Capitolo 3: Livello fisico

TTT LUYELL

I! livello fisico si occupa della trasmissione di un di bit lungo un mezzo di trasmissione(in forma elettrica o ottica o anche wireless).

Il flusso di bit sul mezzo di trasmissione avviene un bit alla volta, cioè in modo (latrasmissione si dice invece quando i bit che compongono un byte vengono trasmessicontemporaneamente come all'interno del computer o su un cavo parallelo).

Il livello fisico è il livello inferiore di uno stack di protocolli che risiede sul computer; definiscetutte le caratteristiche meccaniche, elettriche e funzionali per la e ladei ma non si occupa dei mezzi di trasmissione; il limite del suo ambito è laportajJiconnessione con il mezzo di trasmissione.

In pratica il livello fisico deve i dati in modo che possano essere trasportati dal mezzodi trasmissione; il metodo di codifica dipende dalle caratteristiche del mezzo di trasmissioneusato; per esempio per trasmettere informazioni su un filo di rame si modula una variabile fisicacome la tensione o la corrente.

Per codificare e trasportare i dati vengono usate le onde elettromagnetiche; la serie dioscillazioni usate costituisce un

Su un mezzo di trasmissione ilsegnale che porta i dati può esseretrattato in modo analogico o inmodo digitale.Per si intendeun segnale che varia con continuitànel tempo; persi intende un segnale che variain modo discreto nel tempo, cioèche mantiene lo stesso valore perun certo intervallo di tempo,cambiando poi bruscamente divalore.

Comunque il fenomeno fisico (leusato

per trasportare il segnale è ana-logico; un segnale impiega uncerto tempo per passare da unostato all'altro, quindi un segnaledigitale non viene trasportato inmodo esatto.

-> Segnale analogico

Segnale digitale

J Segnale analogico e segnale digitale

Le onde che costituiscono il segnale hanno una certa frequenza, da cui dipendono le caratteristichedel segnale. Al crescere della frequenza si possono trasportare più dati poiché per. codificare i datisi usano le variazioni di stato che sono appunto più frequenti alle frequenze più alte.

Per la trasmissione dei segnali sono importanti due valori: la banda di frequenza del segnalee l'ampiezza di banda del mezzo di trasmissione.

Modulo 2:1 livelli inferiori del modello OSI

M EM1A BEL SEGGALEII segnale (per esempio la variazione dei valori di tensione o di corrente) può essererappresentato come una del f(t); si dice che si studia il segnale nel

del

Nel dominio del tempo sono importanti la e la ne! tempo de! segnale;si può vedere la forma d'onda del segnale con uno strumento chiamato oscilloscopio.

II segnale rappresentato come funzione f(t) può essere analizzato matematicamente mediantedi

Ogni funzione periodica g(t) con periodo Tpuò essere rappresentata come dì(funzioni espresse come somma di seni e coseni). Questa sommatoria è chiamata diConoscendo la serie di Fourier si può ricostruire la funzione originale.Ogni segnale che ha una durata finita può essere gestito immaginando che sia periodico (che siripeta successivamente in modo uguale).

-1,1

Segnale periodico ottenuto dalla somma di due sinusoidi di frequenza diversa

IN DIdi una funzione periodica g(t) con periodo T(e frequenza f=1/T):

g(t)=M + A, seno* + B1cosoA + A2sen2cot + B2cos2o>t + A3sen3cot + B3cos3cot + ...

dove co = 2nf=2n(1/T) è detta

11 valore costante Me dato dal valore medio del segnale e ne rappresenta la componentecontinua.

La prima sinusoide, detta ha la stessa frequenza f del segnale eampiezza minore, ma più grande di tutte le altre armoniche.L'armonica del secondo ordine ha frequenza doppia della frequenza del segnale (21) e ampiezzaminore dell'armonica fondamentale.Le armoniche successive hanno frequenza che è un multiplo crescente della frequenza delsegnale e ampiezza sempre minore delle armoniche precedenti.I coefficienti A.e 6, indicano l'ampiezza delle armoniche; alcuni coefficienti possono avere valorenullo e quindi alcuni termini possono essere assenti, in base alla forma d'onda del segnale.

, Per un'onda quadra la serie contiene solo le armoniche dispari in seno (A1sencot+A3sencoti + A5sencot +...); le ampiezze diminuiscono rapidamente all'aumentare della frequenza.

Capitolo 3: Livello fisico

Misura nel dominiodel tempo

Misura nel dominiodella frequenza

Figura 3.3 4na//s; d/ un segnale nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza

Oltre che nel dominio del tempo si può studiare un segnale anche nel dominio della

Lo sviluppo in serie di Fourier è un'operazione matematica che fa passare il segnale dal domi-

,± L tmPf° 3 T"H- e6"6 freqUenZe'Per UP S69nale periodic°:se » Se9na|e ™n è periodiserve la trasformata di Fourier che impiega gli integrali. ^

Nel dominio della frequenza sono importanti lo spettro di frequenza e la banda di frequenza-te spettro di frequenza è un grafico delle ampiezze in funzione della frequenza e la banda difrequenza e l'intervallo di tutte le frequenze significative per definire il segnale.

Si può vedere lo spettro di frequenza con uno strumento chiamato analizzatore di spettro Perun segnale penodico lo spettro è discreto e le componenti sono chiamate righe; se il segnalenon e penodico lo spettro è continuo y

Dominio del tempo Dominio della frequenza

1 3 5 7 9 f(kHz)

Spettro di frequenza

3.41 Onda quadra nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza

? S69na'e è imP°rtante la banda * frequenza del segnale, cioèi frequenze delle sinusoidi che descrivono il segnale.