Introduzione ai sistemi di trasmissione

Un sistema di trasmissione è l'insieme di apparati e mezzi trasmessivi che consentono la trasmissione di informazioni da una sorgente(o da più sorgenti poste nello stesso luogo) a un utilizzatore(o a più utilizzatori posti nello stesso luogo).

Sistema Di Telecomunicazione

• Trasmettitore

Riceve l'informazione della sorgente e la pone nella forma più adatta a essere inviata sul canale di comunicazione

• Canale di comunicazione

Comprende il mezzo trasmissivo utilizzato per collegare i luoghi in cui sono posti la sorgente e l'utilizzatore, nonché gli apparati che consentono al segnale emesso dal trasmettitore di giungere al ricevitore con qualità accettabile, limitando quindi il degrado che l'informazione subisce nel transitare attraverso il canale stesso.

• Ricevitore

Preleva il segnale fornito dal canale di comunicazione e lo pone nella forma richiesta dall'utilizzatore, cercando di limitare il degrado dell'informazione..

L'informazione passando attraverso questi blocchi viene degradata a causa di:

• Distorsioni

Possono essere definite come una modifica non desiderata della forma di un segnale, provocata dalla non idealità dei circuiti e dei mezzi trasmissivi utilizzati.

• Rumore

Può essere definito come tutto ciò che si somma al segnale utile, in modo essenzialmente casuale, degradandone il contenuto informativo.

Nel caso vi siano più sistemi di telecomunicazioni che operano alle stesse frequenze o frequenze adiacenti è possibile che si verifichino delle interferenze, cioè disturbi reciproci tra i sistemi stessi.

Il parametro che definisce la qualità nel caso dei sistemi di trasmissione tradizionali è perciò il rapporto S/N(Potenza del segnale/Potenza del rumore).

Un sistema di trasmissione deve soddisfare le seguenti condizioni, in modo che il trasferimento avvento con il minor degrado:

S/N sufficientemente alto

Minor distorsioni possibili

Nel caso in cui voglio mandare il mio segnale a distanze lunghe, utilizzo degli amplificatori.

Essi vanno inseriti:

in trasmissione, in modo da fornire al canale un di ampiezza adeguata segnale

lungo la linea(amplificazione intermedia), in modo da evitare che il segnale diventi eccessivamente debole e quindi che sia fortemente disturbato dal rumore in linea

in ricezione, in modo da fornire all'utilizzatore un segnale di livello appropriato.

Con le tecniche fin qui esposte è possibile trasmettere su una linea un segnale elettrico anche a distanze molto grandi.

Questo segnale viene detto in banda base, in quanto è ottenuto per semplice trasduzione.

Questo tipo di segnale si chiama segnale analogico.

Nel caso in cui non è necessario trasmettere in linea e posso farlo via radio utilizzo queste tecniche:

• Modulazione

Consente di traslare in frequenza un segnale, cioè di trasmetterlo in banda centrata attorno a una frequenza opportuna(detta frequenza portante) invece che nella sua banda originaria, ottenendo così la trasmissione in banda traslata(o trasporta).

In questo modo è possibile:

trasmettere un segnale via radio

traslare in frequenza un segnale

• Multiplazione

Tecnica che permette ai segnali emessi da più sorgenti condivise uno stesso mezzo trasmissivo, mantenendo comunque la possibilità di separarli e di fornirli al destinatario corretto, lato ricezione(detta demultiplazione).

Per migliorare ulteriormente il sistema si possono introdurre due funzioni.

Esse sono:

• Filtraggio

Ha due compiti fondamentali:

limita gli effetti del rumore

nel caso si adottino tecniche di multiplazione, definisce con precisione l'entità della banda che viene assegnata al segnale utile.

• Equalizzazione

Ha lo scopo di ridurre le distorsioni che il segnale subisce e viene normalmente effettuata prima di ogni amplificazione.

Un sistema di trasmissione digitale è invece un sistema che permette di trasmettere informazioni attraverso l'invio in linea di sequenze di impulsi, che rappresentano i bit con i quali si codifica l'informazione che si vuole trasmettere.

Nel caos in cui si sogliono trasmettere segnali vocali in modo digitale, occorre introdurre anche le seguenti funzioni:

• Codifica vocale

Consente di trasformare il segnale(analogico) fornito dal trasduttore in una sequenza di bit.

• Multiplazione a divisione di tempo, o TDM(Time Division Multiplexing)

Consente a più segnali di condividere uno stesso mezzo trasmissivo, trasmettendo in linea una sequenza di impulsi(segnale digitale).

Un sistema di trasmissione digitale permette di effettuare la rigenerazione del segnale, invece della semplice amplificazione.

Anche nei sistemi digitali si utilizzano tecniche di equalizzazione che aiutano il riconoscimento del contenuto informativo associato al segnale elettrico che si riceve.

In un sistema di trasmissione digitale, l'effetto del rumore e delle distorsioni è quello di provocare errori nell'interpretazione dei bit ricevuti.

La presenza di errori degrada la qualità del segnale che si codifica.

Quindi la qualità attraverso un parametro denominato BER(Bit Error Rate)(= Numero di bit errati/ Numero totali di bit trasmessi).

Vantaggi di un sistema digitale rispetto a uno analogico:

Maggiore immunità a rumore e disturbi

Possibilità di trasmettere con lo stesso sistema trasmissivo segnali di natura diversa, purchè digitali o digitalizzati.

Infine, in un sistema di trasmissione dati, che consente lo scambio di informazioni tra elaboratori, occorre che vengano introdotte, tra le altre, le seguenti funzioni:

• Codifica di sorgente

Consente nell'utilizzare un codice adatto alla traduzione in bit delle lettere dell'alfabeto, dei numeri, ecc..

• Codifica di canale

Consente di rilevare e correggere degli errori intervenuti durante la trasmissione.

Anche nella trasmissione dati si devono adottare degli opportuni protocolli, per definire le regole con le quali avviene lo scambio informativo.

I protocolli sono infatti l'insieme delle procedure adottate dagli elaboratori per effettuare uno scambio di informazioni.

Poiché non sarebbe funzionale un unico protocollo che affronti l'intero problema della comunicazione tra elaboratori, si è seguita la strada della suddivisione gerarchica delle funzioni da svolgere, operando nel seguente modo:

Sono state individuate le funzioni da svolgere per ottenere la comunicazione tra elaboratori

Si sono raggruppate le funzioni simili

Sono stati definiti dei protocolli per il colloquio tra strati pari

Sono state definite delle interfacce per il colloquio tra strati adiacenti

In questo modo si ottiene una architettura di rete, che permette agli elaboratori di colloquiare.

La più famosa è l'architettura del TCP/IP, un'altra è il modello ISO/OSI.

Bipoli

Il Bipolo è una rete complessa accessibile attraverso una sola coppia di morsetti e di cui interessa il comportamento esterno.

Il comportamento esterno è definito dal legame tra la tensione e la corrente ai morsetti di accesso, cioè dall'impedenza Z che si presenta ai morsetti d'ingresso.

L'impedenza Z di un bipolo è perciò ottenibile come rapporto tra la tensione che si misura ai suoi capi e la corrente che si applica.

Condizioni di adattamento

Z_u impedenza del carico

Z_g impedenza gel generatore

Adattamento di uniformità

Consente di non avere riflessioni di segnale.

Z_u = Z_g

Adattamento energetico

Consente di avere il massimo trasferimento di potenza da generatore a carico, anche nel caso in cui il carico sia complesso.

Z_g = Z_u; in particolare R_g=R_l

Quadripolo

Il Quadripolo è una rete complessa accessibile attraverso due coppie di morsetti e di cui interessano solo gli effetti esterni.

Un quadripolo prende il nome di doppio bipolo quando le correnti presenti su ciascuna coppia di morsetti hanno, in modulo, lo stesso valore ma direzione opposta.

Adattamento di quadripoli

Z_in=V₁/I₁

Z_out=V₂/I₂|_E=0

Un quadripolo è adattato quando:

Adattamento ai morsetti d'ingresso Z_g = Z_in

Adattamento ai morsetti di uscita Z_u = Z_out

Impedenze immagini e iterative

Si definiscono impedente immagini(Z_i1,Z_i2) di un dato quadripolo due impedenze che godono della seguente proprietà: "Se si collega ai morsetti d'uscita l'impedenza Z_{i2 ,} l'impedenza che si misura ai morsetti d'ingresso(Z_in) risulta pari a Z_i1; viceversa, chiudendo i morsetti d'ingresso su un'impedenza pari a Z_i1, l'impedenza misurata ai morsetti d'uscita(Z_out) risulta pari a Z_i2"

Si definiscono invece impedenze iterative(Z_1k, Z_2k) due impedenze che godono della seguente proprietà: "Se si chiudono i morsetti d'uscita sull'impedenza Z_2k, l'impedenza mostrata ai morsetti d'ingresso (Z_in) risulta pari a Z_2k; viceversa, se si chiudono i morsetti d'ingresso sull'impedenza Z_1k, l'impedenza mostrata ai morsetti d'uscita(Z_out) risulta pari alla Z_1k stessa"