Λύσεις — Κεφάλαιο 3 · Μέσα Μετάδοσης (Ερωτήσεις, σελ. 77-78) – ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ

Λύσεις — Κεφάλαιο 3 · Μέσα Μετάδοσης (Ερωτήσεις, σελ. 77-78)

Λύσεις των ερωτήσεων/προβλημάτων του βιβλίου για τα μέσα μετάδοσης (2 αριθμητικά επαληθευμένα με κώδικα).

Διαχωρισμός & ενσύρματα μέσα

Ερώτηση: Ποιος ο γενικός διαχωρισμός των μέσων μετάδοσης & ποια τα βασικά ενσύρματα;

Απάντηση:

• Διαχωρισμός: ενσύρματα & ασύρματα.
• Ενσύρματα: συνεστραμμένο ζεύγος (UTP/STP), ομοαξονικό καλώδιο, οπτική ίνα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ενσύρματα & ασύρματα· ενσύρματα = συνεστραμμένο ζεύγος, ομοαξονικό, οπτική ίνα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: 2 κατηγορίες + 3 ενσύρματα μέσα.

Εύρος ζώνης & εξασθένηση

Ερώτηση: Να οριστούν οι έννοιες του εύρους ζώνης & της εξασθένησης.

Απάντηση:

• Εύρος ζώνης: το εύρος συχνοτήτων που περνά από το μέσο — καθορίζει τον μέγιστο ρυθμό μετάδοσης.
• Εξασθένηση: η μείωση της ισχύος του σήματος με την απόσταση (σε dB/km).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Εύρος ζώνης = εύρος συχνοτήτων (→ ρυθμός)· εξασθένηση = πτώση ισχύος με την απόσταση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: σωστός ορισμός και των δύο.

Θόρυβος

Ερώτηση: Τι ονομάζουμε θόρυβο & ποια η επίδρασή του;

Απάντηση:

• Θόρυβος: ανεπιθύμητα σήματα που αλλοιώνουν την πληροφορία.
• Επίδραση: μειώνει την ποιότητα & περιορίζει την απόσταση/ρυθμό μετάδοσης (πιθανά λάθη).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ανεπιθύμητα σήματα που αλλοιώνουν την πληροφορία → χειρότερη ποιότητα/απόσταση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: ορισμός + αρνητική επίδραση.

Χάλκινα καλώδια & διαφωνία/θωράκιση

Ερώτηση: Ποια τα χαρακτηριστικά/πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα των χάλκινων καλωδίων; Τι είναι η διαφωνία & γιατί θωρακίζονται;

Απάντηση:

• Συνεστραμμένα χάλκινα ζεύγη (UTP/STP)· + φθηνά/εύκολα, − περιορισμένο εύρος/απόσταση, ευαίσθητα σε θόρυβο.
• Διαφωνία (crosstalk): παρεμβολή από γειτονικά ζεύγη — μειώνεται με τη συστροφή.
• Θωράκιση (STP): μεταλλικό περίβλημα για προστασία από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές/θόρυβο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Χάλκινα συνεστραμμένα (φθηνά/ευαίσθητα)· διαφωνία=παρεμβολή γειτονικών ζευγών· θωράκιση=προστασία από παρεμβολές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: χαρακτηριστικά + διαφωνία + λόγος θωράκισης.

Ομοαξονικό & διηλεκτρικό

Ερώτηση: Τι είναι το ομοαξονικό καλώδιο & τι το διηλεκτρικό υλικό;

Απάντηση:

• Ομοαξονικό: κεντρικός αγωγός + διηλεκτρικό (μονωτικό) + μεταλλική θωράκιση + περίβλημα.
• Διηλεκτρικό: το μονωτικό υλικό ανάμεσα στον αγωγό & τη θωράκιση.
• + Μεγαλύτερο εύρος ζώνης & αντοχή σε θόρυβο από το συνεστραμμένο ζεύγος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ομοαξονικό = αγωγός/διηλεκτρικό/θωράκιση/περίβλημα· διηλεκτρικό = το μονωτικό ανάμεσα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: δομή + ορισμός διηλεκτρικού.

Οπτικές ίνες & ολική ανάκλαση

Ερώτηση: Τι είναι οι οπτικές ίνες & η ολική ανάκλαση; Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα & είδη;

Απάντηση:

• Οπτικές ίνες: λεπτές ίνες γυαλιού που μεταφέρουν φως.
• Ολική ανάκλαση: το φως ανακλάται πλήρως στα τοιχώματα & «παγιδεύεται» μέσα στην ίνα.
• Είδη: πολύτροπες (multimode) & μονότροπες (singlemode).
• + Τεράστιο εύρος ζώνης, μικρή εξασθένηση, ανοσία σε παρεμβολές· − ακριβές/εύθραυστες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ίνες γυαλιού με φως (ολική ανάκλαση)· μονότροπες/πολύτροπες· + εύρος/μικρή εξασθένηση/ανοσία, − κόστος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: ορισμός + ολική ανάκλαση + πλεον/μειον.

Ασύρματη ζεύξη & κεραία

Ερώτηση: Τι είναι ασύρματη ζεύξη & κεραία; Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα & πότε είναι απαραίτητες;

Απάντηση:

• Ασύρματη ζεύξη: μετάδοση μέσω ΗΜ κυμάτων στον αέρα, χωρίς καλώδιο.
• Κεραία: διάταξη που εκπέμπει/λαμβάνει τα ΗΜ κύματα (ιδιότητες: κατευθυντικότητα, κέρδος).
• + Χωρίς καλωδίωση (απαραίτητες σε θάλασσα, δύσβατες περιοχές, κινητά)· − παρεμβολές, καιρός, ασφάλεια.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ασύρματη = ΗΜ κύματα χωρίς καλώδιο· κεραία = εκπομπή/λήψη· απαραίτητες όπου δεν μπαίνει καλώδιο (θάλασσα/κινητά).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: ορισμός ζεύξης/κεραίας + πλεον/μειον + παράδειγμα ανάγκης.

ΗΜ φάσμα & μικροκύματα

Ερώτηση: Τι είναι το ΗΜ φάσμα; Ποια η περιοχή των μικροκυμάτων & οι εφαρμογές της;

Απάντηση:

• ΗΜ φάσμα: το σύνολο των συχνοτήτων των ΗΜ κυμάτων (ραδιοκύματα → μικροκύματα → υπέρυθρο → ορατό → υπεριώδες…), κάθε περιοχή με διαφορετική χρήση.
• Μικροκύματα: πολύ υψηλές συχνότητες, κατευθυντικές δέσμες → ζεύξεις σημείου-προς-σημείο & δορυφορικές επικοινωνίες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) ΗΜ φάσμα = όλες οι συχνότητες ΗΜ κυμάτων· μικροκύματα = υψηλές/κατευθυντικές, για point-to-point & δορυφορικά.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: ορισμός φάσματος + χαρακτηριστικά/χρήση μικροκυμάτων.

Διηπειρωτικές μεταδόσεις & δορυφόροι

Ερώτηση: Τι είναι οι διηπειρωτικές ζεύξεις & οι δορυφορικές επικοινωνίες; Τι ο αναμεταδότης;

Απάντηση:

• Διηπειρωτικές ζεύξεις: συνδέσεις ηπείρου-με-ήπειρο, με υποβρύχια καλώδια (σήμερα οπτικές ίνες — μεγάλη χωρητικότητα/μικρή εξασθένηση) & δορυφόρους.
• Δορυφορικές επικοινωνίες: μετάδοση μέσω δορυφόρου· ο αναμεταδότης (transponder) λαμβάνει το σήμα από τη Γη και το αναμεταδίδει πίσω (σε άλλη περιοχή).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ήπειρος↔ήπειρος με υποβρύχιες οπτικές ίνες & δορυφόρους· αναμεταδότης = λαμβάνει & αναμεταδίδει το σήμα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: μέσα (ίνες/δορυφόροι) + ρόλος αναμεταδότη.

Πρόβλημα 21 — εξασθένηση καλωδίου

Ερώτηση: Χάλκινο καλώδιο 1 km μεταφέρει σήμα 1 W. Στην έξοδο το σήμα έχει ισχύ 10 mW. Να υπολογιστεί η εξασθένηση.

Λύση:

• Εξασθένηση (dB) = 10·log(P_εξ/P_εισ).
• P_εισ = 1 W, P_εξ = 10 mW = 0,01 W.
• = 10·log(0,01/1) = 10·log(0,01) = 10·(−2) = −20 dB → εξασθένηση 20 dB (ανά km).

Απάντηση: −20 dB (εξασθένηση 20 dB/km).

Πρόσεξε:

• 10 mW = 0,01 W· log(0,01)=−2.
• Έλεγχος: 10·log(0,01)=−20 dB ✓

Πρόβλημα 22 — εύρος ζώνης παραθύρου

Ερώτηση: Να υπολογιστεί το εύρος ζώνης του «α» τηλεπικοινωνιακού παραθύρου με λ₁=1,25 μm και λ₂=1,35 μm.

Λύση:

• Μετατρέπουμε τα μήκη κύματος σε συχνότητες με f = c/λ (c=3·10⁸ m/s):
• f₁ = 3·10⁸ / 1,25·10⁻⁶ = 240 THz (2,4·10¹⁴ Hz).
• f₂ = 3·10⁸ / 1,35·10⁻⁶ ≈ 222,2 THz (2,222·10¹⁴ Hz).
• Εύρος ζώνης B = f₁ − f₂ = 240 − 222,2 ≈ 17,8 THz.

Απάντηση: B ≈ 17,8 THz (≈ 1,78·10¹³ Hz).

Πρόσεξε:

• Το μικρότερο λ αντιστοιχεί σε μεγαλύτερη f.
• Έλεγχος: 240−222,2 ≈ 17,8 THz ✓