Reti di Calcolatori a.a

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1 Corso di laurea in Informatica Reti di Calcolatori a.a Prof. Roberto De Prisco Capitolo 4 Trasmissione dei dati Trasmissione dei dati 2 Mezzo trasmissivo Trasporto un segnale I dati vanno convertiti in segnali Sia dati che segnali possono essere Analogici Digitali 1

2 Conversione 3 Conversioni Analogico-digitale Digitale-analogico Digitale-digitale Analogico-analogico Le prime due ovvie Se il canale trasporta segnali di un tipo ed in dati sono in un altra forma occorre un conversione Anche quando i dati sono nella stessa forma del segnale trasportabile può essere necessaria una conversione I dati digitali possono essere rappresentati in vari modi da un segnale digitale: codifica di linea Un segnale analogico può dover essere modulato su altre frequenze per essere trasmesso su un canale analogico Conversione digitale-digitale 4 Codifica di linea Regole per associare i valori dei bit algielementi del segnale Elemento dei dati Bit, valore 0 e 1 Elemento del segnale È il più piccolo elemento del segnale che possiamo utilizzare Rapporto r r = numero di bit rappresentati da un elemento del segnale 2

3 Codifica di linea 5 Elementi dati e elementi segnale 6 3

4 Velocità 7 Velocità dei dati: S Numero di bit che si possono spedire in 1 s Unità di misura: bps (bit per secondo) Velocità del segnale: N Numero di elementi di segnale che si possono spedire in 1 s Unità di misura: baud S = c N 1/r baud cè un fattore che dipende dai dati Codifiche di linea 8 4

5 Codifica NRZ 9 NRZ, Non-Return-to-Zero Valore 1: voltaggio positivo Valore 0: voltaggio 0 Codifiche NRZ-L e NRZ-I 10 NRZ-L, NRZ-Level Livello del voltaggio determina il bit Positivo: valore 1 Negativo: valore 0 NRZ-I, NRZ-Invert Valore del bit determinato dalla presenza o assenza di cambiamento rispetto al bit precedente Assenza: valore 0 Presenza: valore 1 5

6 Codifiche NRZ-L e NRZ-I 11 Segnale costante: prossimo bit 0 Segnale invertito: prossimo bit 1 Problema 12 Lunghe sequenze di bit uguali Fanno cambiare il valore di riferimento Rendono difficile la sincronizzazione Problema alleviato in NRZ-I Solo lunghe sequenze di 0 creano problemi Codifica RZ Risolve il problema ma usa 3 livelli 6

7 RZ (Return-to-Zero) Codifica RZ Usa 3 livelli del segnale Positivo, zero e negativo 13 Ritorna sempre a zero durante la rappresentazione di un bit Codifiche bifase 14 Ogni bit viene rappresentato da due elementi di segnale Nelle codifiche bifase la transizione al centro di ogni bit viene utilizzata per la sincronizzazione dei clock Codifiche bifase Manchester Manchester differenziale 7

8 Manchester e Manchester differenziale 15 Codifiche AMI e pseudoternaria 16 8

9 Codifiche multilivello: 2B1Q 17 Codifiche a blocchi 18 Per ottenere la sincronizzazione dei clock occorre introdurre ridondanza Codifica a blocchi Parola sorgente di m bit Parola codice di n bit, n>m La codifica a blocchi viene solitamente chiamata codifica mb/nb; essa trasforma una parola sorgente di m bit in una parola codice di n bit con n>m 9

10 Codifiche mb/nb 19 Codifica 4B/5B 20 Sorgente Codice Sorgente Codice Sorgente Codice Sorgente Codice Proprietà Una codifica 4B/5B non produce mai una sequenza con più di 3 zero consecutivi 10

11 21 Vengono usate entrambe Codifica di linea per rappresentare i dati Codifica a blocchi per ottenere la sincronizzazione Conversione analogico-digitale 22 PCM, Pulse Code Modulation Modulazione ad impulsi codificati 1. Campionamento Il segnale viene misurato a intervalli regolari 2. Quantizzazione Le misure vengono approssimate con un insieme finito di valori 3. Codifica I valori di quantizzazione vengono codificati con sequenze di bit 11

12 Compionamento 23 Velocità di campionamento 24 Il teorema di Nyquistci dice che la velocità di campionamento deve essere almeno due volte la frequenza più alta contenuta nel segnale 12

13 Quantizzazione e codifica 25 Modalità di trasmissione 26 Trasmissione parallela Bit spediti contemporaneamente Trasmissione seriale Bit spediti uno dopo l altro Asincrona Sincrona (Isocrona, garantisce l arrivo dei dati a velocità costante) 13

14 Trasmissione parallela 27 Trasmissione seriale 28 14

15 Trasmissione seriale asincrona 29 Non è importante la sincronizzazione Occorre segnalare in qualche modo l arrivo dei dati Bit di start all inizio di un byte Bit di stop alla fine di un byte La trasmissione seriale asincrona è asincrona a livello di byte; alivello di bit il destinatario deve essere sincronizzato Trasmissione seriale sincrona 30 Flusso di byte diviso in frame Un frame può contenere molti byte Nella trasmissione seriale sincrona i bit vengono spediti uno dopo l altro senza bit di start e stop. Il destinatario dovrà sperare i bit per ottenere i byte 15

16 Conversione digitale-analogico 31 ASK: usa l ampiezza per rappresentare i bit PSK: Usa la fase per rappresentare i bit FSK: Usa la frequenza per rappresentare i bit Modulazione ASK 32 ASK Ampiezza massima: 1 Ampiezza nulla: 0 16

17 Modulazione FSK 33 FSK: Frequenza f 1 : valore 1 Frequenza f 2 : valore 0 Modulazione PSK 34 PSK: Fase f 1 (es. 0 ): valore 1 Fase f 2 (es. 180 ): valore 0 17

18 Conversione analogico-analogico 35 Necessaria se si devono cambiare le caratteristiche del segnale originale Es. la frequenza originale deve essere modulata su un altra frequenza Modulazione di ampiezza (AM) Modulazione di frequenza (FM) Modulazione di fase (PM) Modulazione di ampiezza (AM) 36 18

19 Modulazione di frequenza (FM) 37 Modulazione di fase (PM) 38 19

20 Arrivederci 39 alla prossima lezione 20