TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI

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1 ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE "G. MARCONI" Via Milano n PONTEDERA (PI) / Fax: : [email protected] - Sito WEB: ANNO SCOLASTICO 2006/2007 Corso Sperimentale Progetto Autonomia TECNOLOGIE INFORMATICHE E DELLA COMUNICAZIONE PIANO DI LAVORO PREVENTIVO MATERIA: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI PROF. D AMICO PIERLUIGI ( [email protected] Sito Web: ) Prof. ********* ********** CLASSI 5 a A e 5 a B LT (5 ore settimanali) Monte ore annuo: 165 ORE LIBRO DI TESTO: Onelio BERTAZIOLI: TELECOMUNICAZIONI Vol. B Edizioni ZANICHELLI

2 N 1 Titolo Unità Didattica Filtri passivi ed attivi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE "Guglielmo Marconi" PONTEDERA (PI) PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 2 MODULO 0 (5 ore) RICHIAMI DI ELETTRONICA DELLA CLASSE QUARTA, FILTRI E DIAGRAMMI DI BODE. UNITÀ DIDATTICHE DEL MODULO CONTENUTI Richiami sui circuiti R-C come filtri passa-basso e passa-alto. Filtri attivi del primo ordine: passa-basso e passa-alto, passa-banda, escludi banda (notch). Diagrammi di Bode del modulo; frequenza e pulsazione di taglio. APPUNTI CONOSCENZE COMPETENZE E CAPACITÀ DI FINE MODULO Descrittori - Conosce la funzione svolta dai filtri e le differenze tra attivi e passivi. - Sa leggere un Diagramma di Bode del modulo del guadagno. pag

3 PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 3 MODULO 1 (60 ore) ANALISI DEI SEGNALI. ACQUISIZIONE E TRASMISSIONE DI SEGNALI ANALOGICI. FORMATI AUDIO/VIDEO COMPRESSI. UNITÀ DIDATTICHE DEL MODULO N Titolo Unità Didattica CONTENUTI 1 Analisi dei segnali Segnali audio e segnali video Segnali nel dominio del tempo: continui nel tempo e nelle ampiezze (analogici), discreti nel tempo e continui nelle ampiezze (campionati), continui nel tempo e discreti nelle ampiezze (quantizzati), discreti nel tempo e nelle ampiezze (digitali o numerici). Segnali periodici semplici (monofrequenziali) e composti. Segnali non periodici. Segnali periodici nel dominio della frequenza. Teorema di Fourier: enunciato e sua espressione matematica. Concetto di serie di Fourier. Espressione matematica dei coefficienti di Fourier. Spettro d Ampiezza di un segnale periodico. Calcolo dei coefficienti e dello spettro d ampiezza nel caso di segnale impulsivo D.C. 50%. Spettro d ampiezza dei Codici di Linea NRZ, RZ, NRZI, MANCHESTER (Bifase), MANCHESTER differenziale (bifase differenziale), MLT-3, AMI. Trasmissioni digitali in banda base su canale passa-basso: capacità di canale. Amplificazione e Distorsione di un segnale e loro effetto sullo spettro. Spettro di potenza. Segnali non periodici nel dominio della frequenza: spettro continuo, frequenza di annullamento dello spettro. Cenni sull integrale di Fourier. Segnali acustici: meccanismi dell ascolto umano. Suono: puro o complesso, periodico e non periodico (rumore). Banda audio. Parametri del suono periodico: intensità, altezza, timbro. Note musicali, frequenze ed ottave. Estensione in ottave di alcuni strumenti musicali. Accordi ed armoniche. Segnale vocale o telefonico: occupazione di banda. Segnali video: meccanismi della visione umana. Sintesi dei colori. Spazi di colore. Acquisizione immagini fisse. Acquisizione video: bianco e nero e colore. Trasmissione e ricezione delle immagini in movimento. Interallacciamento e frequenza di quadro. Banda occupata dal segnale video. Segnali di sincronismo. Trasmissione di immagini a colori. CONOSCENZE COMPETENZE E CAPACITÀ DI FINE MODULO Descrittori - Conosce le caratteristiche dei vari tipi di segnale e li sa riconoscere. - Sa rappresentare qualitativamente i vari tipi di segnale nel dominio del tempo e ricavare, dalla forma d onda, Ampiezza, Periodo e Frequenza. - Sa rappresentare graficamente e spiegare lo spettro di un segnale - Ha assimilato la lettura dei segnali nel dominio della frequenza e passa con sicurezza da un dominio all altro. - Conosce il metodo per ricavare matematicamente i coefficienti di Fourier e le ampiezze delle armoniche. - Sa disegnare l inviluppo dello spettro d ampiezza dei segnali elettrici prodotti dalle diverse codifiche di linea di parole binarie. - Sa ricavare attraverso il programma di simulazione MicroCap lo spettro d ampiezza dei segnali. - Conosce le principali caratteristiche dei suoni e la differenza tra suono e rumore - Conosce l occupazione di banda dei segnali audio e di quelli vocali. - Conosce i meccanismi della trasmissione e della ricezione di immagini in movimento e l occupazione di banda del segnale video. - Conosce i meccanismi della visione umana ed i concetti fondamentali dell acquisizione e della trasmissione dei segnali video. pag

4 2 Trasmissione di Segnali Analogici su portante analogica: Modulazioni analogiche e Multiplazione FDM. ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE "Guglielmo Marconi" PONTEDERA (PI) PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 4 Definizione di Rumore: esterno ed interno agli apparati elettronici. Rumore bianco. Rapporto Segnale/Rumore. Il Rumore nei sistemi analogici ed in quelli digitali. Canali di comunicazione passa-basso e passa-banda. Perché e quando è necessario modulare. Caratteristiche fondamentali del segnale portante e del segnale modulante. Modulazione AM: costante tipica del modulatore ed indice di modulazione. Modulazione di un segnale sinusoidale con una portate sinusoidale: Equazione del segnale modulato e suo spettro d ampiezza. Spettro di un segnale limitato in frequenza: bande laterali. Occupazione di Banda. Spettro di potenza. Modulazioni AM DSB-SC, SSB e VSB. Demodulazione coerente in ricezione ed estrazione del segnale modulante. Modulazione FM costante tipica del modulatore, indice di modulazione e deviazione di frequenza. Modulazione di un segnale sinusoidale con una portate sinusoidale: Equazione del segnale modulato, funzioni di Bessel di prima specie. Spettro d ampiezza del segnale modulato ed occupazione di banda. Spettro di un segnale limitato in frequenza: Occupazione di Banda e suo calcolo semplificato con formula di Carson. Esempi su canali radiofonici FM. Schema a Blocchi del sistema di trasmissione; VCO. Cenni su demodulazione in ricezione ed estrazione del segnale modulante. Multiplazione FDM: perché la multiplazione. Schema a blocchi di un sistema di multiplazione e demultiplazione FDM di più canali fonici modulati AM (compito Elettronica Sperimentazione ABACUS Informatica Industriale A.S. 2000/2001). Piano di modulazione. - Conosce le caratteristiche del rumore bianco in termini di densità spettrale e le problematiche ad esse associate. - Conosce il diverso effetto e peso del Rumore Bianco nei sistemi di comunicazione analogici ed in quelli digitali. - Sa perché e quando è necessario modulare. - Sa descrivere e spiegare i principi delle modulazioni analogiche su portante analogica - Sa elencare e spiegare i parametri delle due modulazioni - Sa rappresentare graficamente i segnali modulati AM o FM nel tempo ed il loro spettro d ampiezza. - Conosce le differenze in termini di occupazione di Banda tra AM e FM. - Sa utilizzare, dato l indice di modulazione, le tabelle dei coefficienti di Bessel per ricavare lo spettro del segnale modulato FM. - Sa rappresentare lo schema a blocchi di un sistema di trasmissione e ricezione di più canali radio AM e FM. - Sa generare attraverso il programma di simulazione MicroCap e l utilizzo di un VCO un segnale modulato in frequenza e visualizzarne lo spettro. - Conosce scopi e modalità della multiplazione FDM pag

5 3 Acquisizione e Trasmissione di segnali analogici in forma numerica: codifica in digitale di segnali analogici. Compressione. Multiplazione TDM. ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE "Guglielmo Marconi" PONTEDERA (PI) PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 5 Segnali analogici a banda limitata e loro campionamento. Segnale campionato PAM. Spettro d ampiezza del segnale campionato: bande laterali. Aliasing. Teorema del campionamento (o di Shannon). Codifica A/D e decodifica D/A e quantizzazione uniforme del segnale campionato. I CODEC PCM: schema a blocchi interno. Filtro AntiAliasing e Filtro di ricostruzione in un sistema PCM. Quantizzazione non uniforme e compressione: (legge A e legge µ). Multiplazione TDM di segnali PCM: trama telefonica standard di 30+2 canali fonici numerici. Codice di linea AMI e rivelazione degli errori. Formati Audio non compressi: formato CD AUDIO e WAV. Acquisizione a Pc di sorgente analogica: Software per l acquisizione e l editing audio. Formati Audio compressi: MPEG1 Layer III (MP3). Codec e Software per la compressione. Formati Video non compressi: AVI. Acquisizione a Pc di sorgente analogica: Software per l acquisizione e l editing video. Formati Video compressi: MPEG1, MPEG2, MPEG4 (DivX e XviD). Codec e Software per la compressione. - Conosce le problematiche connesse al campionamento ed alla digitalizzazione dei segnali analogici. - Sa enunciare il teorema di Shannon - Conosce lo spettro di un segnale campionato - Conosce i vantaggi della trasmissione digitale. - Sa campionare, dopo averlo generato con il programma di simulazione MicroCap un segnale composto di più armoniche, visualizzarne lo spettro e filtrarlo per estrarne il segnale analogico di partenza. - Conosce i metodi per rigenerare un segnale numerico eliminando il rumore sovrapposto. - Conosce fini e metodi della compressione. - Conosce scopi e metodi della multiplazione TDM - Sa rappresentare e spiegare lo schema a blocchi di un sistema PCM/TDM - Conosce caratteristiche e finalità della codifica AMI. - Sa condurre esperienze di laboratorio su PCM, CODEC e multiplazione TDM di 5 canali PCM. - Conosce i principali formati audio e video e le procedure per la loro acquisizione, editing e compressione al Pc. Attività di Laboratorio previste 1 Analisi dei segnali e Modulazioni su portanti analogiche 2 Trasmissione di Segnali Analogici su portante analogica: Visualizzazione con Oscilloscopio a Memoria digitale del segnale vocale, del La del diapason e di un flauto dolce soprano, di accordi musicali, di rumori. Simulazione con µcap 8 STUDENT EDITION degli spettri di segnali analogici e digitali. Visualizzazione ed interpretazione dello spettro di un segnale modulato in ampiezza ed in frequenza con programma allegato al testo TELECOMUNICAZIONI di Bertazioli ed. ZANICHELLI. Simulazione con µcap 8 STUDENT EDITION della modulazione di frequenza tramite VCO e rilievo dello spettro del segnale modulato. Confronto con i risultati teorici ricavati utilizzando le funzioni di Bessel. Simulazione di due segnali FM e loro multiplazione FDM. pag

6 PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 6 3 Trasmissione di segnali analogici in forma numerica. 4 Acquisizione al Pc di sorgenti audio e video analogiche, editino e compressione. Simulazione con µcap 8 STUDENT EDITION di un segnale campionato, visualizzazione dello spettro, filtraggio di ricostruzione, spettro e andamento nel tempo del segnale ricostruito. Codificatore e decodificatore PCM: visualizzazione delle forme d onda significative, trasmissione e ricezione di segnale vocale. CODEC: visualizzazione delle forme d onda significative, simulazione degli effetti dell attenuazione e del rumore nella linea, compressione con Legge A o Legge µ, trasmissione e ricezione di segnale vocale. Multiplazione TDM a 5 canali: visualizzazione delle forme d onda significative, codifica di linea AMI, simulazione degli effetti dell attenuazione e del rumore nella linea e conteggio degli errori. Aspetti hardware Codec Software freeware per l editing e la compressione nei formati MP3 e MPEG4 (DivX E XviD) pag

7 N 1 Titolo Unità Didattica Mezzi trasmissivi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE "Guglielmo Marconi" PONTEDERA (PI) PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 7 MODULO 2 (15 ore) MEZZI TRASMISSIVI (*) UNITÀ DIDATTICHE DEL MODULO CONTENUTI Cavi in rame: costanti primarie, impedenza caratteristica, adattamento d impedenza. Unità di misura della sezione AWG. Trasmissione sbilanciata su cavo coassiale, Trasmissione bilanciata su coppia di conduttori simmetrici. Doppino ritorto (Twisted pair): effetti positivi della simmetria dei cavi. Attenuazione e Diafonia. Cavi coassiali e loro uso nelle LAN. Il doppino in telefonia e nelle LAN. STP e UTP. Classificazione dei doppini e caratteristiche al variare della categoria. Fibre Ottiche. La luce: natura ondulatoria (frequenza, lunghezza d onda, velocità nel vuoto e in un mezzo) e natura corpuscolare (fotoni). Spettro ottico e spettro visibile. Struttura fisica di una fibra multimodale step-index. Principi fisici di funzionamento della fibra ottica come guida d onda. Indice di rifrazione di un mezzo e legge di Snell. Angolo limite e cono di accettazione. Apertura numerica. Dispersione modale e dispersione cromatica. Effetti delle dispersioni sulla massima frequenza degli impulsi luminosi che possono essere immessi nella fibra. Interferenza intersimbolica. Fibre multimodali graded-index e monomodali. Attenuazione per assorbimento, per scattering, nelle connessioni. Andamento dell attenuazione in funzione della lunghezza d onda: finestre di trasmissione. Data sheets delle fibre CORNING SMF-28 e 50/125. Sistemi di trasmissione digitali su fibra ottica: schema a blocchi. Convertitori elettro/ottici; diodi LED e diodi LASER; confronto tra le loro caratteristiche e loro utilizzo in relazione al tipo di fibra ed alle prestazioni necessarie. Convertitori ottico/elettrici: cenni su fotodiodi e fototransistor. Cenni sugli amplificatori ottici e sul loro uso nelle comunicazioni ottiche su lunghe distanze e sulla Multiplazione WDM. Caratteristiche e comportamento delle onde elettromagnetiche: propagazione nello spazio libero. Polarizzazione di un onda e.m. Propagazione in ambiente non ideale: assorbimento, riflessione, rifrazione, diffrazione. Propagazione delle radioonde e loro classificazione; Spettro Radio. Cenni sulle antenne. CONOSCENZE COMPETENZE E CAPACITÀ DI FINE MODULO Descrittori - Sa elencare e spiegare le costanti primarie dei mezzi trasmissivi - Sa elencare e spiegare le caratteristiche elettriche principali dei mezzi trasmissivi - Sa spiegare il concetto di attenuazione, impedenza - Sa spiegare il concetto di adattamento di una linea - Conosce caratteristiche e categoria dei cavi in rame utilizzati nella telefonia e nelle LAN. - Conosce i principi fisici che consentono di utilizzare una FO come guida d onda per la luce. - Conosce le problematiche connesse con le dispersioni ed i modi per contenerne l entità. - Conosce tipologie e caratteristiche delle FO attualmente utilizzate e ne sa leggere i Data sheet. - Conosce le potenzialità delle FO ed alcuni dei possibili campi di sviluppo delle comunicazioni ottiche. - Conosce le caratteristiche ed il comportamento delle onde e.m. - Conosce la classificazione delle onde e.m. utilizzate nelle trasmissioni radio. Attività di Laboratorio previste 1 FIBRE OTTICHE Trasmissione di impulsi digitali su fibra ottica multimodale step-index con diodo led nel campo del visibile. pag

8 PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 8 (*) La maggior parte degli argomenti di questo modulo costituisce richiami ed approfondimenti al Corso CCNA 1 che gli allievi hanno seguito nella classe quarta. pag

9 PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 9 MODULO 3 (30 ore) SISTEMI DIGITALI DI TELECOMUNICAZIONI UNITÀ DIDATTICHE DEL MODULO N Titolo Unità Didattica CONTENUTI CONOSCENZE COMPETENZE E CAPACITÀ DI FINE MODULO Descrittori Caratteristiche 1 generali dei sistemi digitali Trasmissione Dati: 2 nozioni generali. 3 Trasmissioni digitali su canale passa-banda. Modulazioni digitali Vantaggi offerti dalle tecniche digitali. Elementi di teoria dell Informazione: quantità d informazione della sorgente digitale e probabilità del simbolo. Entropia della sorgente. Velocità media d informazione. Codifica di sorgente e Ridondanza. Codici di sorgente: codice ASCII e codice BCD. Capacità di canale di comunicazione, massima frequenza dell armonica fondamentale e Banda passante del canale. Esempio: trasmissione dati su canale telefonico e massima velocità di trasmissione in assenza di rumore e di codifica di canale. Necessità della codifica di canale. Velocità di modulazione (simboli al secondo=baud). Aumento della capacità di canale a parità di banda passante in presenza della codifica di canale. Esempio: modem fonico ITU.T V.34 su canale telefonico. Codifica di canale per la protezione contro gli errori. Definizione di BER. Metodi di controllo degli errori: ARQ e cenni su FEC. Controllo di parità, CRC (cenni), Checksum. Schema di funzionamento ARQ: ACK, NACK. Trasmissione dati e Telematica. DTE e DCE. Velocità di modulazione e Baud. Tipo di collegamento: punto-punto, punto-punto a stella, multipunto, broadcast. Modalità di collegamento: Simplex, Half-Duplex, Full-Duplex. FD a divisione di banda ed a soppressione d eco (Standard modem fonico ITU.T V.34). Tipo di trasmissione. Seriale asincrona: clock di trasmissione, clock di ricezione e sincronizzazione sul bit; protocollo start&stop e sincronizzazione sul carattere; UART del PC e collegamento con il DCE tramite RS232. Seriale sincrona: clock di trasmissione, clock di ricezione e sincronizzazione sul bit; scrambler e descrambler; necessità di un protocollo per la sincronizzazione sul carattere. Necessità della modulazione su portante analogica in presenza di canale passabanda. Modulazioni OOK, ASK, FSK, PSK. pag Conosce i vantaggi di trasmettere in formato digitale. - Conosce i concetti fondamentali della teoria dell Informazione. - Conosce i codici di sorgente citati - Conosce i motivi della necessità della codifica di canale. - Sa svolgere semplici esercizi su capacità del canale telefonico in assenza ed in presenza di codifica di canale. - Conosce il metodo ARQ per la rilevazione e la correzione degli errori e la successione delle operazioni previste. - Conosce i diversi tipi e modi di collegamento ed i due tipi di trasmissione. - Sa descrivere caratteristiche e modalità di sincronizzazione del clock, sul bit e sul carattere nella trasmissione sincrona ed asincrona. - Sa trovare il segnale asincrono in linea tra PC e modem per la trasmissione di una serie di caratteri ASCII via RS Sa come acquisire dati tramite porta parallela LPT1. - Conosce le caratteristiche delle modulazioni digitali citate e sa disegnare la forma d onda e lo spettro del segnale modulato in semplici applicazioni. Anche in presenza di codifica di canale. - Sa visualizzare in simulazione MicroCap gli spettri dei segnali modulati OOK, ASK, PSK, QAM

10 4 Trasmissioni digitali su canale passa-basso. Codici di linea. ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE "Guglielmo Marconi" PONTEDERA (PI) PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 10 Modulazioni digitali in presenza di codifica di canale: 4-PSK, 8-PSK, DPSK. Modulazioni miste ampiezza-fase: M-QAM e TCM (cenni). Standard modem fonico ITU.T V.34. Modulazioni di frequenza digitali: MSK, GMSK Esempi di sistemi di comunicazione su canale passa-banda e relative modulazioni digitali: trasmissioni digitali su doppino telefonico (Modem fonici, ADSL), Ponti Radio a microonde, TV DIGITALE via Satellite, su cavo coassiale, digitale terrestre (DVB-S, DVB-C, DVB-T), TELEFONIA MOBILE: DECT, GMS, GPRS, EGPRS, UMTS-UTRA. WLAN Wi-Fi.. WPAN IEEE e tecnologia Bluetooth. Distinzione tra Modem e Terminal Adapter. Caratteristiche che deve avere il segnale digitale per essere inviato in relazione al mezzo trasmissivo utilizzato (cavo in rame, FO) ed in particolare nella trasmissione sincrona. Necessità di una codifica di linea. Ruolo dei Rigeneratori intermedi. Jitter. Codici di linea: NRZ, RZ, NRZI, MANCHESTER (Bifase), MANCHESTER differenziale (bifase differenziale), MLT-3, AMI, HDB3 (cenni), ricodifica mb-nb, 2B- 1Q, PAM-5. Segnale elettrico in linea per ognuno dei codici per un dato messaggio. Valor medio, frequenza di annullamento dello spettro, capacità di canale a parità di banda passante. Utilizzo dei codici citati nelle trasmissione dati, nelle reti di comunicazione digitali, nelle LAN. QAM - Conosce i principali sistemi che utilizzano le modulazioni digitali. - Conosce le caratteristiche che deve avere il segnale elettrico digitale da inviare in linea in particolare nella trasmissione dati e nelle LAN ed in rapporto al mezzo trasmissivo (TP o FO) - Sa, dato il messaggio ed il codice di linea adottato, disegnare il segnale elettrico in linea e, viceversa, dato il segnale elettrico in linea e il codice adottato, ricavare il messaggio trasmesso. - Sa disegnare l inviluppo dello spettro d ampiezza dei segnali codificati e sa indicare, a seconda del codice, se contiene o no la frequenza di clock e la frequenza dell armonica fondamentale di massima frequenza. Attività di Laboratorio previste 1 Modulazioni digitali 2 Codici di linea. Simulazione con MicroCap di Modulazioni OOK, ASK, PSK, QAM: visualizzazione dei segnale modulati nel tempo e del loro spettro d ampiezza. Simulazione con MicroCap di Segnali dati codificati a due livelli e MLT-3 e visualizzazione dello spettro d ampiezza. Individuazione delle frequenze di annullamento dello spettro e dell armonica fondamentale di massima frequenza. pag

11 PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 11 MODULO 4 (30 ore) TECNOLOGIE ED APPARATI PER LA TRASMISSIONE DATI UNITÀ DIDATTICHE DEL MODULO N Titolo Unità Didattica CONTENUTI 1 2 Reti di telecomunicazioni DCE: Apparati per la trasmissione dati. Struttura di una generica rete di telecomunicazione: terminali utente, rete di accesso, rete di transito. Nodi e Links. Reti a commutazione di circuito e reti a commutazione di pacchetto. Accesso commutato ed accesso dedicato. La rete telefonica PSTN: Il telefono, modalità e dispositivi di selezione (impulsiva / multifrequenza). Presa-Spina telefonica. Linea utente e rete di distribuzione. Centrali di commutazione. Sistemi di trasmissione digitali PCM/TDM: Gerarchia di Multiplazione PDH (E0, E1, E2, E3, E4). Rete a fibra ottica SONET e Gerarchia di Multiplazione SDH [OC-1, OC-3 (STM-1), OC-12 (STM-4), OC-48 (STM-16), OC-192 (STM-64)] Sistemi di segnalazione e sistemi di commutazione. La rete ISDN: Architettura. Tipi di canali. Tipi di apparati, punti di riferimento e interfacce. Tipi di accesso. Accesso Base (BRA/BRI). Servizi offerti da ISDN. Terminali di utente ISDN. Codici di Linea utilizzati. Banda Larga su doppino telefonico: Sistemi xdsl.: ADSL, VSDL, SHDL. ADSL: Full e Lite. Occupazione di Banda. Impianto di utente. Filtri e Splitter. Modulazioni digitali utilizzate. Città cablate e rete di accesso a Fibra Ottica: Sistemi FFTx. Sistema FFTH e ETHERNET TO THE HOME (ETTH): il servizio FASTWEB su fibra ottica. Copertura del territorio ed indirizzi IP PRIVATI. Struttura Della rete. L HAG Altre tecnologie per l accesso remoto: Collegamenti dedicati: Canali diretti Numerici (CDN). VPN (Virtual Private Network) Servizi offerti da TELECOM per le Aziende ( DCE in Banda Base: Modem BB, DCE-2 e DCE-3 per trasmissioni su CDN, modem HDSL e SHDSL per linee dedicate: codici di linea, velocità di trasmissione. Terminal Adapter ISDN: codici di linea CONOSCENZE COMPETENZE E CAPACITÀ DI FINE MODULO Descrittori - Conosce differenze, vantaggi e svantaggi dei due tipi di commutazione. - Conosce la struttura di una generica rete di telecomunicazione - Conosce la struttura della rete PSTN - Conosce l architettura della rete ISDN ed i tipi di accesso. - Conosce i vari tipi di xdsl con particolare approfondimento su ADSL - Conosce i sistemi a fibra ottica FFTx con particolare attenzione alla tecnologia ETTH. - Conosce le diverse possibilità offerte per effettuare una trasmissione dati: CDN e VPN ed i servizi offerti da TELECOM per le Aziende. - Conosce le caratteristiche dei DCE svolti e ha la capacità di scegliere un modem o T.A. in relazione ad una necessità di trasmissione di dati. pag

12 PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 12 DCE in Banda Traslata: Modem su canale telefonico o fonici: Standard ITU.T V.34; velocità di trasmissione, Tipo di trasmissione lato DTE e lato linea, modo di trasmissione e tecnica adottata, velocità e tipo di modulazione, metodo di rilevazione e correzione degli errori, protocollo lato linea. Cenni su standard ITU-T V34+ e V90. Modem ADSL: Modulazione DTM (multifrequenza discreta) e schema a blocchi di un modem ADSL. Principali interfacce DTE/DCE 3 Protocolli Protocolli asincroni: protocollo start&stop. Protocolli sincroni (HDLC, famiglia LAP, PPP) (rimando a modulo 5, U.D. n. 3). - Conosce il concetto di protocollo e la sua funzione - Conosce e sa descrivere le modalità di comunicazione nei protocolli asincroni. - Conosce e sa descrivere le modalità di comunicazione nei protocolli sincroni HDLC e PPP. Attività di Laboratorio previste 1 Trasmissione Dati Comunicazione diretta tra due PC. Trasmissione in banda fonica tramite Modem e PABX. Trasmissione in Banda Base tramite Terminal Adapter DIGICOM LCM16P. pag

13 PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 13 MODULO 5 (25 ore) RETI A COMMUTAZIONE DI PACCHETTO, LAN E WAN (*) UNITÀ DIDATTICHE DEL MODULO N Titolo Unità Didattica CONTENUTI 1 2 Modello di riferimento ISO-OSI OSI e suite TCP/IP Reti locali e Progetto IEEE 802 Concetto di protocollo e suite di protocolli. Modello di riferimento ISO-OSI di architettura di rete. I sette layers, modello di servizio, funzione dei singoli strati e funzioni complessive da svolgere (handshake, controllo dell errore ed affidabile trasferimento dei dati, controllo di flusso, controllo della congestione, frammentazione e riassemblaggio, multiplexing), PDU dello strato n Richiami sulla commutazione di pacchetto: reti datagram (connectionless) e Virtual Circuit (connection oriented). Internet Protocol Suite o TCP/IP: Protocolli degli strati di applicazione (HTTP, FTP, SMTP, TELNET), di trasporto, di internet. Protocolli dello strato di trasporto: TCP e UDP. Formato di un segment. Protocolli dello strato Internet: protocollo IP. Formato di un packet IP. Indirizzi IPv4: classi di indirizzi, porzione di rete, porzione di host, subnet mask. Subnetting. Indirizzi IP pubblici e privati. La funzione NAT. I Router: struttura, protocolli di routing, tabelle di routing. Evoluzione delle reti IP: protocollo IPv6. LAN, MAN, WAN. Internet, Intranet, Extranet Mezzi trasmissivi: Twisted Pair, Cavi Coassiali, Fibre Ottiche, Portante radio. Topologia di LAN: a bus, a stella, ad albero, ad anello. Metodi di accesso: contesa-collisione-csma/cd, passaggio del token-tokenring+fddi, priorità di accesso-anylan (cenni). Le reti Ethernet: LAN Ethernet e Fast Ethernet, TOKEN RING, ISO 9314 FDDI, AnyLan, GIGA-ETHERNET e 10 GIGA-ETHERNET: caratteristiche generali e topologia, tipi di mezzi trasmissivi usati, relative velocità di trasmissione e codici di linea. Architettura delle LAN Ethernet: Strato ed Indirizzi MAC. Protocollo di livello MAC: struttura del frame e descrizione delle dimensioni e delle funzioni svolte da ognuno dei campi. Cenni sull interfaccia unificata LLC e della LLC-PDU. Principali apparati di rete: hub, switch, router. Livello d intelligenza e funzioni svolte da ciascuno. VLAN pag CONOSCENZE COMPETENZE E CAPACITÀ DI FINE MODULO Descrittori - Sa descrivere l'architettura multilivello del modello ISO/OSI - Conosce i concetti di livello, servizio, protocollo, interfaccia, PDU. - Sa elencare, descrivere e spiegare i sette livelli del modello OSI e, per sommi capi, le funzioni svolte da ognuno e alcuni di protocolli di ogni livello. - Sa individuare la classe di un indirizzo IP - Sa progettare sottoreti - Conosce il ruolo del Router nelle sottoreti, nelle MAN e nelle WAN. - Conosce le possibili evoluzioni delle reti IP. - Sa elencare le principali caratteristiche di una rete locale. - Conosce le diverse topologie di rete e sa scegliere quella più adatta nei vari casi particolari. - Sa distinguere le caratteristiche delle LAN anche in base ai diversi tipi di mezzi fisici utilizzati. - Conosce i codici di linea utilizzati nelle reti dello standard IEEE Conosce il concetto di collisione e sa descrivere i due principali metodi d accesso. - Conosce il protocollo di livello MAC Conosce i principali apparati di rete e sa scegliere quale utilizzare in funzione delle esigenze da soddisfare. - Sa spiegare i principi della tecnica di commutazione di pacchetto in confronto con la commutazione di circuito.

14 3 PROTOCOLLI WAN DATA LINK E RETI VIRTUAL CIRCUIT ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE "Guglielmo Marconi" PONTEDERA (PI) PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 14 con la commutazione di circuito. - Sa schematizzare e spiegare l'architettura di una rete geografica - Conosce i principali servizi di rete - Sa utilizzare i browser ed i motori di ricerca WLAN (Wireless LAN): Standards IEEE , b, a, c. - Sa utilizzare i servizi di , ftp, news - Sa ricercare e trovare informazioni in rete WLAN IEEE b o WI-FI: canali radio, realizzazione hardware, Architettura. utili alla risoluzione di problemi WPAN IEEE e tecnologia Bluetooth - Conosce le caratteristiche di Internet come rete datagram, a commutazione di pacchetto, prioritariamente orientata alla connessione - Conosce il ruolo delle VLAN - Conosce le principali caratteristiche delle WLAN. La rete Internet: Informazioni generali. Tecnologie ed apparati per l accesso remoto (rimandi al modulo 4). La Cloud e l ISP. Standard Internet: RCF dove trovarle. Protocolli WAN di linea: HDLC, famiglia LAP, PPP: struttura dei Frame ed ambiti tipici di impiego. Caratteristiche generali delle reti Virtual Circuit. Rete X.25. FRAME RELAY. ATM. - Conosce i modi di connettersi ad una Cloud. - Conosce i principali protocolli data-link WAN. - Conosce le reti Virtual Circuit. 4 COMPITI ESAMI DI STATO Svolgimento dei Temi d Esame di Stato di Telecomunicazioni, Telematica e Reti AA.SS. 2001/2002, 2003/2004 e 2005/2006. Attività di Laboratorio previste 1 LAN e WAN Laboratorio CISCO NETWORKING ACADEMY: esperienze su configurazioni di LAN e WAN. PROGRAMMI DI SIMULAZIONE DI RETI PACKET TRACER 3.2 e CISCO CONFIG MAKER. Simulazione di LAN e di WAN. 2 INDIRIZZI IP LABORATORI SU INDIRIZZI IP E SUB-NETTING PRESENTI IN CCNA 1 VER. 3.1 (*) La maggior parte degli argomenti di questo modulo costituisce richiami ed approfondimenti al Corso CCNA 1 che gli allievi hanno seguito nella classe quarta. pag

15 PIANO DI LAVORO PREVENTIVO Classe 5 a A e 5 a B LT Materia: TELECOMUNICAZIONI, TELEMATICA E RETI Pag 15 MODALITÀ E STRUMENTI DI LAVORO: i contenuti preventivati saranno svolti in classe attraverso lezioni frontali che, in alcuni casi, coinvolgeranno gli stessi studenti nella spiegazione. In alcuni casi i contenuti saranno ricavati da esperienze di Laboratorio o da Simulazioni a calcolatore. Gli strumenti che saranno utilizzati sono: il Libro di testo adottato ed il manuale consigliato, Appunti elaborati dal docente, Siti Internet, Programma di Simulazione µcap 8 STUDENT EDITION, programmi di simulazione di reti Packet Tracer 3.2 e CISCO Config Maker, Codec e Software freeware per l acquisizione al Pc di segnali Audio/Video, per il loro editing e per la loro compressione. In Laboratorio saranno utilizzate le Basi sperimentali di Elettronica Veneta nonché i dispositivi, la strumentazione ed il materiale di consumo in dotazione al Laboratorio di Telecomunicazioni, Telematica e Reti. Gli Appunti elaborati dal docente saranno inviati via agli alunni che comunicheranno un indirizzo di posta elettronica. Gli stessi appunti ed altro materiale didattico saranno a disposizione degli alunni sul sito WEB del docente. ATTIVITÀ DI RECUPERO E/O POTENZIAMENTO: in aggiunta alle normali attività di recupero svolte in orario curricolare sulle prove formative, saranno tenuti corsi pomeridiani di recupero e/o approfondimento nonché di tutorato, ove se ne manifestasse la necessità. VERIFICHE E CRITERI DI VALUTAZIONE: di norma su ogni unità didattica sarà svolta una prova sommativa. Saranno svolte prove formative sulle unità didattiche di maggiore complessità. Nella valutazione si privilegerà e quindi sarà premiata la capacità di ragionare autonomamente sui sistemi di Telecomunicazione in programma. Le valutazioni si differenzieranno rispetto al livello di approfondimento delle conoscenze e delle competenze raggiunte. Per ogni verifica saranno riportati nel testo della prova i descrittori e la griglia di valutazione specifica relativa a quella prova. PONTEDERA, mercoledì 13 settembre 2006 Prof. Pierluigi D Amico Prof. ******* ******** E:\DOCUMENTI\ITIS MARCONI\CLASSI\QUINTE\2006_2007\Programma PREVENTIVO TTR 5ALT 5BLT AS 2006_2007.doc Creato martedì 12 settembre ultimo salvataggio mercoledì 13 settembre 2006 ore versione n 17. Autore PIERLUIGI D'AMICO pag