Indica la velocità con cui una sorgente numerica emette i bit Per un canale di comunicazione i ne precisa la capacità trasmissiva Si misura in bit/s

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1 Precisiamo i innanzitutto it tt DUE NOZIONI 1. Banda a livello 1 2. Bit rate (frequenza di cifra) BANDA (LIVELLO FISICO) È riferita al dominio delle frequenze Si misura in Hz Banda di un segnale Banda passante di un canale di comunicazione BIT RATE Indica la velocità con cui una sorgente numerica emette i bit Per un canale di comunicazione i ne precisa la capacità trasmissiva Si misura in bit/s 1

2 Evidentemente Su canali a banda passante - larga (fibra ottica) è possibile trasmettere a bit rate più elevate Mentre su canali a banda modesta (doppino in rame di bassa qualità) è possibile conseguire bit rate più contenute Q: Perchè?? Tuttavia, per un canale di comunicazione non sussiste identità numerica tra la banda (in Hz) e la bit rate supportata (in bit/s) Efficienza spettrale Def. Si tratta del numero di bit al secondo che è possibile trasferire per ogni Hertz di banda disponibile (bit/s/hz) 2

3 Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Dipartimento di Ingegneria dell Informazione DIAL-UP MODEM (MODEM analogici) M.L. Merani 3

4 Di che cosa si tratta tt Si tratta del dispositivo che consente la trasmissione di un segnale NUMERICO su una normale linea telefonica Ricordiamo infatti che il local-loop è a tutt oggi caratterizzato dalla trasmissione del segnale telefonico in formato analogico! LOCAL LOOP 4

5 Più realisticamente t Caso di un utente domestico che si connette via modem al suo ISP (Internet Service Provider) MONDO A COMMUTAZIONE di CIRCUITO MONDO A COMMUTAZIONE di PACCHETTO 5

6 Banda passante Sul doppino impiegato per il local loop Frequenza di taglio inferiore non consente la trasmissione in continua Necessità di modulare T(f) La velocità trasmissiva risulta limitata superiormente frequenze 6

7 Teoria dell Informazione Vediamo alcuni risultati fondamentali, che andremo ad applicare nello specifico contesto in esame Teorema di NYQUIST Teorema di SHANNON 7

8 Teorema di NYQUIST 1928 In assenza di rumore, la massima frequenza di simbolo (BAUD RATE) conseguibile su un canale di comunicazione di banda H è pari a: B = 2H Esempio: su un canale di 3 KHz, al più è possibile trasmettere 6000 simboli al secondo Q.: Perchè tale limitazione superiore? A quale fenomeno è imputabile? Osservazione: allora con una codifica multilivello sembrerebbe possibile aumentare a piacimento la frequenza di cifra (BIT RATE) 8

9 Teorema di SHANNON 1948 Su un canale di banda H, sul quale viene garantito un rapporto segnale-rumore pari a S/N, la massima frequenza di cifra (bit rate) conseguibile R è pari a: ( S N ) R = H log 1 + / 2 Esempio: per un canale di banda pari a 3 KHz, caratterizzato da un S/N=30 db, R vale circa 30 kbit/s 9

10 Equalizzazione i e modulazione Dunque, per garantire un soddisfacente utilizzo del canale a disposizione, i modem devono prevedere un operazione di equalizzazione del canale Equalizzazione adattativa all inizio del collegamento il modem testa t il canale e corrispondentemente t compensa le eventuali nonlinearità I primi modem, che operavano a bit rate inferiori a 4800 bit/s, impiegavano equalizzatori fissi, tarati sulle caratteristiche medie delle linee 10

11 Modulazione Esempio di modulazione per un modem operante a 9600 bit/s 16 punti nella costellazione del segnale modulato I modem che si confanno allo standard V.34 (operanti a kbit/s) hanno una costellazione di 768 punti! Modem attuali: TCM 11

12 Ulteriori i funzionalità 1/2 Trasmissione full-duplex La comunicazione nei due sensi può aver luogo contemporaneamente In origine: il full duplex era garantito attraverso l adozione della tecnica di Frequency Division Duplex Due sottobande distinte, ma non era possibile conseguire bit rate superiori i ai 2400 bit/s Adesso: full-duplex sull intera banda del canale telefonico, grazie alla tecnica di cancellazione d eco, implementata via DSP Rilevazione e correzione d errore Compressione dati La velocità di trasferimento percepita dall utente aumenta! 12

13 Inoltre Modem che si confanno ad un determinato standard possono parlare solo con modem che utilizzino quel medesimo standard Nella pratica tuttavia, la maggioranza dei modem può emulare quelli appartenenti a classi caratterizzate da bit rate inferiori 13

14 STANDARD ITU per i MODEM La International Telecommunication Union (ITU), organizzazione intergovernativa, ha negli ultimi anni approvato questi standard: V.90, standard per modem a 56 Kbit/s. Standard approvato dall ITU nel Febbraio Adotta il metodo di compressione V.42bis, noto anche come metodo di Lempel-Ziv Ziv. V.92, standard ITU più recente. V.44 come nuovo metodo di compressione 14

15 Caratteristiche ti fondamentali dello standard d V.92 Vengono introdotte tre nuove caratteristiche Quick connect Riduce il tempo di negoziazione (tempo di hand-shake) il dial-in diviene di conseguenza più rapido Nei modem precedenti il tempo di hand-shake si attesta sui secondi Nel V.92 può ridursi anche del 50% SOLUZIONE adottata: si esegue la memorizzazione delle sequenze di training impiegate nella fase di equalizzazione adattativa della linea telefonica 15

16 V92 V.92 Modem-on-Hold on (MOH) Molti utenti residenziali impiegano la medesima linea telefonica e per le chiamate telefoniche tradizionali e per i dati Se si è connessi ad Internet, un chiamata in ingresso trova la linea occupata MOH consente di ricevere una chiamata incoming e di rimanere connessi ad Internet Analogamente, è possibile iniziare una chiamata telefonica mantenendo la connessione via modem aperta PCM Upstream La bit rate sull upstream (dall utente verso l ISP) è aumentata Si riducono i tempi di upload di file di grandi dimensioni e di attachments delle 16

17 Attenzione però! Storicamente, i nuovi standard divengono disponibili nei modem lato client prima che nei modem di rete, con cui sono equipaggiati i provider che offrono la connettività a Internet Accade lo stesso con il V.92 Inoltre, Un numero significativo ifi di ISP hanno disponibili ibili delle porte V.92, ma non tutti eseguono naturalmente l upgrade contemporaneamente 17

18 E lo standard d V.44? Background La banda del canale telefonico è fortemente limitata e di qualità pesantemente variabile Ogni byte inviato sul canale è prezioso Sin dallo sviluppo dei primi modem è stato riconosciuto che uno dei metodi migliori per ottimizzare la quantità di dati trasferiti per unità di tempo su tale canale è di comprimere i dati V.42bis: lo standard più ampiamente utilizzato La tecnica di compressione è posizionata il più in basso possible nello stack OSI Tutte le applicazioni ne traggono beneficio, senza che sia necessario implementarla l separatamente t in ogni applicazione, i per diversi sistemi operativi, su differenti piattaforme L algoritmo di compressione V.42bis è infatti implementato direttamente nel modem 18

19 V44 V.44 Si tratta di un nuovo standard di compressione basato su una tecnologia sviluppata da Hughes Network Systems per trasmissioni satellitari (qui la banda è estremamente preziosa!) V.44 offre un rapporto di compressione più elevato rispetto al V.42bis Il miglioramento più significativo viene percepito durante le fasi di browsing e searching su web, poichè i file di testo HTML sono altamente comprimibili L efficienza i di trasmissione i viene accresciuta dal 20 al 60% Dipendende da ciò che si comprime ALCUNE STIME AL RIGUARDO: 27% Documenti Word 21% File Power Point 10% File sorgenti in C 45% 19

20 In conclusione I modem V.92 sono modem di dial-up tradizionali caratterizzati da una velocità e da una efficienza trasmissiva maggiore Nell ambito delle reti di accesso,, le connessioni ISDN ( Kbit/s), i modem ADSL (640 Kbit/s ed oltre), i cable modem (1 Mbit/s e più) garantiscono una velocità di connessione più elevata e continueranno ad essere più veloci di un modem V.92 20