rate bit f

(1)

RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE

Prof. PIER LUCA MONTESSORO Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine

© 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

Lezione 12

V.90, xDSL, ISDN e codifiche di livello fisico

Lezione 12: indice degli argomenti

• Sfruttare al massimo l’ “ultimo miglio”

• Modem V.90

• ADSL, xDSL

• ISDN

• Codifiche di livello fisico sui mezzi trasmissivi

• il problema della sincronizzazione e della banda passante

• NRZ, NRZI, Manchester, MLT-3

L’ultimo miglio

Impiego dei modem (in teoria)

modem

modem linea telefonica

dati binari

dati binari segnale portante (analogico

) modulato

(2)

rete digitale della compagnia telefonica

codec centrale telefonica

La telefonia oggi

segnale analogico

centrale telefonica

codec

voce voce

segnale digitale che rappresenta il segnale analogico

Impiego dei modem (in pratica)

centrale telefonica modem

dati

binari modem

dati binari

rete digitale della compagnia telefonica

codec segnale analogico modulato codec

centrale telefonica segnale digitale

che rappresenta il segnale analogico

modulato segnale

analogico modulato

Impiego dei modem (in pratica)

centrale telefonica modem

modem rete digitale della compagnia telefonica

codec codec

centrale telefonica ...0100110... ...0100110...

...11100110010...

Modem V.90

• Supera il limite del rumore di

quantizzazione dovuta alla codifica A/D

• Richiede un collegamento digitale alla centrale telefonica su cui è attestato l’utente

Modem V.90

centrale telefonica

modem V.90

rete digitale della compagnia telefonica codec

...0100110...

max 33.6 kb/s

max 56 kb/s

collegamento digitale

ADSL, HDSL, ecc.

• ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line

• HDSL: High-Bit-Rate Digital Subscriber Line

• In generale: xDSL

• Eliminano completamente le apparecchiature in banda fonica per utilizzare al meglio il doppino telefonico

• Richiede l’installazione della

apparecchiature nella centrale telefonica

(3)

ADSL, HDSL, ecc.

centrale telefonica

cable modem

rete digitale della compagnia telefonica cable

modem

collegamento digitale

ISDN

• Integrated Services Digital Network

• Rappresenta l’evoluzione della telefonia analogica

• Sostituisce la linea telefonica analogica commutata con una linea digitale commutata

ISDN

centrale telefonica

codec

rete digitale della compagnia telefonica 2 x 64 kb/s

borchia utente

...01100... ...11010101...

Codifiche di livello fisico

Codifica bipolare (RZ: return-to-zero)

0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0

+ - flusso di bit clock del trasmettitore

0

RICHIEDE 3 LIVELLI RZ

Codifica NRZ: non-return-to-zero

0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 flusso di bit

clock del trasmettitore

RICHIEDE 2 LIVELLI NRZ

+ -

(4)

Analisi di NRZ

• Non garantisce il sincronismo per sequenze di bit uguali

• La sequenza che genera il massimo numero di transizioni nell’unità di tempo è: 01010101...

Analisi di NRZ

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 flusso di bit

NRZ +

- T_b

T_f

rate bit f

T

_f _b _f

2 2 ⇒ = 1

=

Esempio : 1 Mb/s ⇒ f_f = 500 kHz

Codifica Manchester

0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0

+ - flusso di bit clock del trasmettitore

CODIFICA INSIEME IL CLOCK E I DATI Manchester

Analisi della codifica Manchester

• Garantisce il sincronismo introducendo una transizione 0-1 o 1-0 in ogni bit

• La sequenza che genera il massimo numero di transizioni nell’unità di tempo è una sequenza di tutti 0 o tutti 1

Analisi della codifica Manchester

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 flusso di bit

Manchester + -

T_b T_f

rate bit f T

T

_f

=

_b

⇒

_f

=

Esempio : 10 Mb/s ⇒ f_f = 10 MHz

NRZI: non-return-to-zero-inverted (on one)

0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 flusso di bit

TRANSIZIONE = 1 MANTIENE LO STATO = 0 NRZI

+ -

(5)

Analisi di NRZI

• Non garantisce il sincronismo per sequenze di bit tutti a 0

• La sequenza che genera il massimo numero di transizioni nell’unità di tempo è una sequenza di tutti 1

Come garantire il sincronismo?

• Bisogna garantire la presenza, ogni tanto, di un bit a 1 (che viene codificato con una transizione)

• Si utilizza una “transcodifica” dei dati da trasmettere: 4B5B

4B5B

4B5B encoder

0000 11110

NRZI encoder in trasmissione:

in ricezione :

NRZI decoder

11110 4B5B decoder

0000

4B5B: alcuni esempi

simbolo codifica significato

0 11110 quartetto di dato di valore 0 1 01001 quartetto di dato di valore 1 2 10100 quartetto di dato di valore 2

... ... ...

E 11100 quartetto di dato di valore 14 F 11101 quartetto di dato di valore 15 Q 00000 linea in stato “quiet”

I 11111 linea in stato “idle”

H 00100 halt

J 11000 start delimiter (I parte) K 10001 start delimiter (II parte)

4B5B

INTRODUCE UN OVERHEAD DEL 25% (1 BIT OGNI 4)

Esempio :

100 Mb/s ⇒ 125 Mb/s sul mezzo trasmissivo

Analisi di NRZI

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 flusso di bit

NRZI +

- T_b

T_f

rate bit f

T

_f _b _f

2 2 ⇒ = 1

=

Esempio : 125 Mb/s ⇒ f_f = 62.5 MHz

(6)

Codifica MLT-3

0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 flusso di bit

LO STATO CAMBIA (BIT A 1) CICLICAMENTE:

0+0-0+0-0+...

MLT-3 + - 0

Analisi di MLT-3

• Non garantisce il sincronismo per sequenze di bit tutti a 0 (come NRZI)

• La sequenza che genera il massimo numero di transizioni nell’unità di tempo è una sequenza di tutti 1 (come NRZI)

• Richiede un miglior rapporto S/N rispetto a NRZI

Analisi di MLT-3

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 flusso di bit

MLT-3 + -

T_b

T_f

rate bit f

T

_f _b _f

4 4 ⇒ = 1

=

Esempio : 125 Mb/s ⇒ f_f = 31.25 MHz 0

E il futuro?

• Per Gigabit Ethernet su TP si utilizza:

• trasmissione contemporanea su 4 coppie

• full duplex su ogni coppia tramite DSP

• codifica a 5 livelli (di cui uno per forwarding error correction) a 125 Mbaud

• 1 byte / simbolo

• 125 Mbaud · 8 bit/simbolo = 1 Gb/sec

• NOTA: passare da 3 a 5 livelli richiede un miglior rapporto S/N

Lezione 12: riepilogo

• Sfruttare al massimo l’ “ultimo miglio”

• Modem V.90

• ADSL, xDSL

• ISDN

• Codifiche di livello fisico sui mezzi trasmissivi

• il problema della sincronizzazione e della banda passante

• NRZ, NRZI, Manchester, MLT-3

Bibliografia

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

contenuto nel CD-ROM omonimo

• Capitolo 3 e parte dei capitoli 11 e 12

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Come contattare il prof. Montessoro

E-mail: montessoro@uniud.it Telefono: 0432 558286 Fax: 0432 558251

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