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RETI DI CALCOLATORIE APPLICAZIONI TELEMATICHE
Prof. PIER LUCA MONTESSORO
Facoltà di IngegneriaUniversità degli Studi di Udine
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 2
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Nota di Copyright
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Lezione 7
Elementi di telecomunicazioni
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Lezione 7: indice degli argomenti
• Trasmissione dell’informazione• Analisi di Fourier• Il teorema di Nyquist
• Il rumore e il rapporto segnale/rumore:teorema di Shannon
• Mezzi trasmissivi e spettroelettromagnetico
• Attenuazione, diafonia, ACR• Velocità di propagazione
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Trasmissione dell’informazione
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Trasmettere un’informazione
• Produrre un fenomeno fisico i cui effettipossano essere misurati a distanza
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Analisi di Fourier
g(t) funzione periodica di periodo T
)2cos(
)2sin(2
1)(
1
1
nftb
nftactg
nn
nn
π
+π+=
∑
∑∞
=
∞
=
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Analisi di Fourier
∫
∫
∫
=
π=
π=
T
T
n
T
n
dttgT
c
dtnfttgT
b
dtnfttgT
a
0
0
0
)(2
)2cos()(2
)2sin()(2
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Trasformata di Fourier
tempo
frequenza
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Segnali binari e frequenze armoniche
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Segnali binari e frequenze armoniche
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Segnali binari e frequenze armoniche
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Segnali binari e frequenze armoniche
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Teorema di Nyquist
bit rate = 2H log2V
• Stabilisce la massima velocitàtrasmissiva di un canale digitale
• H = banda del canale
• V = numero di livelli discreti
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Rapporto segnale/rumore
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Teorema di Shannon
• Stabilisce la massima velocitàtrasmissiva di un canale digitale inpresenza di rumore
• H = banda del canale
• S/N = rapporto segnale/rumore
bit rate = H log2(1+S/N)
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Mezzi trasmissivie spettro elettromagnetico
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Mezzi da spostare fisicamente
• Dischi e nastri magnetici, CD-ROM, DVD,chip di memoria, ecc.
• Elevata banda
• Basso costo• Elevati ritardi
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Mezzi trasmissivi veri e propri
• Mezzi elettrici• cavi coassiali
• doppini
• Mezzi ottici• fibre ottiche
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Collegamenti “wireless”
• Due tecnologie:• radio
• raggi infrarossi
• I collegamenti radio possono far uso diripetitori, eventualmente satellitari
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Lo spettro elettromagnetico100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
radio micro-onde
infra-rosso
UVluce visibile
raggi X raggi γ
104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
doppinocoax
radio AM radio FM
TV
satellite
microondeterrestri
fibreottiche
banda
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Attenuazione, diafonia, ACRe velocità di propagazione
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V1 V2
α dB = 20 log10 (V1 / V2)
Attenuazione
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Attenuazione
metri
0 25 50 75 100 125 150
potenza ricevuta / potenza trasmessa
1
10-1
10-2
10-3
10-4
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Diafonia (cross-talk)
V1 V2
V3 V4
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NEXT: Near End Cross-Talk
• Diafonia misurata dal lato della sorgente
R2
R2
R2
R1
R2
R1 ~~
R2
R2
R1
R2
R2
R1
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NEXT: Near End Cross-Talk
V1 V2
V3 V4
NEXTdB = 20 log10 (V1 / V3)
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NEXT: Near End Cross-Talk
• L’attenuazione rende la misura di NEXTsignificativa soltanto per i primi 20-30 mdi cavo
• È necessaria la misura ad entrambe leestremità:• dual NEXT
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NEXT: Near End Cross-Talk
metri
0 25 50 75 100 125 150
potenza del disturbo / potenza trasmessa
1
10-1
10-2
10-3
10-4
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• Diafonia misurata dal lato del ricevitore
FEXT: Far End Cross-Talk
~~
R2
R2
R2
R1
R2
R1R2
R2
R1
R2
R2
R1
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FEXT: Far End Cross-Talk
V1 V2
V3 V4
FEXTdB = 20 log10 (V1 / V4)
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ELFEXT: Equal Level FEXT
V1 V2
V3 V4
ELFEXTdB = FEXT1-2 - α2(dB)
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ELFEXT: Equal Level FEXT
• “Equal Level” perché tutti i segnali checontribuiscono alla diafonia percorronouna lunghezza totale pari a quelladell’intero cavo e vengono attenuati dellastessa quantità
• Poiché al FEXT si sottrae l’attenuazionedella coppia disturbata (sotto misura), sitratta di una misura di ACR (v. oltre)
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PSELFEXT: Power Sum ELFEXT
~~
~~
~~
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PSNEXT: Power Sum NEXT
~~
~~
~~
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Delay skew
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Return loss
Z1 Z3Z2
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ACR
• Attenuation to Cross-talk Ratio• Assumendo la diafonia come unica (o
principale) fonte di disturbo, fornisce ilrapporto S/N
ACRdB = NEXTdB - αdB
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ACRV1 V2
V4 V3
201
2034
10
10NEXT
n VV
VV−
α−
⋅=
⋅=
Vn
13 VV =
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ACR
201
2034
10
10NEXT
n VV
VV−
α−
⋅=
⋅=
13 VV =
201
2034
10
10NEXT
n V
VVV
NS
−
α−
⋅
⋅==
α−== −
α−
NEXTNS
NEXTdB 20
20
10
10
10log20
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ACR
attenuazione
diafonia
ACR
metri
0 25 50 75 100 125 150
potenza ricevuta / trasmessa
1
10-1
10-2
10-3
10-4
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Velocità di propagazione
• È fondamentale per il funzionamento dialcuni protocolli
• Nei cavi in rame e nelle fibre ottiche èapprossimativamente pari a 2/3 c• c ≅ 3 • 108 m/s
• vp ≈ 2 • 108 m/s
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Quanto è “lungo” un bit?
• A 10 Mb/s:
msmsl
smv
ssMb/s
T
p
b
20/10210
/102
10101
101
87
8
77
=⋅×=
⋅≅
===
−
−
5 bit5 bit
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Quanto è “lungo” un bit?
• A 100 Mb/s:
msmsl
smv
ssMb/s
T
p
b
2/10210
/102
10101
1001
88
8
88
=⋅×=
⋅≅
===
−
−
2 bit2 bit
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Quanto è “lungo” un bit?
• A 1 Gb/s:
cmsmsl
smv
ssGb/s
T
p
b
20/10210
/102
10101
11
89
8
99
=⋅×=
⋅≅
===
−
−
3 3 MbyteMbyte
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Lezione 7: riepilogo
• Trasmissione dell’informazione• Analisi di Fourier• Il teorema di Nyquist
• Il rumore e il rapporto segnale/rumore:teorema di Shannon
• Mezzi trasmissivi
• Attenuazione, diafonia, ACR• Velocità di propagazione
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Bibliografia
• “Reti di Computer”• Capitolo 2
• Libro “Reti locali: dal cablaggioall’internetworking”
contenuto nel CD-ROM omonimo• Capitolo 3
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Come contattare il prof. Montessoro
E-mail: montessoro@uniud.itTelefono: 0432 558286
Fax: 0432 558251URL: www.uniud.it/~montessoro