osnovi telekomunikacija · 2020. 2. 9. · osnovi telekomunikacija 1-2 o čemu se radi?...

Osnovi telekomunikacija 1-1

Osnovi telekomunikacija

Prof.dr Igor Radusinović[email protected]

Prof.dr Enis Koč[email protected]

dr Slavica Tomović[email protected]

http://ucg.ac.me


O čemu se radi?q Telekomunikacije predstavljaju svako emitovanje, prenos ili prijem

poruka (govor, tekst, slika, muzika, video,…) u vidu električnog signala, optičkog signala ili elektromagnetnog talasa.

q Cilj telekomunikacija je tačan prenos poruke. Smisao i posledice primljene poruke nijesu problemi kojima se bave telekomunikacije.

q Telekomunikacije su jedna od najvažniji infrastruktura savremenog društva.

q Osnovi telekomunikacija su početni kurs posvećen sticanju osnovnih znanja iz oblasti telekomunikacija

q Radi se o oblasti bez koje se ne može zamisliti budući angažman inženjera.

q Potrebno je odgovarajuće znanje iz matematike.q Sve informacije o ispitu će biti dostupne u formi prezentacija na

zvaničnoj Web stranici predmeta q Materija ima nastavak u kursevima na osnovnim, master i

doktorskim studijamaKako se obavlja prenos poruke?


Preporučena literaturaq Materijal sa predavanjaq Praktikum za laboratorijske vježbeq M.L. Dukić, “Principi telekomunikacija”, Akademska misao, 2008,

Beogradq Ali Grami, “Digital Communications”, Elsevier, 2016.q Ilija S. Stojanović, “Osnovi telekomunikacija”, Naučna knjiga, 1987q S. Haykin, M. Moher, “Introduction to analog & digital

communications”, Wiley & Sons, 2nd edition, 2007.q Dodatne informacije je moguće pronaći u velikom broju knjiga,

članaka i naravno na Internetu


Pregled kursa

Rad broj % ocjeneq Kolokvijum 50%

m Teorijski dio 25m Zadaci 15%m Laboratorija 10%

q Završni ispit 50%m Teorijski dio 25m Zadaci 15%m Laboratorija 10%

q Pitalice 5 10%

q Način polaganja:


Pregled kursa: (ECTS katalog)Pripremne nedjelje

I nedjelja 10.02.II nedjelja 17.02.III nedjelja 24.02.IV nedjelja 02.03.V nedjelja 09.03.VI nedjelja 16.03.VII nedjelja 23.03.VIII nedjelja 30.03IX nedjelja 06.04.X nedjelja 13.04XI nedjelja 20.04.XII nedjelja 27.04.XIII nedjelja 04.05XIV nedjelja 11.05.XV nedjelja 18.05.XVI nedjeljaZavršna nedjeljaXVIII-XXI nedj.

Priprema i upis semestra

UvodSignali, spektralna analiza i sistemi prenosa 1 (Klasifikacija, operacije, analiza ,...)Signali, spektralna analiza i sistemi prenosa 2 (Harm. analiza neperiodičnih signala)Signali, spektralna analiza i sistemi prenosa 3 (Sistemi prenosa)Analogno digitalna konverzija (Odabiranje, Kvantizacija,…)ISI. Dijagram oka. Transferzalni filtarKOLOKVIJUMPojam modulacije. Modulacije sa sinusoidalnim nosiocem. IKM. Digitalne modulacije.Vjerovatnoća. Slučajna promjenljiva. Slučajni procesi.Šum (osnovni opseg, kvantizacija, modulisani signal).Teorija informacijaTelekomunikaciona mreža (Uvod. Prenosni medijumi. Multipleksi. Nivo linka.)Telekomunikaciona mreža (Komutacija. Internet)Telekomunikacione mreža (Celularne mreže. 4G)Završni ispit


Pregled kurseva :Pitaliceq Pismene provjere pređenog gradiva koje imaju za cilj

ocjenjivanje redovnosti praćenja i rada tokom godineq Sadržaće pitanja na koja se odgovara zaokruživanjem,

kratkim odgovorima ili crtanjem slikeq Rade se po 10 minutaq Neće biti najavljivane, nadoknađivane ili popravljane!


Pitanja, komentari, … ???

Uvod u telekomunikacijeSadržaj q Pojam telekomunikacijaq Model telekomunikacionog sistemaq Klasifikacija signala q Principi prenosa signalaq Kratka istorija telekomunikacijaq Telekomunikacije danas i „sjutra“


Pojam telekomunikacijaq Telekomunikacije (elektronske komunikacije) omogućavaju

prenos poruka između dva ili više udaljenih korisnika, putemelektričnih (optičkih) signala i elektromagnetnih talasa.

q Poruke koje treba prenijeti sa jednog mjesta (njihovogizvora) do drugog (mjesta prijema, destinacije) mogu dabudu u različitim formama: pisani tekst, govor, muzika,nepokretna i pokretna slika, podaci,...

q Riječ “telekomunikacije” potiče od grčke riječi ”tele”, štoznači udaljen (daleko) i latinske riječi ”communicare”, štoznači komuniciratim Savremena upotreba riječi telekomunikacije potiče iz

francuskog jezika, jer je prva pisana upotreba ovog terminazabilježena 1904. godine od strane francuskog inženjeraEdouarda Esaunie-a


Pojam telekomunikacijaq Prema definiciji Međunarodne telekomunikacione unije (ITU

– International Telecommunications Union),

telekomunikacije predstavljaju svako emitovanje,prenos ili prijem poruka na daljinu u obliku signala, odizvora informacija do korisnika, korišćenjem žičnih,radio, optičkih ili drugih elektromagnetnih sistema.

q Poruke su sve ono što se u telekomunikacijama prenosi, ainformacija koja se prenosi je sadržana u poruci.

q Signal predstavlja električni ili elektromagnetni ekvivalentporuke koja se prenosi.

Osnovi telekomunikacija 1-10Šta je sa smislom poruke ili posledicom njenog prenosa?

Model telekomunikacionog sistema• Postupak prenosa poruke se u teoriji komunikacija

raščlanjuje na tri koraka:1. Formiranje poruke i njeno predstavljanje skupom

simbola2. Prenos simbola koji predstavljaju poruku, i to sa što

je moguće većom tačnošću3. Pravilno tumačenje primljene poruke

• Prvi i treći korak spadaju oblast jezičkih, semantičkih ilifilozofskih problema, dok je drugi korak tehničkiproblem.

• Osnovni zadatak telekomunikacionog sistema je da seporuka u vidu signala prenese na udaljeno mjesto, a da pritome primljeni signal što je moguće više odgovaraposlatom signalu. Zašto?


Model telekomunikacionog sistema


Izvorporuke

Korisnikporuke

Ulaznipretvarač Predajnik Kanal Prijemnik Izlazni

pretvarač+Originalna poruka

Električnisignal

Poslati signal n(t)

šum

interferencijai(t)

Primljeni signal

Primljenielektričnisignal

Primljena(estimirana)poruka

1. Izvor poruke – osoba ili uređaj koji generiše poruke (govor, slika, tekst, podaci...) koje trebaprenijeti korisniku

2. Ulazni pretvarač – pretvara poruke u električni signal3. Predajnik - dio telekomunikacionog sistema u kome se vrši konverzija poruke u njen električni

(elektromagnetni) ekvivalent koji se naziva signal i prilagođenje signala prenosu preko linije veze.U predajniku se obavljaju funkcije modulacije i kodiranja.

4. Kanala (linija veze, prenosni put, transmisioni medijum) - sredina kroz koju se signal prenosi odpredajnika do prijemnika poput bakarne upredene parice, koaksijalnog kabla, optičkog vlakna ilislobodnog prostora.

5. Šum - smetnje slučajnog karaktera koje se mogu superponirati sa signalom u kanalu, i na taj načinuticati na oblik signala koji dolazi do prijemnika. Kretierijum za procjenu kvaliteta prenosa jeodnos Signal/Šum

6. Interferencija - smetnje koje nijesu slučajnog karaktera i superponiraju se signalu u kanalu, i nataj način utiču na ispravnost prenosa poruke

7. Prijemnik - uređaj koji obavlja operaciju inverznu predajniku: transformiše primljeni signal uelektrični signal

8. Izlazni pretvarač – pretvara primljeni električni signal u primljenu (estimiranu) poruku9. Korisnik - osoba, mašina ili objekat kome je poruka namijenjena

Model telekomunikacionog sistemaq Nakon Shannon-a, koji je dao opšti model telekomunikacionog

sistema, predloženi su i drugi, nešto detaljniji modeli. Zaprenos digitalnih signala se može koristiti sledeći model:

+IZVOR PORUKE

KODER IZVORA

DEKODER IZVORA

KORI-SNIK

ŠUM

KODERKANALA

DEKODERKANALA

MODU-LATOR

DEMO-DULATOR

LINIJAVEZE

1. Koder izvora – pretvara poruku u odgovarajući kod (niz simbola izkonačnog skupa različitih simbola) na najefikasniji način2. Koder kanala – zaštitno kodovanje koje dodaje redudantne bite3. Modulator – obrada signala radi prilagođenja medijumu za prenos4. Demodulator – proces inverzan postupku modulacije5. Dekoder kanala – primljeni signal pretvara u kodiranu poruku6. Dekoder izvora – poruku predstavljenu odgovarajućim kodomprevodi u odgovarajući oblik pogodan za korisnikaOsnovi telekomunikacija 1-13

1. Diskretne poruke – se pojavljuju kaonizovi odvojenih elemenata koji imajukonačan broj različitih vrijednosti. Tielementi nazivaju se simbolima i pripadajujednom konačnom skupu zvanom alfabet.Primjer ovakvih poruka su poruke koje seprenose u telegrafiji i računarskimkomunikacijama.

2. Kontinualne poruke – opisuju sevremenskim funkcijama koje mogu imativrijednosti iz skupa koji nema konačanbroj elemenata, koje se nalaze izmedjuodredjenih granica. Takve su npr. porukekoje se prenose u telefonskim sistemimaranijih generacija (analogni sistemi).

A1

A2

An

t

As

t

A1

A2

Sve poruke koje šalje neki izvor poruka mogu se svrstati udvije grupe:

Model telekomunikacionog sistema



Klasifikacija signala

Poruke i signali u koje se one transformišu uslovno se dijele na dvije grupe:q kontinualne i q diskretne. Shodno ovoj podjeli postoje i dvije vrste prenosa: q analogni i q digitalni prenos.

3.2 CLASSIFICATION OF SIGNALS

Representation and processing of a signal highly depends on the type of signalbeing considered. Signals can be broadly classified into a number ofdifferent ways.

3.2.1 Continuous-Value and Discrete-Value SignalsA continuous-value signal is one that may have any value within a continuum ofallowed values; the continuum on the vertical axis can be finite or infinite. Ananalog speech transmitted over a twisted-pair telephone line can be categorizedas a continuous-value signal, as the signal level over time can continuouslyrange from a quiet whisper to a deafening scream.

A discrete-value signal can only have values taken from a discrete set consistingof a finite number of values. A discrete-value signal may be derived from acontinuous-value signal when the signal value is quantized (rounded).Figure 3.7 shows continuous-value and discrete-value signals.

3.2.2 Continuous-Time and Discrete-Time SignalsA signal is said to be a continuous-time signal if it is defined for all time t, a realnumber. Continuous-time signals arise naturally when a physical signal, such

(a) (b)

(c) (d)

111 101 100 101 111 110

g(n)

g(n)

g(t)

g(t)

FIGURE 3.7 Continuous/discrete-value, continuous/discrete-time signals: (a) continuous-value,

continuous-time signal; (b) continuous-value, discrete-time signal; (c) discrete-value, discrete-time

signal; and (d) discrete-value, continuous-time signal.

493.2 Classification of Signals



Signali se mogu podijeliti i na signale:

q Konačne energije (0 < 𝐸 < ∞) pri čemu je 𝐸 = lim)→+

∫-)) 𝑢(𝑡) 2𝑑𝑡

q Konačne snage (0 < 𝑃 < ∞) pri čemu je P= lim)→+

52) ∫-)

) 𝑢(𝑡) 2𝑑𝑡 ako je u(t) napon na otporniku nominalne otpornosti 1W

q Pri tome prethodne dvije karakteristike su isključive, m signal konačne energije ima snagu jednaku nuli, m signal konačne snage ima beskonačnu energiju

q Signale koji ne spadaju u ove dvije kategorije, m npr signal 𝑢 𝑡 = 𝑡 -

67) ima beskonačnu energiju i snagu jednaku nuli

Primjeri?



Signali se mogu podijeliti i na :q Determinističke signale koji se mogu predstaviti u vidu neke

vremenske funkcijem Periodični signal

• na primjer 𝑢8 𝑡 = 9𝑈, 𝑘𝑇 −?2< 𝑡 < 𝑘𝑇 + ?

20, 𝑜𝑠𝑡𝑎𝑙𝑜 𝑡

m Aperiodični signal

• na primjer 𝑢E 𝑡 = 9𝑈,−?2< 𝑡 < ?

20, 𝑜𝑠𝑡𝑎𝑙𝑜 𝑡

q Slučajne signale koji se ne mogu predstaviti u vidu neke vremenske funkcije.m Opisuju se statističkim parametrima (srednja vrijednost, srednja kvadratna

vrijednost,…)m Primjer je termički šum

Još primjera?

Šta bi ovo moglo da bude u praksi?

𝑢8 𝑡 = 𝑢8 𝑡 + 𝑇 , gdje je T perioda


Principi prenosa signala

Kanal (linija (veze)

Povezivanje od tačke do tačke (point-to-point)


Principi prenosa signalaq Jednosmjerna komunikaciju (simpleks).q Dvosmjernu komunikaciju (polu dupleks i dupleks).

Simpleks

Polu dupleks

Dupleks

Primjeri?


Principi prenosa signalaFull mesh

...

Ovako danas fukcionišu broadcast mreže!!

Problem?


Principi prenosa signalaMrežno čvorište : (multiplekser, komutacioni sistem, ruter, access

point, bazna stanica...)

...

Ostatak svijetaMrežno čvorište


Principi prenosa signalaEkosistem telekomunikacione mreže

Pristupna mreža

Internet Mrežnioperator

Mrežnioperator

Pristupna mreža

Operatoraplikacija

Operatorservisa

Operatorservisa

Operatorsadržaja

Korisnički terminali


Principi prenosa signalaStruktura telekomunikacione mreže?

q Oprema (hardware & software)q Infrastruktura (kanalizacija,

stubovi, energetske istalacije, kablovi, objekti,...)



Elementi telekomunikacione mreže:q Korisnički terminali (obezbjeđuju pristup korisnika

telekomunikacionoj mreži)q Telekomunikaciona pristupna mreža (obezbjeđuju povezivanje

terminala na mrežn čvorište)q Mrežna čvorišta (prosleđivanje informacije sa ulaza na izlaza i

povezivanje sa drugim mrežnim čvorištima)q Prenosni sistemi (povezivanje mrežnih čvorišta)q Server (obezbjeđuju servise i sadržaje)q Storage (obezbjeđuje memorijski prostor za čuvanje podataka)



Struktura telekomunikacione mreže:q Ivica telekomunikacione mreže (korisnički terminali)q Telekomunikaciona pristupna mreža (obezbjeđuju pristup

terminala mrežnom čvorištu)q Transportna telekomunikaciona mreža (međupovezana

mrežna čvorišta)q Mreža Data Centra (međupovezani serveri i storage)


Principi prenosa signalaPodjela telekomunikacionih mreža prema principu realizacije načina prosleđivanja informacije:1. Broadcast2. Komutirane

1. Komutacija kola2. Komutacija na principu uskladišti i proslijedi

1. Komutacija poruka (telegrafija)2. Komutacija paketa (Internet)3. Komutacija tokova (MPLS, SDN)

Kratka istorija telekomunikacijaq Potreba za komuniciranjem među ljudima postoji oduvijek, pri

čemu su se koristili razni načini kako bi se ostvarilakomunikacija na daljinu, odnosno prenijele poruke: paljenjevatre i dimni signali, glasnici, golubovi, bubnjevi, zastave ifiksni sistemi za vizuelnu telegrafiju (semafori) ...

Stanica sistema za vizuelnu telegrafiju


Kratka istorija telekomunikacijaq 24. maj 1844. god. može se smatrati danom početka elektronskih

komunikacija. Tog dana Morse je ostvario prvi telegrafski prenosizmeđu Vašingtona i Baltimora.

q Već 1851. godine 50 preduzeća u SAD eksploatisalo je Morseovpatent. Iste godine položen je prvi podmorski telegrafski kablizmeđu Francuske i Engleske

q 1866. god. je položen prvi transatlantski kabl između NoveZemlje i Irske.

Morseov telegraf


Kratka istorija telekomunikacija• Savršeniji vid prenosa poruka

predstavlja telefonija čijim sezačetnikom smatra GrahamBell (patentiran 1876. god.).Zvučna energija govora sepretvara u električni signalkoji se prenosi do drugogaparata u kome se vršikonverzija električne energijeu zvučni signal.

• 1890. god. počinje realizacijatelefonskih mreža u čijem susredištu manuelne telefonskecentrale.

• Godine 1892. postavljena jeprva automatska telefonskacentrala.


Kratka istorija telekomunikacija• Neophodnost da se izvor poruke i destinacija povežu fizičkom linijom

veze predstavljala je ograničenje u stvaranju globalnog sistemakomunikacija.

• 1864. god. J. C. Maxwell (1831-1879) objavljuje teorijuelektromagnetnih talasa kojom je predvidio postojanje radio talasa

• 1887. god. Hertz je eksperimentalno dokazao postojanje EM talasa• Ruski fizičar A. S. Popov (1859-1906) je 1896. izveo demonstraciju

radio-veze šaljući telegram sadržine "Heinrich Hertz" napisanMorseovom azbukom.

• Iste godine, G. Marconi uspješno obavlja eksperiment slanja radiotalasa na rastojanje od 2km, na trasi bez optičke vidljivosti. On jeprijavio patent za bežičnu telegrafiju 1896. godine. 1897. god. Marconije postavio prvu radio-stanicu u Engleskoj za bežični prenostelegrafskih signala

• 1896. god. i Nikola Tesla patentira princip radio prenosa. Vrhovni sudSAD je 1943. god poništio Marconi-u pravo na patent za radio prenos

• 1904. godine je ostvarena prva radio-telegrafska veza na trasiVolujica (Bar)-Italija.


Kratka istorija telekomunikacijaq Prva radio stanica koje je emitovala

vijesti je počela sa radom 31. avgusta1920. godine u Detroitu.

q 1933. godine Edwin Armstrong jepatentirao FM radio

Jedna od prvih FMradio stanica u NewJersey-u. Toranj idanas postoji.• 27. novembra 1944. godine, u tek

oslobođenom Cetinju, oglasilo se RadioCetinje, vijestima i izvještajima saratišta. Osnovi telekomunikacija 1-31

Kratka istorija telekomunikacija

• 1956. godine postavljen prvi telefonski podmorski kablizmeđu SAD i Engleske kojim se moglo prenijetiistovremeno 36 govornih signala (51 regeneratorska stanica)

• Prva televizijska slika (program italijanske televizije) u CrnojGori viđena je 1956. na Jezerskom vrhu na Lovćenu.

• Kao zvaničan početak rada Televizije Crne Gore, tadaTelevizije Titograd, uzima se 4. maj 1964. godine

• 1927. god. je ostvaren prviprenos televizijskog signalaizmeđu Njujorka i Vašingtona.

• 1928. god. u SAD-u jedemonstriran prvi potpunoelektronski TV sistem


Kratka istorija telekomunikacija• U avgustu 1960. lansiran je prvi

telekomunikacioni, pasivni satelit"Echo 1", a oktobra iste godine prviaktivni satelit "Courier IB“.

• 1962. god. lansiran je satelitTELSTAR 1 (LEO) sa 60 telefonskihvodova, a omogućio je i prviintekontinentalni TV prenos

• 1965. god. ostvaren je prvieksperimentalni prenos TV slike uboji preko satelita.

• Lansiranjem telekomunikacionihsatelita otvara se nova era u oblastitelekomunikacija


Kratka istorija telekomunikacija• 1960. god. Je razvijen lasera• 1965. god. prvi put demonstriran prenos

podataka optičkim kablom (TelefunkenResearch Labs)

• 1970-tih godina su proizvedeni prvi kablovi saoptičkim vlaknima koja imaju zadovoljavajućenisko slabljenje (manje od 20dB/km)

• 1960-tih do 1970-tih god. razvoj računarskihsistema dovodi do potrebe za povezivanjem iumrežavanjem računara.

• 1969. god. ARPAnet je pušten u rad (početakInterneta) a 1972. je ARPAnet javnoprezentovan.

• 1980-1990-tih god. lokalne računarske mreže(LAN) su u širokoj upotrebi. 1990-tih počinjeprimjena WLAN mreža Osnovi telekomunikacija 1-34

Kratka istorija telekomunikacija• 1979. god. prvi analogni celularni sistem je

pušten u Japanu• 1992. god. GSM digitalni celularni mobilni

sistem je počeo sa upotrebom• 1993. god. početak razvoja digitalne

pretplatničke linije (DSL)• 1994. god. GPS – globalni sistem za

pozicioniranje je pušten u civilnu upotrebu.• 1998. god. pušten u rad LEO

telekomunikacioni sistem IRIDUM• 2003. počinje korišćenje 3G celularnih

sistema• Decembra 2009. prva komercijalna LTE

(3.9G) mreža je puštena u rad u Oslu,Švedska Osnovi telekomunikacija 1-35

Telekomunikacije danas i „sjutra“q Primarni cilj telekomunikacija je do skora dominantno bio

ostvarivanje komunikacije između ljudi (Human-to-human)q Danas smo svedoci konvergencije savremenih telekomunikacionih

sistema koja je omogućila ostvarivanje komunikacije bilo gdje,bilo kada i sa bilo kim, nezavisno od vrste korisničkog terminala.

q Budućnost telekomunikacija je u komunikaciji između ljudi imašina (Human-to-Machine), kao i međusobnoj komunikacijiizmeđu mašina (Machine-to-Machine),


Telekomunikacije danas i „sjutra“5G servisi


Telekomunikacije danas i „sjutra“q Internet stvari (Internet of Things – IoT)

Desetine milijardi

povezanih uređaja

Četvrta industrijska revolucija


Oblasti primjene IoT


osnovi telekomunikacija · 2020. 2. 9. · osnovi telekomunikacija 1-2 o čemu se radi?...

Documents