Utilizzo efficiente del canale di comunicazione

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1 Il problema 2 Utilizzo efficiente del canale di comunicazione Prof. Roberto De Prisco TEORIA - Lezione 4 Multiplexing Un singolo utente (del canale) potrebbe non utilizzare tutta la capacità Lasciare l utilizzo esclusivo del canale ad un singolo utente non è efficiente Le tecniche di multiplexing/demultiplexing permettono di spedire più flussi di dati (sia analogici che digitali) su un canale ad alta capacità Università degli studi di Salerno Laurea e Diploma in Informatica Un analogia 3 Multiplexing/demultiplexing 4 Sorgente: negozi di articoli artigianali Vietri sul mare, botteghe di articoli in ceramica Destinazione: un centro per la vendita dei prodotti A Napoli, con una sezione dedicata ad ogni singola bottega Canale: un camion Velocità: 500 articoli al giorno Canale 1 Canale 2 Canale n Canale fisico Canale 1 Canale 2 Canale n Ogni singola bottega produce da 10 a 100 articoli al giorno Se il camion servisse una singola bottega alla volta la capacità del canale sarebbe sottoutilizzata Si può riempire il camion (in modo opportuno) All arrivo gli articoli saranno opportunamente smistati nella sezione a cui appartengono L effetto pratico è che su un singolo canale possono essere effettuate n comunicazioni parallele Tecniche di multiplexing 5 FDM 6 Multiplexing a divisione di frequenza FDM: Frequency Division Multiplexing Dati analogici Multiplexing a divisione di tempo TDM: Time Division Multiplexing Dati digitali Sincrono, più semplice Statistico, più efficiente Canale analogico È possibile quando la banda totale è molto ampia Ogni segnale viene modulato su frequenze diverse in modo da non far sovrapporre i segnali Quindi le varie frequenze vengono combinate (sommate) e trasmesse sul canale 1

2 FDM 7 FDM - Multiplexing 8 Segnale i corrisponde alla frequenza f i Le frequenze non devono sovrapporsi Ogni segnale modulato richiede una larghezza di banda centrata intorno alla frequenza f i 9 FDM segnale composto FDM - demultiplexing 10 Esempio 11 TDM sincrono 12 Il segnale televisivo (non satellitare) Ogni canale necessita di una banda di 6 MHz Dati digitali, TDM (Time Division Multiplexing) È possibile quando la velocità del canale è elevata Il canale è utilizzato a tempo da ogni segnale N canali, ognuno con velocità 1/N della velocità originale Il tempo è diviso in N intervalli, che si ripetono Cavo coassiale arriva fino a 500 MHz Circa 80 canali TV 2

3 TDM 13 TDM 14 Ogni segnale corrisponde a determinati intervalli Segnale 1 corrisponde agli intervalli 1,7,13,19, Segnale 2 corrisponde agli intervalli 2,8,14,20, Segnale 6 corrisponde agli intervalli 6,12,18,24, Quindi ogni segnale riceve un intervallo in ogni periodo Velocità dei singoli canali virtuali è la stessa È possibile assegnare più intervalli all interno di un periodo allo stesso canale virtuale per renderlo più veloce Ovviamente si trasmettono meno canali virtuali o si rallenta la velocità degli altri Es. anziché 6 canali, possiamo farne 2, uno prende 5 intervalli di un periodo e l altro 1 solo 15 TDM - Multiplexing TDM - Trasmissione 16 Intervalli di tempo 17 TDM - demultiplexing Esempio 18 Canale virtuale 1: Canale virtuale 2: O111O1O1OO O1OOO111O11..O1O11OO111O11O1O1OO11O 1O111O1O1OO O1OOO111O11 Il canale trasmette un bit per il primo canale virtuale, un bit per il secondo e così via 2 intervalli di tempo In ognuno viene trasmesso un bit Si alterna il canale virtuale 1 con il canale virtuale 2 3

4 Sincronizzazione dei frame Non vengono trasmessi caratteri di sincronizzazione tra i frame TDM il frame deve fornire la sincronizzazione Tecnica del bit aggiunto un bit di controllo aggiunto ad ogni frame schema di bit fissato trasmesso con i bit di controllo es ricevitore controlla che sul bit di controllo siano alternati 0 e 1 Per (ri)sincronizzarsi Si aspettano abbastanza frame che alternino 0 e 1 sul bit di controllo, controllando via via posizioni successive per l inizio del frame TDM sincrono Ogni canale virtuale viene associato ad un intervallo di tempo Dati di un canale virtuale vengono spediti solo nell intervallo ad esso associato Se non ci sono dati da spedire si spreca l intervallo di tempo Sfrutta tutti gli intervalli Non si può più associare un intervallo ad un canale Occorrono informazioni addizionali per stabilire a quale canale virtuale appartengono i dati spediti La funzione del multiplexer è quella di controllare in sequenza tutti i buffer delle linee in entrata per spedire i dati Il vantaggio è che se un buffer (canale virtuale) non ha niente da spedire si spediscono i dati di un altro buffer (canale virtuale) Più efficiente del TDM sincrono ADSL 23 ADSL 24 Sviluppo reti digitali pubbliche Il costo maggiore è nel pezzo che arriva nelle singole case Per evitare di cambiare i doppini telefonici si è cercato di utilizzarli Segnale vocale: 4kHz Il doppino ha una banda molto più ampia (1MHz) Tecnologia DSL: sfrutta questa banda DSL = Digital Subscriber Line ADSL = Asymmetric DSL Velocità di download più grande Velocità di upload più piccola Usa FDM per sfruttare il MHz di banda del doppino 25 khz più bassi per il servizio voce (POTS) POTS = Plain Old Telephone Service Solo i primi 4kHz sono usati, ma la banda addizionale serve a non creare interferenze La rimanente banda è divisa, in modo asimmetrico fra downstream e upstream Ognuna delle bande viene ulteriormente divisa in modo da trasportare più di un bit parallelamente (ognuno in una frequenza separata) Eco e cancellazione eco Asimmetria Downtream = di solito passano più dati Upstream = di solito passano meno dati 4

5 ADSL 25 ADSL ed eco 26 ADSL semplice ADSL con cancellazione d eco Riepilogo 27 Multiplexing Canale analogico FDM, Multiplexing a divisione di frequenza Canale digitale TDM, Multiplexing a divisione di tempo TDM Sincrono Statistico Riferimento: Stallings, Capitolo 8 5