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P i i i it tt Precisiamo innanzitutto …

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P i i i it tt Precisiamo innanzitutto …
P
Precisiamo
i i
innanzitutto
i
it tt …
DUE NOZIONI
1. Banda a livello 1
2. Bit rate (frequenza di cifra)
BANDA (LIVELLO FISICO)
È riferita al dominio delle frequenze
Si misura
i
iin H
Hz
ƒ
ƒ
Banda di un segnale
Banda passante di un canale di comunicazione
BIT RATE
Indica la velocità con cui una sorgente numerica emette i bit
P un canale
Per
l di comunicazione
i
i
ne precisa
i la
l capacità
ità
trasmissiva
Si misura in bit/s
Livello fisico
M LM
1
Evidentemente
Su canali a banda – passante - larga (fibra ottica) è
possibile trasmettere a bit rate più elevate
Mentre su canali a banda modesta (doppino in rame di
bassa qualità) è possibile conseguire bit rate più
contenute
Q: Perchè??
Tuttavia, per un canale di comunicazione non
sussiste identità numerica tra la banda (in Hz) e la
bit rate supportata (in bit/s)
Efficienza spettrale – Def.
Si tratta del numero di bit al secondo che è
possibile trasferire per ogni Hertz
di banda disponibile (bit/s/Hz)
Livello fisico
M LM
2
Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
DIAL UP MODEM
DIAL-UP
(MODEM analogici)
M.L. Merani
Livello fisico
M LM
3
Di che
h cosa sii tratta
t tt
Si tratta del dispositivo che consente la
trasmissione di un segnale NUMERICO su una
normale linea telefonica
Ricordiamo infatti che il local-loop
p è a tutt’oggi
gg
caratterizzato dalla trasmissione del segnale
telefonico in formato analogico!
LOCAL LOOP
Livello fisico
M LM
4
Più realisticamente
li ti
t …
Caso di un utente domestico che si connette via
modem al suo ISP (Internet Service Provider)
MONDO A COMMUTAZIONE di
CIRCUITO
Livello fisico
MONDO A
COMMUTAZIONE di
PACCHETTO
M LM
5
B d passante
Banda
t
Sul doppino impiegato per il local loop …
Frequenza di taglio inferiore
non consente la trasmissione
in continua
T(f)
ƒ Necessità di modulare …
La velocità trasmissiva risulta
limitata superiormente
frequenze
Livello fisico
M LM
6
T
Teoria
i dell’Informazione
d ll’I f
i
Vediamo alcuni risultati fondamentali
fondamentali, che
andremo ad applicare nello specifico contesto in
esame
Teorema di NYQUIST
Teorema di SHANNON
Livello fisico
M LM
7
T
Teorema
di NYQUIST
1928
“In assenza di rumore, la massima frequenza di simbolo (BAUD
RATE) conseguibile su un canale di comunicazione di banda H
è pari a:”
B = 2H
Esempio: su un canale di 3 KHz, al più è possibile trasmettere
6000 simboli al secondo
Q.: Perchè tale limitazione superiore? A quale fenomeno è
imputabile?
Osservazione: allora con una codifica multilivello sembrerebbe
possibile aumentare a piacimento la frequenza di cifra (BIT RATE)
…
Livello fisico
M LM
8
T
Teorema
di SHANNON
1948
“Su un canale di banda H, sul quale viene garantito un rapporto
segnale-rumore pari a S/N, la massima frequenza di cifra (bit
rate)
t ) conseguibile
ibil R è parii a:””
R = H log
l 2 (1 + S / N )
Esempio: per un canale di banda pari a 3 KHz, caratterizzato da
un S/N=30 dB, R vale circa 30 kbit/s
Livello fisico
M LM
9
E
Equalizzazione
li
i
e modulazione
d l i
Dunque, per garantire un soddisfacente utilizzo del
Dunque
canale a disposizione, i modem devono prevedere
un’operazione
p
di equalizzazione
q
del canale
Equalizzazione adattativa Î all’inizio del collegamento il
modem
d
ttesta
t il canale
l e corrispondentemente
i
d t
t compensa
le eventuali nonlinearità
Ip
primi modem,, che operavano
a bit rate inferiori a 4800
p
bit/s, impiegavano equalizzatori fissi, tarati sulle
caratteristiche medie delle linee
Livello fisico
M LM
10
M d l i
Modulazione
Esempio di modulazione per un modem operante a … 9600
bit/s
bit/
16 punti nella costellazione del segnale modulato
I modem che si confanno allo standard V.34
V 34 (operanti a 28.8
28 8
kbit/s) hanno una costellazione di 768 punti!
Modem attuali: TCM
Livello fisico
M LM
11
Ult i i funzionalità
Ulteriori
f
i
lità
1/2
Trasmissione full
full-duplex
duplex
La comunicazione nei due sensi può aver luogo
contemporaneamente
ƒ In origine: il full duplex era garantito attraverso l’adozione della
tecnica di Frequency Division Duplex
– Due sottobande distinte, ma non era possibile conseguire bit
rate
t superiori
i i aii 2400 bit/
bit/s
ƒ Adesso: full-duplex sull’intera banda del canale telefonico, grazie alla
tecnica di cancellazione d’eco, implementata via DSP
l
Rilevazione
e correzione d’
d’errore
Compressione dati
La velocità
l
à di
d trasferimento
f
percepita dall’utente
d ll’
aumenta!
Livello fisico
M LM
12
I lt
Inoltre
…
Modem che si confanno ad un determinato
standard possono parlare solo con modem che
utilizzino quel medesimo standard
Nella pratica tuttavia, la maggioranza dei modem può
emulare quelli appartenenti a classi caratterizzate da bit
rate inferiori
Livello fisico
M LM
13
STANDARD ITU per i MODEM
La International Telecommunication Union (ITU),
organizzazione intergovernativa, ha negli ultimi
anni approvato questi standard:
V.90, standard per modem a 56 Kbit/s. Standard
approvato dall’ITU nel Febbraio 1998. Adotta il metodo di
compressione V.42bis, noto anche come metodo di
Lempel Ziv.
Lempel-Ziv
V.92, standard ITU più recente.
ƒ V.44 come nuovo metodo di compressione
Livello fisico
M LM
14
C
Caratteristiche
tt i ti h fondamentali
f d
t li d
dello
ll standard
t d d V.92
V 92
Vengono introdotte tre nuove caratteristiche
Quick connect
Q
ƒ Riduce il tempo di negoziazione (tempo di hand-shake) Î il dial-in
diviene di conseguenza più rapido
ƒ Nei modem precedenti il tempo di hand-shake si attesta sui 25-27
secondi
ƒ Nel V.92 può ridursi anche del 50%
ƒ SOLUZIONE adottata: si esegue la memorizzazione delle sequenze di
training impiegate nella fase di equalizzazione adattativa della linea
telefonica
Livello fisico
M LM
15
V 92
V.92
Modem-on-Hold™
Modem
on Hold (MOH)
ƒ Molti utenti residenziali impiegano la medesima linea telefonica e per
le chiamate telefoniche tradizionali e per i dati
– Se si è connessi ad Internet, un chiamata in ingresso trova la
linea occupata
– MOH consente di ricevere una chiamata “incoming” e di
rimanere connessi ad Internet
– Analogamente, è possibile iniziare una chiamata telefonica
mantenendo la connessione via modem aperta
PCM Upstream
p
ƒ La bit rate sull’upstream (dall’utente verso l’ISP) è aumentata
– Si riducono i tempi di upload di file di grandi dimensioni e di
attachments delle e-mail
Livello fisico
M LM
16
Att
Attenzione
i
però!
ò!
Storicamente, i nuovi standard divengono
disponibili nei modem lato client prima che nei
modem di rete, con cui sono equipaggiati i
provider che offrono la connettività a Internet
Accade lo stesso con il V.92
Inoltre,
U numero significativo
i ifi ti
h
di
ibili delle
d ll
Un
di ISP hanno
disponibili
porte V.92, ma non tutti eseguono naturalmente l’upgrade
contemporaneamente …
Livello fisico
M LM
17
E llo standard
t d dV
V.44?
44?
g
Background
La banda del canale telefonico è fortemente limitata e di
qualità pesantemente variabile
Ogni byte inviato sul canale è prezioso
Sin dallo sviluppo dei primi modem è stato riconosciuto che
uno dei metodi migliori per ottimizzare la quantità di dati
trasferiti per unità di tempo su tale canale è di comprimere i
dati
V.42bis: lo standard più ampiamente utilizzato
La tecnica di compressione è posizionata il più in basso
possible nello stack OSI
Tutte le applicazioni ne traggono beneficio, senza che sia
necessario
i iimplementarla
l
t l separatamente
t
t iin ognii applicazione,
li
i
per diversi sistemi operativi, su differenti piattaforme
L’algoritmo di compressione V.42bis è infatti implementato
direttamente nel modem
Livello fisico
M LM
18
V 44
V.44
Si tratta di un nuovo standard di compressione basato su una
tecnologia sviluppata da Hughes Network Systems per
trasmissioni satellitari (qui la banda è estremamente
preziosa!)
V.44 offre un rapporto di compressione più elevato rispetto al
V.42bis
Ill miglioramento
l
più
ù significativo
f
viene percepito d
durante lle ffasi
di browsing e searching su web, poichè i file di testo HTML sono
altamente comprimibili
ffi i
i i
i
i
d l 20 all 60%
ƒ L’
L’efficienza
di trasmissione
viene
accresciuta
dal
ƒ Dipendende da ciò che si comprime …
ƒ ALCUNE STIME AL RIGUARDO:
e-mail:
mail: 27%
– e
– Documenti Word 21%
– File Power Point 10%
– File sorgenti in C 45%
Livello fisico
M LM
19
I conclusione
In
l i
…
I modem V.92
V 92 sono modem di dial
dial-up
up tradizionali
caratterizzati da una velocità e da una efficienza
trasmissiva maggiore
gg
Nell’ambito delle reti di accesso,, le connessioni
ISDN (64-128 Kbit/s), i modem ADSL (640 Kbit/s
ed oltre), i cable modem (1 Mbit/s e più)
i
l i à di connessione
i
iù
garantiscono
una velocità
più
elevata e continueranno ad essere più veloci di un
modem V.92
V 92
Livello fisico
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20
Fly UP