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Concetti sulle trasmissioni in rete

Scritto da Alessio Carta il . Inserito in Concetti base . Visite: 5718

In questo articolo tratteremo in modo breve e sinstetico alcuni concetti chiave delle comunicazioni in rete e della trasmissione dati in generale: larghezza di banda, banda passante, banda larga, banda base, comunicazioni full duplex e half duplex,  trasmissioni sincrone e asincrone, trasmissioni broadcast e unicast.

Larghezza di banda

Tenendo a mente il concetto di banda, ossia l’intervallo di frequenze disponibili per una trasmissione, introduciamo un altro concetto, quello della larghezza di banda, ossia la capacità di trasporto delle informazioni di un mezzo trasmissivo. Nelle comunicazioni analogiche, la larghezza di banda viene misurata in frequenza (Hertz, Kilohertz, Megahertz), data dalla differenza tra la più alta e la più bassa frequenza supportata. Hertz rappresenta il numero di cicli che il segnale analogico completa al secondo. Per capire meglio il concetto di larghezza di banda analogica, si può prendere in considerazione un collegamento telefonico standard. La frequenza più bassa disponibile per gli utenti del telefono è 300Hz, mentre la massima è di 3300Hz. Sottraendo la più bassa frequenza (300Hz) dalla frequenza più alta (3300Hz), la larghezza di banda di una linea telefonica standard è data dal valore di 3000Hz. Nelle comunicazioni digitali la larghezza di banda è rappresentata dal numero di bit al secondo trasmessi (bps = bit al secondo, Kbps = kilobits al secondo, Mbps = megabit al secondo).

 

I concetti di banda passante, banda larga e banda base.

Per banda passante si intende l'intervallo di frequenze che un dato segnale contiene, o che un dato apparecchio è in grado di trattare.

Con una trasmissione in banda larga (broadband signaling), le comunicazioni viaggiano come segnali analogici e viene usata una porzione di banda passante con più segnali sullo stesso mezzo, che possono sovrapporsi quindi sul medesimo canale ricorrendo alla loro modulazione con portanti di differente frequenza. Questa tecnica, detta multiplazione a divisione di frequenza, suddivide di fatto il mezzo trasmissivo in più canali che operano indipendentemente l'uno dall'altro, consentendo trasmissioni simultanee. Si hanno inoltre canali  separati in ingresso e in uscita. Un esempio di trasmissione in banda larga è dato dal sistema di trasmissione televisivo.

Con una trasmissione in banda base (baseband signaling), viene utilizzata l'intera larghezza di banda dei mezzi di comunicazione per un singolo canale. Il segnale viene trasmesso direttamente senza ricorrere a una modulazione per mezzo di una frequenza portante e la trasmissione è permessa ad un solo nodo per volta. Ricorrendo però a una tecnica di multiplazione a divisione di tempo, ossia assegnando delle finestre temporali a ogni canale di comunicazione, risulta possibile inserire nel mezzo trasmissivo pacchetti di dati provenienti da più sorgenti, dando l'apparenza di una comunicazione simultanea. Le trasmissioni in reti Ethernet sono un esempio di trasmissione in banda base.

 

Full duplex e half duplex

In una comunicazione full-duplex, i dispositivi comunicanti sono in grado di trasmettere e ricevere informazioni nello stesso tempo. Il mezzo trasmissivo permette di definire due percorsi separati per i due sensi del flusso dati, ovvero non vi è contesa per il suo utilizzo. La modalità full-duplex permette di fatto di raddoppiare la banda passante aggregata del mezzo trasmissivo, ad esempio in una connessione 100BaseTX full-duplex, entrambi i nodi possono operare alla velocità di 100Mbps, ottenendo di fatto 200Mbps.

In una connessione half-duplex invece non è possibile trasmettere in entrambe le direzioni contemporaneamente. È come una strada a senso unico alternato. In altre parole, il dispositivo di rete in una comunicazione half-duplex non è in grado di inviare un messaggio mentre ne riceve un’altro.

 

Trasmissioni sincrone e asincrone

Nella trasmissione asincrona i dati sono trasmessi uno alla volta; il mittente invia il dato e poi continua la propria esecuzione. Asincrona sta proprio a significare l’assenza di sincronismo tra l'invio dell’informazione e la risposta. La comunicazione sincrona si ha invece quando il mittente invia il messaggio rimanendo in attesa finchè il ricevente non invia la risposta. Sia nella comunicazione sincrona che in quella asincrona, il trasmettitore deve avvertire il ricevitore dell'inizio e della fine della trasmissione. Nella modalità asincrona questo meccanismo si identifica con un semplice bit di start ed uno di stop; la trasmissione sincrona invece avviene attraverso una specifica temporizzazione dei dati nella quale le informazioni di temporizzazione per lo scambio dei dati sono comprese nei dati stessi. Mittente e destinatario inoltre devono essere d'accordo sulla velocità di trasmissione. Ad esempio, se il mittente è in grado di trasmettere a 9600 bit per secondo e il ricevitore è in attesa per 2400 bit per secondo, le informazioni verranno perse.

 

Trasmissioni broadcast e unicast

Nelle reti di calcolatori, quando un’informazione è destinata ad un solo computer, si ha una trasmissione unicast. Concettualmente una connessione unicast corrisponde ad una connessione punto-punto.
Diversamente, quando l’informazione è destinata a tutti i calcolatori di una rete, si ha una trasmissione broadcast. In generale, il concetto di broadcast si riferisce a una comunicazione rivolta a tutte le entità di un determinato livello. Possiamo infatti parlare, in senso lato, anche di broadcast di livello applicativo facendo riferimento ad una applicazione che invia messaggi a tutti gli interlocutori di un certo ambiente. Si definisce dominio di broadcast un insieme di computer che possono scambiare dati a livello datalink (livello 2 della pila ISO-OSI), senza che questi debbano risalire fino al livello di rete in altri nodi dello stesso insieme. Tipicamente, due diversi domini di broadcast sono separati da un router.

 

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