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TELECOMUNICAZIONI LEZIONE 3 (ROBERTO VERDONE)

Commento degli appunti:

slide 1.

Richiamo della lezione precedente, la sorgente di messaggio produce un messaggio m che viene

trasmessa da un sistema di trasmissione all’utente del messaggio, il messaggio m, è diverso

rispetto a quello inviato e viene definito m’.

Nella lezione precedente abbiamo parlato di messaggi binari. Alcuni bit trasmessi potrebbero

essere diversi in m’.

Le sorgenti di messaggio possono anche essere di tipo diverso, cioè analogiche e numeriche,

queste comunque vengono trasformate in sorgente di messaggio binaria e riconvertite prima

dell’arrivo al destinatario.

La sorgente del messaggio analogica genera una funzione del tempo, essa genera esempio

un’onda acustica con differenti pressioni queste pressioni (in Pascal) attraverso un trasduttore

vengono trasformate in un segnale elettrico con dimensioni fisiche della tensione elettrica (volt)

successivamente si introduce un convertitore un convertitore analogico digitale, che trasforma il

segnale in una successione di bit, questo dunque dalla sorgente di messaggio analogico produce

una sequenza di bit.

Nella sorgente di messaggio numerica emette dei caratteri emessi in tempi discreti ed assumono

valori che appartengono ad un alfabeto finito e discreto, questo messaggio non è in forma binaria.

La trasformazione avviene tramite un codificatore di sorgente che associa a elementi discreti

appartenenti a un alfabeto altri elementi discreti appartenenti ad un altro alfabeto o allo stesso

alfabeto.

Slide 2.

Altro richiamo della lezione precedente, in questo schema la sorgente di messaggio genera un

messaggio binario qualunque sia la tipologia, attraverso il trasmettitore il segnale elettrico entra in

un collegamento, questo segnale viene ricevuto dal ricevitore che ne estrae i bit e infine forniti al

destinatario del messaggio.

Abbiamo introdotto il significato il segnale PAM il trasmettitore prende i bit associa a questi bit dei

simboli che hanno valori simmetrici +1 -1, se il bit è 0 si associa -1 e viceversa, questo segnale è

una sequenza di impulsi rettangolari la cui ampiezza è modulata dal valore del simbolo con t che è

il tempo dell’ampiezza.

Si passa alla codifica di Gray multilivello simmetrica, i simboli an appartengono a un alfabeto

multilivello a L livelli (2,4,8 potenze di 2) i simboli assunti da questa sequenza sono simmetrici +1-

1, +3-3 ecc ecc. La codifica di linea ora si possono associare ad ogni simbolo a tre diversi bit, si

associano a un simbolo m bit laddove i simboli hanno numero di livelli pari a 2 alla m, la frequenza

di simbolo R è inferiore alla frequenza di bit.

L’ultimo schema spiega come la sorgente binaria produce alla fine un segnale PAM, tramite un

formatore, l’insieme di questi elementi producono la sorgente di segnale binario, cioè la sorgente

che produce il segnale PAM. Tutti i segnali 4g 5g ecc sono tutte estensioni del PAM.

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TELECOMUNICAZIONI LEZIONE 3 (ROBERTO VERDONE)

Commento degli appunti: slide 1. Richiamo della lezione precedente, la sorgente di messaggio produce un messaggio m che viene trasmessa da un sistema di trasmissione all’utente del messaggio, il messaggio m, è diverso rispetto a quello inviato e viene definito m’. Nella lezione precedente abbiamo parlato di messaggi binari. Alcuni bit trasmessi potrebbero essere diversi in m’. Le sorgenti di messaggio possono anche essere di tipo diverso, cioè analogiche e numeriche, queste comunque vengono trasformate in sorgente di messaggio binaria e riconvertite prima dell’arrivo al destinatario. La sorgente del messaggio analogica genera una funzione del tempo, essa genera esempio un’onda acustica con differenti pressioni queste pressioni (in Pascal) attraverso un trasduttore vengono trasformate in un segnale elettrico con dimensioni fisiche della tensione elettrica (volt) successivamente si introduce un convertitore un convertitore analogico digitale, che trasforma il segnale in una successione di bit, questo dunque dalla sorgente di messaggio analogico produce una sequenza di bit. Nella sorgente di messaggio numerica emette dei caratteri emessi in tempi discreti ed assumono valori che appartengono ad un alfabeto finito e discreto, questo messaggio non è in forma binaria. La trasformazione avviene tramite un codificatore di sorgente che associa a elementi discreti appartenenti a un alfabeto altri elementi discreti appartenenti ad un altro alfabeto o allo stesso alfabeto. Slide 2. Altro richiamo della lezione precedente, in questo schema la sorgente di messaggio genera un messaggio binario qualunque sia la tipologia, attraverso il trasmettitore il segnale elettrico entra in un collegamento, questo segnale viene ricevuto dal ricevitore che ne estrae i bit e infine forniti al destinatario del messaggio. Abbiamo introdotto il significato il segnale PAM il trasmettitore prende i bit associa a questi bit dei simboli che hanno valori simmetrici +1 -1, se il bit è 0 si associa -1 e viceversa, questo segnale è una sequenza di impulsi rettangolari la cui ampiezza è modulata dal valore del simbolo con t che è il tempo dell’ampiezza. Si passa alla codifica di Gray multilivello simmetrica, i simboli an appartengono a un alfabeto multilivello a L livelli (2,4,8 potenze di 2) i simboli assunti da questa sequenza sono simmetrici +1- 1, +3-3 ecc ecc. La codifica di linea ora si possono associare ad ogni simbolo a tre diversi bit, si associano a un simbolo m bit laddove i simboli hanno numero di livelli pari a 2 alla m, la frequenza di simbolo R è inferiore alla frequenza di bit. L’ultimo schema spiega come la sorgente binaria produce alla fine un segnale PAM, tramite un formatore, l’insieme di questi elementi producono la sorgente di segnale binario, cioè la sorgente che produce il segnale PAM. Tutti i segnali 4g 5g ecc sono tutte estensioni del PAM.

Slide 3. Come sono fatti i segnali non binari. Quanta informazione risiede in un segnale? Quanta più informazione c’è in un segnale tanto più questo è interessante, tanta informazione ovviamente corrisponde a maggiore complessità di trasmissione. Def. Segnale: è una funzione tempo continua e continua nei valori (tensione elettrica) Ci sono diversi tipi di segnali:  Segnali analogici, è detto analogico se trasporta une messaggio analogico (audio, immagine, video);  Segnali campionati, che trasportano i campioni di una grandezza fisica misurata (temperatura) e corrisponde ai sensori (nel caso dell’esempio fa da sensore il termometro);  Segnali numerici, trasportano un messaggio numerico (testo) SEGNALI AUDIO La sorgente di messaggio analogica genera un messaggio generata da onde acustiche, queste richiedono un trasduttore di sorgente che in questo caso è il microfono, questo misura una pressione, all’uscita del microfono c’è un segnale elettrico che sarà proporzionale alla pressione P, che evolve con continuità sull’asse dei tempi e può assumere tutti i valori sull’asse della pressione. Questa è una somma di sinusoidi di frequenze, che sono contenute in un intervallo (Fmin, Fmax). Tutte queste sinusoidi sommate rappresentano l’informazione audio, detto anche numero di armoniche. Il trasduttore dunque produce un segnale elettrico il cui andamento temporale è identico alla pressione P. Quanta informazione ha un segnale audio? In questo caso potrebbe essere quante frequenze ci sono dentro, prendiamo come larghezza di banda che è la differenza tra Fmax e Fmin. È possibile alterarne il contenuto informativo? Si, con un filtro acustico, un filtro che taglia le frequenze dell’onda acustica, se il contenuto informativo è troppo, si possono tagliare via alcune frequenze per rendere più semplice la trasmissione, questo però provoca una distorsione. Si fa riferimento a due standard, il segnale telefonico la banda va da 300 Hz e 3400 Hz, questo è stato deciso sulla base di prove, lo scopo di una telefonata non è mantenere la qualità della voce ma l’intelligibilità cioè che sia possibile capire cosa l’utente stia dicendo qualunque sia il parlatore, si parla di un filtro passabanda e il segnale cd che va dai 20 Hz e i 20 000 Hz, queste vengono tagliate poiché ciò che viene tagliato non è in grado di essere percepito dall’orecchio umano. I codificatori di sorgente applicati ai segnali audio sono dunque dispositivi elettrici che elaborano il segnale in modo da togliere quelle componenti che l’orecchio umano non percepirebbe togliendo dunque quantità di informazione da trasmettere e complessità. Per esempio l’mp3. Slide 4/5. Per quanto riguarda i segnali video, la sorgente di messaggio analogica produce un’onda luminosa, catturate dalla camera, la camera è un trasduttore di sorgente che preleva le onde luminose e le trasforma in un segnale elettrico. L’onda luminosa che colpisce la telecamera è costituita da più onde luminose, a frequenze diverse. Si possono dunque fare considerazione analoghe al caso precedente. Nell’atto pratico un video è una sequenza di immagini fisse, queste immagini vengono

mappatura nota solo al nostro telefono e a quello dell’uditore, la crittografazione non altera la bit rate, da qui si modifica la sequenza di bit che ne aumenta la bit rate del crittografatore necessario per il mantenimento del collegamento. Dopo di che si passa al codificatore di linea che produce simboli a frequenza Rs, il formatore di segnale che forma il segnale PAM l’apparato di trasformazione che genera il segnale Sm questo passaggio è necessario perché il PAM non può essere trasmesso tramite onde radio o fibre ottica, poi c’è l’amplificatore che lo potenzia in un segnale St infine si va in un trasduttore che lo trasforma in una grandezza fisica che lo trasforma in un mezzo di propagazione, questo va al mezzo radio e si esegue il processo inverso fino al ricevente. Ogni funzione realizzata nel lato del trasmettitore deve avere un pari nel lato ricevitore, si parla di comunicazione tra pari. Slide 8 Si introduce il concetto di protocollo. Immagini auto esplicative. Slide 9/ Esempio di architettura protocollare, quella a sinistra (OSI) inventata in ambito telefonico, ogni strato aggiunge una sua intestazione che si aggiunge a quelle precedenti, queste entità sono pezzi di codice software che svolgono delle funzioni, l’architettura protocollare TCP/IP invece è l’architettura di riferimento delle ricerche internet ed è a 5 strati, per entrambe le architetture si può dividere in altri due/tre sotto strati. La sostanza è che perché due dispositivi si parlino in una rete da una parte all’altra di un collegamento devono condividere tutta una serie di funzioni, per il corretto svolgimento della comunicazione tra due apparati è necessario svolgere un insieme di funzioni tra le quali è possibile identificare una relazione gerarchica lo svolgimento di una di queste funzioni è necessario per lo svolgimento delle altre. Queste funzioni sono basate su set di regole condivise tra trasmettitore e ricevitore, cioè i protocolli. Si tratta di un set di regole che definiscono il formato e l’ordine dello scambio dei messaggi tra due entità comunicanti in due apparati, cosi come le azioni da intraprendere tra per la trasmissione o la ricezione del messaggio. Quindi ogni strato ha un suo protocollo, OSI ha 7 protocolli differenti per esempio. Ad ogni strato ci sono decine e decine di protocolli tra i quali posso scegliere. Funzioni dei 7 strati della pila protocollare OSI:  Applicazione, tratta dei processi applicativi, per esempio scrivere una mail, che ha un processo di codice (es STMP) quindi gestisce l’obbiettivo del messaggio.  Presentazione, decide con che tipo di codice rappresentare i dati e sincronizzazione del dialogo.  Sessione, si occupa della organizzazione del colloquio della connessione e del rilascio. Si preoccupa di instaurare la connessione e di ucciderla alla fine.  Trasporto, gestisce il trasporto dei dati, per esempio corregge gli errori se possibile o ne chiede la ritrasmissione, controlla anche il flusso a seconda della velocità di ricezione e trasmissione dei due dispositivi per un flusso ottimale.  Rete, si occupa principalmente dell’instradamento.  Collegamento, si occupa di mantenere il collegamento tra il nodo e il successivo in funzione. Si occupa anche di sincronizzazione a livello di bit e di trama.

 Fisico, lo strato che riceve bit e li trasforma in segnali. I protocolli nell’architettura sono indipendenti, quindi cambiando un processo protocollare in uno strato non è necessario modificare gli altri strati. Questo è fondamentale ed ha delle grosse implicazioni.

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