Lezioni, Fondamenti Di Telecomunicazioni

FONDAMENTI DI TELECOMUNICAZIONI

LA TELECOMUNICAZIONE (TLC) È ATTIVITÀ DI COMUNICAZIONE A DISTANZA TRA 2, 3 O PIÙ SOGGETTI MEDIANTE DISPOSITIVI ELETTRONICI CHE UTILIZZANO TECNICHE DI TRASFERIMENTO DELL'INFORMAZIONE ATTRAVERSO I SEGNALI

L'INFORMAZIONE NELLE RETI TLC È RAPPRESENTATA IN FORMA DIGITALE

COME SEQUENZA DI CIFRE BINARIE 0 E 1.

ESSA PUÒ ESSERE

• INTRINSECAMENTE DIGITALE
• DIGITALIZZATA PROVENIENTE DA SORGENTI ANALOGICHE

RETE TLC

01001101 → INFORMAZIONE GENERATA DA PRINCIPIO IN FORMA DIGITALE

RETE TLC

A/D: 010011 → INFORMAZIONE DA PRINCIPIO ANALOGICA, CONVERTITA POI IN FORMA DIGITALE

VELOCITÀ DI TRASMISSIONE: INDICA LA QUANTITÀ DI DATI DIGITALI CHE POSSONO ESSERE TRASFERITI ATTRAVERSO UN CANALE DI COMUNICAZIONE IN UN DATO INTERVALLO DI TEMPO.

[_bit/^s]

CON RIFERIMENTO ALLA VELOCITÀ DI TRASMISSIONE POSSIAMO DISTINGUERE 2 TIPI DI SORGENTI:

• A BIT-RATE COSTANTE (CBR)
• A BIT-RATE VARIABILE (VBR)

PER POTER FUNZIONARE IN MANIERA OTTIMALE UNA RETE HA PIÙ BISOGNO O MENO DI DETERMINATI

REQUISITI

• RITARDO MEDIO DI TRASFERIMENTO
• VELOCITÀ MEDIA DI TRASFERIMENTO
• PROBABILITÀ DI PERDITA DELLE UNITÀ INFORMATIVE
• PROBABILITÀ DI BUCO
• JITTER

TOPOLOGIE DI RETE

LA STRUTTURA GEOMETRICA DI UNA RETE DI TELECOMUNICAZIONI

• MAGLIA
• ALBERO
• ANELLO
• STELLA
• MISTA
• BUS

INOLTRE I COLLEGAMENTI POSSONO ESSERE DI VARIE TIPOLOGIE

• SIMPLEX: CONSENTE LA COMUNICAZIONE IN UN UNICO VERSO
• HALF DUPLEX: CONSENTE LA COMUNICAZIONE IN ENTRAMBI I VERSI IN TEMPI DIVERSI
• FULL DUPLEX: CONSENTE LA COMUNICAZIONE IN ENTRAMBI I VERSI CONTEMPORANEAMENTE

CLASSIFICAZIONE DELLE RETI

SULLA BASE DELLA DISTANZA FRA I NODI DELLA RETE SI HANNO LE SEGUENTI TIPOLOGIE

• WAN (WIDE AREA NETWORK): RETI DI ESTENSIONE MONDIALE
• MAN (METROPOLITAN AREA NETWORK): RETI DI ESTENSIONE METROPOLITANA
• LAN
• PAN
• BAN
• NANO NETWORKS: RETI DI DIMENSIONI NANOMETRICHE

LA RETE INTERNET È COMPOSTA DA TUTTE LE TIPOLOGIE DI RETE CONNESSE TRA LORO TRAMITE ROUTER

NELLE LINEE DI TRASMISSIONE

PER EVITARE RIFLESSIONI E' SEMPRE PREVISTA UNA CHIUSURA SU UN CARICO ADATTATO (DAL TE) DEL MAX TRASFERIMENTO DI POTENZA, ESSA E' MASSIMA QUANDO L'IMPIEDENZA DEL CARICO E' UGUALE ALL'IMPIEDENZA A MONTE.

PER CUI LA FUNZIONE DI TRASFERIMENTO (RAPPORTO TRA TENSIONE A DISTANZA z E LA TENSIONE AI MORSETTI DI INGRESSO):

H(f) = \( \begin{V(l=z)}{V(l=0)}\)= e^-K(f)z

K(f) = α(f) + jβ(f)_{COSTANTE DI PROPAGAZIONE}

ATTENUAZIONE

• α(f) = √_{(RG−ω²LC)} = ½ √_{(RG−ω²LC) ² + (R² +ω²L²)(G²+ω²C²)}

_{IMPATTA SUL MODULO}

β(f)

• = ½ √_{(RG−ω²LC) ² + (R² +ω²L²)(G²+ω²C²)}

_{IMPATTA SULLA FASE}

CAVI COASSIALI

CAVI COMPOSTI DA 2 CONDUTTORI UNO INTERNO ALL'ALTRO CON L'ASSE IN COMUNE.

SONO IN GRADO DI GARANTIRE UNA LARGHEZZA DI BANDA PIU' AMPIA DEL DOPPIO DI UN ALTO GRADO DI PROTEZIONE CONTRO LE INTERFERENZE

IN UN CAVO POSSONO ESSERE PRESENTI PIU' COASSIALI E DELLE VULTE VENGONO INSERITI DEI CAVI SUPPLEMENTARI DETTI COPPIE INTERSTIZIALI PER SERVIZI AUSILIARI.

IL CONDUTTORE ESTERNO HA UN EFFETTO SCHERMANTE NEI 2 VERSI AL CRESCERE DELLA FREQUENZA IL SEGNALE UTILE SI DISPONE SUL CONDUTTORE INTERNO E SULLA SUP. INTERNA DEL CONDUTTORE ESTERNO AUMENTANDO LA RESISTENZA DELLA COPPIA _{COASSIALE LA COSA SI RIBUDICE ALLA SUPERFICIE} EFFETTO PELLE

NORMALMENTE SONO PRESSURIZZATI PER EVITARE L'ENTRATA DI UMIDITA'.

SI DIVIDONO A SECONDA DELLE DIMENSIONI DEI DIAMETRI DEI 2 CONDUTTORI

• COASSIALE 2,6/9,5 mm
• COASSIALINO 1,2/4,4 mm
• MICROCOASSIALE 0,7/2,9 mm

ANCHE PER I CAVI COASSIALI VALE IL MODELLO EQ. A COSTANTI CONCENTRATE

- 2,6/9,5 mm COASSIALI : α(f) = 2,3 √_fMHz^dBKm

- 1,2/4,4 mm COASSIALINO: α(f) = 5,2 √_fMHz

- 0,7/2,9 mm MICROCOASSIALE: α(f) = 9 √_fMHz

DISPOSITIVI IN CASCATA

Consideriamo di avere

ossia n dispositivi connessi in cascata e caratterizzati ciascuno dalle rispettive temperature equivalenti di rumore e i rispettivi guadagni.

Considerando le singole T_eq

• T_tot = (T + T_eq1) G_d1 G_d2 G_d3
• T_a2 = (T₁ + T_eq2) G_d2 G_d3
• T_a3 = (T₂ + T_eq3) G_d3

Poniamo modellare una cascata di dispositivi come un unico dispositivo a 2 porte con:

• Guadagno pari al prodotto dei guadagni: G = G_d1 G_d2 G_d3
• Temperatura equivalente di rumore totale data dalla formula di Friis
• T_{e tot} = Te₁ + T_e2/G_d1 + T_e3/G_d1 G_d2

Potenza di rumore in uscita

• N_du = K(T + T_{e tot}) G_d1 G_d2 G_d3 B_m

NB: Il primo dispositivo connesso alla cascata è quello che impatta di più dal punto di vista della temperatura e quindi di rumore!!

FATTORE DI RUMORE

Un modo alternativo all'uso di T_e per calcolare la pot. di rumore di un disp. è quello di ricorrere al fattore di rumore

Rapporto fra la potenza di rumore in uscita e nel caso in cui il dispositivo fosse reale (il dispositivo produce rumore) e nel caso in cui il dispositivo fosse ideale.

F = N_{u e} / N_{u e} (ideale) = KT_o G_d1 B_m + N_inn / KT_o G_d1 B_m

• F = 1 per dispositivi ideali
• F > 1 per dispositivi reali

La figura di rumore è l’espressione in dB del fattore di rumore

Il legame fra il fattore di rumore F e la temperatura equivalente T_e è dato uguagliando le potenze di rumore in uscita al dispositivo.

K(T_o + T_e) B_m G_d1 = FKT_o G_d1 B_m → F = 1 + T_e/T_o

T_e ed F sono in generale funzione della frequenza, l’uso della banda equivalente di rumore consente di considerarle indipendenti dalla frequenza.

Utilizzando il legame fra T_e e F posso riscrivere la formula di Friis per ricavare il fattore di rumore totale di dispositivi in cascata:

F_tot = F₁ + (F₂ - 1)/G_d1 + (F₃ - 1)/G_d1 G_d2 + ...

Un dispositivo passivo ha figura di rumore pari all’attenuazione introdotta

TDM (TIME DIVISION MULTIPLEXING) MULTIPLAZIONE A DIVISIONE DI TEMPO

Considerazioni economiche ci fanno riflettere riguardo metodi che consentano di trasferire contemporaneamente più segnali numerici attraverso un unico mezzo trasmissivo.

Tale tecnica è chiamata TDM o multipla.

Tecnica che consente co condivisione di un unico mezzo trasmissivo da parte di un gran n° di segnali digitali.

Consiste nell'utilizzare una frazione di tempo fra campioni adiacenti di uno stesso segnale per inserire i campioni estratti da altri segnali.

Separa segnali che occupano la stessa banda a intervalli di tempi diversi (ortogonalità nel tempo).

Schema

Utente 1 -- LPF -- - - - Sincronizzazione - - - - - LPF

Utente 2 -- LPF -- Generatore Mezzo Filtro di LPF

Utente 3 -- LPF impulsivo ricezione

(Filtri Anti alias) Limita il rumore

Filtri passa basso: eliminano le componenti ad alte frequenze del segnale (non essenziali)

Ts>2 3db Banda passante del filtro LPF

La minima larghezza di banda che il mezzo trasmissivo deve garantire è data da

N:

MULTIPLAZIONE DIGITALE

Nel caso di multiplazione digitale ogni campione è codificato con m bit. Essercizio per poter trasmettere n campioni di diversi segnali codificati a m bit. Dovrò trasmettere n x m impulsi

Segnale PCM (PULSE-CODE-MODULATION): segnale campionato quantizzato codificato

LIVELLI di MULTIPLAZIONE

La multiplazione TDM è organizzata a livelli secondo una gerarchia consolidata negli anni.

1° livello Multipla 30 utenti telefonici Codificati a 8 bit

T=125 µs

2 campioni dello stesso utente

2 ottetti dedicati a sincronizza. e segnalazio.

TOTALE: 32 OTTETTI x 8 bit = 256 bit

256 bit x 8000 frame/sec = BITRATE 2 Mbit/s