Livello fisico e applicativo

MULTIPLAZIONE

Le risorse di rete (collegamenti) sono suddivise in "fette", ciascuna di esse viene allocata a un "circuito" cioè ad un flusso di informazione "continuo". Le risorse rimangono inattive se non utilizzate (ovvero non c'è condivisione). A livello fisico la suddivisione della risorsa trasmissiva avviene con la divisione di frequenza, lunghezza d'onda e di tempo (statica).

MODO DI TRASFERIMENTO (TRANSFER MODE)

Il modo di trasferimento è la combinazione di tecnica di multiplazione e tecnica di commutazione.

MODELLO DI NODO

Il nodo, detto Commutatore a circuito o anche permutatore o cross-connect, è dotato di una capacità C che è uguale sia in ingresso che in uscita. Una volta istaurato il collegamento non è necessario memorizzare l'informazione. Il tempo di istaurazione della connessione si aggiunge al ritardo totale di trasferimento ed è uguale all'intervallo di tempo tra.

L'apertura della connessione e l'arrivo dell'ultimo bit a destinazione.

COMMUTAZIONE DI PACCHETTO

L'informazione viene suddivisa in "pezzi" ma non i collegamenti. La multiplazione a divisione di tempo dinamica viene utilizzata perché consente la condivisione di pacchetti a tutti gli utenti all'interno della rete, ciascun pacchetto utilizza il canale per un tempo non determinato a priori e infine perché così le risorse vengono usate a seconda delle necessità.

MODELLO DI NODO

Detto commutatore di pacchetti (packet switch, router) ha capacità di collegamento arbitraria, infatti, può presentare dei conflitti temporali per la trasmissione, inoltre è necessario memorizzare temporaneamente (coda) in ingresso per l'indirizzo di destinazione e in uscita per gestire le contese.

STORE AND FORWARD (S&F): È necessario ricevere l'intero pacchetto per poterlo trasmettere.

MULTIPLAZIONE

al ritardo di accodamento e al ritardo di trasmissione dei pacchetti. La commutazione di pacchetto permette di utilizzare in modo più efficiente la larghezza di banda disponibile, in quanto i pacchetti vengono inviati in modo asincrono e possono essere instradati su percorsi diversi. Tuttavia, questo può causare ritardi aggiuntivi a causa della necessità di accodare i pacchetti alle code d'uscita dei nodi di rete. Il traffico offerto è calcolato utilizzando la formula A = Lf/C, dove L è la lunghezza media dei pacchetti, f è il tasso di arrivo dei pacchetti e C è la capacità del collegamento. Se il traffico offerto supera la capacità del collegamento, si verificherà una perdita di unità di informazione solo se lo spazio di coda è terminato. Il funzionamento della coda può essere descritto come segue: - Burst: se il tasso di uscita dei pacchetti è maggiore o uguale al tasso di ingresso, la coda viene "assorbita" e svuotata gradualmente. - Overflow: se il tasso di uscita dei pacchetti è inferiore al tasso di ingresso, la coda si riempie e si verificano perdite di pacchetti. La commutazione di circuito, d'altra parte, richiede la creazione di un circuito dedicato per l'intera durata della comunicazione. Questo garantisce una connessione continua e affidabile, ma può essere meno efficiente in termini di utilizzo della larghezza di banda, in quanto il circuito rimane occupato anche quando non viene trasmesso alcun dato. In conclusione, la commutazione di pacchetto è una scelta preferita per Internet a causa della sua maggiore efficienza e velocità, anche se comporta il rischio di perdita di pacchetti e ritardi aggiuntivi. La commutazione di circuito, d'altra parte, offre una connessione più stabile ma può essere meno efficiente in termini di utilizzo della larghezza di banda.

store e forward, elaborazione e accodamento, dove le ultime due sono casuali. Dimensione del pacchetto (frammentazione): Ogni pacchetto ha un header che non trasporta informazioni utili, se si riduce la dimensione del pacchetto diminuisce il tempo di trasferimento di ogni singolo pacchetto ma il numero di pacchetti aumenta proporzionalmente.

ESISTONO DUE TIPI DI COMMUTAZIONE DI PACCHETTO:

DATAGRAM:

• La scelta della porta d'uscita viene fatta sulla base del solo indirizzo di destinazione
• I pacchetti dello stesso flusso sono inoltrati indipendentemente
• PROBLEMATICHE:
• Fuori sequenza
• Perdita
• Duplicazione

CIRCUITO VIRTUALE:

• I nodi identificano a secondo del flusso informativo dei pacchetti sulla base in un identificativo di circuito virtuale
• Il circuito virtuale viene istaurato in una fase di setup prima della fase dei dati
• Dopo setup i pacchetti seguono lo stesso percorso nella rete

LIVELLO FISICO

SEGNALI

Esistono due tipi di segnali:

• Segnali fisici (sorgenti continue)

ANALOGICI

Associati a grandezze fisiche

• Segnali logici (sorgenti numeriche)

DIGITALI

Un segnale si può rappresentare con una funzione del tempo:

• Segnali a tempo continuo (t ≥ 0)
• Segnali a tempo discreto

Rappresentabile come sequenze di impulsi ideali a intervalli regolari:

s(t) = ∑ aδ(t-kT) (t ≥ 0)

x∞ = 1 per x = 0 e 0 per x diverso da 0

Segnale periodico: si ripete identico dopo un periodo T dove s(t+T) = s(t) (t ≥ 0)

Nella realtà i segnali non sono perfettamente periodici (non porterebbero informazione)

Presentano delle lievi variazioni

La loro analisi è molto più semplice di quella dei segnali non periodici

CARATTERIZZAZIONE SPETTRALE

L'analisi di Fourier consente di studiare qualsiasi segnale scomponendolo in sinusoidi:

• Segnali analogici periodici: Scomposizione in un numero discreto di sinusoidi di frequenza multipla
• Armoniche componenti spettrali. Sinusoidi costituenti sono dette armoniche
• Segnali analogici non

periodici:

• Scomposizione in un insieme continuo di armoniche
• Ogni componente presenta un coefficiente complesso che determina:
• Ampiezza
• Fase
• La funzione X(f) che descrive le ampiezze e le fasi delle sinusoidi è lo spettro in frequenza del segnale (intervallo continuo)
• La banda del segnale B è l'insieme delle armoniche che costituiscono il segnale:
• Banda stretta: segnali che variano lentamente nel tempo
• Banda larga: segnali che variano velocemente nel tempo

CONVERSIONE AD (CAMPIONAMENTO, QUANTIZZAZIONE E CODIFICA)

Con il campionamento, quantizzazione e codifica i segnali analogici vengono trasformati nel loro equivalente digitale (conversione AD). Alla base del campionamento ci sta il teorema di Nyquist che permette di determinare un segnale tempo-variante da suoi campioni presi a intervalli T tale che T < 1/(2f) dove f è la frequenza massima dello spettro del segnale. La frequenza di Nyquist f è la frequenza limite da usare per

Il campionamento: f > f =2fC N Max f >2B= fC N Campioni presi a una frequenza strettamente maggiore della frequenza di Nyquist rappresentano il contenuto informativo del segnale. Campioni più frequenti non sono indipendenti (eccesso inutile) mentre quelli meno frequenti perdono informazioni perché il segnale non è più ricostruibile. La Banda rappresenta il contenuto informativo. La ricostruzione del segnale analogico di banda B(=f ) è interamente basato in base ai suoi campioni (rispettando Nyquist), si procede con un filtro che "taglia" le frequenze oltre B e successivamente con il semplice filtraggio si ottiene l'esatta ricostruzione e il tutto è realizzato con un'interpolazione nel tempo di particolari funzioni. La quantizzazione permette l'operazione con cui una grandezza che assume valori in un intervallo continuo di un set discreto di l valori, è trasformata in un valore all'interno dove l.

è finito e determina anche la possibilità di errore perché più livelli ci sono emeno approssimata è la trasformazione.

La Codifica prende ciascun campione quantizzato e poi lo codifica in un gruppo di bit (formato digitale) in funzione del numero di livelli (l) si ottengono il numero di bit (m) associato a ciascun campione: l=2 m

MODULAZIONE E TRASMISSIONE

MODULAZIONE (ampiezza,È una sequenza digitale usata per modificare (modulare) uno dei parametri frequenza, fase, …) di un segnale fisico inviato nel mezzo trasmissivo. Essa può avvenire in due tipi di bande:

Banda base:

• I segnali da modulare hanno uno spettro contiguo rispetto all’origineo PAM – Pulse Amplitude Modulation: bit corrispondente ad un impulso dio ampiezza positiva (“1”) o negativa/nulla (“0”)
• Si possono usare anche impulsi meno “brevi” purché fatti in modo da nono interferire

Il segnale modulato NRZ ha variazioni

più 'dolci' e lente del RZ ed è più conveniente perché occupa meno banda (impulsi di Nyquist) Forme d'impulso che minimizzano la banda B = R/2, R è o ebitrate Banda traslata (banda passante): I segnali da modulare hanno uno spettro traslato su intervalli di frequenze non contiguo all'origine (sinusoide) (carrier) Si usa un'onda elettromagnetica detta PORTANTE ad una determinata frequenza per traslare lo spettro del segnale intorno alla frequenza portante (analogica) Come, ad esempio, Modulazione d'ampiezza AM Solo se il segnale da trasmettere è esso stesso analogico Modulo la portante con un altro segnale Anche in banda passante si usa la modulazione numerica quando si trasportano bit Modulo portante con i bit Modulazione NUMERICA in banda traslata: In base ai valori dei bit da trasmettere si modula uno dei parametri della sinusoide portante come: (Amplitude Shift

• Modulazione di ampiezza ASK
• Modulazione di frequenza FSK
• Modulazione di fase PSK
• Modulazione QAM
• Cambiamento misto di ampiezza e fase

Modulazione MULTILIVELLO in banda traslata:

Per aumentare la capacità dei canali è possibile incrementare l'ordine della modulazione.

Ingredienti:

• Flusso di bit in ingresso è diviso in gruppi di n=log N 2
• Si usano N livelli di ampiezza diversi
• Ad ogni simbolo/impulso corrispondono n=log N bit

Esempio:

PAM con N=4 livelli di ampiezza

• Simboli con 4 livelli di ampiezza diversi (0,1,2,3)
• Simbolo 0 = stringa di bit "00"
• Simbolo 1 = stringa di bit "01"
• Simbolo 2 = stringa di bit "10"
• Simbolo 3 = stringa di bit "11"

R = V log N = n V

2V= velocità di trasmissione simboli [imp/s] (baud)

R= bit rate [bit/s]

N= numero di simboli

N= numero di bit per

simbolo [bit/imp]

• Modulazione di fase
• Modulazione multilivello di fase
• QPSK: 4 livelli di fase e 2 bit per livello
• 8-PSK: 8 livelli di fase e 3 bit per livello
• Modulazione multilivello di ampiezza e fase
• Costellazione 16QAM (16 SIMBOLI): 16 livelli di fase e ampiezza, 4 bit per livello

Capacità di canale:

• Usando la trasmissione multilivello, la capacità trasmissiva è di n volte
• La velocità di trasmissione è di n volte