkte bandbreedte 4Signalen met niet-overlappende bandbreedte kunnen tegelijk op een medium gezet worden 4Door modulatietechnieken kan de frequentieband opgeschoven worden Voorbeelden FDM 4Kabel-TV: frequentiebanden van 6MHz 4Radio/TV 4GSM: meestal 3 frequenties per zender n Verschillende providers hebben gescheiden banden n Naast elkaar gelegen zenders moeten gescheiden frequenties gebruiken 4ADSL: n Aparte band voor spraak n Aparte band voor dataverkeer (evt. aparte banden voor beide richtingen) 5

6 ADSL ADSL Aparte banden om echo problemen te voorkomen TDM 4TDM: verdeel de tijd in brokjes (slots) 4In elk brokje de data van een apart kanaal 4De brokjes worden in volgorde door de verschillende kanalen gebruikt 4Voorbeeld Amerikaans telefoonsysteem Synchroon TDM 4De kanalen komen altijd in dezelfde volgorde 4Ze krijgen altijd dezelfde tijd 4(Je kunt de klok erop gelijk zetten) 4Capaciteit per kanaal ligt vast 4Voorbeelden: n Telefoonsysteem (tussen de centrales) n GSM (elk FDM kanaal wordt tussen 8 gesprekken gemultiplexed via TDM) n ISDN (2 gesprekken + besturingskanaal) Statistische TDM Kabelmodem 4In dit systeem worden de slots naar behoefte over de kanalen verdeeld 4De slots kunnen eventueel ook verschillende grootte hebben 4Kanaalnummer (+evt. grootte) moet toegevoegd worden 4Capaciteit per kanaal is afhankelijk van totale bezetting 4Buffers nodig om tijdelijk capaciteitstekort op te vangen 4Bij grote drukte (75-80%) worden wachttijden lang 4Voorbeeld: kabelmodem 6