FDM e TDM. Esempio: 4 sorgenti FDM. frequency. time TDM. frequency. time DIPARTIMENTO DI INFORMATICA. Architetture Multimediali A.A.

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Gemma Giglio
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1 FDM e TDM FDM Esempio: 4 sorgenti frequency TDM frequency time time 116

2 Equivalente automobilistico Quattro ditte (A, B, C, D) si sono costruite una rete stradale privata per la consegna delle merci Gli automezzi delle ditte si contendono l uso della strada ed occorre stabilide delle regole Divisione per corsia La prima corsia la usa la ditta A, la seconda la ditta B e così via Divisione per tempo I mezzi della ditta A usano la strada dalle 6 alle 12, quelli della ditta B dalle 12 alle Nelle telecomunicazioni non ci sono corsie, ma abbiamo delle prenotazioni sull uso del canale 117

3 Time and Frequency multiplex Vantaggi: Forte protezione contro le intercettazioni Meno sensibile ai disturbi di frequenza Grande capacità di trasferimento Svantaggi: Serve una sincronizzazione molto precisa t c k 1 k 2 k 3 k 4 k 5 k 6 f 118

4 CDM Code division multiplexing Tutti le sorgenti possono inviare quando vogliono su tutta la banda A patto di usare il giusto codice per codificare i dati 119

5 CDM La tecnica CDM consiste nel miscelare N flussi di bit previa moltiplicazione di ciascuno di questi con una parola di codice C i scelta fra le N parole di un codice ortogonale Le parole del codice sono costituite da N simboli binari, chiamati chip per distinguerli dai bit di informazione, di durata N volte inferiore al bit di informazione 120

6 Codici ortogonali Segnali ortogonali Sequenze ortogonali s1 ( t) s2( t) = 0 C 1 (t) C 2 (t) T 0 N i= 1 C 1 c ( t) C 1i c 2i 2 ( t) = 0 = 0 121

7 Codici ortogonali matrici di Hadamart: H H 2 2n = = 1 1 H H 1 1 n n H n H n Esempio N=4 C C C C = = = = { 1,1,1,1 } { 1, 1,1, 1} { 1,1, 1, 1} { 1, 1, 1,1 }

8 Code multiplex Ogni canale ha un suo codice Tutti i canali usano tutta la banda contemporaneamente Vantaggi: Efficiente Non serve coordinamento Forte protezione verso interferenza ed intercettazione k 1 k 2 k 3 k 4 k 5 k 6 c Svantaggi: Lento Più complesso da gestire f t 123

9 WDM È una suddivisione in frequenza fatta senza il multiplexing Tipica delle fibre ottiche Un informazione viene canalizzata su una certa lunghezza d onda e questa si sposta lungo il mezzo trasmissivo In pratica, risolvo diversamente il problema della modulazione in frequenza 125

10 SONET/SDH Synchronous Optical Networking (SONET) Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Sono varianti minime della stessa tecnologia standardizzate da ETSI e ANSI È un protocollo per la trasmissione dati a circuito che permette di inviare informazioni di più sorgenti sincronizzandole tra loro È totalmente svincolato dal protocollo usato a livello data link 126

11 SONET/SDH Si tratta di un protocollo che fa uso di un multiplexing estremamente pesante Questo per permettere alle sorgenti di avere la loro frequenza indipendente Pensate ad un sistema di campionamento a frequenza altissima Viene fatto uso di padding per accomodare correttamente il payload 127

12 SONET/SDH Un frame prende il nome di STM-1 (Synchronous Transport Module level 1) Gli STM-1 vengono generati ad un rate di Mbps (uno esattamente ogni 125 microsecondi) su ogni lunghezza d onda d proc + d queue DEVE essere inferiore ai 32 microsecondi 128

13 Routing ottico Tutt altro che banale Il routing viene fatto a livello di percorso, solo che per i soliti motivi di scalabilità (si vedano le reti a circuito virtuale in generale) un pacchetto potrebbe dover saltare da un colore all altro 129

Classificazione SONET Optical Carrier Level SONET Frame Format SDH level and Frame Format Payload bandwidth(kbit/s) Line Rate (Kbit/s) OC-1 STS-1 STM-0 50,112 51,840 OC-3 STS-3 STM-1 150,336 155,520

14 Classificazione SONET Optical Carrier Level SONET Frame Format SDH level and Frame Format Payload bandwidth(kbit/s) Line Rate (Kbit/s) OC-1 STS-1 STM-0 50,112 51,840 OC-3 STS-3 STM-1 150, ,520 OC-12 STS-12 STM-4 601, ,080 OC-24 STS-24 1,202,688 1,244,160 OC-48 STS-48 STM-16 2,405,376 2,488,320 OC-192 STS-192 STM-64 9,621,504 9,953,280 OC-768 STS-768 STM ,486,016 39,813,

15 Struttura di un frame 131

16 Dati non sincronizzati 132

17 QoS di SONET/SDH Disponibilità della connettività 100% (linea fissa) Banda trasmissiva Virtualmente infinita In realtà è un problema degli apparati 133

18 QoS di SONET/SDH Ritardo di trasmissione Il minimo ottenibile al momento Sono fibre ottiche Probabilità di perdita dei dati Tipicamente tra 10-9 e Jitter Sempre zero 134

19 Fibre ottiche Sono mezzi trasmissivi cilindrici di silicio formati da un anima (core, nucleo) di silica (SiO 2 ) avvolta in un involucro esterno (cladding, mantello) di silica drogata con Ge, B o Ti La superficie di contatto tra core e cladding realizza uno specchio perfetto cladding core Step-index fiber 135

20 Qualche valore tipico Diametro core: da 9 a 65.5µm Diametro cladding: 125µm Indici di rifrazione: n core = 1.461, n clad = Δn = n core n clad <<1 Tipicamente Δn = ~ 0.01 Numerical Aperture (NA) (La capacità di raccoglierer la luce, θ a ) Se n core = 1.44 e n clad = 1.46, θ a = 11.9º, NA = cladding core Step-index fiber 136

21 Vantaggi Basse perdite di trasmissione Bassissime perdite energetiche e termiche Banda trasmissiva quasi infinita Immunità al rumore elettromagnetico Basso costo (in tutti i sensi) I problemi logistici sono una cosa diversa Ingombro e peso ridotti Materiale resistente e flessibile Rispetto ad altre tecnologie Maggiore sicurezza dei dati Niente wiretapping 137

22 Problemi Giunzioni Raggio di curvatura Conversione elettro-ottica Interferenze da radiazioni gamma visto che di questo periodo vanno di moda 138

23 Trasmissione ottica Transmitter Reciver Modulator Amplifier Detector Light Source Electricity Connector Glass Fibre Light Connector Light Sensor Electricity 139

24 Spettro 140

25 Fibre monomodali e multimodali Una fibra monomodale una sola lunghezza d onda mente una multimodale può trasportarne molte La differenza è storica ed è stata imposta dall evoluzione delle tecniche costruttive Il numero di colori ammissibili su una fibra multimodale è limitato dalle dimensioni del core Ogni colore percorre un percorso geometrico diverso Quello che fa il percorso più lungo lo fa principalmente in un mezzo più veloce; gli indici di rifrazione sono disposti in maniera tale da ridurre le differenze temporali 141

26 Fibre monomodali e multimodali 142

27 Dispersione Dispersione modale Solo per fibre multimodali Causata dalla differenza di percorso dei vari colori L effetto è l allargamento della durata dell impulso da cui una limitazione sulla capacità trasmissiva massima Dispersione cromatica Dipende dal materiale Causata dalla variazione dell indice di rifrazione con la lunghezza d onda L effetto è una attenuazione troppo forte del segnale 143

28 Attenuazione Rappresenta la perdita di segnale sull unità di lunghezza Di solito db/km (unità logaritmica) P out = P in e αl Determina la massima distanza copribile senza ripetitori 144

29 Attenuazioni a confronto 145

30 Perché non le usiamo ovunque? Costano troppo Per un backbone sono perfettamente accettabili, ma per uso domestico assolutamente no Le schede di rete costano 200$ anziché i 20 di quelle in rame Il cavo costa 5$ al metro Sono meccanicamente fragili Basta una curva (neanche) troppo accentuata per spezzare un cavo 146

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