V.90, xDSL, ISDN e codifiche di livello fisico sui mezzi

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RETI DI CALCOLATORI
E APPLICAZIONI TELEMATICHE
Prof. PIER LUCA MONTESSORO
Facoltà di Ingegneria
Università degli Studi di Udine
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
1
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2
Lezione 12
V.90, xDSL, ISDN
e codifiche di livello fisico
3
Lezione 12: indice degli argomenti
• Sfruttare al massimo l’ “ultimo miglio”
• Modem V.90
• ADSL, xDSL
• ISDN
• Codifiche di livello fisico sui mezzi
trasmissivi
• il problema della sincronizzazione e della
banda passante
• NRZ, NRZI, Manchester, MLT-3
4
L’ultimo miglio
5
Impiego dei modem (in teoria)
dati
binari
modem
seg
nal
( an
ep
alo
orta
gic
o) m nte
odu
lato
linea telefonica
dati
binari
modem
6
La telefonia oggi
voce
segnale
analogico
centrale
telefonica
voce
rete digitale della
compagnia telefonica
segnale digitale
che rappresenta il
codec segnale analogico
segnale
analogico
codec
centrale telefonica
7
Impiego dei modem (in pratica)
dati
binari
modem
modem
rete digitale della
segnale
analogico
modulato
dati
binari
segnale
analogico
modulato
segnale digitale
che rappresenta il
codec segnale analogico codec
centrale
modulato
telefonica
centrale telefonica
8
Impiego dei modem (in pratica)
...0100110...
modem
...0100110...
modem
rete digitale della
...11100110010...
centrale
telefonica
codec
codec
centrale telefonica
9
Modem V.90
• Supera il limite del rumore di
quantizzazione dovuta alla codifica A/D
• Richiede un collegamento digitale alla
centrale telefonica su cui è attestato
l’utente
10
Modem V.90
...0100110...
modem V.90
max
33.6 kb/s
centrale
telefonica
max
56 kb/s
collegamento
digitale
rete digitale della
codec
11
ADSL, HDSL, ecc.
• ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line
• HDSL: High-Bit-Rate Digital Subscriber
Line
• In generale: xDSL
• Eliminano completamente le
apparecchiature in banda fonica per
utilizzare al meglio il doppino telefonico
• Richiede l’installazione della
apparecchiature nella centrale telefonica
12
ADSL, HDSL, ecc.
cable modem
collegamento
digitale
rete digitale della
centrale cable
modem
telefonica
13
ISDN
• Integrated Services Digital Network
• Rappresenta l’evoluzione della telefonia
analogica
• Sostituisce la linea telefonica analogica
commutata con una linea digitale
commutata
14
ISDN
codec
...01100...
borchia
utente
...11010101...
2 x 64 kb/s
rete digitale della
centrale
telefonica
15
Codifiche di livello fisico
16
Codifica bipolare (RZ: return-to-zero)
flusso di bit
0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
clock del
trasmettitore
RZ
+
0
-
RICHIEDE 3 LIVELLI
17
Codifica NRZ: non-return-to-zero
flusso di bit
0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
clock del
trasmettitore
+
NRZ
-
RICHIEDE 2 LIVELLI
18
Analisi di NRZ
• Non garantisce il sincronismo per
sequenze di bit uguali
• La sequenza che genera il massimo
numero di transizioni nell’unità di tempo
è: 01010101...
19
Analisi di NRZ
flusso di bit
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
+
NRZ
Tb
Tf
1
T f = 2Tb ⇒ f f = bit rate
2
Esempio: 1 Mb/s ⇒ ff = 500 kHz
20
Codifica Manchester
flusso di bit
0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
clock del
trasmettitore
+
Manchester
-
CODIFICA INSIEME
IL CLOCK E I DATI
21
Analisi della codifica Manchester
• Garantisce il sincronismo introducendo
una transizione 0-1 o 1-0 in ogni bit
è una sequenza di tutti 0 o tutti 1
22
Analisi della codifica Manchester
flusso di bit
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
+
Manchester
Tb
Tf
T f = Tb ⇒ f f = bit rate
Esempio: 10 Mb/s ⇒ ff = 10 MHz
23
NRZI: non-return-to-zero-inverted
(on one)
flusso di bit
0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
clock del
trasmettitore
+
NRZI
-
TRANSIZIONE = 1
MANTIENE LO STATO = 0
24
Analisi di NRZI
sequenze di bit tutti a 0
è una sequenza di tutti 1
25
Come garantire il sincronismo?
• Bisogna garantire la presenza, ogni tanto,
di un bit a 1 (che viene codificato con
una transizione)
• Si utilizza una “transcodifica” dei dati da
trasmettere: 4B5B
26
4B5B
in trasmissione:
0000
4B5B
encoder
11110
NRZI
encoder
in ricezione:
NRZI
decoder
11110
4B5B
decoder
0000
27
4B5B: alcuni esempi
simbolo
0
1
2
...
E
F
Q
I
H
J
K
codifica
11110
01001
10100
...
11100
11101
00000
11111
00100
11000
10001
significato
quartetto di dato di valore 0
...
linea in stato “quiet”
linea in stato “idle”
halt
start delimiter (I parte)
start delimiter (II parte)
28
4B5B
INTRODUCE UN
OVERHEAD DEL
25% (1 BIT OGNI 4)
Esempio:
100 Mb/s ⇒ 125 Mb/s sul mezzo trasmissivo
29
Analisi di NRZI
flusso di bit
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
+
NRZI
Tb
Tf
1
2
Esempio: 125 Mb/s ⇒ ff = 62.5 MHz
30
Codifica MLT-3
flusso di bit
0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
clock del
trasmettitore
MLT-3
+
0
-
LO STATO CAMBIA
(BIT A 1) CICLICAMENTE:
0+0-0+0-0+...
31
Analisi di MLT-3
sequenze di bit tutti a 0 (come NRZI)
è una sequenza di tutti 1 (come NRZI)
• Richiede un miglior rapporto S/N rispetto
a NRZI
32
Analisi di MLT-3
flusso di bit
MLT-3
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
+
0
Tb
Tf
1
4
Esempio: 125 Mb/s ⇒ ff = 31.25 MHz
33
E il futuro?
• Per Gigabit Ethernet su TP si utilizza:
• trasmissione contemporanea su 4 coppie
• full duplex su ogni coppia tramite DSP
• codifica a 5 livelli (di cui uno per
forwarding error correction) a 125 Mbaud
• 1 byte / simbolo
• 125 Mbaud · 8 bit/simbolo = 1 Gb/sec
• NOTA: passare da 3 a 5 livelli richiede
un miglior rapporto S/N
34
Lezione 12: riepilogo
• Sfruttare al massimo l’ “ultimo miglio”
• Modem V.90
• ADSL, xDSL
• ISDN
• Codifiche di livello fisico sui mezzi
trasmissivi
• il problema della sincronizzazione e della
banda passante
• NRZ, NRZI, Manchester, MLT-3
35
Bibliografia
• Libro “Reti locali: dal cablaggio
all’internetworking”
contenuto nel CD-ROM omonimo
• Capitolo 3 e parte dei capitoli 11 e 12
36
Come contattare il prof. Montessoro
E-mail:
Telefono:
Fax:
URL:
[email protected]
0432 558286
0432 558251
www.uniud.it/~montessoro
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