ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati
Trasmissione dati
Caratterizzazione
Materiali
Cavi Coassiali
Doppino
Fibre Ottiche
1
Trasmissione Dati – Trasformata di Fourier
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasformata di Fourier
v(t) segnale periodico di periodo T


1
v(t )  c   an cos( 2 fnt )   bn sin( 2 fnt )
2
n 1
n 1
T
2
c   v(t )dt
T0
T
2
an   v(t ) cos( 2fnt)dt
T0
T
2
bn   v(t ) sin( 2fnt)dt
T0
2
Trasmissione Dati – Trasformata di Fourier
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Tempo
Intensità
Ampiezza
Trasformata di Fourier
1
f 
T
Frequenza
3
Trasmissione Dati – Trasformata di Fourier
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Ampiezza
Trasformata di Fourier
1
f 
T
Intensità
Tempo
1
2
3
4 5 6 7
8
Frequenza
4
Trasmissione Dati – Trasformata di Fourier
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Ampiezza
Trasformata di Fourier
1
f 
T
Intensità
Tempo
1
2
3
4 5 6 7
8
Frequenza
5
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Teorema di Nyquist
Teorema di Nyquist
Bit rate: “bit” trasmessi per unità di tempo
L : numero di livelli logici utilizzati
B : Banda del canale trasmissivo
BitRate  2B log 2 L
6
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Teorema di Shannon
Teorema di Shannon
Bit rate: “bit” trasmessi per unità di tempo
S/N : rapporto segnale rumore
B : Banda del canale trasmissivo
S

BitRate  B log 2 1  
 N
7
Trasmissione Dati – Parametri caratteristici
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Attenuazione
Rappresenta il rapporto fra il segnale ricevuto e quello
trasmesso
X
v
V1
V2
 V2 
  20 log 10  
 V1 
1
X
0,l

0,0l
(dB) 0,00l
8
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Parametri caratteristici
Diafonia
Trasferimento di segnale fra linee adiacenti
v
V1
V2
Va
Vb
9
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Parametri caratteristici
Diafonia
v
V1
V2
Va
Near End Cross-Talk (NEXT)
Far End Cross-Talk (FEXT)
Vb
V 
NEXTdB  20 log 10  1 
 Va 
 V1 
FEXTdB  20 log 10  
 VB 
10
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Parametri caratteristici
Problemi
La misura di NEXT è significativa solo per la parte iniziale
del canale di trasmissione per i problemi di attenuazione.
Nella definizione di FEXT non si tiene conto dei percorsi
diversi per quanto riguarda l’attenuazione
Equal level FEXT (ELFEXT)
ELFEXTdb  FEXTdB   ab(db)
11
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Parametri caratteristici
ACR (Attenuation to Cross-Talk Ratio)
v
V1
V2
Va
Vb
ACRdb  NEXTdB   db
12
Trasmissione Dati – Parametri caratteristici
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
ACR (Attenuation to Cross-Talk Ratio)
X
1

0,l
ACR
0,0l
NEXT
0,00l
Nell’ipotesi che il Cross-Talk sia l’unico disturbo, ACR
rappresenta il rapporto segnale/rumore espresso in dB
13
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Parametri caratteristici
ACR (Attenuation to Cross-Talk Ratio)
v
V1
V2
Va
VN  V110
Va  Vb10


NEXT
20

V1  Vb
Vb
v


S Va
10 20


NEXT

N VN
10 20
20


20
S
10
 20 log 10
 NEXTdb   db
NEXT

N db
10 20
14
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Parametri caratteristici
Delay Skew
Ritardi di propagazione fra canali
v
v
V1
V2
Va
Vb
15
Trasmissione Dati – Parametri caratteristici
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Velocità di Propagazione
Ordine di grandezza per rame e fibre ottiche
vp 
2
c  2  108 m / sec
3
BitRate  10Mbs
1 2

c  20m
10M 3
BitRate  100 Mbs

1 2
c  2m
100M 3
BitRate  1Gbs

1 2
c  20cm
1G 3
16
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Mezzi di Trasmissione
Mezzi Elettrici
Cavi Coassiali
Doppino
Mezzi Ottici
Fibre Ottiche
Collegamenti Wireless
Radio
Raggi Infrarossi
Aria
17
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Mezzi di Trasmissione
Spettro Elettromagnetico
104
10 5
Microonde
108
Doppino
10 9
Infrarosso
1011
Satellite
Visibile
Radio
UV
1014
Raggi X
1016
10 22
Fibre Ottiche
Coax
TV
18
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Cavi Coassiali
Schermo
Conduttore
Isolante
Guaina
 r r
Z 0  138
a
b
r
b
log
r
a
19
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Cavi Coassiali
Trasmissione sbilanciata
20
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Doppino
Isolante
Conduttore
 r r
Z 0  138
a
b
r
b
log
r
a
21
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Doppino
Trasmissione bilanciata
 VI / 2
VI
 VO / 2
 VI / 2
 VO / 2
VI  VI
VO    
2  2


VO

  VI

22
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Doppino
Disturbi elettromagnetici

 VI / 2
VI
 VI / 2
VO 
VI
 V

 vm    I  vm   VI
2
 2

VI
 vm
2
V
 I  vm
2


VO
Emissioni elettromagnetiche
23
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Doppino
Categorie:
1
Telefonia Analogica
2
Telefonia Digitale
3
Trasmissione Dati fino a 16MHz
4
Trasmissione Dati fino a 20MHz
5
Trasmissione Dati fino a 100MHz
New
6
Trasmissione Dati fino a 250MHz
24
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Doppino
Caratteristiche:
Impedenza
Capacità
100 15 
6 nf / 100m
Freq  0.1MHz
Velocità di propagazione
0,6c
Resistenza
9,4  / 100m
25
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Doppino
Caratteristiche:
Attenuazione (dB/100m)
NEXT (dB@100m)
Freq.(MHz) Cat.3
Cat.4
Cat.5
Freq.(MHz) Cat.3
Cat.4
Cat.5
1
2.56
2.13
2.07
1
41
56
62
10
9.86
7.23
6.57
10
26
41
47
16
13.15 8.88
8.22
16
23
38
44
20
10.2
9.21
20
36
42
22.04
100
100
32
26
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Linee su PCB
Conduttore
Isolante
w
r
t
h
87.0
 5.98h 
Z0 
ln 
1/ 2
 r  1.41  0.8w  t 
27
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Linee su PCB
Conduttore
r
Isolante
0
K (k )
Z0 
4.0 Er K (k ' )
0  376.7
w
h
 w 
k  sec h

 2 .0 h 
 w 
k  tanh 

2
.
0
h


28
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Fibre Ottiche
Caratteristiche:
Larghezza di Banda (ordine dei GBps)
Dimensioni Ridotte
Bassa attenuazione (Ripetitori ogni 100Km)
Immunità ai disturbi elettromagnetici
29
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Fibre Ottiche
Core
Rivestimento
Cladding
n2
n1
a
b
30
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Fibre Ottiche
Legge di Snell
n = indice di rifrazione
2
n2
n1
n1  n2
1
n1 sin 1  n2 sin  2
31
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Fibre Ottiche
Legge di Snell
Riflessione Totale
n2
n1
n1  n2
1
1
 n2 
1   c  arcsin  
 n1 
32
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Fibre Ottiche
n2
n1
n2
n1  1.5
n2  1.475
a
 1.475 

 c  arcsin 
  79.5
 1.5 
 a  290   c   21
33
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Fibre multimodali discrete
n1
Costante
n2
n1
n2
34
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Fibre multimodali aIndice Graduale
n1
Diminuisce dal centro verso l’esterno
n2
n1
n2
35
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Fibre Monomodali
n1
Costante Dimensioni uguali alla lunghezza d’onda
n2
n1
n2
36
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI

db / Km
10
I
II
900
1300
5
III
2
1
0,5
1925
 nm
37
ARCHITETTURA E COMUNICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRONICI
Trasmissione Dati – Mezzi di Trasmissione
Larghezza di Banda
I Finestra
800-900 nm
150 MHz/Km
II Finestra
1250-1350 nm
500 MHz/Km
II Finestra
Laser Multimodale
1250-1350 nm
1 GHz/Km
I Finestra
Laser Monomodale
1250-1350 nm
10 GHz/Km
III Finestra
1500-1550 nm
100 GHz/Km
38