MODULO
Tecnico delle attività di installazione,
configurazione, manutenzione e
riparazione reti informatiche
TIPOLOGIE DI RETI
E DI MEZZI TRASMISSIVI
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
8
•
•
•
•
•
•
•
•
SOMMARIO
TIPOLOGIE DI RETI E DI MEZZI TRASMISSIVI
Reti di computer
Applicazioni delle reti
Risvolti sociali delle reti
Classificazione delle reti
Dispositivi di rete
Basi teoriche della comunicazione
Mezzi trasmissivi vincolati
Mezzi trasmissivi non vincolati
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
MODULO
8
2
Reti di computer
Definizione
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Rete di computer
Insieme di elaboratori (computer, host)
interconnessi da una singola tecnologia per:
 comunicazione
 condivisione risorse
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
3
Reti di computer
• Rappresentazione di una Rete di computer
Grafo costituito da
 Nodi: i singoli host, computer o dispositivi
elettronici connessi alla rete
 Archi: i mezzi fisici di trasmissione che consentono
la comunicazione tra computer
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
4
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Rappresentazione grafica
Applicazioni delle reti
Ambiti di utilizzo
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
I tipici ambiti di utilizzo delle reti odierne sono
raggruppabili in tre categorie:
• Applicazioni aziendali
• Applicazioni domestiche
• Utenti mobili
5
Applicazioni delle reti
Ambiti di utilizzo
 Condivisione risorse: programmi, dispositivi ma
soprattutto dati e informazioni
 Comunicazione e collaborazione: E-Mail, VoIP,
Audio/Video, Desktop condiviso
 E-Commerce: acquisto e vendita beni e servizi
online
 Uso VPN (Virtual Private Network) per connettere
reti locali situate in luoghi diversi in un’unica rete
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
6
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Applicazioni aziendali
Applicazioni delle reti
Ambiti di utilizzo
 Connessione a Internet: accesso a servizi e
informazioni su rete globale
 Condivisione risorse locali: dispositivi e dati
 Comunicazione: E-Mail, Messaggistica istantanea,
Social Network, Wiki, Forum specialistici
 Intrattenimento: fruizione e distribuzione
Audio/Video (MP3, IPTV, Streaming), Videogiochi
in rete, Casino online
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
7
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Applicazioni domestiche
Applicazioni delle reti
Ambiti di utilizzo
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Applicazioni domestiche
 E-Commerce: acquisto e vendita beni, aste
 Domotica: Monitoraggio e controllo remoto di
dispositivi elettronici, elettrodomestici
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
8
Applicazioni delle reti
Ambiti di utilizzo
 Connessione a Internet: accesso a rete globale e
suoi servizi, attraverso dispositivi portatili (mobili)
e reti wireless
In generale Wireless ≠ Mobilità: la tecnologia senza fili
può essere usata anche da dispositivi fissi e dispositivi
mobili possono comunicare anche via cavo!
 Telefonia cellulare: Comunicazione audio, SMS
 Smartphone: Connessione Internet, Utilizzo
applicazioni in rete
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
9
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Utenti mobili
Applicazioni delle reti
Ambiti di utilizzo
 GPS: Georeferenziazione applicata a servizi
 M-commerce: Pagamento tramite SMS o
applicazione su smartphone per importi di piccola
entità in negozi dotati di apposita tecnologia
 Reti di sensori: sensori su oggetti di uso comune
che raccolgono e scambiano informazioni
 Wearable computer: “computer da indossare” che
forniscono servizi su dispositivi miniaturizzati
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
10
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Utenti mobili
Risvolti sociali delle reti
Le reti di computer consentono pressochè a chiunque
di distribuire contenuti di ogni genere e renderli
disponibili in tempi brevissimi a una moltitudine di
persone.
Tale considerazione è valida soprattutto considerando
l’ampia diffusione della rete globale Internet e dei suoi
servizi: Siti, E-Mail, Forum, Chat, Social network.
Ciò ha determinato una serie di risvolti sociali e relative
problematiche di non semplice risoluzione.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
11
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Tematiche
Risvolti sociali delle reti
Tematiche
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Opinioni personali
Responsabilità degli operatori di rete o dell’autore?
• Violazione diritti d’autore
Responsabilità dei programmi peer-to-peer, dei
provider o di chi scarica materiale protetto da
copyright?
• Politica dei provider di rete e della legislazione
E’ lecito bloccare servizi potenzialmente utilizzabili
per infrangere i diritti d’autore?
E’ lecito censurare opinioni “scomode”?
E’ lecito bloccare l’accesso di singoli utenti?
12
Risvolti sociali delle reti
• Sorveglianza E-Mail/ Traffico dati
E’ lecito che i datori di lavoro o lo Stato controllino i
contenuti di E-Mail e Dati di dipendenti e cittadini?
• Diritto privacy: cookie, raccolta informazioni
personali senza autorizzazione esplicita
• Informazioni non veritiere: pubblicazione di notizie
(volutamente o inconsapevolmente) false
• Contenuti indesiderati: spam
• Contenuti dannosi: virus, malware
• Contenuti criminali: phishing, truffe
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
13
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Tematiche
Risvolti sociali
• Distinzione utente umano/programma
Come stabilire con certezza che l’accesso a un
servizio in rete è eseguito da un utente umano e non
da un programma, magari a scopi malevoli?
• Scommesse e Casino online
Sono eticamente corretti?
Sono legali?
• Legislazioni differenti
Ogni paese ha leggi diverse sull’uso dei servizi di rete:
come conciliarle?
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
14
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Tematiche
Classificazione delle reti
Modalità
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
E’ possibile classificare le reti in diversi modi,
tenendo conto di alcuni parametri:
• Per tecnologia di trasferimento dati
• Per modello di trasmissione dati
• Per topologia
• Per dimensione
• Per tipologia di commutazione
15
Classificazione delle reti
Per tecnologia di trasferimento
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Reti broadcast
Comunicazione uno-tutti
• Reti multicast
Comunicazione uno-molti
• Reti punto a punto (unicast)
Comunicazione uno-uno
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
16
Classificazione delle reti
Per tecnologia di trasferimento
I dati inviati da un host sono ricevuti da tutti gli altri
della rete, indistintamente.
L’host che riceve un dato può verificare se non è di
sua pertinenza e scartarlo.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
17
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Reti broadcast
Classificazione delle reti
Per tecnologia di trasferimento
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Reti multicast
I dati inviati da un host sono ricevuti da un
sottoinsieme degli host della rete
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
18
Classificazione delle reti
Per tecnologia di trasferimento
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Reti punto a punto (unicast)
La comunicazione avviene tra coppie di host:
sorgente e destinazione.
Possono esistere punti (dispositivi) intermedi di
passaggio delle informazioni lungo il cammino.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
19
Classificazione delle reti
Per modello di trasmissione
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Modello Client-Server
L’host Client richiede servizi, l’host Server li offre
• Modello Peer-to-Peer (P2P)
Ogni host offre e riceve servizi in contemporanea
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
20
Classificazione delle reti
Per modello di trasmissione
Tra due host in comunicazione sulla rete:
 Chi richiede servizi (dati, informazioni) è detto Client
 Chi offre servizi (dati, informazioni) è detto Server
In un singolo istante ciascun host può agire da Client
o da Server a seconda che richieda o offra servizi
Nell’accezione più tipica un host è definito in
generale Client o Server se nel suo uso tipico nel
tempo agisce come fruitore o datore di servizi
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
21
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Modello Client-Server
Classificazione delle reti
Per modello di trasmissione
Due host comunicano in modo paritario sulla rete,
inviando e ricevendo informazioni in contemporanea.
In altri termini non è possibile, nel tempo,
individuare tra i due un Client e un Server.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
22
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Modello Peer-to-Peer (P2P)
Classificazione delle reti
Per topologia
Reti ad anello
Reti a bus
Reti a stella
Grafo completo (Maglia)
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
•
•
•
•
23
Classificazione delle reti
Per topologia: ad anello
Gli host condividono un unico mezzo trasmissivo di
forma circolare o sono collegati in serie ad anello.
L’invio dei dati avviene generalmente in unico senso
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
24
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Reti ad anello
Classificazione delle reti
Per topologia: a bus
Gli host condividono un unico mezzo trasmissivo
lineare (bus) con dispositivi terminatori agli estremi o
sono collegati in serie lineare.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
25
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Reti a bus
Classificazione delle reti
Le topologie a bus e ad anello sono state utilizzate per
realizzare fisicamentele prime LAN. Ogni host era
collegato a un unico cavo di rame mediante un
interfaccia di rete con spina a vampiro.
Presentano un grosso svantaggio: se un host o
un’interfaccia si guasta, la rete globale è inutilizzabile.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
26
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Bus/Anello: uso e problemi
Classificazione delle reti
Per topologia: a stella
Ogni host è collegato a un dispositivo concentratore
(hub o switch nelle reti cablate, access point nelle
reti wireless) che gestisce la comunicazione.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
27
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Reti a stella
Classificazione delle reti
La topologia a stella è oggi la più utilizzata fisicamente
per costruire LAN.
A differenza delle reti ad anello e bus, il concentratore
centralizzato ha il vantaggio di garantire la funzionalità
della rete anche in caso di guasto dei singoli host.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
28
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Stella: uso e vantaggi
Classificazione delle reti
Per topologia: grafo completo
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Grafo completo (maglia)
Ogni host è collegato direttamente a ciascun altro
host della rete con un cavo (o altro canale
trasmissivo) dedicato.
E’ la topologia migliore per
prestazioni, ma rimane teorica
(irrealizzabile per costi e limiti
fisici) se il numero di host è
maggiore di poche unità.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
29
Classificazione delle reti
Le topologie elencate sinora sono usate per classificare
le reti sia in termini fisici che a livello logico. Alcune (ES:
bus/anello) sono infatti obsolete nella realizzazione
fisica, ma utili per spiegarne la logica di funzionamento
in alcuni standard di comunicazione.
Inoltre, se nei grafi utilizziamo i nodi per designare
intere reti invece di singoli host, possiamo sfruttare i
modelli topologici per descrivere a livello astratto la
struttura generale di reti complesse (le cosiddette reti
interconnesse).
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
30
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Topologia: fisica, logica e astrazione
Classificazione delle reti
Per dimensione
PAN
LAN
MAN
WAN
Internetworking (internet)
Internet
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
•
•
•
•
•
•
31
Classificazione delle reti
Introduciamo un’importante definizione
preliminare:
Rete = Host + Sottorete
• Host
Dispositivi fisici di elaborazione (Computer) connessi
alla rete.
• Sottorete
Insieme delle linee di comunicazione e degli elementi
di commutazione della rete (infrastruttura).
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
32
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Per dimensione
Classificazione delle reti
Per dimensione : PAN
Personal Area Network
Rete personale di piccole dimensioni (pochi metri).
Connette dispositivi tipicamente utilizzati e posseduti
da un unico utente.
Utilizza spesso collegamenti wireless (Bluetooth,
IrDA…).
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
33
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• PAN
Classificazione delle reti
Per dimensione : LAN
Local Area Network
Rete locale, di dimensioni contenute (stanza,
laboratorio, singolo edificio).
Utilizza solitamente una topologia a stella con hub o
switch. Si interfaccia all’esterno con un router.
Se la rete esterna è analogica necessita per
l’interfaccia anche di un modem.
In una LAN Host e Sottorete appartengono allo
stesso proprietario.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
34
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• LAN
Classificazione delle reti
Se la LAN utilizza mezzi trasmissivi wireless si chiama
WLAN (Wireless LAN) e il concentratore prende il
nome di Access Point.
ES: Rete Domestica composta da PC e periferiche
collegate tra loro da uno switch (mediante cavi)
o un Access Point (connessione senza fili),
connessa a Internet tramite ISP con un
modem/router
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
35
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Per dimensione : LAN
Classificazione delle reti
Per dimensione : MAN
Metropolitan Area Network
Rete metropolitana, delle dimensioni di una città.
ES: Rete TV via cavo negli USA.
Molte città statunitensi sfruttano un’unica
antenna per ricevere i canali televisivi; i segnali
A/V sono inviati via cavo alle singole abitazioni.
Sulla stessa rete è possibile fornire servizi
Internet sfruttando l’infrastruttura preesistente.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
36
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• MAN
Classificazione delle reti
Per dimensione : WAN
Wide Area Network
Rete di ampie dimensioni (nazione, continente).
In una WAN Host e Sottorete hanno proprietari
diversi: la Sottorete è gestita da un provider, gli Host
appartengono a privati o aziende.
Se la WAN è gestita da un provider di servizi che
fornisce connettività Internet ai clienti è detta anche
Rete ISP.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
37
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• WAN
Classificazione delle reti
Per dimensione : internet
Insieme generico di reti interconnesse.
Se le reti utilizzano regole di comunicazione HW/SW
(protocolli) differenti, è necessario un dispositivo
intermedio detto gateway per adattarle.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
38
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Internetworking (internet)
Classificazione delle reti
Per dimensione : Internet
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Internet
Interconnessione di WAN e Reti ISP a livello globale
per fornire servizi specifici (WWW, E-Mail… )
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
39
Classificazione delle reti
E’ utile immaginare le varie PAN, LAN, MAN, WAN come
una gerarchia di reti che, connettendosi tra loro a vari
livelli mediante router e dispositivi intermedi, creano
internet più grandi sino alla rete globale Internet.
MAN 1
WAN 1
LAN 1
LAN 3
PAN 1
WAN 2
LAN 2
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
40
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Gerarchia di reti
Classificazione delle reti
Questo significa che la struttura portante (sottorete
globale) di Internet è un insieme di mezzi trasmissivi e
router a vari livelli gerarchici che veicolano i dati.
MAN 1
WAN 1
LAN 1
LAN 3
PAN 1
WAN 2
LAN 2
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
41
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Gerarchia di reti
Classificazione delle reti
Per tipologia di commutazione
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Commutazione di circuito
Circuito virtuale tra sorgente e destinatario
• Commutazione di pacchetto
Pacchetti instradati singolarmente tramite router
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
42
Classificazione delle reti
Per tipologia di commutazione
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Commutazione di circuito
Tra Sorgente e Destinatario è stabilito un percorso
dati prefissato detto circuito virtuale. Tutte le
comunicazioni seguono tale percorso.
ES: Rete telefonica analogica PSTN.
Tra chiamante e il ricevente si stabilisce,
mediante le centrali di commutazione, un
percorso fisico per la chiamata.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
43
Classificazione delle reti
Per tipologia di commutazione
I dati inviati per la comunicazione sono scomposti in
piccoli blocchi ordinati detti pacchetti.
Ogni pacchetto è instradato separatamente e segue
percorsi anche diversi attraverso router intermedi.
I pacchetti possono giungere a destinazione anche in
ordine diverso dall’invio; sono riassemblati dall’host
ricevente nella sequenza originale.
ES: Rete Internet
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
44
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Commutazione di pacchetto
Dispositivi di rete
Riepiloghiamo i principali dispositivi di rete
incontrati sinora e le loro caratteristiche:
• Host
Generico dispositivo (computer) connesso a una rete
• Hub
Dispositivo concentratore passivo connesso a n host.
Inoltra i dati ricevuti da un host a tutti gli altri cui è
collegato.
Utilizzato nelle LAN; è oramai superato dagli switch.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
45
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Principali dispositivi
Dispositivi di rete
Principali dispositivi
Concentratore “intelligente” connesso a n host.
Inoltra i dati ricevuti da un host direttamente al solo
host destinazione. Utilizzato nelle LAN.
• Router
Dispositivo instradatore. Invia i pacchetti ricevuti al
router successivo sul percorso ritenuto migliore per
raggiungere la destinazione.
Verifica dinamicamente la situazione della rete.
Utilizzato da una rete per interfacciarsi all’esterno.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
46
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Switch
Dispositivi di rete
Principali dispositivi
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Gateway
Dispositivo intermedio di connessione tra reti con
differenti tecnologie di comunicazione (protocolli).
• Modem
Dispositivo di comunicazione tra una rete digitale e
una analogica. Converte il segnale analogico in
digitale e viceversa.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
47
Basi teoriche della comunicazione
Aspetti fondamentali
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Modello generale di comunicazione
• Segnali analogici e digitali
• Analisi di Fourier
48
Basi teoriche della comunicazione
Modello di comunicazione
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Modello generale di comunicazione
Descrive le entità coinvolte in una generica
comunicazione: la Sorgente invia Informazione al
Destinatario sfruttando un Canale (o Mezzo
trasmissivo) sul quale è presente un Disturbo.
Informazione
Sorgente
Destinatario
Canale
DISTURBO
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
49
Basi teoriche della comunicazione
Modello di comunicazione
E’ adatto a descrivere in generale qualunque forma di
comunicazione.
Nel caso di telecomunicazioni (comunicazioni a lunga
distanza attuate con dispositivi elettronici) viene
adattato per considerare le varie tecnologie di
trasformazione dell’informazione attuate prima
dell’invio e dopo la ricezione.
Si giunge così al modello della pagina successiva.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
50
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Modello generale di comunicazione
Basi teoriche della comunicazione
Modello di telecomunicazione
Codifica
Codificatore
Multiplazione
Multiplexer
Informazione
Canale
DISTURBO
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
Modulatore
Blocco Ricevente
Modulazione
Blocco Trasmittente
• Modello generale di telecomunicazione
Demodulazione
Demodulatore
Decodifica
Decodificatore
Demultiplazione
Demultiplexer
Conversione
Conversione
ADC
DAC
Trasduttore
Attuatore
Sorgente
Destinatario
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
51
Basi teoriche della comunicazione
Segnali
Informazione rappresentata mediante una grandezza
fisica. Nelle telecomunicazioni si usano soprattutto:
 Segnali elettrici
 Segnali elettromagnetici
 Segnali ottici
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
52
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Segnale
Basi teoriche della comunicazione
Segnali elettrici ed Elettricità
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Segnale elettrico
Segnale che utilizza una grandezza elettrica
(solitamente la tensione) per rappresentare
l’informazione
• Elettricità
Insieme dei fenomeni fisici riguardanti le forze
elettromagnetiche. Nelle telecomunicazioni si usa:
 Come Energia per il funzionamento dei dispositivi
 Come Segnale per veicolare l’informazione
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
53
Basi teoriche della comunicazione
Rappresentare un Segnale nel tempo
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Grafico tensione/tempo
Rappresentazione della variazione di un segnale
elettrico nel tempo.
Tensione V
v
t
Tempo t
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
54
Basi teoriche della comunicazione
Segnale Analogico
Segnale che può assumere infiniti valori nel tempo.
Nei segnali elettrici è solitamente rappresentato da
un onda. La sua forma più tipica è detta sinusoide:
v
Infiniti valori
di tensione V
t
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
55
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Segnale analogico
Basi teoriche della comunicazione
Segnale Digitale
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Segnale digitale
Segnale che assume nel tempo un numero finito
(determinato) di valori.
v
Valori finiti
di tensione V
t
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
56
Basi teoriche della comunicazione
Segnale Binario
Segnale digitale che assume nel tempo soltanto due
valori, rappresentati logicamente da 0 (valore basso
o Low) e 1 (valore alto o High).
v
2 Valori
di tensione V
1
0
t
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
57
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Segnale binario
Basi teoriche della comunicazione
Segnale periodico
Segnale (Analogico o Digitale) che si ripete uguale nel
tempo a un intervallo regolare detto periodo.
La sinusoide è un tipico segnale periodico analogico.
v
t
Periodo
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
58
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Segnale periodico
Basi teoriche della comunicazione
Periodo, Frequenza
Intervallo di tempo nel quale un segnale periodico si
esprime completamente. Si misura in secondi [s].
• Frequenza f
Numero di volte in cui un segnale si esprime
completamente nell’unità di tempo (secondo).
Si misura in Hertz [Hz].
Periodo e frequenza sono
inversamente proporzionali:
1
T
f
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
1
f
T
59
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Periodo T
Basi teoriche della comunicazione
Analisi di Fourier
Fourier dimostrò il seguente teorema, risultato di
fondamentale importanza pratica nel campo delle
telecomunicazioni:
Ogni segnale periodico può essere scomposto nella
somma di infinite sinusoidi a frequenze diverse,
multiple intere di quella del segnale originario.
Le sinusoidi che, sommate, ricostruiscono il segnale
originario sono dette armoniche.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
60
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Teorema di Fourier
Basi teoriche della comunicazione
Analisi di Fourier
I segnali possono essere non periodici, ma nella
pratica delle telecomunicazioni hanno sempre una
durata finita nel tempo.
Immaginiamo che un segnale non periodico di durata
finita si ripeta all’infinito sempre uguale a se stesso:
risulterà periodico di periodo pari alla sua durata.
Con questo accorgimento il teorema di Fourier è
applicabile a tutti i segnali.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
61
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Teorema di Fourier generalizzato
Basi teoriche della comunicazione
Analisi di Fourier
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Teorema di Fourier: interpretazione grafica
Armonica 1
frequenza f1
=
+
Armonica 2
frequenza f2
+
Armonica 3
frequenza f3
Segnale originario
frequenza f
+
…
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
62
Basi teoriche della comunicazione
Analisi di Fourier
Applicando il Teorema di Fourier possiamo disegnare
un diagramma delle armoniche in cui è scomposto
ciascun segnale: nell’asse orizzontale riportiamo le
frequenze, nell’asse verticale l’ampiezza di ciascuna
armonica.
La sua valutazione prende il nome di analisi nel
dominio della frequenza.
L’insieme delle componenti armoniche è detto
spettro del segnale ed è virtualmente infinito.
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
63
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Analisi nel dominio della frequenza
Basi teoriche della comunicazione
Analisi di Fourier
A
© 2012 Giorgio Porcu – Aggiornamennto 12/10/2012
• Analisi nel dominio della frequenza
Armoniche
f
f1 f2 f3 …
Spettro
Giorgio Porcu - Tipologie di Reti e di Mezzi trasmissivi
64