U danasnjem postu, pričat ćemo o prvom i najblizem sloju, sloju koji je zasluzan za prenos signala preko zice - fizičkom sloju. Jedan od glavnih zadataka fizičkog sloja jeste prenos podataka u vidu elektro-magnetskih signala putem komunikacijskih medija (npr. Ethernet kabl). Kada god govorimo o prenosima podataka sa jednog računara na drugi, slanja slika prijateljima, uploadovanje videa na YouTube, tada govorimo o prenosu informacija preko mrežnih komunikacijskih objekata tj. putem elektromagnetskih signala.
U danasnjem postu, pričat ćemo o prvom i najblizem sloju, sloju koji je zasluzan za prenos signala preko zice - fizičkom sloju. Jedan od glavnih zadataka fizičkog sloja jeste prenos podataka u vidu elektro-magnetskih signala putem komunikacijskih medija (npr. Ethernet kabl). Kada god govorimo o prenosima podataka sa jednog računara na drugi, slanja slika prijateljima, uploadovanje videa na YouTube, tada govorimo o prenosu informacija preko mrežnih komunikacijskih objekata tj. putem elektromagnetskih signala. Signali mogu biti digitali ili analogni, trećeg nema. Pojam analogni podaci odnosi se na informacije koje su kontinuirane dok pojam digitalni podaci se odnosi na informacije koje imaju neka ograničenja. U slici ispod imamo primjer analognog i digitalnog signala. Jednostavan primjer bi bio analogni sat koji ima kazaljke koje se kontinuirano kreću dok sa druge strane imamo digitalni sat koji pokazuje 10:00h pa iznenada mijenja stanje u 10:01h.
Analogni podaci, kao sto je pričanje čovjeka ili slušanje muzike, je kontinuirano, i ono kao takvo se može snimiti mikrofonom i pretvoriti u analogni signal. Sa druge strane postoje digitalni podaci koji se pohranjuju u računarima u obliku jedinica i nula. Jedinice i nule se lako mogu pretvoriti u digitalni signal koji se kasnije prenosi kroz komunikacijske medijume.
Ukoliko ste imali dosadnog profesora fizike kao što sam imao ja, siguran sam da niste puno naučili o talasima pa ćemo u daljnjem dijelu texta pokušati na što slikovitiji način da prikažemo najbitnije stvari koje treba znati kako bi mogli razumjeti šta se dešava prilikom slanja informacija. Prvo ćemo pričati o analognom signalu, najvažnije stvari i njegove osobine, a nakon toga pričamo o digitalnim signalima
Signali su informacije. Jedini način da pošaljemo informaciju jeste putem signala. Slušajući radio stanicu, informacije do nas dospijevaju analognim signalima. Gledajući edukativni video na YouTubeu, informacije dospijevaju digitalnim signalima. Informacije jedino mozemo prenijeti koristeći jedan od dva moguća oblika tj. jednu od dvije moguće vrste signala.
Bitno je razjasniti koje su to osobine koje posjeduju oba tipa signala:
- Analogni i digitalni signali pojavljuju se u dva oblika: periodični i neperiodični (aperiodični, prefix "a" na Grčkom označava negaciju).
- Periodični signali imaju neki patern koji se ponavlja u jedinici vremena. Npr. periodični signal bi bio alarm koji se ponavlja svake dvije sekunde i koji ima repetirajući signal.
- Neperiodični (aperiodični) signal se mijenja konstantno i nema formiran patern (signal se ne ponavlja tokom perioda). I analogni i digitalni signali mogu biti periodični i aperiodični ali u računarskim komunikacijama vrlo često se koristi periodični analogni signali i aperiodični digitalni signali
Periodični analogni signal:
Periodični analogni signal dijelimo na:
Periodični analogni signal dijelimo na:
- sinusni signal (sine wave),
- kompozitni signal (composite wave).
Sinusni signal (Sine wave):
Sinusni signali imaju kontinuitet. Primjer sinusnog talasa moze biti elektroprivreda koja konstantno šalje električnu energiju pod istom frenkvencijom. Drugi primjer sinusnog signala jeste alarm u vatrogasnoj stanici koji ima samo jednu frekvenciju. U prvom slučaju signal prenosi energiju, u drugom slučaju to bi bio audio signal za uzbunu. Sinusni periodični signali se ne koriste za konverzaciju preko telefona, to ne bi imalo smisla. Mi bi u tom slučaju samo mogli da čujemo jedan ton ili zujanje. Kako bi komunicirali, moramo koristiti kompozitne talase koje ćemo spomenuti poslije sinusnih.
Sinusni signal ima tri osobine: vrhunac aplitude, frekvenciju i fazu. Ove tri osobine potpuno opisuju sinusni periodični analogni signal.
Vrh amplitude (Amplitude peak):
Termin koji opisuje stanje u kojem signal ima najveći intentzitet, trenutak kada je signal najveći tj. kada ima najviše energije koji prenosi u datom trenutku.
Sinusni signali imaju kontinuitet. Primjer sinusnog talasa moze biti elektroprivreda koja konstantno šalje električnu energiju pod istom frenkvencijom. Drugi primjer sinusnog signala jeste alarm u vatrogasnoj stanici koji ima samo jednu frekvenciju. U prvom slučaju signal prenosi energiju, u drugom slučaju to bi bio audio signal za uzbunu. Sinusni periodični signali se ne koriste za konverzaciju preko telefona, to ne bi imalo smisla. Mi bi u tom slučaju samo mogli da čujemo jedan ton ili zujanje. Kako bi komunicirali, moramo koristiti kompozitne talase koje ćemo spomenuti poslije sinusnih.
Sinusni signal ima tri osobine: vrhunac aplitude, frekvenciju i fazu. Ove tri osobine potpuno opisuju sinusni periodični analogni signal.
Vrh amplitude (Amplitude peak):
Termin koji opisuje stanje u kojem signal ima najveći intentzitet, trenutak kada je signal najveći tj. kada ima najviše energije koji prenosi u datom trenutku.
Najjednostavniji primjer sinusnog periodičnog analognog talasa je talas koji ima vrh amplitude na 155 do 170 volti, drugi primjer ovakvog tipa talasa jesu baterije koje imaju konstantnu voltažu. Recimo da AA baterija ima 1.5 volti.
Period i frenkvencija (Period and frequency):
Pojam period odnosi se na jedan krug (pattern) koji signal treba da završi u jedinici vremena (mjerna jedinica je sekunda).
Pojam frenkvencija odnosi se na broj perioda u jednoj sekundi. Npr. koristimo termin period kada zelimo znati koliko puta se patern ponovi u sekundi, dok termin frenkvencija koristimo kada zelimo znati koliko puta se ponavlja jedan dio signala u sekundi
Period i frenkvencija (Period and frequency):
Pojam period odnosi se na jedan krug (pattern) koji signal treba da završi u jedinici vremena (mjerna jedinica je sekunda).
Pojam frenkvencija odnosi se na broj perioda u jednoj sekundi. Npr. koristimo termin period kada zelimo znati koliko puta se patern ponovi u sekundi, dok termin frenkvencija koristimo kada zelimo znati koliko puta se ponavlja jedan dio signala u sekundi
Jednostavan primjer kako izračunati period sinusnog analognog signala, ako jačina struje koju koristimo kod kuće iznosi 60Hz. Slika iznad jasno i slikovito objašnjava period signala.
Po datoj jednačini, period izračunavano tako što jedan podijelimo sa jačinom struje u Hercima. Dobijeni rezultat je u sekundama, u primjeru iznad pretvoren je u milisekunde (16.6ms)
Faza (Phase):
Treća osobina koju posjeduje periodični analogni talas jeste faza. Faza se mjeri u radijanima (360° = 1T, 1 period)(180° = T/2, pola perioda)(90° = T/4, četvrtina perioda). Slika ispod najbolje objašnjava šta je to 0 stepeni, 90 stepeni i 180 stepeni fazna promjena.
Ukratko, faza objašnjava početak talasa, trenutak kada se signal uspinje i na kojem je mjestu u jednom periodu, ako se faza nalazi na polovini jednog perioda, onda je to 180° faza.
Faza (Phase):
Treća osobina koju posjeduje periodični analogni talas jeste faza. Faza se mjeri u radijanima (360° = 1T, 1 period)(180° = T/2, pola perioda)(90° = T/4, četvrtina perioda). Slika ispod najbolje objašnjava šta je to 0 stepeni, 90 stepeni i 180 stepeni fazna promjena.
Ukratko, faza objašnjava početak talasa, trenutak kada se signal uspinje i na kojem je mjestu u jednom periodu, ako se faza nalazi na polovini jednog perioda, onda je to 180° faza.
Još bitnih pojmova vezanih za analogne periodične signale:
Talasna dužina (Wavelength):
Talasna dužina je karakteristika signala koji putuje kroz komunikacijski medijum. Talasna dužina, jednostavno govoreći je dužina koji signal napravi u jednom periodu.
Direction of propagation, u slici iznad, označava brzinu svjetlosti koja se označava sa "c". Ako zelimo izračunati talasnu dužinu analognog signala, to mozemo uraditi sledećom jednačinom:
s tim da se brzina svjetlosti mijenja u zavisnosti od materijala komunikacijskog medija. Npr. u vakumu, brzina svjetlosti iznosi 3x108 m/s. Talasna dužina se mjeri u mikronima (mikrometar), npr talasna duzina crvene svjetlosti je 0.75 mikrometara. U koaksijalnom ili optičkom kablu talasna dužina je kraća jer je brzina svjetlosti u kablu umanjena.
Kompozitni signal (mješoviti signal) (Composite wave):
Do sada smo pričali o analognim periodičnim sinusnim signalima tj. analognim signalima koji se ponavljaju (signali koji imaju patern). Sada ćemo spomenuti drugu vrstu periodičnih signala a to su kompozitni signali. Kompozitni signal je sačinjen od više sinusnih signala.
U informacionim tehnologijama, inače, u upotrebi su kompozitni talasi koji prenose informacije. Sinusni talasi koji imaju jednu frekvenciju nisu korisni za komunikacije.
Kompozitni signal, kao i sinusni signal, moze biti periodični i neperiodični (aperiodični).
Kompozitni signal (mješoviti signal) (Composite wave):
Do sada smo pričali o analognim periodičnim sinusnim signalima tj. analognim signalima koji se ponavljaju (signali koji imaju patern). Sada ćemo spomenuti drugu vrstu periodičnih signala a to su kompozitni signali. Kompozitni signal je sačinjen od više sinusnih signala.
U informacionim tehnologijama, inače, u upotrebi su kompozitni talasi koji prenose informacije. Sinusni talasi koji imaju jednu frekvenciju nisu korisni za komunikacije.
Kompozitni signal, kao i sinusni signal, moze biti periodični i neperiodični (aperiodični).
 | ||||
| Kompozitni periodični signal |
Sinusni talas kao što znamo, ima samo jednu frekvenciju koju ponavlja, dok kompozitni signal moze imati više frekvencija. Razmak tih frekvencija u signalu naziva se bandwidth. Bandwidth je razlika dva broja, ako kompozitni signal ima frekvencije između 100 i 500, njegov bandwidth bi bio 500-100 = 400.
Bandwidth kompozitnog signala je razlika između najveće i najmanje frekvencije tog signala.
Summa summarum:
Analogni signali koje svakodnevno susrećemo predstavljaju informacije. U ovom postu analizirali smo analogne signale dok ćemo u drugom postu pričati o digitalnim signalima, onim signalima koji se koriste u svijetu računara.
Rekli smo da se signali dijele na analogne i digitalne.
Analogni i digitalni se dijele na periodične i aperiodične.
Periodični signali su signali čiji se talasi ponavljaju tokom vremena dok se talasi aperiodičnih signala ne ponavljaju.
Periodični analogni signali se dijele na sinusne i kompozitne signale.
Sinusni periodični analogni signali su signali koji se ponavljaju i imaju samo jednu frekvenciju.
Kompozitni periodični analogni signali su signali koji se ponavljaju ali u sebi sadrze bezbroj sinusnih periodičnih analognih signala.
Bandwidth kompozitnog signala je razlika između najveće i najmanje frekvencije tog signala.
Summa summarum:
Analogni signali koje svakodnevno susrećemo predstavljaju informacije. U ovom postu analizirali smo analogne signale dok ćemo u drugom postu pričati o digitalnim signalima, onim signalima koji se koriste u svijetu računara.
Rekli smo da se signali dijele na analogne i digitalne.
Analogni i digitalni se dijele na periodične i aperiodične.
Periodični signali su signali čiji se talasi ponavljaju tokom vremena dok se talasi aperiodičnih signala ne ponavljaju.
Periodični analogni signali se dijele na sinusne i kompozitne signale.
Sinusni periodični analogni signali su signali koji se ponavljaju i imaju samo jednu frekvenciju.
Kompozitni periodični analogni signali su signali koji se ponavljaju ali u sebi sadrze bezbroj sinusnih periodičnih analognih signala.