Multimedie- och kommunikationssystem, lektion 2

1
Multimedie- och kommunikationssystem, lektion 2

• Kategorier av nätverk och tjänster
• Kvalitetsmått

2
Repetition TCP/IP-modellen
TCP IP
Ethernet
3
Duplex och simplex

• Simplex enkelriktad kommunikation.
• Full duplex dubbelriktad kommunikation, t.ex.
  över seriell 4-trådsförbindelse. (Kan vara
  möjligt över 2-trådsförbindelser utan
  reflektion.)
• Halv duplex en riktning i taget.

4
LAN, MAN och WAN
5
Nättopologier för WAN

• Hopkopplade LAN och WAN internetwork T.ex.
  Internet.

• Växlat WAN (stjärnnät)T.ex. X.25 eller ATM

Nätnoder
Växel. Kopplar ihop punkt-till-punkt-länkar.
Routervägväljare, kopplar ihop LAN. (Brygga och
Repeater kopplar ihop LAN-segment.)
Datorer, terminaler, skrivare, etc.
6
LAN-topologier
1. Stjärnnät, t.ex. ATM (Växlat nät, dvs flera
punkt-till-punkt-länkar).
2. Bussnät, t.ex. Ethernet. (Broadcastnät.) Se
animeringar.
3. Ringnät, t.ex. Token Ring och
FDDI. (Broadcastnät). Se animering.
4. Hubnät Fysiskt stjärnnät men logiskt buss-
eller ringnät, fysiskt stjärnnät (dvs
broadcastnät). Hubnätnav.
7
Datakommunikationstjänster

• Klassiska LAN-tjänster
• Fjärrinloggning
• Skrivardelning
• Fildelning
• Databasservrar och andra applikationsservrar
• Säkerhet (inloggning, mm)
• Central övervakning och drift.

• WAN-tjänster
• E-post
• Filöverföring
• Www
• Konferenssystem

8
Kategorisering av tjänster och protokoll
Connection oriented uppkopplade eller fasta
Connectionless förbindelsefri. Varje
meddelande kan gå olika väg, och komma fram i
olika ordningsföljd.
Reliable tillförlitliga Kvitterade
T.ex. TCP, Telnet, FTP
T.ex. E-post, rekommederade brev.
Unreliable Okvitterade
Datagram T.ex. IP och UDP
T.ex. ATM, telefoni.
9
Synkron och asynkron seriekommunikation

• Asynkron kommunikation Startbitar och stoppbitar
  och eventuell paus mellan varje ord. Ordlängden
  är vanligen 7 eller 8 bitar. Ofta har man en udda
  eller jämn paritetsbit efter varje ord. Exempel
  är RS232 EIE232 V.24.
• Fördel Enkel teknik.
• - Nackdel Bandbredd slösas på start- och
  stoppbitar.
• Synkron seriekommunikation Antingen separat
  ledning med bitsynkroniseringssignal, eller så
  sänder man långa block eller ramar av bitar, som
  innehåller ramsynkronisering och
  bitsynkronisering.

10
Figure 1.17 Multimedia technology classification
11
Quality of Service (QoS)

• Kvalitetsmått (service quality measures)
• Datahastighet (bit rate)
• Felsannolikhet (bit error rate, block error rate)
• Tidsfördröjning (delay)
• Jitter (delay variation)
• Med tekniker för garanterad QoS kan man bl.a.
  göra så att paketförmedlande nät får liknande
  egenskaper som kretskopplade nät, och därmed kan
  användas för realtidstjänster.

12
Fig 1.22b) Buffert för att bekämpa jitter (delay
variation)
13
Delay och jitter vid paketförmedling
14
Example 1.2 Propagation delay
15
Answer
16
Exempel 1.3 Behov av buffert-minne
17
Blockfelssannolikhet och bitfelssannolikhet

• där PB är blockfelssannolikhet, N är antal
  databitar per block och P är bitfelssannolikhet
  (Bit Error Rate, BER).

18
Example 1.1
19
Answer
20
Informationsmängd

• N bit kan representera 2N alternativa värden
  eller koder.
• Ex ASCII-kodens 7 bitar kan representera 27
  22 2 2 2 2 2 128 tecken.
• En kod som kan anta M alternativa värden har
  informationsmängden

Ex ISO-latinkodens 256 tecken kräver 2log 256
8 bit per tecken.
21
Växelspänning
Periodtid T t2 - t1. Enhet s. Frekvens f
1/T. Enhet 1/sHz. T1/f. Amplitud Û. Enhet
Volt. Fasläge 0 i ovanstående exempel. Enhet
Grader eller radianer.
22
Att digitalisera ljud
2500 Hz 2,5kHz.
10000 sampels/sek 10kHz
.
Kvantisering (avrundning) till 8 värden.
Digitalisering ger 3 bit per värde 101 000 010
110 000.
23
PCM Pulse Code Modulation Digitalisering av
analoga signaler och seriell överföring
Sifferexempel från PSTN publika telefonnätet
011011010001...
1
0
Högtalare
Mikrofon
8000 sampels per sek
3400- 4000Hz filter
24
Samplingsteoremet

• f lt fs/2
• Den högsta frekvens som kan samplas är halva
  samplingsfrekvensen.
• Om man samplar högre frekvens än fs/2 så byter
  signalen frekvens, dvs det uppstår
  vikningsdistorsion (aliasing).
• För att undvika vikningsdistorsion så har man ett
  anti-vikningsfilter innan samplingen, som tar
  bort frekvenser över halva samplingsfrekvensen.
• Interpolationsfiltret används vid rekonstruktion
  av den digitala signalen för att gissa värden
  mellan samplen.
• Ett ideal interpolationsfilter skulle kunna
  återskapa den samplade signalen perfekt om den
  uppfyller samplingsteoremet. I verkligheten finns
  inga ideala filter.
• Följdregel Nyqvists sats säger att max
  datahastighet 2B2log M, där M är antal nivåer,
  och B är signalens bandbredd, oftast lika med
  signalens övre gränsfrekvens.

25
Frekvenskomponenter i en periodisk signal
26
Bandbredd övre gränsfrekvens undre
gränsfrekvens
27
Sampling och kvantisering
28

29
Vikningsdistorsion (aliasin)
30
Kvantiseringsdistorsion
31

32
Att digitalisera bilder
Exempel Rastergrafikrepresentation, dvs.
bitmappade bilder.
2 nyanser kräver 1 bit per pixel. Totalt krävs 5
5 pixels 1 bit per pixel 25 bit per bild.
33
Exempel Beräkna informationsmängden.
13x15 pixels och 256 färger
206x233 pixels och 256 färger
206x233 pixels och 16 färger
13x15x8bit 1560bitbitmappad bild
206x233x4bit 192000bitbitmappad bild
206x233x8bit 384000bitbitmappad bild
34
Att komprimera bilder

• Vanliga filformat för stillbilder
• BMP Bitmapp.
• GIF Graphical Interchange Format
• JPEG Joint Photographics Expert Group.

(Vårt exempel 50kbyte.)

• (Vårt exempel 28kByte.)

8,3kByte vid 25 distorsion
2,0kByte vid 95 distorsion