Transmisja danych w sieciach komputerowych - Wprowadzenie do transmisji danych w sieciach

1. Model OSI/ISO:


Model posiada 7 warstw. Istnieje podział na dwa obszary: wyższy i niższy. Wyższy (3 warstwy):
  • aplikacji,
  • prezentacji,
  • sesji.
Niższy (4 warstwy):
  • transportowa (segmentuje dane oraz składa je w tzw. strumień; zapewnia całościowe połączenie między stacjami: źródłową oraz docelową, które obejmuje całą drogę transmisji)
  • sieciowa (rozpoznaje, jakie drogi łączą poszczególne komputery i decyduje, ile informacji należy przesłać jednym z połączeń, a ile innym)
  • łącza danych (nadzoruje jakość przekazywanych informacji)
  • fizyczna (określa ona wszystkie składniki sieci niezbędne do obsługi elektrycznego, optycznego, radiowego wysyłania i odbierania sygnałów)
Warstwy niższe:
  • Zajmują się odnajdywaniem odpowiedniej drogi do celu, gdzie ma zostać przekazana konkretna informacja
  • Dzielą dane na pakiety
  • Zapewniają weryfikację bezbłędności przesyłanych danych
2. Transmisja to proces przesyłania danych (wiadomości) między nadawcą a odbiorcą zapisanej zrozumiałej dla obu stron kodem i po określonej drodze. Może być do tego wykorzystane medium przewodowe, albo bezprzewodowe.
  • kable i połączenia miedziane (skrętka, kabel koncentryczny)
  • bezprzewodowe (układy i systemy MIMO, 5G)
  • połączenia światłowodowe (światłowód)
3. Pojedynczym włóknem światłowodowym jesteśmy przesłać nawet 1 Pb/s, czyli 1 000 000 Gb/s.

4. Próbkowanie danych to proces polegający na pobieraniu próbek z większego zbioru danych w celu reprezentowania go na mniejszej skali. Proces ten ma na celu zmniejszenie ilości danych, co może pomóc w redukcji kosztów przechowywania danych oraz przyspieszeniu ich przetwarzania.

5. Protokół - zbiór uzgodnionych norm regulujących przesyłanie danych pomiędzy różnymi urządzeniami. Normy te ustalają m.in.:
  • szybkość transmisji,
  • format przesyłanych danych,
  • sygnały synchronizacji transmisji. 
6. Sposoby realizacji transmisji:
  • simplex - transmisja jednokierunkowa
  • half-duplex - transmisja dwukierunkowa typu półduplex
  • full-duplex - transmisja dwukierunkowa typu pełny duplex

7. Sposoby przesyłania danych:
  • transmisja szeregowa(w danej chwili przesyłany jest tylko jeden bit, a pozostałe bity są przesyłane kolejno jeden po drugim)
  • transmisja równoległa (w trakcie transmisji w danej chwili przesyłana jest określona liczba bitów; wymagana jest określona liczba połączeń)


Trzy podstawowe operacje realizowane przez rozwiązania teleinformatyczne:
  • regeneracja sygnałów,
  • zwielokrotnienie,
  • komutacja.
8. Typy sygnałów:
  • analogowe (sygnał, który może przyjmować dowolną wartość z ciągłego przedziału – skończonego lub nieskończonego. Wartość analogowa może zostać określone w każdej chwili czasu) - parametry: amplituda, częstotliwość, faza, szerokość widmowa
  • cyfrowe (sygnał, którego dziedzina i zbiór wartości są dyskretne) - okres, czas trwania impulsu, napięcie, szerokość widmowa
9. Widmo sygnału, widmo przebiegu wielkości (rozkład wartości określonej wielkości fizycznej charakteryzującej sygnał w zależności od jego częstotliwości) powstaje w wyniku operacji matematycznej polegającej na rozłożeniu sygnału na składowe przebiegi harmoniczne o różnych częstotliwościach. Widmo stanowi więc reprezentację częstotliwościową sygnału, a jego przebieg - reprezentację czasową.

10. Modulacja to celowy proces zmiany parametrów fali nośnej umożlwiający przesyłanie informacji. Proces ten jest konieczny, ponieważ sygnał musi nadawać się do realizacji transmisji poprzez sieć telekomunikacyjną - np. światłowody, przewody miedziane, fale radiowe. Ograniczenia fizyczne powodują, że informacja może zostać przełamana na skutek szumów, zniekształceń i przesłuchów pochodzących od innych sygnałów przesyłanych w tym samym ośrodku. Zmodulowany sygnał - po dokonaniu tych wszystkich przeszkód, musi być na tyle poprawny, aby odbiorca mógł wydzielić z niego użyteczne dane.

W przypadku fal prostokątnych (często stosowanych w technice cyfrowej) procesowi modulacji podlega szerokość, amplituda, pozycja (układ) oraz gęstość impulsów.

11. Parametry kanału komunikacyjnego:
  • szerokość pasma (różnica pomiędzy najwyższą, a najniższą częstotliwością występującą w widmie sygnału)
  • poziomem szumów w kanale (zbiór przebiegów sinusoidalnych tworzących dany sygnał)
  • prędkość transmisji
  • stopa błędów
12. Pasmo podstawowe odnosi się do pierwotnego zakresu częstotliwości sygnału nadawczego, zanim zostanie on przekształcony lub zmodulowany do innego zakresu częstotliwości. Na przykład sygnał audio może mieć zakres pasma podstawowego od 20 Hz do 20 000 Hz.

Kabel energetyczny: 0-5 MHz
Skrętka: 0-100 MHz
Kabel koncentryczny: 0-1000 MHz
Światłowód: 0-25 THz

13. Transmisja w paśmie podstawowym (baseband) polega na bezpośrednim przesłaniu ciągu impulsów uzyskanego na wyjściu kodera. Widmo sygnału nie jest ograniczane. Jest to rozwiązanie dominujące w obecnie istniejących lokalnych sieciach komputerowych (LAN).

14. Transmisja szerokopasmowa (broadband) - polega na tym, że za pomocą przebiegu uzyskanego na wyjściu kodera jest modyfikowany (modulowany) sygnał sinusoidalny o pewnej częstotliwości (zwanej częstotliwością nośną).

15. Stosunek sygnału do szumu stosunek sygnału (użytecznego) do szumu we wszelkich urządzeniach elektronicznych oraz w telekomunikacji analogowej i cyfrowej. Określa wartość (wyrażoną najczęściej w dB) mocy sygnału użytecznego w zadanym paśmie częstotliwościowym, do mocy szumów w tym samym paśmie częstotliwościowym.

16. Przepustowość (c) - maksymalna szybkość transferu danych – największej ilość danych, które mogą być przeniesione z jednego punktu do drugiego w danym czasie (mierzona w bitach na sekundę)

17. Przepływność (bitrate) (r) – ilość informacji transmitowana w jednostce czasu poprzez kanał komunikacyjny (mierzona w bitach na sekundę).