RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE

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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) 1

2 Nota di Copyright 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. Le slide possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca, scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero dell Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione. Ogni altro utilizzo o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampe) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori. L informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza preavviso. L autore non assume alcuna responsabilità per il contenuto di queste slide (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento dell informazione). In ogni caso non può essere dichiarata conformità all informazione contenuta in queste slide. In ogni caso questa nota di copyright e il suo richiamo in calce ad ogni slide non devono mai essere rimossi e devono essere riportati anche in utilizzi parziali Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 2

3 Lezione 12 V.90, xdsl, ISDN e codifiche di livello fisico 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 3

4 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 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 4

5 L ultimo miglio 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 5

6 Impiego dei modem (in teoria) dati binari segnale portante (analogico) modulato modem dati binari linea telefonica modem 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 6

7 La telefonia oggi voce segnale analogico centrale telefonica rete digitale della compagnia telefonica codec segnale digitale che rappresenta il segnale analogico segnale analogico codec voce centrale telefonica 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 7

8 modem segnale analogico modulato centrale telefonica Impiego dei modem (in pratica) dati binari rete digitale della compagnia telefonica codec segnale digitale che rappresenta il segnale analogico dati binari modem segnale analogico modulato codec modulato centrale telefonica 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 8

9 Impiego dei modem (in pratica) modem modem rete digitale della compagnia telefonica centrale telefonica codec codec centrale telefonica 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 9

10 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 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 10

11 Modem V.90 max 33.6 kb/s centrale telefonica modem V.90 max 56 kb/s codec collegamento digitale rete digitale della compagnia telefonica 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 11

12 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 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 12

13 ADSL, HDSL, ecc. cable modem collegamento digitale centrale telefonica cable modem rete digitale della compagnia telefonica 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 13

14 ISDN Integrated Services Digital Network Rappresenta l evoluzione della telefonia analogica Sostituisce la linea telefonica analogica commutata con una linea digitale commutata 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 14

15 ISDN borchia utente codec x 64 kb/s rete digitale della compagnia telefonica centrale telefonica 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 15

16 Codifiche di livello fisico 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 16

17 Codifica bipolare (RZ: return-to-zero) flusso di bit clock del trasmettitore RZ RICHIEDE 3 LIVELLI 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 17

18 Codifica NRZ: non-return-to-zero flusso di bit clock del trasmettitore NRZ + - RICHIEDE 2 LIVELLI 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 18

19 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: Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 19

20 Analisi di NRZ flusso di bit + NRZ T b T f = T f 2 T f = b f 1 2 Esempio: 1 Mb/s f f = 500 khz bit rate 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 20

21 Codifica Manchester flusso di bit clock del trasmettitore Manchester + - CODIFICA INSIEME IL CLOCK E I DATI 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 21

22 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 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 22

23 Analisi della codifica Manchester flusso di bit + Manchester T b T f T = T f = f b f bit rate Esempio: 10 Mb/s f f = 10 MHz 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 23

24 NRZI: non-return-to-zero-inverted flusso di bit clock del trasmettitore (on one) NRZI + - TRANSIZIONE = 1 MANTIENE LO STATO = Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 24

25 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 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 25

26 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 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 26

27 4B5B in trasmissione: B5B encoder NRZI encoder in ricezione: NRZI decoder B5B decoder Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 27

28 4B5B: alcuni esempi simbolo codifica significato quartetto di dato di valore quartetto di dato di valore quartetto di dato di valore E quartetto di dato di valore 14 F quartetto di dato di valore 15 Q linea in stato quiet I linea in stato idle H halt J start delimiter (I parte) K start delimiter (II parte) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 28

29 4B5B INTRODUCE UN OVERHEAD DEL 25% (1 BIT OGNI 4) Esempio: 100 Mb/s 125 Mb/s sul mezzo trasmissivo 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 29

30 Analisi di NRZI flusso di bit + NRZI T b T f 1 T f = 2 T f = b f 2 bit rate Esempio: 125 Mb/s f f = 62.5 MHz 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 30

31 Codifica MLT-3 flusso di bit clock del trasmettitore MLT LO STATO CAMBIA (BIT A 1) CICLICAMENTE: Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 31

32 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 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 32

33 Analisi di MLT-3 flusso di bit + MLT T b T f 1 T f = 4 T f = b f 4 bit rate Esempio: 125 Mb/s f f = MHz 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 33

34 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 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 34

35 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 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 35

36 Bibliografia Libro Reti locali: dal cablaggio all internetworking contenuto nel CD-ROM omonimo Capitolo 3 e parte dei capitoli 11 e Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 36

37 Come contattare il prof. Montessoro Telefono: Fax: URL: Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 37