Elektronisk kommunikasjonssystem
på systemnivå
Læreplan - ToD
• Teknologi og design skal være et praktisk fag
• Ivareta estetiske aspekt
• Problemløsing/prosess
• Anvende naturfag og matematikk
• Gi elever tilstrekkelig kunnskap om teknologi for deltakelse i et demokratisk samfunn
• Se sammenhengen mellom teknologi/produksjon, samfunn og miljø både før og nå.
• Motivasjon for videre studier
Kompetansemål i kunnskapsløftet
10. årstrinn
Teknologi og Design
• ut fra kravspesifikasjoner utvikle produkter som gjør bruk av elektronikk, evaluere designprosessen og vurdere
produktenes funksjonalitet og brukervennlighet
• gjøre rede for elektroniske kommunikasjonssystemer på systemnivå og drøfte samfunnsmessige utfordringer
knyttet til bruk av slike
Teknologisk allmenndannelse
Hva bør elever lære om elektroniske
kommunikasjons-
systemer?
Hva er et kommunikasjonssystem
Hvilke elementer består det av
Nettverk Digitalisering
Teknologisk allmenndannelse
Hvor kommer design inn i denne
sammenhengen?
Mulig oppgave:
Design en ny ”kommunikasjonsdings”
Oppgaver:
• Utarbeide kravspesifikasjon ut fra
• Hvilket kommunikasjonsbehov den skal løse
• Hvilken brukergruppe den er beregnet for
• Hvilke tjenester den skal inneholde
• Form og funksjon
• Designe ”dingsen” i egnet tegneverktøy
• Identifisere positive og negative konsekvenser
• Presentere ”dingsen” og systemet i en brosjyre
• Designe produkter ut fra en
kravspesifikasjon for form og funksjon.
• Beskrive ulike løsningsalternativer i design av et produkt ved hjelp av skisser og digital programvare.
• Bruke ulike funksjoner i bildebehandlingsprogram
Kompetansemål i Kunst og håndverk
• Lære å bruke digital programvare
• Lære bevissthet rundt form tilpasset brukergruppe
• Lære å lage arbeidstegning etter en mal
• Lære om designprosess
Lokale læringsmål
• Lav måloppnåelse
• Middels måloppnåelse
• Høy måloppnåelse
Vurderingskriterier
Nødvendig forkunnskap:
• Kunnskap for å løse selve oppgaven
– Hvilke funksjoner en kommunikasjonsterminal må inneholde – Bruk av tegneverktøy
– Krav til en designtegning
– Oppbygning av et kommunikasjonssystem – nettverk (?)
– Konsekvenser av trådløs kommunikasjon – elektromagnetisk stråling
• Teknologisk allmenndannelse
– Digitalisering
– Konsekvenser av digitalisering – ulike informasjonstyper i samme systemet
Hva består et kommunkasjonssystem av?
• Avsender / mottaker
• Adresse
• Informasjon
• Informasjonen må gis et egnet format for å sendes fra avsender til mottaker
• Transportsystem
• Systeminformasjon
• Grensesnitt mellom system og avsender/mottaker
Hva består et kommunikasjonssystem av?
Morse Post Tv/radio Internett Fast- telefon
Mobil- telefon
Avsender/
Mottaker Adresse Informasjon Format Transport- system System- informasjon Grensesnitt
Analyse av eksisterende system:
Studere mobiltelefonen
Hjemme
Adresser Svitsj
(vegkryss)
Svitsj (vegkryss)
Transportsystem
Ute Ute
Transportsystem
• Elektriske kabler
• Optiske fiber
• Infrarød stråling
• Radiobølger (elektromagnetiske bølger)
GSM - systemet
Overfører:
• systeminformasjon (signalering)
• nyttedata
( tale, tekst, bilde)
Basestasjon Svitsj
Database
Finne basestasjoner i eget nærområde
Mobil i aluminiumsfolie
• Pakk en mobiltelefon inn i aluminiumsfolie
• Prøv å ring til den og se hva som skjer
• Bruk kunnskap om nettverket og forklar.
Digitale systemer
Det finnes 10 typer mennesker.
De som forstår binært og de som ikke gjør det
Binære tall (totall-systemet)
Desimalt tall Binært tall
0 0
1 1
2 10
3 11
4 100
5 101
6 110
7 111
8 1000
Antall bit
(n) 2n Tall
(desimalt)
1 21 = 2 0 – 1
2 22 = 4 0 – 3 3 23 = 8 0 – 7 4 24 = 16 0 – 15 5 25 = 32 0 – 31 6 26 = 64 0 – 63 7 27 = 128 0 – 127 8 28 = 256 0 – 255
Binært - desimalt
32 16 8 4 2 1
Gjør om tallet 9 til binært Gjør om 10110 til desimalt
Digitalisering
Hva betyr å digitalisere?
• Digitalt betyr ”sprangvis”
• Sentrale begrep: Digital, analog, diskret, kontinuerlig
• I dataverden: Kode forskjellige typer informasjon (tekst, tall, lyd, bilde) ved hjelp av et signal der amplituden skifter brått fra ett nivå til et annet.
• Skiftene brukes til å representere de binære
verdiene 0 og 1 som alle datamaskiner er basert
på.
Hvorfor digitalisere?
• Utgangspunktet var at digitale systemer er mer robuste mot støy
• En tilleggseffekt er at alle typer signal (tall,
tekst, lyd, bilde) kan overføres til samme
formatet (binær kode).
Digitalisering av et lydsignal
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tid Spennings-
nivå For hvert tidspunkt på x-aksen
leser du av hvilket spenningsnivå (helt tall) signalet har.
Eks: t = 0 signal = nivå 0 t = 1 signal = nivå 1
Digitalisering av et lydsignal
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tid Signal-
nivå
Tid Nivå
(desimal)
Nivå (binært 4 bit)
0 0 0000
1 1 0001
2 2 0010
3 4 0100
4 5 0101
5 6 0110
6 5 0101
7 4 0100
8 4 0100
9 4 0100
Første del av signalet digitalisert = 0000000100100100010101100101010001000100
Lydsignal
Programvare: Audacity (http://audacity.sourceforge.net/ )
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Tid Nivå Binær kode
0 1 0001
1 11 1011
2 12 1100
3 0 0000
4 7 0111
5 7 0111
6 5 0101
7 4 0100
8 6 0110
9 3 0011
10 3 0011
11 8 1000
Tid Nivå Binær kode
0 1 0001
1 11 1011
2 12 1100
3 0 0000
4 7 0111
5 7 0111
6 5 0101
7 4 0100
8 6 0110
9 3 0011
10 3 0011
11 8 1000
Å gjøre signalet diskret medfører at man mister informasjon (innfører feil)
Sampling (tidsdiskret)
• For å kunne behandles av en digital datamaskin må signalet bringes over i diskret form
• Å lese av signalet i bestemte tidspunkt, kalles sampling (signalet gjøres tidsdiskret)
• Både avsender (koder) og mottaker må vite hvor
lenge det er mellom hvert samplingstidspunkt
Amplitudediskret
• Signalverdien deles inn i et endelig antall mulige nivåer (signalet gjøres amplitudediskret).
• Antall nivåer bestemmer hvor mange bit det er per målepunkt
• Det er ikke signalverdien i seg selv som overføres, men en kode som sier hvilket nivå signalet ligger innenfor
• Både avsender og mottaker må vite hvilken
signalverdi hvert nivå representerer
Informasjonstyper
• Tall
– kodes som binære tall. Kan utføre aritmetiske operasjoner på dem
• Tegn
– alle tegn (bokstaver, siffer, tegn) har en 8 bits kode
• Lyd
– digitaliseres ved hjelp av tids- og amplitudediskretisering
• Bilde
– hvert bildepunkt (pixel) har tre 8-bits koder (en for hver av de tre primærfargene)
• Video
– Mange bilder i en sekvens med fast tidsintervall
http://no.wikipedia.org/wiki/ASCII
Loddesertifikat
krets med to dioder
Mobiltelefon
• Overføres ved radiobølger
• Telefonen inneholder en liten strøm som skifter retning ca 900 millioner ganger i sekundet. Frekvens 900 MHz ( ca 2 milliarder ganger for UMTS. Frekvens 2 GHz)
• Denne strømmen lager en elektromagnetisk bølge
• Bølgen skifter fase for hvert bit som overføres
= 1
= 0
1 1 0 1
Pakking av data
• Det digitaliserte talesignalet blir delt opp i pakker
• I hver pakke blir bittene pakket tettere sammen
• Mellom talesignalpakkene blir det nå plass til nettinformasjon
• Nettinformasjon sendes uavhengig av om samtale pågår
000000010010010001010110010101000100010011001101 0100010011001101
0000000100100100 01010110010101000101011001010100 0101011001010100 0101011001010100
• Kunne omforme ulik type informasjon (tekst, tall, elektrisk signal) til binær kode
• Kunne forklare begrepene sampling, samplingsfrekvens og pixel
• Vite hvordan en mikrofon omdanner et lydsignal til et elektrisk signal (elektromagnetisme)
• Kunne gjøre greie for de ulike sentrale element et kommunikasjonssystem består av.
• Kunne identifisere disse elementene i det egendesignete systemet
• Kunne forklare informasjonsflyten i det egendesignete systemet
• Forklare hvordan elektromagnetisk stråling inngår som del av et kommunikasjonssystem
Eksempel på læringsmål
Anvende naturfag og matematikk?
Relaterte fagområder:
• Lydsignal til elektrisk signal (mikrofon/høytaler)
– Lydbølger
– Elektromagnetisme
– Begrepene frekvens og amplitude
• Elektromagnetisk stråling
– Egenskaper (refleksjon, transmissjon, absorbsjon) – Helseeffekter
