Nota di Copyright

(1)

RETI DI CALCOLATORI

E APPLICAZIONI TELEMATICHE

Prof. PIER LUCA MONTESSORO Facoltà di Ingegneria

Università degli Studi di Udine

(2)

© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 2 Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slides (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà dell’autore prof. Pier Luca Montessoro, Università degli Studi di Udine.

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Nota di Copyright

(3)

Lezione 7

Elementi di telecomunicazioni

(4)

Lezione 7: indice degli argomenti

• Trasmissione dell’informazione

• Analisi di Fourier

• Il teorema di Nyquist

• Il rumore e il rapporto segnale/rumore:

teorema di Shannon

• Mezzi trasmissivi e spettro elettromagnetico

• Attenuazione, diafonia, ACR

• Velocità di propagazione

(5)

Trasmissione dell’informazione

(6)

Trasmettere un’informazione

• Produrre un fenomeno fisico i cui effetti possano essere misurati a distanza

(7)

Elementi del problema

Distribuzione di energia in funzione della frequenza (dipende dalla codifica)

Opposizione del mezzo

trasmissivo alla propagazione delle perturbazioni (dipende dalla frequenza e dalle

caratteristiche del mezzo)

SEGNALE RICEVUTO

(8)

Analisi di Fourier

g(t) funzione periodica di periodo T

) 2

cos(

) 2

2 sin(

) 1 (

1 1

nft b

nft a

c t

g

n

n n

n

π

+ π

+

=

∑

∞

=

∞

=

(9)

Analisi di Fourier

∫

=

π

=

π

=

T T

n

T n

dt t

T g c

dt nft

t T g

b

dt nft

t T g

a

0 0

) 2 (

) 2

cos(

) 2 (

) 2

sin(

)

2 (

(10)

Trasformata di Fourier

tempo

frequenza

(11)

Segnali binari e frequenze armoniche

(12)

Segnali binari e frequenze armoniche

(13)

Segnali binari e frequenze armoniche

(14)

Segnali binari e frequenze armoniche

(15)

Teorema di Nyquist

bit rate = 2H log ₂ V

• Stabilisce la massima velocità trasmissiva di un canale digitale

• H = banda del canale

• V = numero di livelli discreti

(16)

Rapporto segnale/rumore

(17)

Teorema di Shannon

• Stabilisce la massima velocità

trasmissiva di un canale digitale in presenza di rumore

• H = banda del canale

bit rate = H log ₂ (1+S/N)

(18)

Mezzi trasmissivi

e spettro elettromagnetico

(19)

Mezzi da spostare fisicamente

• Dischi e nastri magnetici, CD-ROM, DVD, chip di memoria, ecc.

• Elevata banda

• Basso costo

(20)

Mezzi trasmissivi veri e propri

• Mezzi elettrici

• cavi coassiali

• doppini

• Mezzi ottici

• fibre ottiche

(21)

Collegamenti “wireless”

• Due tecnologie:

• radio

• raggi infrarossi

• I collegamenti radio possono far uso di ripetitori, eventualmente satellitari

(22)

Lo spettro elettromagnetico

10⁰ 10² 10⁴ 10⁶ 10⁸ 10¹⁰ 10¹² 10¹⁴ 10¹⁶ 10¹⁸ 10²⁰ 10²² 10²⁴

radio microonde

infra- rosso

UV luce visibile

raggi X raggi γ

10⁴ 10⁵ 10⁶ 10⁷ 10⁸ 10⁹ 10¹⁰ 10¹¹ 10¹² 10¹³ 10¹⁴ 10¹⁵ 10¹⁶

LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF radio AM radio FM

TV

satellite microonde

terrestri

fibre ottiche

banda

doppino

coax

(23)

Attenuazione, diafonia, ACR

e velocità di propagazione

(24)

V₁ V₂

α _dB= 20 log₁₀(V₁ / V₂)

Attenuazione

(25)

Attenuazione

metri 0 25 50 75 100 125 150

1 10^-1 10^-2 10^-3

(26)

Diafonia (cross-talk)

V₁ V₂

V₃ V₄

(27)

NEXT: Near End Cross-Talk

• Diafonia misurata dal lato della sorgente

R₂

R₂ R₁

R₂ R₁ ~

~

R₂

R₁

R₂

R₁

(28)

NEXT: Near End Cross-Talk

V₁ V₂

V₃ V₄

NEXT_dB= 20 log₁₀(V₁ / V₃)

(29)

NEXT: Near End Cross-Talk

• L’attenuazione rende la misura di NEXT significativa soltanto per i primi 20-30 m di cavo

• È necessaria la misura ad entrambe le estremità:

• dual NEXT

(30)

NEXT: Near End Cross-Talk

metri 0 25 50 75 100 125 150

potenza del disturbo / potenza trasmessa 1

10^-1 10^-2 10^-3 10^-4

(31)

• Diafonia misurata dal lato del ricevitore

FEXT: Far End Cross-Talk

~

R₂

R₂ R₁

R₂

R₁ R₂

R₂

R₁

R₂

R₁

(32)

FEXT: Far End Cross-Talk

V₁ V₂

V₃ V₄

FEXT_dB= 20 log₁₀(V₁ / V₄)

(33)

ELFEXT: Equal Level FEXT

V₁ V₂

V₃ V₄

(34)

ELFEXT: Equal Level FEXT

• “Equal Level” perché tutti i segnali che contribuiscono alla diafonia percorrono una lunghezza totale pari a quella

dell’intero cavo e vengono attenuati della stessa quantità

• Poiché al FEXT si sottrae l’attenuazione della coppia disturbata (sotto misura), si tratta di una misura di ACR (v. oltre)

(35)

PSELFEXT: Power Sum ELFEXT

~

(36)

PSNEXT: Power Sum NEXT

~

(37)

Delay skew

(38)

Return loss

Z₁ Z₂ Z₃

(39)

ACR

• Attenuation to Cross-talk Ratio

• Assumendo la diafonia come unica (o principale) fonte di disturbo, fornisce il rapporto S/N

ACR_dB= NEXT_dB-

α

dB

(40)

V₁

ACR

V₂

V₄ V₃

20 1

20 3

4

10 10

NEXT

n

V

V V

− α

−

⋅

=

⋅

=

V_n

1

3

V

V =

(41)

ACR

20 1

20 3

4

10 10

NEXT

n

V

V V

− α

−

⋅

=

⋅

=

1

3

V

V =

20 1

20 3

4

10 10

NEXT

n

V

V V

V N

S

−

α

−

⋅

= ⋅

=

α

−

=

α

S 10

− ²⁰

(42)

ACR

attenuazione

diafonia ACR

metri 0 25 50 75 100 125 150

potenza ricevuta / trasmessa 1

10^-1 10^-2 10^-3 10^-4

(43)

Velocità di propagazione

• È fondamentale per il funzionamento di alcuni protocolli

• Nei cavi in rame e nelle fibre ottiche è approssimativamente pari a 2/3 c

• c ≅ 3 • 10⁸ m/s

• v_p ≈ 2 • 10⁸ m/s

(44)

Quanto è “lungo” un bit?

• A 10 Mb/s:

m s

l

s m

v

s Mb/s s

T

p b

20 /

10 2

10 / 10

2 10 10 1 10

1

8 7

8

7 7

=

⋅

×

=

⋅

≅

=

−

5 bit 5 bit

(45)

Quanto è “lungo” un bit?

• A 100 Mb/s:

m s

l

s m

v

s Mb/s s

T

p b

2 /

10 2

10 / 10

2 10 10 1 100

1

8 8

8

8 8

=

⋅

×

=

⋅

≅

=

−

2 bit 2 bit

(46)

Quanto è “lungo” un bit?

• A 1 Gb/s:

cm s

m s

l

s m

v

s Gb/s s

T

p b

20 /

10 2

10 / 10

2 10 10 1 1

1

8 9

8

9 9

=

⋅

×

=

⋅

≅

=

−

3 3 MbyteMbyte

(47)

Lezione 7: riepilogo

• Trasmissione dell’informazione

• Analisi di Fourier

• Il teorema di Nyquist

• Il rumore e il rapporto segnale/rumore:

teorema di Shannon

• Mezzi trasmissivi

• Attenuazione, diafonia, ACR

(48)

Bibliografia

• “Reti di Computer”

• Capitolo 2

• Libro “Reti locali: dal cablaggio all’internetworking”

contenuto nel CD-ROM omonimo

• Capitolo 3

(49)

Come contattare il prof. Montessoro

E-mail: montessoro@uniud.it Telefono: 0432 558286

Fax: 0432 558251

URL: www.uniud.it/~montessoro

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