Trasmissione delle informazioni, tesina

RAPPRESENTAZIONE DI UN SISTEMA DI TLC

I componenti fondamentali

Per telecomunicazioni si intende la trasmissione a distanza dell’ informazione

e un sistema di telecomunicazione è l’ insieme dei dispositivi che consente

di effettuare tale trasmissione. I sistemi di telecomunicazione possono essere:

Unidirezionali come la radiodiffusione o la telediffusione;

 Bidirezionali detti anche “interattivi” come la telefonia fissa e mobile;

 Punto-punto se con due soli terminali;

 Multipunto con molti utenti o coppie di utenti;

 Chiusi (reti private) o aperti (reti pubbliche)



Considerando il processi di trasmissione solo dal punto di vista funzionale, è

possibile rappresentare un qualsiasi sistema di comunicazione con il seguente

schema a blocchi unifilare:

Ogni blocco dello schema svolge una determinata funzione all’ interno del

sistema di trasmissione.

Sorgente e destinatario

Sono i soggetti che devono comunicare situati agli estremi del sistema di tlc. E’

molto importante conoscere il tipo di informazione coinvolta nella

comunicazione. Come accennato precedentemente, ogni particolare tipo di

informazione ha una certa estensione in frequenza e ciò condiziona in modo

sostanziale gli elementi che costituiscono il sistema stesso di tlc.

Trasduttori di sorgente e di destinazione

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Poiché la trasmissione è possibile solo attraverso forme di energia di tipo

elettrica o elettromagnetica, sono i dispositivi che trasformano la grandezza

fisica che rappresenta l’ informazione.

Modulatore-Tx e demodulatore-Rx

Il modulatore-Tx consente la trasmissione del segnale generato dal trasduttore

adattandolo al mezzo trasmissivo impiegato. Il demodulatore-Rx esegue la

trasformazione opposta ricavando dal mezzo trasmissivo il segnale informativo

da inviare al destinatario.

Mezzo trasmissivo

E’ la parte del sistema di tlc attraverso cui transita il segnale e che collega i

due estremi del canale di comunicazione. A seconda della natura del mezzo

trasmissivo occorre un particolare sistema di modulazione-demodulazione per

poter sfruttare in modo appropriato le sue caratteristiche. In tutti i casi, il

fenomeno fisico che viene utilizzato è l’ onda elettromagnetica, ossia una

combinazione di campo elettrico e campo magnetico variabili nel tempo; tale

onda si propaga dalla sorgente alla destinazione, in modi diversi a seconda del

mezzo considerato.

Per i mezzi trasmissivi possiamo parlare di propagazione:

Guidata se il segnale resta confinato nel mezzo fisico in cui si propaga

 (cavi ottici e metallici);

Libera se non esiste il vincolo precedente (connessione wireless o

 radiopropagazione)

Per la propagazione guidata vediamo brevemente alcune caratteristiche dei

principali mezzi trasmissivi. 9

Il cavo coassiale

Il segnale elettrico viene applicato direttamente anche al cavo coassiale, che

ha al suo centro un singolo conduttore di rame. Uno strato di plastica

garantisce l’ isolamento tra il centro del conduttore e uno schermo di metallo

intrecciato. Lo schermo di metallo aiuta a bloccare qualsiasi interferenza

esterna. Il cavo coassiale, simile al cavo che trasporta i segnali radio e TV su

lunghe distanze, fu adattato alla comunicazione di dati digitali. Questi ultimi

sono molto più suscettibili rispetto ai dati analogici al rumore e alle distorsioni

che vengono introdotte quando i segnali viaggiano su grandi distanze.

Il doppino

Il doppino (twisted pair) consiste in una coppia di fili di rame, isolati

singolarmente, ritorti tra loro, in modo da formare una treccia. Il passo di

questa è detto binatura e serve a ridurre i disturbi e.m. Il segnale elettrico

viene applicato direttamente alla coppia di conduttori. Ne esistono di tre tipi

standard:

UTP (Unshielded Twisted Pair), doppino non schermato;

 FTP (Foilded Twisted Pair), doppino con un unico schermo;

 STP (Shielded Twisted Pair), doppino con una schermatura per ogni

 singola coppia, oltre alla schermatura globale.

La guida d’onda

E’ costituita da tubi metallici a sezione rettangolare, circolare o ellittica, nei

quali viaggiano onde elettromagnetiche. E’ il mezzo di trasmissione per

frequenze elevatissime dell’ ordine del gigaherz (microonde), ma brevi

collegamenti.

La fibra ottica

La propagazione avviene attraverso energia luminosa dentro un settore

cilindrico di materiale dielettrico sfruttando le leggi della riflessione. La fibra

ottica presenta notevoli vantaggi tra cui la totale immunità dai disturbi e.m.

non essendo costituita da materiale conduttore. Ha un larga banda di utilizzo e

si usa nella TD ad alta velocità e collegamenti a lunga distanza.

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In termini di capacità di trasporto dell’ informazione, nella tabella sono

riportate la gamma delle frequenze utilizzate e il tipo di mezzo trasmissivo:

Dal punto di vista elettrico, è possibile studiare l’ evoluzione del segnale lungo

la catena di trasmissione senza dover conoscere la struttura interna di ciascun

blocco, ma solo attraverso le correnti e tensioni di ingresso e di uscita. In

questo modo è sufficiente una rappresentazione tramite bipoli (elementi iniziali

e finali del sistema) e quadripoli (tutti gli elementi intermedi).

I bipoli possono essere:

Bipoli attivi: erogano energia;

 Bipoli passivi: assorbono energia;

 11

All’ interno di un sistema di telecomunicazioni si possono individuare i seguenti

bipoli:

I quadripoli possono essere:

Quadripoli passivi: quadripoli costituiti da componenti R-L-C che

 forniscono in uscita una potenza sempre minore di quella di ingresso;

Quadripoli attivi: quadripoli costituiti da componenti R-L-C anche da

 componenti attivi (transistor, Amp.Op.), che possono fornire in uscita una

potenza superiore di quella di ingresso. I quadripoli attivi sono sempre

alimentati da un generatore esterno in continua, che fornisce loro

potenza elettrica.

Lo studio delle caratteristiche dei quadripoli è molto importante in quanto tutti

gli elementi intermedi di un sistema di telecomunicazione sono rappresentabili

tramite quadripoli: amplificatori, filtri, equalizzatori, ma anche gli stessi mezzi

trasmissivi.

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Accesso multiplo al canale di comunicazione

Teoricamente ogni mezzo trasmissivo può essere utilizzato da tutti quelli che

hanno la tecnologia adatta per accedervi. Per evitare che le informazioni

inviate non interferiscano e si confondano tra loro si ricorre alla multiplazione.

La multiplazione è una tecnica che consente lo sfruttamento del mezzo

trasmissivo da parte di più utenti contemporaneamente senza che tra loro vi

siano, almeno in linea teorica, delle interferenze.

La multiplazione è realizzabile secondo le seguenti tecniche:

FDM (Multiplazione a Divisione di Frequenza);

 TDM (Multiplazione a Divisione di Tempo);

 CDM (Multiplazione a Divisione di Codice).



Multiplazione FDM

Questa tecnica consente l’ utilizzo contemporaneo del mezzo trasmissivo a più

utenti.

Per essere posti uno accanto all’ altro i segnali devono subire una traslazione

(banda traslata). Rispetto alla posizione originale (banda base), i segnali di

ciascun utente subiscono uno spostamento ottenuto tramite un’ operazione

detta modulazione:

Il compito di collocare le frequenze nella giusta posizione è affidato al

modulatore-trasmettitore che utilizza un segnale detto portante di

modulazione; il ricevitore-demodulatore esegue l’ operazione inversa e utilizza

una portante di de-modulazione per riportare la banda del segnale nella

posizione originale.

La multiplazione FDM è utilizzata principalmente nel radiotrasmissioni e nella

telefonia. 13

Multiplazione TDM

Nel caso della TDM il segnale non subisce alcuna traslazione in frequenza e si

parla di trasmissione in banda base: è la tipica multiplazione per i segnali

dati.

Ogni singolo segnale viene “diviso” (campionato) in numerosi pezzi (campioni)

e inviati uno di seguito all’ altro. L’ elevata velocità delle operazioni, resa

possibile dall’ attuale tecnologia, permette di trasmettere e di ricostruire i

segnali ricevuti senza che ci si accorga del processo effettuato (funzionamento

trasparente).

Multiplazione CDM

Il CDM, a differenza delle tecniche tradizionali viste in precedenza, riesce a

garantire l’ accesso multiplo senza suddividere le risorse (banda o intervallo

temporale) tra gli utenti che devono trasmettere. Vengono utilizzate delle

particolari proprietà di alcune categorie di sequenze di bit (codici digitali) che,

combinate con il segnale utile, generano la sequenza di bit da inviare. All’

uscita, il segnale originale è ottenuto solamente se si conosce l’ esatto codice

utilizzato per trasmettere.

Questa tecnica di accesso multiplo è stata scelta per gli standard di telefonia

mobile di terza generazione, perché consente di avere molta più banda per il

singolo utente.

LA DEGRADAZIONE DEL SEGNALE INFORMATIVO

Il problema fondamentale delle telecomunicazioni è quello di far giungere l’

informazione al destinatario senza alterazioni. Inevitabilmente nel transitare

attraverso il sistema di trasmissione, il segnale può subirne tali da modificare il

contenuto informativo originale; se la degradazione rimane entro determinati

limiti, è comunque possibile risalire al contenuto informativo originale.

Le principali cause di degradazione dell’ informazione sono:

Attenuazione;

 Distorsione e tempo di ritardo;

 Rumore.



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L’ attenuazione

E’ la perdita di energia subita dal segnale durante la sua propagazione, ma

sostanzialmente conserva la stessa forma.

Nei cavi, il segnale si attenua logaritmicamente con la distanza; nella

trasmissione via radio, il segnale si attenua con il quadrato della distanza.

Questo significa che, a parità di potenza trasmessa e di distanza percorsa del

segnale, l’ attenuazione subita in aria è minore di quella subita in una struttura

guidante.

Distorsione a tempo di ritardo

Il segnale giunge alterato nella forma e la causa sta nel fatto che ogni segnale

è costituito da diverse componenti a frequenza diversa che viaggiano anche a

velocità diversa, per cui alcune arrivano prima di altre nonostante sono state

trasmesse dopo. Questo era un tipico problema che si presentò, inizialmente,

nelle applicazioni su fibra ottica.

Rumore e interferenza

Il rumore (noise) è sostanzialmente un segnale non desiderato di tipo elettrico,

con andamento casuale e a valore medio nullo; sempre presente in un sistema

tlc, si somma al segnale utile modificandone, anche in modo irreparabile, il

contenuto informativo. L’ interferenza è invece causata da altri seg