Offset‐QPSK (OQPSK)

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 52Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Summation der I‐ und Q‐Signale

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 53

Carrier + Shifted = Phase /4 – Carrier + Shifted = Phase 3/4

Carrier – Shifted = Phase –/4 – Carrier – Shifted = Phase – 3/4

OQPSK vermeidet 180 Grad Phasensprünge

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 54Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Quadrature‐Amplitude‐Modulation (QAM)

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 55Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Konstellationsdiagramme im Detail

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 56

QAM‐16

QAM‐64

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003 undBehrouz A. Forouzan, „Data Communications and Networking“, Fourth Edition, 2007

Anzahl Bits pro Symbol bei Verwendung von n‐Level ASK:

Benötigte Bandbreite bei fehlerfreiem Kanal

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 57

ASK und PSK:

BT ist die für die Übertragung benötigte Bandbreite in HzR ist die Datenrate in bps0 < r < 1 ist ein systemabhängiger ParameterL ist die Anzahl codierter Bits

FSK mit F = f2 – fc = fc – f1:

MPSK: MFSK ohne Berücksichtigung von F :

Beispielplot der spektralen Effizienz

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 58

Spektrale Effizienz

MPSK

ASK und PSKFSK narrowband

(F ~ fc)

MFSK

FSK wideband( F >> R)

L=2

L=4

L=8

L=2

L=4

L=8

L = Anzahl Bits pro SignalelementSystemparameter: 0<= r <= 1

Bitfehlerraten von MFSK und MPSK

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 59

M=Anzahl Signalelemente

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Beispiele für Übertragungsmedien

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 60

Twisted‐Pair

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 61

Beispiel: 20m Cat‐5‐Patchkabel mitvier Kabelpaaren (RJ45‐Stecker)

(z.B. für Gigabit‐Ethernet)

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003, http://de.wikipedia.org/wiki/Twisted‐Pair‐Kabel undWilliam Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Category‐3

Category‐5

Kategorie Bandbreite

Cat3 16 MHz

Cat5 100 MHz

Cat6 200 MHz

Cat7 600 MHz

Coaxial‐Cable

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 62

Bandbreite bis zu  1GHz

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003, undWilliam Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Glasfaser

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 63

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003, undWilliam Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Beispiel: 50Gbps über 

100km

Glasfaser

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 64

Step‐Index‐Multimode

Graded‐Index‐Multimode

Single‐Mode

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Drahtlos

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 65Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Gerichtet und Ungerichtet

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 66

Bildquellen: http://www.cisco.com/en/US/tech/tk722/tk809/technologies_tech_note09186a00807f34d3.shtml,http://mwrf.com/Articles/ArticleID/5488/5488.html und http://en.wikipedia.org/wiki/E‐plane_and_H‐plane

Zusammenfassung und Literatur

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 67

Zusammenfassung• Übertragung von Bits mittels physikalischer Signale• Basisband und Bandpass• Einfluss der Kanalbandbreite auf die Datenrate• Einfluss von Kanalstörungen auf die Datenrate• Mehr Bits pro Signalelemente erhöht die Datenrate• Mehr Bits pro Signalelemente erhöht die Fehlerrate• Shannon‐Theorem als Obere Grenze der Datenrate 

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 68

Literatur[Stallings2004] William Stallings, „Data andComputer Communications“, Seventh Edition, 20043.1 Concepts and Terminology3.3 Transmission Impairments3.4 Channel Capacity3.A Decibels and Signal Strength4.1 Guided Transmission Media5.1 Digital Data, Digital Signals5.2 Digital Data, Analog SignalsB.1 Fourier Series Representation of Periodic Signals

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Physikalische Schicht 69