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Sistemi di elaborazione dell’informazione Modulo - Tecniche di comunicazione digitale Unità didattica – Standard di rete locale Ernesto Damiani Università.

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Presentazione sul tema: "Sistemi di elaborazione dell’informazione Modulo - Tecniche di comunicazione digitale Unità didattica – Standard di rete locale Ernesto Damiani Università."— Transcript della presentazione:

1 Sistemi di elaborazione dell’informazione Modulo - Tecniche di comunicazione digitale Unità didattica – Standard di rete locale Ernesto Damiani Università di Milano Lezione 2 – Codifica dei segnali digitali Networks: Data Encoding 1

2 Richiamo: la rete telefonica 2

3 Tecniche di codifica Digital Data, Analog Signals [ modem ] Digital Data, Digital Signals [ LAN ] Analog Data, Digital Signals [ codec ] Frequency Division Multiplexing (FDM) Wave Division Multiplexing (WDM) [ fibra ] Time Division Multiplexing (TDM) Modulazione a codifica d’impulsi o Pulse Code (PCM) [ T1 ] Modulazione Delta 3

4 Digital Data, Analog Signals [modem] Base: una sinusoide a frequenza costante detta carrier o portante. La modulazione varia l’ampiezza, frequenza, la fase della sinusoide o una loro combinazione 4

5 Segnale binario Modulazione di frequenza 5 Modulazione d’ampiezza Modulazione di fase

6 Modem I modem usano una combinazione di modulazioni per trasmettere più bits per baud. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) usa diverse variazioni di fase, una per simbolo. I modem usano Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Questi concetti sono illustrati tramite constellation point : ogni punto è una combinazione ampiezza/fase. 6

7 Constellation Diagram (a) QPSK. (b) QAM-16. (c) QAM-64. 7

8 Dati e Segnali Digitali [LAN] Segnale digitale – sequenza discreta di impulsi di tensione. Durata del bit: tempo necessario al trasmittente per inviare un bit Problemi Bit timing Estrazione dei bit dal segnale Rumore 8

9 Codici NRZ (Non-Return-to- Zero) Due livelli di tensione (uno positivo e uno negativo) per rappresentare le due cifre binarie NRZ-L ( Non-Return-to-Zero-Level) Tensione costante durante la durata del bit NRZ-L usato per brevi distanze 9 1  negative voltage 0  positive voltage

10 Codici NRZ (Non-Return-to- Zero) NRZ-I ( Non-Return-to-Zero-Invert on ones) Tensione costante durante la durata del bit NRZI è differenziale (i.e., il segnale è decodificato paragonando la polarità di impulsi adiacenti.) 10 1  transizione all’inizio della cella di bit (alto->basso o basso->alto) 0  niente transizione all’inizio della cella di bit

11 Codifica Manchester Sempre una transizione al centro della cella di bit{clock}. La direzione della transizione rappresenta la cifra binaria Nel caso peggiore due baud per bit. Usato con il coax e il doppino 802.3. 11 1  basso-alto 0  alto-basso

12 Codifica Manchester differenziale Transizione al centro cella (clock). Differenziale e bi-fase. Usato nel 802.5 (token ring) su doppino * Baud rate doppio del bit rate  poco efficiente 12 1  niente transizione all’inizio della cella 0  transizione all’inizio della cella

13 Bi-Polare Caso peggiore simile a Manchester 13 1  alterna tensioni +1/2, -1/2 0  tensione nulla 0

14 101 0 11001 Unipolar NRZ NRZ-Inverted (Differential Encoding) Bipolar Encoding Differential Manchester Encoding Polar NRZ Manchester Encoding

15 Dati Analogici, Segnali Digitali [PCM (Pulse Code Modulation)] Tecnica più comune: PCM. Esempio: La rete telefonica usa codec per convertire la voce sul local loop analogico in segnale digitale per le centrali Frequenza limitata a 4000 HZ, il codec prende 8000 campioni/sec. (i.e., 125 microsec/campione). 15

16 B B C C A A B C A B C A MUX (a) (b) Trunk group Multiplexing

17 A C B f C f B f A f H H H 0 0 0 (a) Individual signals occupy H Hz (b) Combined signal fits into channel bandwidth Frequency-division Multiplexing

18 (a) Spettro dei segnali originali. (b) Traslazione in frequenza (c) Canale multiplexato. 18 Frequency-division Multiplexing

19 19 Wavelength Division Multiplexing

20 (a) Ogni segnale manda 1 unità ogni 3T secondi 20 (b) Segnale combinatotrasmette 1 unità ogni T secondi t A1A1 A2A2 t B1B1 B2B2 t C1C1 C2C2 3T3T 0T0T 6T6T 3T3T 0T0T 6T6T 3T3T 0T0T 6T6T t B1B1 C1C1 A2A2 C2C2 B2B2 A1A1 0T 1T 2T 3T 4T 5T 6T Time-division Multiplexing

21

22 Statistical Multiplexing - Concentratore

23 Pulse Code Modulation (PCM) Segnale analogico viene campionato. Convertito in un treno d’impulsi modulati in ampiezza (Pulse Amplitude Modulation) Impulsi sono quantizzati, ad ogni valore quantizzato è associato un numero binario 128 livelli: un numero di 7 bit per campione

24 Pulse Code Modulation (PCM) PCM è una codifica non lineare, i canali di quantizzazione non sono uguali Risoluzione maggiore per ampiezze basse Riduzione della distorsione, ma errore di quantizzazione alle ampiezze alte. 8000 campioni/sec x 8 bit/campione= 64 Kbps per un canale voce digitale 24

25 25

26 26 PCM Nonlinear Quantization Levels

27 27 2 24 1 MUX 1 2 24 b1 2...b 23 22 frame 24... Sistema T1

28 The T1 carrier (1.544 Mbps). 28 TDM


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