Fondamenti di telecomunicazioni

Segnale video e parametri di trasmissione

Il segnale video necessita di una banda trasmissiva: ≤ 8 MHz. La minima frame rate al fine di non consentire all'occhio umano di notare la transizione tra due fotogrammi è di 25 fps. La minore area di un'immagine televisiva descritta da un segnale elettrico è il pixel.

Caratteristiche tecniche del segnale video

La massima escursione di un segnale video composito è di 1 V. Il generatore di scansione orizzontale è sincronizzato al termine di ogni riga trasmessa. La sottoportante relativa al colore trasporta l'informazione mediante una modulazione di fase. Il guadagno differenziale nelle trasmissioni video a linea di vista per mezzo di microonde a medio raggio non deve eccedere il valore del 5%.

Per azionare al ricevitore un controllo automatico di guadagno, viene impiegato un tono pilota. Nel caso di programmi interattivi e trasmissioni satellitari, uno dei parametri fondamentali nella trasmissione è il ritardo complessivo accumulato.

Codifica e trasmissione

La codifica digitale per i segnali video a colori viene effettuata mediante la codifica delle componenti. La codifica del segnale composito agisce direttamente sul segnale in banda base. Il sistema di colore impiegato dal paese ricevente, nel caso di un circuito internazionale, è lo stesso adottato dal paese sorgente. Nel caso di codifica delle componenti, il numero di segnali sarà due.

Compressione del segnale audio e video

La PCM differenziale è un tipo di codifica predittiva, rimuovendo la ridondanza di informazione all'interno dello stesso frame. La codifica intraframe ottiene compressione. Lo standard MPEG 2 utilizza la trasformata DCT per la riduzione della ridondanza spaziale. L'interazione sincrona tra audio, video e dati tra più soggetti prende il nome di videoconferenza.

Sistemi di trasmissione e rete

Formato e ricezione CATV

Il formato QCIF ha la metà del numero di pixel e metà numero di linee rispetto al formato CIF. Il ricevitore televisivo domestico per una CATV è un cavo coassiale. La CATV può prevedere trasmissione bidirezionale sempre. Nei sistemi broadcast, ogni volta che il percorso viene suddiviso, il segnale perde almeno 3 dB.

Nei sistemi CATV il rapporto S/N all'utente deve essere almeno 42 dB. Il battimento composito triplo (CTB) è l'insieme di tutti i contributi di intermodulazione che cadono all'interno della banda del segnale desiderato.

Considerando un tipico sistema CATV, 0 dBm corrispondono a 48.76 dBmV. Il minimo rumore termico dovuto al cavo standard presente in un sistema CATV è di -59 dBmV. Nelle trasmissioni CATV, il segnale audio non è in genere compresso, quello video può esserlo.

Sistemi radiomobili

La tecnologia radiomobile si basa su suddivisione in celle. Il multipath è un disturbo causato dalla propagazione dello stesso segnale su percorsi diversi. Le celle di un sistema radiomobile sono tipicamente di forma esagonale. Quando un'unità mobile diventa operativa, essa seleziona il canale con il segnale più alto.

Il modello di Okumura è un modello relativo alle perdite di un sistema radiomobile. Ipotizzando un'altezza dell'antenna di trasmissione di una base station pari a 20 m ed una del cellulare pari a 5 m, il guadagno risulta -40 dB. Il multipath causa una rumorosità di tipo intersimbolico.

Tecniche di accesso e propagazione

La tecnica di accesso FDMA utilizza bande frequenziali per ciascun utente. Il ritardo di propagazione può causare gravi problemi quando la tecnica di accesso è di tipo TDMA. In aree altamente popolate, al fine di garantire connettività, viene operata la divisione di celle.

I PCS comprendono cercapersone. Nella propagazione in microcelle a banda stretta e distanza PCS, se R è la distanza dal ricevitore, la potenza del segnale è proporzionale a A/Rⁿ. Nel caso di propagazione all'interno degli edifici, il fattore chiave è la distanza media tra i mobili ed il soffitto.

Nella propagazione in ambiente urbano, quando si gira un angolo, la perdita stimata è di circa 20 dB.

Comunicazioni wireless e satellitari

Sistemi cordless e WLAN

La tecnologia analogica per apparecchi cordless viene impiegata negli standard CT1. La velocità di trasmissione dei sistemi DECT è di 1152 kbps. Le reti WLAN utilizzano collegamenti radio.

Comunicazioni satellitari

Le comunicazioni radiomobili satellitari utilizzano satelliti LEO. Uno degli svantaggi dei sistemi che impiegano satelliti LEO è la necessità di puntamento. La telefonia satellitare rispetto a quella cellulare presenta: costo dei servizi superiori.

Standard di trasmissione SONET/SDH

Lo standard SONET è digitale. Nel STS-1 l'overhead di trasporto è contenuto nelle prime tre colonne. Tra i livelli generali di SONET, quello che si occupa dell'allineamento della trama è il SOH. L'allineamento flessibile e dinamico della SPE STS all'interno della capacità dell'inviluppo STS per lo standard SONET viene garantito tramite il puntatore payload.

La velocità di linea dell'interfaccia standard OC-48 corrispondente a 2488.32 Mbps. I protocolli SONET ed SDH sono in grado di interoperare. Nello standard SDM la RSOH viene terminata ad ogni tratta di rigenerazione ottica.

L'Administrative Unit di una trama SDH contiene il flusso risultante dal processo di multiplazione dei tributari. In una trama SDH il POH di higher order è costituito dai primi 9 byte. La multiplazione SDH si basa su operazioni fondamentali che possono essere applicate in modo ricorsivo. La prima operazione corrisponde alla mappatura del tributario.

ATM e reti di comunicazione

Caratteristiche delle celle ATM

L'ATM è pensato per fornire uno standard per canali sincroni e pacchetti. Le celle ATM sono di lunghezza fissa uguale a 53 byte. La Network Network Interface definisce le procedure ed i protocolli di colloqui tra due nodi ATM.

Funzionamento e gestione delle connessioni

Le funzioni di segnalazione per l'instaurazione delle connessioni ATM sono espletate dal piano di controllo. L'ATM è un modo di trasverimento connection oriented. Una connessione VCC è definita come un canale logico tra due utenti finali. Il Virtual Path Link è la tratta di rete in cui è valido un VPI.

Nelle celle all'interfaccia NNI è assente il campo Generic Flow Control. La commutazione delle celle in un nodo ATM è basata sul principio di label swapping. L'associazione tra valori dei VPI/VCI e l'indicazione delle porte di ingresso e di uscita viene inserita nella routing table.

Lo strato fisico ATM è responsabile della trasmissione delle celle attraverso le interfacce di rete. L'adattamento delle celle alla trama in trasmissione è una funzione svolta dallo strato Transmission Convergence (TC). Nell'interfacce frame-based la trama ha durata fissa da 125 microsecondi.

Adattamento e errori

Nella funzione Header Error Control, l'algoritmo all'istante di attivazione si trova nello stato Correction mode. Lo strato ATM è indipendente dallo strato fisico e da quello di adattamento. In corrispondenza del punto di terminazione della VCC, lo strato ATM consegna il payload allo strato di adattamento.

Le procedure GFC controllano, sull'interfaccia UNI, esclusivamente il traffico dalla postazione terminale verso la rete (upstream). Il campo Cell Loss Priority (CLP) indica la priorità di scarto della cella in caso di congestione ed è costituito da un numero di bit pari a uno.

Reti di trasmissione dati

Scopi dello strato di adattamento

Lo scopo dello strato di adattamento è quello di adattare lo strato ATM alle caratteristiche delle applicazioni. L'ALL - 1 è uno standard relativo allo strato di adattamento. Uno dei parametri di primaria importanza nelle reti ATM è il prodotto banda x ritardo.

Fenomeni e gestione del traffico

Per valori di CDV > 0 si ha un fenomeno di gap. Il processo di multiplazione causa una variazione dei tempi di intercella. I cambiamenti delle condizioni di occupazione della rete sono dovuti alle oscillazioni statistiche del traffico.

Le caratteristiche del traffico generato da un'applicazione nell'ambito di una connessione sono quantificati attraverso un insieme di parametri denominati Traffic Descriptors - TD. Nell'ambito di una connessione il parametro Cell Loss Ratio rappresenta il rapporto tra celle perse e celle trasmesse.

La categoria di servizio Real-time Variable Bit Rate garantisce all'utente un ritardo massimo. Quale delle seguenti modalità prevede un feedback (closed-loop)?

• ABR

Lo scopo delle procedure di UPC è quello di proteggere le risorse di rete da eventuali sovraccarichi generati da un eccesso di traffico prodotto dagli utenti rispetto al valore utilizzato nelle procedure di allocazione.

Nel meccanismo di feedback del servizio ABR, se NI=1, non è permesso aumento di rate.

Concetti di trasmissione del canale

In una trasmissione il canale rappresenta ciò che giace tra sorgente e destinatario. In un sistema di trasmissione gli adattatori hanno lo scopo di ridurre od eliminare le cause di deterioramento del messaggio introdotte dalla trasmissione.

Nelle trasmissioni numeriche il messaggio è discreto. La codifica di canale consente la correzione di errori isolati. La risposta impulsiva di un sistema rappresenta la sua uscita quando in ingresso è presente un impulso.

La risposta in frequenza del sistema è la trasformata di Fourier della risposta impulsiva. Un segnale in transito lungo un canale presenta in uscita una attenuazione dell'ampiezza rispetto a quella di ingresso.

Nelle trasmissioni analogiche, uno dei parametri che quantifica la qualità del servizio è il rapporto segnale rumore. Nella tecnica di multiplazione a divisione di tempo, lo stesso collegamento è utilizzato per più comunicazioni contemporanee in base ad uno schema di alternanza temporale.

Un segnale periodico non è di energia ma di potenza. Le coordinate polari di un numero complesso rappresentano modulo e fase. Il coniugato di un numero complesso è un numero con parte reale uguale e parte immaginaria cambiata di segno.

Utilizzando la formula di Eulero, è possibile esprimere il sin(x) come: 0.5(exp(jx)-exp(-jx))/j. Per i segnali periodici esiste una forma di rappresentazione basata sulla conoscenza di una serie infinita di coefficienti complessi {Xn} denominati coefficienti di Fourier.

I coefficienti con indice n negativo abbiano una parte reale uguale a quella dei coefficienti con uguale indice positivo, e la simmetria coniugata o Hermitiana esprime come parte immaginaria cambiata di segno.

La funzione sinc(πnFτ) è definita come: sin(πnFτ)/πnFτ. Se x(t) è reale dispari, i coefficienti di Fourier sono immaginari (dispari).