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Signalübertragung - Übersicht über die verschiedenen Übertragungsarten

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  • 1. Signal Übertragung Die Charakteristiken eines Videosignals Möglichkeiten Signale über lange Strecken zu Übertragen Hartmut Tribensky Extron Electronics
  • 2. Agenda Bandbreite Koaxial Twisted Pair Glasfaserübertragung
  • 3. Video Bandbreite Eine Übersicht
  • 4. Was ist Bandbreite? Der Frequenzbereich den ein Produkt ohne sichtliche Verschlechterung des Signals Verarbeitet Jedes Gerät im Signalweg hat eine begrenzte Bandbreite
  • 5. Bandbreiten Spezifikation… Wie sieht eine Spezifikation der Bandbreite aus? Bandbreite 425 MHz (-3dB), voll Belastet Wie viel geht Durch? Wie gut geht es Durch?
  • 6. Wichtige Frequenzen Niedrige Frequenzen: Vertikal Sync. 60 - 120 Hz Mittlere Frequenzen : Horizontal Sync 15 - 130 kHz Hohe Frequenzen : Video Informationen 15kHz - 130 MHz Bei Video Produkten wird nur die oberste, kritische Frequenz angegeben!
  • 7. Verluste in der Bandbreite Effekte • Auflösung • Helligkeit • Schärfe
  • 8. Was Verursacht diese Probleme?
  • 9. Signal Verluste Wie viel Verlust kann toleriert werden? • @-3 dB ist der Punkt halber Leistung
  • 10. Fragen zum Thema Bandbreite ?
  • 11. Koaxial-Kabel
  • 12. Video Kapazität Widerstand
  • 13. Koaxial Größere Distanz = längere Kabel • Mehr Widerstand • Mehr Kapazität
  • 14. Video Level / Peaking Regelung • Level ist die Pegel Kompensation für lange Übertragungsstrecken • Kabel Widerstand • Peaking ist die Frequenzkompensation für mehrere Komponenten • Kapazität
  • 15. Pegel Einstellung (Level) Original Signal Nach der “LEVEL” 65m Kabel Korrektur
  • 16. Peaking Einstellung Original Signal Nach der “Peaking” 65m Kabel Korrektur
  • 17. Level und Peaking (Wiederholung)
  • 18. Fragen zum Thema Koaxialkabel ?
  • 19. Der Gebrauch von Twisted Pair (TP) Kabeln in AV Systemem Eine andere Lösung
  • 20. Was können Sie mit TP Kabeln übertragen ? Audio Steuerung Netzwerk Video
  • 21. Drei Dinge die man für die Video TP Anwendung wissen sollte
  • 22. 1. Verwenden sie Video TP Produkte nie in IT Netzwerken Video TP Produkte arbeiten mit anderen Spannungen und Signalen (analog) Router & Switcher benötigen digitale Daten Signale Ein sehr einfacher Weg einen 25.000€ Router zu zerstören
  • 23. 2. Verdrahtung Sind alle Pins korrekt angeschlossen?
  • 24. 3. Delay Skew Laufzeitunterschiede in den einzelnen Paaren Zeitunterschiede zwischen dem kürzesten und dem längsten Paar
  • 25. 3. Delay Skew Diese Unterschiede müssen Ausgeglichen werden Andernfalls kommt es zu Misskonvergenzen auf dem Schirm Für die Korrektur gibt es drei Möglichkeiten: • Verwendung eins Kabels ohne Delay Skew • Ausgleich der Laufzeit durch das hinzufügen von Coax Kabeln • Verwendung eines elektronischen Skew Kompensators
  • 26. Skew Kompensation #1: Skew-Free AV UTP Kabel : • Vier verdrallte AWG 23 Adernpaare • Ohne Skew • T568A empfohlen Alle Signale kommen zur gleichen Zeit an. • Keine Skew Kompensation erforderlich Nicht für Daten-Netzwerke geeignet !
  • 27. 3. Skew Kompensation #2: Fügen Sie nun die notwendigen Kabel zur Korrektur hinzu. Wo müssen die Kabel eingefügt werden? • Wo immer sie wollen und können • Oftmals am Projektor
  • 28. Skew Kompenation #3: SEQ 100 Zeitverzögerung für jeden Farb-Kanal
  • 29. Fragen?
  • 30. Lichtwellenleiter
  • 31. Übersicht • Vor- und Nachteile • Was sind Lichtwellenleiter (LWL) • Licht • Kabel • Anschlüsse • Lichtquellen • Übersicht
  • 32. Vorteile von LWL Sehr hohe Bandbreite • 5 Tbps erreichbar, 500 Tbps theoretisch • 400,000 times more than RG6! Kaum Verlust, sehr weite Strecken • 30 Kilometer ohne Repeater Hohe Sicherheit • Keine Abstrahlung. • Ideal für militärische und andere Hochsicherheitsanwendungen
  • 33. Vorteile von LWL Kleine Abmessungen Leicht Immun gegen elektromagnetische Sörungen Keine Masseprobleme Keine Kurzschlüße möglich Keine Feuergefahr wg. Überhitzung Hohe Zuverlässigkeit Leichte Fehlererkennung, - behebung
  • 34. Vorteile von LWL Geringe Kabelkosten • Etwa wie CAT 5 Kabel, Preise fallend Verbesserter Abschluß • Immer noch komplexer als bei Koax, aber technisch kein Problem Zukunftssicher • Elektronische Signalformen mögen sich in Zukunft ändern, Licht bleibt Licht Standardisierung • In der Telekom Branche
  • 35. Nachteile von LWL Hohe Kosten für die Konvertierung von elektrischen Signalen in Lichtsignale • Diese Kosten werden mit steigender Anwenderzahl fallen Zurückhaltung bei neuen Technologien Schulungen für Anwender / Integratoren Keine Spannungsversorgung über die Signalstrecke Keine Standardisierung in A/V Industrie
  • 36. Was ist LWL ? Lichtwellenleiter sind ein Medium, um Informationen wie Video, Sprache oder Daten mit Hilfe von Licht von einem Ort zu einem anderen Ort zu übertragen.
  • 37. Lichtspektrum Licht ist Teil des Strahlungsspektrums, mit viel höherer Frequenz als Funk / Radio • f = c / λ (c ist die Lichtgeschwindigkeit, λ ist die Wellenlänge) Dadurch kann über Glasfaser weit mehr Information übertragen werden Bei der Übertragung über LWL werden Lichtwellen verwendet, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind • Sichtbares Licht zwischen 400 und 700 nm Wellenlängen die bei Glasfaserübertragung verwendet werden • Multimode – 850 oder 1300 nm • Single mode – 1310 oder 1550 nm
  • 38. Gesamtsystem einer Übertragung Bestehend aus: • Transmitter • Generiert ein Lichtsignal • Physikalisches Material • Kabel • Anschlüsse • Spleiss • Anschlussfelder und Verschlüsse • Splitter / Repeater / Regeneratoren • Receiver • Empfänger des übertragenen Signals
  • 39. Lichtwellenleiter Glasfaser • Dünne Leitung aus Glas oder Plastik zur Lichtübertragung Drei Hauptkomponenten: • Kernglas (Core) • Bereich zur Wellenführung des Lichts • 8 - 62.5 Micrometer • Mantelglas (Cladding) • Dieses Material reflektiert Licht zurück ins Kernglas (niedrigerer Brechungsindex) • 125 Micrometer • Aussenmantel / Beschichtung (Buffer/Coating) • Zum Schutz vor Beschädigung und Feuchtigkeit • 250 micrometers
  • 40. Lichtreflektion Totale interne Reflexion • Innerhalb des Kernglases wird das Licht hin und her reflektiert
  • 41. LWL Typen Zwei Typen von LWL • Single mode • Erlaubt nur eine Transportrichtung des Lichts • Stärke des Kernglases: 8 bis 9 Micrometer • Übertragung 1310 nm, 1550 nm • Niedriger Verlust ca. 0.2 bis 0.4 dB/Km • Multimode • Transport des Lichts in beide Richtungen • Stärke des Kernglases: 50 oder 62.5 Micrometer • Übertragung 850 nm, 1300 nm • Verlust ca. 1 to 6 dB/Km
  • 42. Lichtquellen Transmitters – konvertieren elektrische Signale in optische Signale dBm – Dezibel bezogen auf ein Milliwatt Leistung Zwei Lichtquelltypen • LED (Light Emitting Diode) • LED Modulation Limit – 622Mbps • LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) • Laser Speed Record – 350GHz • Lightwave Transmission Speed Record – 5Tbps • VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Laser )
  • 43. Licht Detektoren Receiver – konvertieren Optische in elektrische Signale Licht Detektoren • Photodioden • Materialien • Silicon • Germanium • Indium Gallium Arsenid Phosphid (InGaAsP)
  • 44. Kabel Anwendung Innen • Distribution • Breakout style Anwendung Aussen • Loose Buffer Plenum and Riser cables Simplex oder Duplex
  • 45. Anschlüsse Verschiedene Typen: • ST • Ähnlich wie BNC • 2.5 mm Durchmesser des LWL Endstücks • SC • Stecker • 2.5 mm Durchmesser des LWL Endstücks • LC • Kleiner Stecker • 1.25 mm Durchmesser des LWL Endstücks
  • 46. Adapter Zur Verbindung verschiedener Anschlusstypen • Weiblich / weiblich • Männlich / weiblich
  • 47. Abschluss Crimp Werkzeuge Schneidwerkzeuge • Werkzeuge, die den Leiter abschneiden ohne großen Schaden am Material anzurichten • Handschneider • Präzisionsschneider mit Diamantbesatz Polieren • Polierpapier – 6 bis 0.3 micron • Um den Abschluss zu polieren
  • 48. Spleissen Spleissen – zwei Leiter werden miteinander verbunden Fusion • Ein Lichtbogen wird verwendet, um zwei Leiter zu verschmelzen • Teures Equipment • Verlust ca. 0.1 dB
  • 49. Übersicht Was ist Übertragung über Lichtwellenleiter • es werden Lichtimpulse für die Übertragung von Informationen über Glasfaser verwendet Sehr hohe Bandbreite, kaum Verlust, keine Störungen durch äussere elektrische Einflüsse System besteht aus 3 Teilen: • Transmitter • Kabel / Anschlüsse / Verbindungen • Receiver
  • 50. Übersicht Zwei Typen von LWL • Singlemode • 8 micron • Multimode • 50 – 62.5 micron Lichtquellen – LEDs oder LASER Wellenlängen • 850 oder 1300 für Multimode • 1310 oder 1550 für Singlemode
  • 51. Sender Sync Clock PLL A R 8 Bit - Red D A Optical G 8 Bit - Green Multiplexer D Converter A B 8 Bit - Blue D A 2 x18 Bit Audio Audio D Level serial RS232 RS232 Translator
  • 52. Empfänger Sync Clock PLL D 8 Bit - Red R A D De- 8 Bit - Green Optical G A Multiplexer Converter D 8 Bit - Blue B A D CPU 2 x18 Bit Audio Audio A Transmitter Control RS232 serial RS232 Level Translator 2nd Optical RS232 RS232 Converter
  • 53. Welche Technologie braucht man?
  • 54. Technologie Vergleich Koax Twisted Pair Glasfaser Typische Distanzen 1m ~150m 20m – 300m 20m - 30km max. Distanzen Bis 300m mit DA 300m mit CAT5 Kabel > 30km Single Mode (PA300) und RG6 Kabel Glasfaser (RGB HV Signals) Buchsen BNC oder 15 Pin HD RJ45 LC Buchse Übertragung Analog Analog Digital System passiv aktiv aktiv Beeinflusst durch Ja Ja Nein Elektromagnetischen- Strahlung Strahlung Ja / unsicher Ja /unsicher Nein/Sicher Fernstromversorgung Nicht benötigt möglich Nicht möglich Kosten Abhängig von Feste Kosten für Feste Kosten für Kabellänge Sender und Empfänger Sender und Empfänger
  • 55. Fragen?