Trasmissione Dati



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comunicazioni

introduzione


Col termine Comunicazione si intende lo scambio di informazioni, in maniera comprensibile e significativa (ed efficace), tra due o più entità (persone, macchine, sistemi di natura diversa, ecc.) tra le quali si sia stabilito un qualche linguaggio.

Qualora la comunicazione avvenga a distanza allora si parla di Telecomunicazione (TLC).

Un sistema di comunicazione (o telecomunicazione) è un insieme di dispositivi, apparati, strutture, mezzi, procedure, risorse tali da consentire lo scambio di messaggi, contenenti informazioni, tra due entità (sorgente e destinatario).

In prima istanza, un generico sistema TLC può essere rappresentato come nelle slide TD01 e TD02, i cui elementi sono di seguito descritti.


Nota 1


Tralasciando, per semplicità, di trattare in questa sede taluni aspetti, per così dire “non tecnici”, della teoria della comunicazione (semiotica), si cercherà in qualche modo di tenerne conto, rinviando per essi ad altri materiali didattici (Comunicazione Visiva) ed a spiegazioni a parte.

Nota 2


Nel trattare i segnali (vedasi dispense Elaborazione Numerica dei Segnali) bisogna tenere conto di diversi fenomeni che possono verificarsi in condizioni normali o particolari (attenuazioni, sfasamenti, distorsioni, interferenza, riflessione, risonanza, battimenti – vedi Glossario TD).

In particolare, il rumore può essere classificato in due modi:



  • Rumore di origine esterna (o impulsivo), dovuto a cause di interferenza tra circuiti (diafonia, scariche elettriche, ecc.) o ad interferenze esterne di natura ambientale (onde e.m., ecc.); questo tipo di rumore, influenzando la durata dei segnali digitali, crea diversi problemi nelle TD.

  • Rumore di origine interna (o di fondo), dovuto a cause inerenti i circuiti stessi (rumore termico o effetto Johnson, rumore di shot o granulare o effetto Schottky, rumore di flicker, ecc.).

I vari tipi di rumore, che deteriorano in modi diversi e più o meno intensi il flusso delle informazioni, non sono in genere del tutto eliminabili.

Come esemplificato nella slide TD02, si può intuire che nei sistemi digitali si riesce più facilmente ad ottenere l’immunità ai disturbi nei segnali.



Elementi di un Sistema TLC

  • Sorgente: fonte dell’informazione, da essa viene emesso un Messaggio (scelto o desiderato tra un insieme di messaggi possibili) ed inoltrato al trasduttore, per essere convertito in segnale.

  • Trasduttore: dispositivo che attua la conversione del messaggio in un Segnale (p.es. elettrico), tale che:

  • rappresenti adeguatamente il (contenuto informativo del) messaggio;

  • sia di tipo idoneo per essere trattato dal sistema di comunicazione e per essere trasferito su di un determinato mezzo trasmissivo;

il trasduttore inoltra il segnale al trasmettitore.

  • Trasmettitore: dispositivo che agisce sul segnale al fine di adattarlo al sistema di comunicazione (in particolare al mezzo trasmissivo) ed alle modalità trasmissive. Effettua un trattamento del segnale (in trasmissione) consistente in un processo di Evoluzione ed Adattamento (modulazione, codifica, amplificazione, filtraggio, equalizzazione) e ne attua la trasmissione sul mezzo trasmissivo.

  • Mezzo trasmissivo: supporto o via per il trasporto del segnale (fili, cavi, fibre ottiche, spazio, satelliti). Effettua il trasferimento del segnale dal trasmettitore al ricevitore.

  • Ricevitore: dispositivo che riceve il segnale evoluto e lo rielabora al fine di riadattarlo al sistema ed alle modalità trasmissive, operando, in un certo senso, in modo inverso al trasmettitore. Effettua un trattamento del segnale (in ricezione) consistente in un processo di Ricostruzione ed Adattamento (demodulazione, decodifica, ecc.) allo scopo di ricostruire il segnale originario e conferirgli le caratteristiche necessarie per gli stadi successivi.

  • Attuatore: dispositivo che attua la conversione del segnale in un messaggio idoneo ad essere interpretato da un determinato destinatario. L’attuatore (o trasduttore di ricezione) opera, in un certo senso, in modo inverso al trasduttore di trasmissione, generando dal segnale il messaggio originario per inoltrarlo al destinatario.

  • Destinazione: destinatario dell’informazione. Riceve il messaggio emesso dalla sorgente (quanto più possibilmente) nella forma dovuta (e nei tempi previsti).

  • Disturbi: componenti indesiderate che agiscono sugli elementi del sistema di telecomunicazione (prevalentemente imputabili al mezzo trasmissivo ma dovute anche agli altri elementi della catena trasmissiva) causando alterazioni non volute dei segnali. La (inevitabile) presenza del disturbo o rumore (noise) nelle comunicazioni reali, unitamente ad altre problematiche, implica generalmente l’adozione di opportuni accorgimenti per ridurre tali fenomeni a livelli trascurabili e per effettuare il Controllo degli Errori.

Classificazioni

I sistemi TLC possono essere classificati in vari modi, a seconda della natura degli elementi che li compongono (tipi di messaggi e di segnali da trattare, mezzi trasmissivi utilizzati, modalità logico-procedurali adottate nello scambio delle informazioni, modalità di interfacciamento dei dispositivi e di interconnessione dei collegamenti, ecc.).

Dal punto di vista del tipo di informazioni trattate, si possono distinguere le tipologie base di sistemi TLC elencate in tabella, ove sono sintetizzati solo gli impieghi più comuni dei corrispondenti sistemi.

sistema TLC messaggio impieghi segnale

Audio voce telefono elettrico-analogico

suono radio e.m.-analogico

Video luce televisione e.m.-analogico

cinematografo elettrico-analogico

Telematico dati elaboratori elettrico-numerico

sistemi digitali elettrico-numerico

In base alla natura del segnale, le trasmissioni possono suddividersi in due branche principali:



  • Trasmissioni Analogiche

In cui si impiega un segnale continuo nel tempo. Il problema fondamentale concernente tale tipo di trasmissioni è quello della fedeltà: occorre poter ricostruire, in ricezione, la forma d’onda del segnale trasmesso senza che questo subisca alterazioni (causa i disturbi), le quali, data la natura analogica del segnale stesso, influenzerebbero comunque la ricezione; in altri termini, la trasmissione deve essere caratterizzata da un buon rapporto segnale/rumore (slide TD02).

  • Trasmissioni Digitali

In cui si impiega un segnale numerico (bits in codice). Le problematiche fondamentali concernenti tale tipo di trasmissioni consistono nel conservare la integrità dei dati (nessuna perdita di bit durante la trasmissione) e nel mantenere il sincronismo tra trasmettitore e ricevitore, onde garantire una corretta decodifica dei dati ed eliminare i ritardi. Le trasmissioni digitali, data la natura del segnale, sono in genere meno influenzabili dai disturbi che quelle analogiche. La gestione degli errori può essere svolta adottando codifiche ridondanti (codici autorivelatori e autocorrettori). La comunicazione tra sistemi analogici e numerici può avvenire previa conversione dei segnali da analogico a digitale e viceversa (vedi dispense Elaborazione Numerica dei Segnali).

Dal punto di vista del tipo di mezzo trasmissivo impiegato, si possono distinguere i seguenti tipi di trasmissioni:



  • Trasmissioni per Onde Guidate

In cui il mezzo trasmissivo è di natura fisica (fili, cavi, fibre ottiche); tali trasmissioni sono poco adatte per grandi distanze (disturbi eccessivi, necessità di approntare accorgimenti per rigenerare e rilanciare i segnali tramite nodi di commutazione, collegamenti complessi, costi alti) e praticamente impossibili per distanze non terrestri.

  • Trasmissioni per Onde Irradiate

In cui la via trasmissiva è lo spazio (trasmissioni cosiddette senza fili); tali trasmissioni sono quelle più adatte per le comunicazioni spaziali e sono basate sulle onde e.m. e sui satelliti.

In linea di massima, le trasmissioni per irradiazione implicano:



  • l’impiego di idonei trasmettitori e ricevitori (antenne), eventualmente orientati in modo opportuno (direzione del fronte d’onda), sensibili alle onde e.m.;

  • un’ulteriore fase di trasduzione del segnale, da elettrico ad e.m. e viceversa, affinchè esso sia fruibile dai dispositivi elettrici ed inviabile nello spazio;

  • l’impiego di opportune tecniche di modulazione e di appropriati dispositivi con determinate risposte in frequenza, affinchè il segnale sia efficacemente distinto e propagato nello spazio.

Nota 3: Nozioni sui Quadripoli

Col termine Quadripolo si intende un circuito avente due morsetti di ingresso, collegati all’alimentazione, e due morsetti di uscita, collegati al carico.

Un circuito complesso (amplificatore, filtro, trasformatore, linea trasmissiva, ecc.) può essere pensato, ai fini di darne una rappresentazione elettrica schematica e semplificata, come un quadripolo, riducendo opportunamente le grandezze che lo riguardano alle grandezze caratteristiche di un quadripolo; in altri termini, un circuito complesso può essere modellizzato, per certi scopi, tramite un circuito semplice equivalente assimilandolo ad un quadripolo con determinati ingressi e uscite (tensioni, correnti, impedenze).

Un quadripolo si dice attivo se è costituito da elementi in grado di produrre ed elaborare opportune grandezze elettriche (tensioni e correnti), i quadripoli attivi sono pertanto idonei a fornire quelle caratteristiche che consentono di trasmettere ed adattare le grandezze elettriche nell’ambito di un sistema (o di una connessione in cascata di quadripoli); sono esempi di quadripoli attivi: gli oscillatori, gli amplificatori, diversi trasduttori ed attuatori, i trasmettitori ed i ricevitori.

Un quadripolo si dice passivo se è costituito da elementi di tipo dissipativo, siano essi conservativi (condensatori, induttori) o non conservativi (resistenze, conduttanze, diodi); un mezzo trasmissivo corrisponde ad un quadripolo passivo.

Un modello di quadripolo ed un modello semplificato di sistema TLC basato sui quadripoli è dato nella slide TD03.

Si noti che agli estremi del modello di sistema TLC si hanno quadripoli attivi ed al centro (mezzo trasmissivo) un quadripolo passivo.

Tra le problematiche principali concernenti i quadripoli (attenuazione, rumore, ecc.) giova accennare a quella concernente l’adattamento di un quadripolo: adattare un quadripolo significa trovare la condizione ottimale del quadripolo, cioè la situazione in cui il quadripolo può fornire la massima potenza al carico in ogni istante; tale condizione si può ottenere quando Zc=Zg, percui si parla anche di adattamento di impedenza (del generatore col carico o viceversa).



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