Suport De Comunicaţie a Informaţiilor

Ágoston Katalin Universitatea “Petru Maior” Tg.Mures

Locul transmisiei datelor într-un sistem numeric

Pentru protecţia informaţiei transmise: •Codare •Modulare •Sincronizare •Multiplexare •Decizii statistice

Modelul unui sistem de transmisia informaţiei

•Distanţe mici •Zgomote, erori mici •Dificultăţi de propagare •Transmisiuni multiple

•Mărirea eficienţei •Transmisia unor cantităţi mari de informaţie •Perturbaţii importante •Secretizare

Sarcina unui sistem de transmisie a informaţiei

Sarcina unui sistem de transmisie a informaţiei este de a pune la dispoziţia utilizatorului informaţia generată de sursă cu un grad de deteriorare căt mai mic

admis.

Se introduce un criteriu de

fidelitate.

Criteriul de fidelitate: •eroarea medie pătratică:   

( )]

2 •raportul semnal/perturbaţie:  

[ ( )]

2 2 x(t)-este mesajul transmis; y(t)-este mesajul receptionat, n(t)-este semnalul perturbator La sistemele numerice criteriul de fidelitate este probabilitatea recepţionării unui

simbol eronat

.

Perturbaţii naturale – adaptare Comunicaţia om-la-om  codare naturală Comunicaţia maşină-maşină  complexităţii echipamentului terminal îmbunătăţirea canalului

Măsura informaţiei

T 1 T 2

rata de biti=(durata unui bit) -1 =1/

T

2 exprimata in biti/secunda (

bps

) rata de bauds=(durata minima intre doua modificari ale semnalului) =1/

T 1

in

bauds.

MEDII DE TRANSMITERE

•

fire torsadate

•

cablu coaxial

•

fibre optice

: 300-1M bps : 1M-50M bps : aprox. 100M bps Atenuarea pentru o linie terminata corect (prin impedanta caracteristica):

10



log

10  

P out P in

   

A



l

A

este atenuarea in dB/km

l

este lungimea liniei in km.

  dBm  10  log 10

P

10  3

dBm

- decibel miliwatt.

P

este puterea exprimata in watti

Schema echivalenă a unui canal fără pierderi

L’- inductanţa caracteristică pe unitate nH/cm C’- capacitatea caracteristică pe unitate pF/cm Impedanţa liniei:

Z

0 

L

'

C

'

Schema echivalenă a unui canal cu pierderi

L’- inductanţa caracteristică pe unitate nH/cm C’- capacitatea caracteristică pe unitate pF/cm R’- rezistenţa caracteristică pe unitate  /cm G’- conductanţa caracteristică pe unitate S/cm Impedanţa liniei:

Z

0 

j



L

' 

R

'

j



C

' 

G

'

Transmisiuni analogice

Se spune că avem

transmisiuni analogice

când

unul din parametrii semnalului transmis este variat proporţional cu eşantionul al mesajului pe care dorim să-l transmitem

.

În această categorie intră modulaţia impulsurilor în: •amplitudine, •frecvenţă, •durată, •poziţie •interval. Se mai utilizează transmisiuni: •prin buclă de curent •linie bifilară pentru fiecare traductor  ASI (Actuator Sensor Interface)

Modulaţia impulsurilor în amplitudine (M.I.A.)

E

se realizeaz ă eşantionare a cu pasul  t p(t) impulsuri rectangulare n(t) - zgomot introdus de canal G - filtre FTJ - pentru recuperarea/refacerea semnalului

Modulaţia impulsurilor în poziţie (M.I.P)

Parametrul care transmite informaţia este

deplasarea a poziţiei impulsurilor faţă de momentele de eşantionare

 p=c  . Această deplasare este direct proporţională cu eşantioanele mesajului: m(kT), c - constanta modulatorului. La recepţie impulsurile sunt comparate cu un nivel constant, momentul când semnalul ajunge la acest nivel se consideră momentul apariţiei impulsului. Diferenţa dintre acest moment şi momentul eşantionării ne dă  p.

Caracteristici electrice a transmisiei analogice prin bucla de curent

Transmisia unui semnal în curent -nu apar căderi de tensiune   1km -generatorul de curent are impedanţă mare -tensiunile parazite nu afectează bucla de curent -convertor tensiune-curent

i b



I b

0 

g



v s

Standarde: 2-10mA 4-20mA

Transmisiuni digitale

*

Transmisiunile numerice se caracterizează prin faptul că informaţia se transmite sub formă numerică, ca o succesiune de biţi.

*

Astfel are o imunitate foarte mare la perturbaţii.

*

Receptorul face doar o detecţie de semnale (“1” sau “0”) nu este necesară recunoaşterea formei semnalului.

*

Pe canalul de transmisiune, semnalul poate fi refăcut din loc în loc, astfel efectul perturbaţilor nu se acumulează  detecţia corectă.

Caracteristici transmisiilor digitale

Transmisii paralele: Transmisii seriale: •un octet este transmis simultan •viteză mare •protecţie la perturbaţii •distanţă mică •biţii transmişi succesiv pe o linie •viteză redusă •protecţie uşoară la perturbaţii şi zgomote •distanţă mai mare Linii de date Linii de control  Suportul fizic: conductoare, fibre optice, fără fir

HANDSHAKE

1. Emiţător  2. Receptor  date disponibile gata pt. primire 3. Transferul datelor 4. Receptor  terminare

Modulaţia impulsurilor în cod (MIC)

Cuantizare uniformă

N

 2

n



V q

Modulaţia diferenţială a impulsurilor în cod (MDIC)

Principiul MDIC

: 1. la emisie se face diferenţa:  =m(t)-mˆ(t) 2. în particular la predicţie de ordin zero, este diferenţa dintre două eşantioane 3. diferenţa se cuantizează şi se transmite 4. la recepţie din diferenţele recepţionate se reface eşantionul

Interfeţe şi standarde de comunicaţie

Transmisia datelor -

serial

– datele şi biţii de control sunt grupate, se transmit secvenţial, este nevoie de sincronizare

paralel

– mai uşor, mai rapid, mai scump Rolul interfeţei: -conversia formatului datelor (serial/paralel sau paralel/serial); -convertirea nivelurilor TTL (0 si 1 logic) in nivele electrice adecvate pentru transmisia in canal si invers

MAX232

1.

Exista trei moduri posibile pentru efectuarea transmisiei

seriale

a datelor:

simplex

- datele sunt transmise intotdeauna in acelasi sens

semiduplex

- datele pot fi transmise in ambele sensuri, alternativ

duplex

- datele sunt transmise simultan in ambele sensuri; aceasta necesita existenta a doua canale de comunicatie.

2.

Transmisia seriala a datelor poate fi

asincrona

sau

sincrona

.

numai când datele sunt disponibile în rest linia este “1” continuu ceas

3.

Rata de transmisie [bit/secunda]: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 [bps]

Interfete electrice pentru transmisia la distanta

Pentru ce este nevoie: • cu creşterea distanţei creşte C – sarcină în plus pentru emiţător – scade amplitudinea creşte R – cădere suplimentară de tensiune • influenţă mai mare a perturbaţiilor electromagnetice Rata de transfer depinde de: - distanţă - calitatea liniei – parametrii cablului - nivelul zgomotului din canal Modem – convertesc semnalul numeric în semnale posibile de transmis Reflexia semnalului transmis – pentru minimizare impedanta de intrare a receptorului prin care se inchide linia va trebui sa fie egala cu impedanta caracteristica a liniei.

Z IN



Z

0

Metode pentru realizarea legaturii seriale

Single-ended

legătura dintre emiţător şi receptor se realizează printr-un singur fir. Performanţe: - un fir pentru fiecare canal - legăturile de pământare nu sunt legate - influenţa zgomotului mare - diferenţa de potenţial reduce nivelul semnalului recepţionat

RS232

Unbalanced differential

se realizează pe două fire.

Performanţe: - se recepţionează un semnal diferenţial – diferenţa de tensiune dintre fire - tensiunea de zgomotul indus aproximativ egal - se elimină ofsetul datorat diferenţelor de potenţial al pământărilor - are performanţe superioare

RS423

Balanced differential

Conexiunea se realizeaza pe doua fire pentru fiecare canal .

Performanţe: - două ieşiri simetrice +v t şi -v t - atenuarea semnalului mai mic  diferenţă de potenţial 2v t - creşte distanţa de transmisie - pentru reducerea zgomotului firele se răsucesc (linie torsadată) - zgomotul şi tensiunea de ofset sunt rejectate la recepţie

RS422

Coduri pentru transmiterea datelor

Interfaţa GPIB (General Purpose Interface Bus)

1965 Hewlet-Packard conectarea instrumentelor programabile Lucrează cu semnale TTL în logică negativă Permite conectarea a 15 aparate (adresă proprie) pe o lungime max. de 20m Capacitatea de transfer a informaţiei max. 1Mbyte/s, depinde de viteza aparat.

Dezvoltarea standardului GPIB

IEEE 488.1

- simplifică interconectarea aparatelor dif. producători - specificaţii mecanice, electrice şi protocoale hardware - cablu standard - nu oferă formate pt. adrese, rapoarte de stare, configurare

IEEE 488.2

- elimină deficienţele (format, erori, protocoale)  software - compatibil, sigur, eficient şi fiabil

SCPI

(Standard Commands for Programmable Instruments) - defineşte comenzi specifice dispozitivului care standardizează programarea instrumentelor - mai uşor de programat şi de întreţinut

HS 488

- protocol handshake pt. GPIB - creşte viteza de transfer a datelor - toate instrumentele trebuie să fie compatibile

Semnale şi linii GPIB

24 linii = 16 linii de semnal + 8 linii de masă •Magistrala de date: -8 linii bidirecţionale

DIO1-DIO8

-rezultatele măsurătorilor, stările aparatului, instrucţiuni de programare, date de tipărit, afişat •Magistrala de control al transferului: handshake

NRFD

(not ready for data)- activ când disp. sunt gata pt. primirea octetului de pe MD. Comandat de ascultător – comenzi vorbitor – validează protocolul

NDAC

(not data accepted)- activ când disp. au recepţionat octetul Comandat de toate aparate – comenzi ascultători – mesaje

DAV

(data valid)- activ când sursa a pus pe MD octetul transmis Comandat de controller – comenzi vorbitor – date, rezultate măsurătorilor

•Magistrala de control al interfeţei: administrează fluxul de date

ATN

(attention)- emis de coordonator (controller) ATN=L  mesaje de interfaţă (desemnarea vorb., asc., validarea interogării) ATN=H  rezultate, date citite

IFC

(interface clear)- emis de coordonator pt. a iniţializa bus, aparatele

REN

(remote enable)- emis de coordonator pt. a plasa aparatul adresat prin MD în mod local sau la distanţă

SRQ

(service request)- cerere de întrerupere de orice dispozitiv

EOI

(end or identify)- vorbitor – sfârşitul mesajului coordonator – pt. a primi de la ap. răspuns la o interogare paralelă de identificare

Fieldbus

Reţea de comunicaţie digitală folosită în industrie Pentru a înlocui semnalul standard analog 4-20mA Este un bus bidirecţional, cu comunicaţie serială Leagă dispozitive separate: traductoare, senzori, actuatori, controlere Dispozitiv “inteligent” – execută funcţii simple: control, diagnostizare întreţinere, comunicaţie bidirecţională Înlocuieşte o reţea cu control centralizat  control distribuit Foloseşte o pereche de fire torsadate Simplu, fiabil, uşor de utilizat, de întreţinut