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

Commenti

Transcript

V.90, xDSL, ISDN e codifiche di livello fisico sui mezzi
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
Nota di Copyright
Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul
copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle
slides (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video,
audio, musica e testo) sono di proprietà dell’autore prof. Pier Luca Montessoro,
Università degli Studi di Udine.
Le slide possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca,
scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero
dell’Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di
lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione.
Ogni altro utilizzo o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su
supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampe) in toto o in parte è vietata, se non
esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori.
L’informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della
pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata
in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti
senza preavviso. L’autore non assume alcuna responsabilità per il contenuto di queste
slide (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità,
aggiornamento dell’informazione).
In ogni caso non può essere dichiarata conformità all’informazione contenuta in queste
slide.
In ogni caso questa nota di copyright e il suo richiamo in calce ad ogni slide non
devono mai essere rimossi e devono essere riportati anche in utilizzi parziali.
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
2
Lezione 12
V.90, xDSL, ISDN
e codifiche di livello fisico
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
4
L’ultimo miglio
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
5
Impiego dei modem (in teoria)
dati
binari
modem
seg
nal
( an
ep
alo
orta
gic
o) m nte
odu
lato
linea telefonica
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
7
Impiego dei modem (in pratica)
dati
binari
modem
modem
rete digitale della
compagnia telefonica
segnale
analogico
modulato
dati
binari
segnale
analogico
modulato
segnale digitale
che rappresenta il
codec segnale analogico codec
centrale
modulato
telefonica
centrale telefonica
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
8
Impiego dei modem (in pratica)
...0100110...
modem
...0100110...
modem
rete digitale della
compagnia telefonica
...11100110010...
centrale
telefonica
codec
codec
centrale telefonica
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
10
Modem V.90
...0100110...
modem V.90
max
33.6 kb/s
centrale
telefonica
max
56 kb/s
collegamento
digitale
rete digitale della
compagnia telefonica
codec
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
12
ADSL, HDSL, ecc.
cable modem
collegamento
digitale
rete digitale della
compagnia telefonica
centrale cable
modem
telefonica
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
13
ISDN
• Integrated Services Digital Network
• Rappresenta l’evoluzione della telefonia
analogica
• Sostituisce la linea telefonica analogica
commutata con una linea digitale
commutata
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
14
ISDN
codec
...01100...
borchia
utente
...11010101...
2 x 64 kb/s
rete digitale della
compagnia telefonica
centrale
telefonica
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
15
Codifiche di livello fisico
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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...
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
21
Analisi della codifica Manchester
• Garantisce il sincronismo introducendo
una transizione 0-1 o 1-0 in ogni bit
• La sequenza che genera il massimo
numero di transizioni nell’unità di tempo
è una sequenza di tutti 0 o tutti 1
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
24
Analisi di NRZI
• Non garantisce il sincronismo per
sequenze di bit tutti a 0
• La sequenza che genera il massimo
numero di transizioni nell’unità di tempo
è una sequenza di tutti 1
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
26
4B5B
in trasmissione:
0000
4B5B
encoder
11110
NRZI
encoder
in ricezione:
NRZI
decoder
11110
4B5B
decoder
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
quartetto di dato di valore 1
quartetto di dato di valore 2
...
quartetto di dato di valore 14
quartetto di dato di valore 15
linea in stato “quiet”
linea in stato “idle”
halt
start delimiter (I parte)
start delimiter (II parte)
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
28
4B5B
INTRODUCE UN
OVERHEAD DEL
25% (1 BIT OGNI 4)
Esempio:
100 Mb/s ⇒ 125 Mb/s sul mezzo trasmissivo
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
29
Analisi di NRZI
flusso di bit
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
+
NRZI
Tb
Tf
1
T f = 2Tb ⇒ f f = bit rate
2
Esempio: 125 Mb/s ⇒ ff = 62.5 MHz
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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+...
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
31
Analisi di MLT-3
• Non garantisce il sincronismo per
sequenze di bit tutti a 0 (come NRZI)
• La sequenza che genera il massimo
numero di transizioni nell’unità di tempo
è una sequenza di tutti 1 (come NRZI)
• Richiede un miglior rapporto S/N rispetto
a NRZI
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
T f = 4Tb ⇒ f f = bit rate
4
Esempio: 125 Mb/s ⇒ ff = 31.25 MHz
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
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
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
35
Bibliografia
• Libro “Reti locali: dal cablaggio
all’internetworking”
contenuto nel CD-ROM omonimo
• Capitolo 3 e parte dei capitoli 11 e 12
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
36
Come contattare il prof. Montessoro
E-mail:
Telefono:
Fax:
URL:
[email protected]
0432 558286
0432 558251
www.uniud.it/~montessoro
© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2)
37