DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

116

FDM e TDM

FDM

frequency

time TDM

frequency

time

4 sorgenti Esempio:

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Quattro ditte (A, B, C, D) si sono costruite una rete stradale privata per la consegna delle merci

•  Gli automezzi delle ditte si contendono l’uso della strada ed occorre stabilide delle regole –  Divisione per corsia

•  La prima corsia la usa la ditta A, la seconda la ditta B e così via –  Divisione per tempo

•  I mezzi della ditta A usano la strada dalle 6 alle 12, quelli della ditta B dalle 12 alle 18 ...

•  Nelle telecomunicazioni non ci sono corsie, ma abbiamo delle prenotazioni sull’uso del canale

117

Equivalente automobilistico

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Vantaggi: –  Forte protezione contro le

intercettazioni –  Meno sensibile ai disturbi

di frequenza –  “Grande” capacità di trasferimento

•  Svantaggi: –  Serve una

sincronizzazione molto precisa

118

Time and Frequency multiplex

f

t

c

k2 k3 k4 k5 k6 k1

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Code division multiplexing

•  Tutti le sorgenti possono inviare quando vogliono su tutta la banda –  A patto di usare il giusto codice per “codificare” i

dati

119

CDM

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  La tecnica CDM consiste nel miscelare N flussi di bit previa moltiplicazione di ciascuno di questi con una parola di codice Ci scelta fra le N parole di un codice ortogonale

•  Le parole del codice sono costituite da N simboli binari, chiamati chip per distinguerli dai bit di informazione, di durata N volte inferiore al bit di informazione

120

CDM

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Segnali ortogonali

•  Sequenze ortogonali

121

Codici ortogonali

0)()( 21 =⋅∫ tsts

0

0)()(

211

210

=⋅

=⋅

∑

∫

=ii

N

i

T

cc

tCtCC1(t)

C2(t)

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

) Codici ortogonali

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

−=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

−=

nn

nnn HH

HHH

H

2

2 1111

matrici di Hadamart:

{ }{ }{ }{ }1,1,1,1

1,1,1,11,1,1,1

1,1,1,1

3

2

1

0

−−=

−−=

−−=

=

CCCC

Esempio N=4

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Ogni canale ha un suo codice •  Tutti i canali usano tutta la banda

contemporaneamente

•  Vantaggi: –  Efficiente –  Non serve coordinamento –  Forte protezione verso

interferenza ed intercettazione

•  Svantaggi: –  Lento –  Più complesso da gestire

123

Code multiplex

k2 k3 k4 k5 k6 k1

f

t

c

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  È una suddivisione in frequenza fatta senza il multiplexing –  Tipica delle fibre ottiche

•  Un’informazione viene canalizzata su una certa lunghezza d’onda e questa si sposta lungo il mezzo trasmissivo –  In pratica, risolvo diversamente il problema della

modulazione in frequenza

125

WDM

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Synchronous Optical Networking (SONET) •  Synchronous Digital Hierarchy (SDH)

•  Sono varianti minime della stessa tecnologia standardizzate da ETSI e ANSI

•  È un protocollo per la trasmissione dati a circuito che permette di inviare informazioni di più sorgenti sincronizzandole tra loro

•  È totalmente svincolato dal protocollo usato a livello data link

126

SONET/SDH

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Si tratta di un protocollo che fa uso di un multiplexing estremamente pesante

–  Questo per permettere alle sorgenti di avere la loro frequenza indipendente

–  Pensate ad un sistema di campionamento a frequenza altissima

–  Viene fatto uso di padding per accomodare correttamente il payload

127

SONET/SDH

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Un frame prende il nome di STM-1 (Synchronous Transport Module level 1)

•  Gli STM-1 vengono generati ad un rate di 155.52 Mbps (uno esattamente ogni 125 microsecondi) –  … su ogni lunghezza d’onda

•  dproc + dqueue DEVE essere inferiore ai 32 microsecondi

128

SONET/SDH

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Tutt’altro che banale –  Il routing viene fatto a livello di percorso, solo che

per i soliti motivi di scalabilità (si vedano le reti a circuito virtuale in generale) un pacchetto potrebbe dover saltare da un colore all’altro

129

Routing ottico

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

SONET Optical Carrier Level

SONET Frame Format

SDH level and Frame Format

Payload bandwidth(Kbit/s) Line Rate (Kbit/s)

OC-1 STS-1 STM-0 50,112 51,840

OC-3 STS-3 STM-1 150,336 155,520

OC-12 STS-12 STM-4 601,344 622,080

OC-24 STS-24 – 1,202,688 1,244,160

OC-48 STS-48 STM-16 2,405,376 2,488,320

OC-192 STS-192 STM-64 9,621,504 9,953,280

OC-768 STS-768 STM-256 38,486,016 39,813,120

130

Classificazione

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

131

Struttura di un frame

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

132

Dati non sincronizzati

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Disponibilità della connettività –  100% (linea fissa)

•  Banda trasmissiva –  Virtualmente infinita –  In realtà è un problema degli apparati

133

QoS di SONET/SDH

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Ritardo di trasmissione –  Il minimo ottenibile al momento –  Sono fibre ottiche

•  Probabilità di perdita dei dati –  Tipicamente tra 10-9 e 10-12

•  Jitter –  Sempre zero

134

QoS di SONET/SDH

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Sono mezzi trasmissivi cilindrici di silicio formati da un anima (core, nucleo) di silica (SiO2) avvolta in un involucro esterno (cladding, mantello) di silica drogata con Ge, B o Ti

•  La superficie di contatto tra core e cladding realizza uno specchio perfetto

135

Fibre ottiche

core

cladding

Step-index fiber

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Diametro core: da 9 a 65.5µm •  Diametro cladding: 125µm •  Indici di rifrazione: ncore= 1.461, nclad= 1.460 •  Δn = ncore – nclad <<1

–  Tipicamente Δn = 0.001 ~ 0.01 •  Numerical Aperture (NA) (La capacità di raccoglierer la luce, θa)

–  Se ncore = 1.44 e nclad = 1.46, θa = 11.9º, NA = 0.209

136

Qualche valore tipico

core

cladding

Step-index fiber

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Basse perdite di trasmissione •  Bassissime perdite energetiche e termiche •  Banda trasmissiva quasi infinita •  Immunità al rumore elettromagnetico •  Basso costo (in tutti i sensi)

–  I problemi logistici sono una cosa diversa •  Ingombro e peso ridotti •  Materiale resistente e flessibile

–  Rispetto ad altre tecnologie •  Maggiore sicurezza dei dati

–  Niente wiretapping

137

Vantaggi

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Giunzioni •  Raggio di curvatura •  Conversione elettro-ottica

•  Interferenze da radiazioni gamma –  … visto che di questo periodo vanno di moda

138

Problemi

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

139

Trasmissione ottica

Modulator Amplifier Detector

Light Source

Connector Connector

Light Sensor

Transmitter Reciver

Electricity Electricity Light

Glass Fibre

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER 140

Spettro

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Una fibra monomodale una sola lunghezza d’onda mente una multimodale può trasportarne molte –  La differenza è storica ed è stata imposta

dall’evoluzione delle tecniche costruttive –  Il numero di colori ammissibili su una fibra multimodale

è limitato dalle dimensioni del core

•  Ogni colore percorre un percorso geometrico diverso –  Quello che fa il percorso più lungo lo fa principalmente

in un mezzo più veloce; gli indici di rifrazione sono disposti in maniera tale da ridurre le differenze temporali

141

Fibre monomodali e multimodali

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

142

Fibre monomodali e multimodali

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Dispersione modale –  Solo per fibre multimodali –  Causata dalla differenza di percorso dei vari colori –  L’effetto è l’allargamento della durata dell’impulso da

cui una limitazione sulla capacità trasmissiva massima

•  Dispersione cromatica –  Dipende dal materiale –  Causata dalla variazione dell’indice di rifrazione con la

lunghezza d’onda –  L’effetto è una attenuazione troppo forte del segnale

143

Dispersione

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

•  Rappresenta la perdita di segnale sull’unità di lunghezza –  Di solito dB/Km (unità

logaritmica)

•  Determina la massima distanza copribile senza ripetitori

144

Attenuazione

Linout ePP α−=

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER 145

Attenuazioni a confronto

DIP

AR

TIM

EN

TO D

I IN

FOR

MAT

ICA

Arch

itet

ture

Mul

tim

edia

li –

A.A.

201

2-20

13

Dar

io M

aggi

orin

i (da

rio@

di.u

nim

i.it

)

DIGITARE NOME DIPARTIMENTO NEL MASTER

•  Costano troppo –  Per un backbone sono perfettamente accettabili,

ma per uso domestico assolutamente no •  Le schede di rete costano 200$ anziché i 20 di quelle in

rame •  Il cavo costa 5$ al metro

•  Sono meccanicamente fragili –  Basta una curva (neanche) troppo accentuata per

spezzare un cavo

146

Perché non le usiamo ovunque ?