Bir teldeki bant genişliği ile frekans arasındaki ilişki nedir?

Ağ (şu anda Link - Fiziksel Katman) öğrenmeye çalışıyorum; Bu kendi kendine çalışma.

Belirli bir şey hakkında çok kafam karıştı:

Telde böyle bir şey göndermek istediğimizi varsayalım:

01010101, böyle bir şey Sinyal olarak görünecektir:

__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾

Gönderilecek veriler bir sinyal ile temsil edilmelidir ve bu durumda sinyal, bağlantı / kablodaki "voltajdaki değişiklik" tir (kablosuz bağlantı değil kablo kullandığımızı varsayın).

Fourier, yeterli frekansta bir sinyalin oldukça iyi temsil edilebileceğini kanıtladı.

Sevmek:

Tel üzerindeki bir sinyal ile Frekanslar arasındaki ilişkiyi hala anlamıyorum.

Frekans tanımı: birim zaman başına tekrarlanan bir olayın meydana gelme sayısı. Peki birim zamanda telde tekrarlanan nedir?

Ayrıca örneğin bir DSL hattında, Frekans Bölmeli Çoğullama için, birden fazla kullanıcıya daha az frekans tahsis edileceği için, belirli bir bağlantıda / kabloda kullanıcı başına daha az bant genişliği olacaktır. Bir kabloya daha az frekans ayırmak ne anlama gelir? Neyin daha az tekrarlanması?

Kabloda birçok frekans var mı? Varsa (0 ila 1 Mega Hertz diyelim), 0 ila 100 VEYA 100 ila 200 VEYA 500 ila 1000 arasındaki aralığı kullanarak yukarıdakileri temsil edebilir miyim? Daha fazla frekans kullanırsam neden daha fazla bant genişliğim var?

Modülasyon ve sembol s

birim zamanda tekrarlanan bir olayın meydana gelme sayısı. Peki birim zamanda telde tekrarlanan nedir?

Tel üzerindeki voltaj düzenleri tekrar eder.

Son derece basit haberleşme sistemlerinde, size ASCII-art gösterildiği gibi yukarıda veya eşiğin altına döngüsü hattın DC voltajı, belki ... __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾. Eşik değerlerinizin + 5v ve -5vdc olduğunu varsayalım; iki DC gerilimi üzerinden ikili verilerin modüle edilmesi, gerilim seviyesi başına sadece bir bit verir (her voltaj geçişine sektörde bir sembol denir ).

DC voltaj geçişleri kablodaki verileri temsil etmenin tek yolu değildir, belirttiğiniz gibi, belirli bir frekanstaki bir sinyalin voltajını modüle edebilir veya verileri modüle etmek için iki frekans arasında geçiş yapabilirsiniz. Bu resim, aynı __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾geçişlerin Genlik Modülasyonu (AM) ve Frekans Modülasyonu (FM) ile nasıl temsil edildiğini gösterir.

Daha uzun mesafelerde iletilen daha karmaşık sistemler , tel üzerinde belirli bir bant genişliğine daha fazla veri paketlemek için FDM veya QPSK gibi daha karmaşık modülasyon şemaları kullanır .

Genel olarak, aşağıdakilerin kombinasyonlarını kullanarak modüle edebilirsiniz:

• Genlik
• Sıklık
• Faz ofseti (bir referans taşıyıcıya veya saate göre).

Bit hızı ve spektral verimlilik

Kabloda birçok frekans var mı? Varsa (0 ila 1 Mega Hertz diyelim), 0 ila 100 VEYA 100 ila 200 VEYA 500 ila 1000 arasındaki aralığı kullanarak yukarıdakileri temsil edebilir miyim? Daha fazla frekans kullanırsam neden daha fazla bant genişliğim var?

Tel üzerinde iki durumu olan bir Frekans Modülasyon sistemini ele alalım ...

• 0 sembolü 1KHz ile temsil edilir
• 1 sembolü 2,5KHz ile temsil edilir

Bu modülasyon şeması tel üzerinde 1.5KHz bant genişliği gerektirir . Bununla birlikte, bu, iletilen bit hızı hakkında hiçbir şey söylemez (kafa karıştırıcı bir şekilde 'bant genişliği' olarak da bilinir, ancak aşırı yüklenmiş bir terim kullanmayalım).

Bir FM sisteminin 0 ve 1 sembolünün 1,5 KHz aralıklı olmasına neden olmasının bir nedeni , modemin kablodaki frekans değişikliklerini ne kadar iyi, ne kadar hızlı ve ekonomik olarak ölçebileceğine dair sınırlamalar olmasıdır .

• Modemin frekans değişikliklerini ne kadar iyi ölçebileceği, kabloda ne kadar bant genişliği gerektiğini yönlendiren bir faktördür
• Ne kadar çabuk modem frekansını (ya da diğer ölçebilir sembol ne kadar yüksek sürücüleri değiştirir) modemin 'in bit hızı olacak
• Ekonomi büyük bir rol oynar, çünkü son derece yüksek spektral verimliliğe sahip bir sistem kurabilirsiniz , ancak kimse bunu karşılayamazsa, bu gerçekten uygun bir çözüm değildir.

Genel bir kural olarak, kullanabileceğiniz daha fazla bant genişliğiniz varsa daha hızlı ve daha ucuz modemler oluşturabilirsiniz .

Düzenle: yorum yanıtı

Cevabınızı inceledim, ama hala bazı şeyler hakkında kafam karıştı. Anladığım kadarıyla tel üzerinden sadece 1 ve 0 gönderebilirim. Bunun için 1,5 KHz yeterliyse, neden daha fazla bant genişliği kullanayım?

Soruyu son bölümde ele aldım, ancak FM modülasyon örneğiyle devam edelim. Gerçek sistemler alıcı hassasiyetini ve bir bant geçiren filtrenin ne kadar iyi uygulanabileceğini hesaba katmalıdır .

Modem için mevcut olan 1.5KHz bant genişliğinin yalnızca 9600 baud sağladığını ve bunun yeterince hızlı olmadığını varsayalım; ancak, yeterince hızlı bir 20KHz modem oluşturabilirsiniz (belki 56K baud'a ihtiyacınız vardır).

20KHz neden daha iyi? Bant geçiren filtreler ve diğer bileşenlerdeki gerçekler ve eksik eğimler nedeniyle , doğru modülasyonu ve hat kodunu uygulamak için bu kadar bant genişliğine ihtiyacınız olabilir . Belki 20Khz ile, sembol başına 3 bit veren ve maksimum "9600 * 8" veya 76.8 Kbaud bit hızı ile sonuçlanan QAM şemasını uygulayabilirsiniz (not: 2 ** 3 = 8)

İyi sorular soruyorsunuz, ancak bunu gerçek bir tasarımın cesaretine girmeden açıklamak çok zor. Alıcı tasarımı ile ilgili bazı elektronik kitaplar okursanız veya bazı elektrik mühendisliği dersleri alırsanız bu materyal kapsanır.

Mike mükemmel bir cevap sundu ama tam olarak ne istediğini değil.

Bant genişliği , tanım gereği, Hz cinsinden ölçülen bir frekans aralığıdır.

Söylediğiniz gibi, sinyal __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾(Fourier kullanarak) bir grup frekansa bölünebilir. Diyelim ki onu parçaladık ve sinyalimizin (çoğunlukla) 1Mhz, 1.1Mhz, 1.2Mhz, 1.3Mhz ... 2Mhz frekanslarından oluştuğunu gördük. Bu , sinyalimizin 1Mhz bant genişliğine sahip olduğu anlamına gelir .

Şimdi, bakır tel veya optik fiber gibi bir kanaldan göndermek istiyoruz. İlk olarak, kanallar hakkında biraz konuşalım.

Kanallardaki bant genişliği hakkında konuşurken, aslında bir kanalın çok az bozulmayla taşıyabileceği frekans aralığını tanımlayan geçiş bandı bant genişliği hakkında konuşuyoruz . Diyelim ki sadece frekansı f1 ve f2 arasında olan sinyalleri iletebilen bir kanalım var. Frekans tepki fonksiyonu (kanalın farklı frekanslardaki sinyallere reaksiyonu) şöyle olabilir:

Bir kanalın bant genişliği, kanalın fiziksel özelliklerine bağlıdır, bu nedenle bakır bir tel, kablosuz bir kanaldan ve bir optik fiberden farklı bir bant genişliğine sahip olacaktır. Burada , örneğin, farklı bükülmüş çift kabloların bant genişliklerini belirten wikipedia'dan bir tablo var.

Örnek kanalımız 1Mhz bant genişliğine sahipse, bant genişliği 1Mhz veya daha az olan bir sinyal göndermek için bunu kolayca kullanabiliriz. Daha geniş bant genişliğine sahip sinyaller, geçerken çarpılacak ve muhtemelen anlaşılmaz hale gelecektir.

Şimdi örnek sinyale geri dönelim __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾. Bunun üzerinde bir Fourier analizi yapsaydık , veri hızını arttırmanın (bitleri birbirine daha kısa ve yakın hale getirerek) sinyalin bant genişliğini artırdığını keşfederdik . Artış doğrusal olacaktır, bu yüzden bit hızında iki kat artış, bant genişliğinde iki kat artış anlamına gelecektir.

Bit hızı ve bant genişliği arasındaki kesin ilişki gönderilen veriye ve kullanılan modülasyona ( NRZ , QAM , Manchseter ve diğerleri gibi) bağlıdır. İnsanlar bitlerini çizmek hangi klasik yolu: __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾ne NRZ görünüyor gibi ama diğer modülasyon teknikleri kendi bant genişliği etkileyen, farklı şekil haline sıfır ve olanları kodlar.

İkili bir sinyalin kesin bant genişliği birkaç faktöre bağlı olduğundan, belirli bir kanal üzerindeki herhangi bir veri sinyali için teorik üst sınıra bakmak yararlıdır . Bu üst sınır Shannon-Hartley teoremi tarafından verilir :

C , saniye başına bit cinsinden kanal kapasitesidir;

B , hertz içindeki kanalın bant genişliğidir (modüle edilmiş bir sinyal durumunda geçiş bandı bant genişliği)

S , bant genişliği (watt cinsinden (veya kare volt olarak)) ölçülen, bant genişliği (genellikle C olarak gösterilen modüle edilmiş bir taşıyıcı, yani modüle edilmiş taşıyıcı) durumunda alınan ortalama sinyal gücüdür.

N , bant genişliği üzerinden watt (veya kare cinsinden) cinsinden ölçülen ortalama gürültü veya parazit gücüdür

S / N , iletişim sinyalinin Gauss gürültü parazitine (logaritmik desibel olarak değil) ifade edilen Gauss gürültü girişimine sinyal-gürültü oranı (SNR) veya taşıyıcı-gürültü oranıdır (CNR).

Bununla birlikte, dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta, Shannon-Hartley teoreminin belirli bir tür gürültü katkısı olan beyaz Gauss gürültüsü olduğunu varsaymasıdır . Üst sınır, diğer daha karmaşık gürültü türleri için daha düşük olacaktır.

İzin verin ya da pratik, gerçek hayat ağ mühendisliği cevabı vereyim. İşte bant genişliği ve frekans ilişkisi: Daha yüksek bant genişliği, daha yüksek frekans. Bitti.

Hayır, cidden, soru-cevap sonu. İşlemi tamamladınız, Katman 2'ye geçin.

Kaba veya zeki olmak demek istemiyorum. Sorunuz, ağ mühendisliği olarak bilinen şeyle ilgili olmak için Fiziksel katmanın elektrik mühendisliği yönüne çok fazla girmiştir. Sorduğunuz şey telekomünikasyon, elektrik mühendisliği ve hatta bilgisayar bilimi ile en katı ve en gerçek anlamda ağ mühendisliğinden çok daha önemlidir. Aynı zamanda, donanım veya donanım tarafından uygulanan protokolleri geliştiren, son derece uzman personel için de geçerli değildir. CCIE'lerin çoğu bu soruya Mike Pennington'un yaptığı dereceye kadar cevap verebilirse oldukça şaşırırdım ... ve orijinal soruyu sizin kadar derinlikle soracak kadar bilmiyorlarsa hiç şaşırmazlardı!

Başka bir deyişle, geleneksel anlamda ağ mühendisliği eğitimi alıyorsanız, Katman 1'i gerekli olanın çok ötesinde (hatta çok ötesinde), normal bir ağ mühendisliği kariyerinde bile yararlı hale getirmişsinizdir. İyisin, devam et, öğrenecek çok şey var.