एक तार और आवृत्ति पर बैंड के साथ संबंध क्या है?

Question

मैं नेटवर्किंग सीखने की कोशिश कर रहा हूं (वर्तमान में लिंक - भौतिक परत); यह स्व-अध्ययन है।

मैं एक विशेष चीज़ के बारे में बहुत उलझन में हूँ:

मान लीजिए कि मैं तार पर कुछ इस तरह से एक डेटा भेजना चाहता हूं:

01010101, जहां यह एक संकेत के रूप में कुछ इस तरह दिखेगा:

__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾

वैसे भेजे जाने वाले डेटा को एक सिग्नल द्वारा दर्शाया जाना चाहिए, और इस स्थिति में सिग्नल लिंक / वायर पर "वोल्टेज में परिवर्तन" है (मान लें कि हम केबल का उपयोग कर रहे हैं, वायरलेस लिंक नहीं)।

इसलिए फूरियर ने साबित किया कि पर्याप्त आवृत्तियों के साथ एक संकेत को बहुत अच्छी तरह से दर्शाया जा सकता है।

पसंद:

मैं अभी भी तार पर एक संकेत और आवृत्तियों के बीच संबंध को नहीं समझ रहा हूं।

आवृत्ति की परिभाषा है: प्रति यूनिट समय में एक दोहराई जाने वाली घटनाओं की संख्या। तो प्रति यूनिट समय तार में क्या दोहरा रहा है?

उदाहरण के लिए एक डीएसएल लाइन पर, फ़्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग के लिए, क्योंकि कई उपयोगकर्ताओं को कम आवृत्ति आवंटित की जाएगी, किसी दिए गए लिंक / तार पर प्रति उपयोगकर्ता कम बैंडविड्थ होगा। एक तार पर कम आवृत्ति आवंटित करने का क्या मतलब है? कम दोहराव क्या?

क्या तार पर कई आवृत्तियों उपलब्ध हैं? यदि वहाँ हैं (0 से 1 मेगा हर्ट्ज से कहने की अनुमति देता है) क्या मैं 0 से 100 या 100 से 200 या 500 या 1000 से 1000 के बीच की सीमा का उपयोग करके उपरोक्त का प्रतिनिधित्व कर सकता हूं? यदि मैं अधिक आवृत्तियों का उपयोग करता हूं तो मेरे पास अधिक बैंडविड्थ क्यों है?

Comments

क्या आप इस बात पर विस्तार से बता सकते हैं कि आप ऐसा क्या जवाब देंगे जो माइक पेनिंगटन और माल्ट द्वारा उत्तर नहीं दिया गया है। दोनों ने ओपी को पर्याप्त रूप से गहराई से जवाब दिया।

— रयान फोले

Answer 1

मॉडुलन और प्रतीक एस

प्रति यूनिट समय में एक दोहराई जाने वाली घटना की घटनाओं की संख्या। तो प्रति यूनिट समय तार में क्या दोहरा रहा है?

तार पर वोल्टेज पैटर्न दोहराते हैं।

अत्यंत सरल संचार प्रणालियों में, आप ऊपर या एक सीमा से नीचे चक्र लाइन के डीसी वोल्टेज, के रूप में अपने ASCII कला में दिखाया गया है हो सकता है ... __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾। मान लीजिए कि आपकी थ्रेसहोल्ड + 5v और -5vdc हैं; दो डीसी वोल्टेज के माध्यम से द्विआधारी डेटा को संशोधित करने से प्रति वोल्टेज स्तर केवल एक बिट प्राप्त होगा (प्रत्येक वोल्टेज संक्रमण को उद्योग में एक प्रतीक कहा जाता है)।

डीसी वोल्टेज संक्रमण केवल तार पर डेटा का प्रतिनिधित्व करने का एकमात्र तरीका नहीं है, जैसा कि आपने उल्लेख किया है, आप किसी दिए गए आवृत्ति पर सिग्नल के वोल्टेज को संशोधित कर सकते हैं, या डेटा को मॉड्यूलेट करने के लिए दो आवृत्तियों के बीच स्थानांतरित कर सकते हैं। यह चित्र बताता है कि कैसे समान __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾बदलावों को आयाम मॉड्यूलेशन (AM) और फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन (FM) के माध्यम से दर्शाया गया है।

अधिक जटिल प्रणालियां जो अधिक दूरी पर प्रसारित होती हैं, अधिक जटिल मॉडुलन योजनाओं का उपयोग करती हैं, जैसे कि एफडीएम या क्यूपीएसके , तार पर दिए गए बैंडविड्थ में अधिक डेटा पैक करने के लिए।

सामान्यतया, आप निम्न संयोजनों का उपयोग करके इसे संशोधित कर सकते हैं:

• आयाम
• आवृत्ति
• चरण ऑफसेट (एक संदर्भ वाहक, या घड़ी के संबंध में)।

बिट दर और वर्णक्रमीय दक्षता

क्या तार पर कई आवृत्तियों उपलब्ध हैं? यदि वहाँ हैं (0 से 1 मेगा हर्ट्ज से कहने की अनुमति देता है) क्या मैं 0 से 100 या 100 से 200 या 500 या 1000 से 1000 के बीच की सीमा का उपयोग करके उपरोक्त का प्रतिनिधित्व कर सकता हूं? यदि मैं अधिक आवृत्तियों का उपयोग करता हूं तो मेरे पास अधिक बैंडविड्थ क्यों है?

आइए बस एक फ्रिक्वेंसी मॉड्यूलेशन सिस्टम पर विचार करें, जिसमें तार पर दो राज्य हैं ...

• 0 प्रतीक 1KHz द्वारा दर्शाया गया है
• 1 प्रतीक 2.5KHz द्वारा दर्शाया गया है

इस मॉड्यूलेशन स्कीम में वायर पर 1.5KHz बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है । हालाँकि, यह आपको बिट रेट ट्रांसमिट के बारे में कुछ नहीं बताता (जो भ्रामक रूप से 'बैंडविड्थ' के रूप में भी जाना जाता है, लेकिन चलो एक अतिभारित शब्द का उपयोग नहीं करते हैं)।

एक कारण यह है कि एक FM सिस्टम 0 और 1 सिंबल 1.5KHz को अलग कर सकता है क्योंकि इसकी सीमाएँ हैं कि कितनी अच्छी तरह, कितनी जल्दी और कितनी आर्थिक रूप से मॉडेम तार पर आवृत्ति परिवर्तनों को माप सकते हैं।

• मॉडेम आवृत्ति परिवर्तनों को कितनी अच्छी तरह माप सकता है यह एक कारक है जो ड्राइव को तार पर कितना बैंडविड्थ की आवश्यकता है
• मॉडेम कितनी जल्दी आवृत्ति (या अन्य प्रतीक ) परिवर्तन माप सकता है कि मॉडेम की बिट दर कितनी उच्च होगी
• अर्थशास्त्र एक बड़ी भूमिका निभाता है, क्योंकि आप एक ऐसी प्रणाली का निर्माण करने में सक्षम हो सकते हैं जिसमें बेहद उच्च वर्णक्रमीय दक्षता होती है , लेकिन यदि कोई इसे वहन नहीं कर सकता है तो यह वास्तव में एक संभव समाधान नहीं है।

एक सामान्य नियम के रूप में, आप तेजी से और सस्ता मॉडेम बना सकते हैं यदि आपके पास अधिक बैंडविड्थ उपलब्ध है।

संपादित करें: टिप्पणी प्रतिक्रिया

मैंने आपकी प्रतिक्रिया का अध्ययन किया है, लेकिन मैं अभी भी कुछ चीजों के बारे में उलझन में हूं। मैं केवल एक तार पर 1 और 0s भेज सकता हूं, जहां तक ​​मैं समझता हूं। तो अगर इसके लिए 1.5 KHz पर्याप्त है, तो मैं अधिक बैंडविड्थ का उपयोग क्यों करूंगा?

मैंने आखिरी खंड में प्रश्न को संबोधित किया था, लेकिन चलो एफएम मॉडुलन उदाहरण के साथ जारी रखें। रियल सिस्टम को रिसीवर की संवेदनशीलता, और कारकों जैसे कि एक बैंड-पास फ़िल्टर को कितनी अच्छी तरह से लागू किया जा सकता है।

मान लीजिए कि मॉडेम के लिए उपलब्ध 1.5KHz बैंडविड्थ केवल 9600 बॉड की उपज देता है, और यह काफी तेज़ नहीं है; हालाँकि, आप एक 20KHz मॉडेम का निर्माण कर सकते हैं जो काफी तेज़ है (शायद आपको 56K बॉड की आवश्यकता है)।

20KHz बेहतर क्यों है? बैंड-पास फिल्टर एस और अन्य घटकों पर वास्तविकताओं और अपूर्ण ढलानों के कारण , आपको सही मॉडुलन और लाइन कोड को लागू करने के लिए उस बैंडविड्थ की आवश्यकता हो सकती है । हो सकता है कि 20Khz के साथ, आप QAM स्कीम को लागू कर सकें , जिससे आपको प्रति प्रतीक 3 बिट दिए गए , जिसके परिणामस्वरूप "9600 * 8" की अधिकतम बिट दर , या 76.8 कबूद (नोट: 2 ** 3 = 8)

आप अच्छे सवाल पूछ रहे हैं, लेकिन असली डिजाइन की हिम्मत के बिना इसे समझाना बहुत मुश्किल है। यदि आप रिसीवर डिजाइन के बारे में कुछ इलेक्ट्रॉनिक्स किताबें पढ़ते हैं, या कुछ इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग पाठ्यक्रम लेते हैं तो यह सामग्री कवर हो जाती है।

Comments

आपकी विस्तृत प्रतिक्रिया के लिए बहुत-बहुत धन्यवाद। मैंने आपकी प्रतिक्रिया का अध्ययन किया है, लेकिन मैं अभी भी कुछ चीजों के बारे में उलझन में हूं। मैं केवल एक तार पर 1 और 0s भेज सकता हूं, जहां तक ​​मैं समझता हूं। तो अगर इसके लिए 1.5 KHz पर्याप्त है, तो मैं अधिक बैंडविड्थ का उपयोग क्यों करूंगा? क्यों (या कैसे) यह अधिक बिट दर प्रदान करता है? क्योंकि जहां तक ​​मुझे पता है, तार पर मोड बैंडविड्थ = अधिक बिट दर / सेकंड। क्या इसका मतलब है कि मैं एक ही समय में अतिरिक्त 1 और 0s के लिए उदाहरण के लिए 3.5 से 5 KHz का भी उपयोग करूंगा?

— कोरे तुगे

नमस्ते, मैंने अपना जवाब अपडेट किया, शायद यह स्पष्ट करने में मदद करता है

— माइक पेनिंगटन

जब आप एक राज्य (0) से दूसरे (1) में बदलते हैं, तो आप विभिन्न आवृत्तियों (स्पेक्ट्रा) पर ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। आप कितनी बार राज्य बदलते हैं (मॉडुलन आवृत्ति) बैंडविड्थ को प्रभावित करता है। इसके अलावा, जितनी तेज़ी से आप स्थिति बदलते हैं, उतनी ही ऊर्जा आप उच्चतर आवृत्तियों पर उत्पन्न करते हैं। यह बैंडविड्थ में जोड़ता है।

— रॉन ट्रंक

@ यह कहते हुए, "जितनी तेज़ी से आप राज्य बदलते हैं, उतनी ही अधिक ऊर्जा आप उच्चतर आवृत्तियों पर उत्पन्न करते हैं।" संकेत के भीतर प्रतीक दर (यानी डेटा बैंडविड्थ) को बदलना आवश्यक नहीं है। हम जिस चीज की परवाह करते हैं वह सिग्नल के शीर्ष पर एन्कोडेड जानकारी है; उच्चतर आवृत्तियाँ स्वयं स्वाभाविक रूप से बिट्स को नहीं लेती हैं ... यदि उच्चतर आवृत्तियों के पास उपलब्ध बिट दर को बढ़ाने के लिए पर्याप्त था, तो माइक्रोवेव ओवन एक शानदार संचार उपकरण होगा।

— माइक पेनिंगटन

@MikePennington मुझे अच्छी तरह से पता है। मैं यह समझाने की कोशिश कर रहा था कि उच्च मॉडुलन आवृत्ति और इसलिए अधिक बैंडविड्थ कहां से आती है। उच्च प्रतीक दर, और इसलिए परिवर्तन की एक उच्च दर उच्च आवृत्तियों पर अधिक ऊर्जा उत्पन्न करेगी और इसलिए (सिग्नल) बैंडविड्थ में वृद्धि होगी।

— रॉन ट्रंक

Answer 2

माइक ने एक उत्कृष्ट उत्तर दिया, लेकिन वास्तव में आप जो पूछ रहे थे, वैसा नहीं।

बैंडविड्थ , परिभाषा के अनुसार, आवृत्तियों की एक श्रेणी है, जिसे हर्ट्ज में मापा जाता है।

जैसा कि आपने कहा है, सिग्नल __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾को फ़ॉइवर (फ़ॉयर का उपयोग करके) को फ़्रीक्वेंसी के झुंड में तोड़ा जा सकता है। मान लीजिए कि हमने इसे तोड़ दिया है, और देखा कि हमारा सिग्नल (अधिकतर) आवृत्तियों से बना है 1Mhz, 1.1Mhz, 1.2Mhz, 1.3Mhz ... 2Mhz तक। इसका मतलब है कि हमारे सिग्नल में 1Mhz की बैंडविड्थ है ।

अब, हम इसे एक चैनल के माध्यम से भेजना चाहते हैं, जैसे तांबे का तार, या एक ऑप्टिकल फाइबर। तो पहले, चलो चैनलों के बारे में थोड़ी बात करते हैं।

जब चैनलों में बैंडविड्थ के बारे में बात की जाती है, तो हम वास्तव में पासबैंड बैंडविड्थ के बारे में बात करते हैं जो एक चैनल को थोड़ा विरूपण के साथ ले जाने वाली आवृत्तियों की सीमा का वर्णन करता है। कहें कि मेरे पास एक चैनल है जो केवल संकेतों को पारित कर सकता है जिनकी आवृत्ति f1 और f2 के बीच है। इसकी आवृत्ति प्रतिक्रिया समारोह (विभिन्न आवृत्तियों के संकेतों के लिए चैनल की प्रतिक्रिया) कुछ इस तरह हो सकती है:

एक चैनल की बैंडविड्थ चैनल के भौतिक गुणों पर निर्भर करती है, इसलिए एक तांबे के तार में एक वायरलेस चैनल और एक ऑप्टिकल फाइबर से अलग बैंडविड्थ होगा। यहां , उदाहरण के लिए, विकिपीडिया की एक तालिका है, जो विभिन्न मुड़ जोड़ी केबलों के बैंडविंड्स को निर्दिष्ट करती है।

यदि हमारे उदाहरण चैनल में 1Mhz की बैंडविड्थ है, तो हम इसका उपयोग आसानी से एक संकेत भेजने के लिए कर सकते हैं जिसका बैंडविड्थ 1Mhz या उससे कम है। एक व्यापक बैंडविड्थ के साथ सिग्नल गुजरते समय विकृत हो जाएंगे, संभवतः उन्हें अनजाने में बना देगा।

अब हम अपने उदाहरण सिग्नल पर वापस आते हैं __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾। यदि हम उस पर एक फूरियर विश्लेषण करने के लिए थे, तो हमें पता चलेगा कि डेटा दर में वृद्धि (बिट्स को छोटा और एक-दूसरे के करीब बनाकर), सिग्नल की बैंडविड्थ को बढ़ाता है । वृद्धि रैखिक होगी, इसलिए बिट्स की दर में दो गुना वृद्धि का मतलब बैंडविड्थ में दो गुना वृद्धि होगी।

बिट दर और बैंडविड्थ के बीच सटीक संबंध डेटा भेजे जाने के साथ-साथ उपयोग किए जाने वाले मॉड्यूलेशन (जैसे NRZ , QAM , Manchseter , और अन्य) पर निर्भर करता है । क्लासिक जिस तरह लोगों बिट्स आकर्षित: __|‾‾|__|‾‾|__|‾‾|__|‾‾क्या है NRZ लगता है, लेकिन अन्य मॉडुलन तकनीक अलग अलग आकार में शून्य और लोगों को सांकेतिक शब्दों में बदलना होगा, उनके बैंडविड्थ को प्रभावित करने वाले।

चूंकि बाइनरी सिग्नल की सटीक बैंडविड्थ कई कारकों पर निर्भर करती है, इसलिए किसी दिए गए चैनल पर किसी भी डेटा सिग्नल के लिए सैद्धांतिक ऊपरी बाउंड को देखने के लिए इसका उपयोगी है । यह ऊपरी सीमा शैनन-हार्टले प्रमेय द्वारा दी गई है :

C प्रति सेकंड बिट्स में चैनल क्षमता है;

बी चैनल हर्ट्ज में बैंडविड्थ है (मॉड्यूल्ड सिग्नल के मामले में पासबैंड बैंडविड्थ)

एस बैंडविड्थ पर एक औसत प्राप्त संकेत शक्ति है (एक संग्राहक संकेत के मामले में, जिसे अक्सर C, यानी संग्राहक वाहक के रूप में निरूपित किया जाता है), वाट्स (या वोल्ट वर्ग) में मापा जाता है।

एन बैंडविड्थ पर औसत शोर या हस्तक्षेप शक्ति है, जो वाट (या वोल्ट वर्ग) में मापा जाता है

एस / एन सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर) या गॉससियन शोर हस्तक्षेप के लिए संचार सिग्नल के वाहक-से-शोर अनुपात (सीएनआर) एक रैखिक शक्ति अनुपात (लघुगणक डेसीबल के रूप में नहीं) के रूप में व्यक्त किया गया है।

हालांकि, एक महत्वपूर्ण बात यह है कि शैनन-हार्टले प्रमेय एक विशिष्ट प्रकार का शोर मानता है - योजक सफेद गाऊसी शोर । ऊपरी बाउंड अन्य, अधिक जटिल, शोर के प्रकारों के लिए कम होगा।

Comments

इसके अलावा, प्राप्त करने के अंत में, आपके पास न्यक्विस्ट-शैनन नमूना प्रमेय है जो सीमित हो सकता है जो पता लगाया जा सकता है

— रेमी लेटर्न्यू

Answer 3

मुझे या व्यावहारिक, वास्तविक जीवन नेटवर्क इंजीनियरिंग जवाब दे। यहाँ संबंध बैंडविड्थ और आवृत्ति है: उच्च बैंडविड्थ, उच्च आवृत्ति। किया हुआ।

नहीं, गंभीरता से, सवाल और जवाब का अंत। आप कर रहे हैं, लेयर 2 पर जाएँ।

मेरा मतलब अशिष्ट या होशियार होना नहीं है। नेटवर्क इंजीनियरिंग के रूप में जाना जाता है के बारे में होने के लिए आपके प्रश्न ने भौतिक परत के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग पहलू में बहुत अधिक विलंबित किया है। आप जो पूछ रहे हैं वह दूरसंचार, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग या यहां तक ​​कि कंप्यूटर विज्ञान से भी अधिक प्रासंगिक है, लेकिन सभी में सबसे सख्त, सबसे शाब्दिक अर्थ है। यह किसी के लिए भी प्रासंगिक नहीं है लेकिन हार्डवेयर या हार्डवेयर द्वारा कार्यान्वित किए गए प्रोटोकॉल को विकसित करने वाले अत्यंत विशिष्ट कार्मिक हैं। मुझे काफी हैरानी होगी अगर ज्यादातर CCIE इस सवाल का जवाब उस हद तक दे सकते हैं जब माइक पेनिंगटन ने किया ... और बिल्कुल भी आश्चर्यचकित नहीं होगा अगर वे मूल प्रश्न को इतनी गहराई से पूछने के लिए पर्याप्त नहीं थे जितना आपने किया था!

मुझे इसे एक और तरीका देना चाहिए: यदि आप पारंपरिक अर्थों में नेटवर्क इंजीनियरिंग का अध्ययन कर रहे हैं, तो आपको लेयर 1 से आगे (ओह अब तक परे) की महारत हासिल है, जो कि आवश्यक है, या सामान्य नेटवर्क इंजीनियरिंग कैरियर में भी उपयोगी है। आप अच्छे हैं, आगे बढ़ें, सीखने के लिए और भी बहुत कुछ है।

Comments

एक ओर, यह सच हो सकता है कि यह सीधे वायर्ड नेटवर्क के प्रबंधन के लिए दिन-प्रतिदिन की उपयोगी जानकारी नहीं है। दूसरी ओर, मैं व्यक्तिगत रूप से कभी भी ऐसी स्थिति में आया हूं, जहां मुझे इस बात का अधिक अफसोस है कि चीजें कैसे काम करती हैं और कई बार उन स्थितियों के बारे में जानती हूं जहां मैं चाहता था कि मैं कुछ बेहतर समझूं। इस विशेष मामले में, आरएफ पर लागू होने वाले कई समान सिद्धांतों पर यह सीमाएँ, जो एक ऐसी चीज है जिसे मैं अक्सर नेटवर्क इंजीनियर के रूप में किसी भी दिन में बदल देता हूं। तो मेरे नजरिए से एक -1।

— YLearn