in teoria, un metallo (come il rame ad esempio) non dovrebbe avere una migliore capacità di trasportare i segnali elettrici rispetto all'aria? allora perché sui computer per scaricare dei dati da Internet(mezzo rame) si impiega un'eternità, mentre la televisione (mezzo aria) riesce a captare contemporaneamente i segnali di molti canali così velocemente da permettere la visione di filmati? il problema può essere ricondotto solamente al traffico (cioé il cavo deve essere condiviso da più utenti, mentre l'etere no)? grazie
"elagogo" ha scritto nel messaggio news: snipped-for-privacy@posting.google.com...
Ciao. Il punto della tua domanda non sta nel mezzo di trasporto ma in cosa si trasporta. Semplicemente, lungo un cavo elettrico, e quindi il cavo telefonico, passano elettroni, che hanno velocità inferiori a quella di un elettrone libero, che è cmq minore di quella della luce o di un onda elettromagnetica in generale. Il filo, o meglio il suo materiale crea una certa resistenza al loro passaggio, per cui la velocità con cui può passare un'informazione attraverso un cavo è molto bassa. La televione non capta elettroni, ma onde elettromagnetiche che fanno sì oscillare gli elettroni che stanno al suo interno, per trasformare il segnale onda in quello elettrico che permette la visualizzazione, ma chiaramente un onda elettromagnetica si propaga alla velocità della luce.
il discorso e' un pelo complicato... oltretutto per spiegarlo sarebbe necessario sapere che conoscenze di fisica e matematica possiedi visto che sarebbe opportuno scomodare le equazioni di maxwell. cercherà di non usare formule, rinunciando pero' a giustificare quello che ti dirò.
quelli che chiami segnali sono onde elettromagnetiche. ogni onda e' caratterizzata da una frequenza... un segnale e' composto da "tante" onde (diciamo infinite.. qualsiasi cosa possa per te voler dire..). la "distanza" in termini di frequenza tra l'onda di frequenza piu' bassa e quelle di frequenza piu' alta per il tuo segnale si chiama "banda". in prima approssimazione puoi' considerare una banda paragonabile con la bitrate. quando trasmetti il segnale puoi per comodità scomporlo in tutte le onde, vedere come si propagano e poi risommare tutte le onde che ricevi. per avere un segnale non distorto le onde debbono poter viaggiare tutte assieme in modo "uguale" (in realtà ci accontentiamo di meno.. basta una certa regolarità.. condizioni di non distorsione) il problema e' proprio qui... l'aria (o meglio il vuoto) trasporta queste onde in modo corretto. nei mezzi di propagazione guidati non succede questo. le onde si propagano per "modi".. (qui servirebbe un po' di matematica) visto che sono soluzioni delle equazioni di maxwell... non mi piacciono le analogie... e non me ne vengono in mente molte... ma devi pensare come se il tuo segnale per andare da una parte all'altra del cavo possa andare dritto oppure a zig-zag rimbalzando da un conduttore all'altro.. e purtroppo questi modi hanno la brutta caratteristica di trasportare le onde a velocità diverse (fenomeno di dispersione). quindi le componenti del tuo segnale arrivano sovrapposto a tantissime loro repliche.. in che rende impossibile "decifrarlo" in modo corretto. per fortuna non tutti i "modi" esistono a tutte le frequenze.. quindi il doppino ad esempio se lo usi a frequenze relativamente basse ha solo un modo (che si chiama modo TEM trasverso elettro magnetico). dopo una certa frequenza appaiono altri modi rendendo la trasmissione critica. i doppini sono stati progettati per trasportare la voce e a quelle frequenze c'è solo il modo TEM. ci sono tecniche per contenere la banda utilizzata (modulazioni multilivello ad esempio) ma soffrono parecchio per la presenza di "rumore" sulla linea e sui dispositivi.
usando tecniche sofisticate e sopportando anche alcuni modi (se la lunghezza del cavo e' piccola la differenze di velocità dei modi non fa danni gravi perché possiamo avere repliche che non distano piu' del tempo di bit) si e' riusciti ad arrivare a velocità piu' alte vedi tecnologie DSL. sempre con conduttori metallici al posto del doppino si possono usare cavi coassiali in cui il primo modo oltre il tem puo' essere a frequenze molto maggiori del doppini (la frequenza dipende dal raggio del cavo). infatti per collegare l'antenna alla TV si usa un coassiale,, per la cronaca anche le fibre ottiche soffrono di problemi di dispersione ma esistono fibre "speciali" dette monomodali che non hanno questo problema (diciamo che lo hanno molto meno).
(Qui parlo delle prime implementazioni. Magari le cose sono cambiate)
La banda del twisted pair come mezzo e' abbastanza larga. Il problema era che il sistema telefonico (gli switch, ecc.) era progettato per mandare campioni di 8 bit 8000 volte al secondo, quindi 64000 bit al secondo.
Col DSL, i tuoi soliti 64000 bit/s vanno al solito sistema telefonico, ma il resto della banda e' "deviato" verso altre cose.
che onore ;) non e' esattamente il mio campo ma qualcosa posso dire. ne approfitto per chiarire un po' di concetti. E' doveroso partire dal teorema di shannon che dice che la capacità di un canale C e' pari a B*log_2(1+s/n)
dove per capacita' del canale si intende il numero _massimo_ di bit di informazione (quindi utili) che si possono trasmettere con probabilità di errore piccola a piacere, B e' la banda del canale (che si suppone con funzione di trasferimento costante in un intervallo f,f+B e nulla altrove) e s/n rapporto fra la potenza del segnale e quella del rumore (nella banda di interesse). Se consideriamo un doppino, normalmente quando entra in centrale passa per un filtro con banda lorda di 4KHz e poi entra in un convertitore A/D da 8Ksample/secondo a 8 bit (la legge di campionamento non e' lineare a-law in europa e mu-law in USA..) Per inciso.. la voce diventa un flusso da 64Kbit/s.. e questo e' ovviamente il limite dei classici modem e la bitrate di isdn. Per le tecnologie DSL il doppino in centrale e' splittato in 2. Uno finisce al filtro e segue il normale percorso dei doppini classici. L'altra parte finisce nel DSLAM che si occupa della parte DSL. Ovviamente la banda non aumenta.. ma si puo' sfruttare tutta quella dispoibile e non solo il primi 4 KHz.
Purtroppo per la presenza di piu' modi, per la non omogeneità del mezzo e per un sacco di altri motivi la fdt del doppino anche se non limitata a 4KHz e' decisamente "brutta".
Il teorema di shannon parla di canali con banda piatta e quindi non e' utilizzabile direttamente. Quello che si fa e' usare tecnica DMT (Discrete Multi Tone). La banda del doppino viene divisa in tante (256 se non ricordo male) pezzi detti sottoportanti. Anche se la fdt del doppino non e' assolutamente costante la fdt (funzione di trasferimento) di ogni sottobanda si puo' supporre ragionevolmente come costante.
Su ogni sottoportante viene inserito un segnale modulato QASK. Se interessa la modulazione QASK e' fatta cosi' (uso una notazione latex): posto x(t)=sum_i {a_i g(t-iT)+j b_i g(t-iT)} detto segnale in banda base dove a_i e b_i sono 2 sequenze di bit allora s(t)=Re {x(t)e^{j2 \Pi f_0}} e' il segnale trasmesso (j è l'unità immaginaria e f_0 la frequenza della sottoportante)
vista cosi' e' brutta ma vuol dire che si usa un seno per un flusso e un coseno per un altro...
Ovviamente il tempo T e la forma dell'impulso g(t) sono scelti in modo da non espandere troppo la banda in modo che un sottocanale non disturbi gli altri .
A questo punto ci troviamo tanti piccoli canali a cui affidare 2 flussi di bit per ogniuno.
Ovviamente ci sono sottocanali migliori e sottocanali peggiori... e deve essere effettuata una certa ottimizzazione per le potenze da dedicare a ciascuno... (il mondo e' piccolo e credo che l'algoritmo usato sia stato inventato da shannon stesso!)
fatto tutto questo si usano particolari tecniche di codifica e di "mescolamento"... per spremere al massimo il sistema...
Con tutte queste tecniche usate congiuntamente si riescono ad ottenere ottime prestazioni considerando il canale assolutamente "disgraziato".
Piccola nota.. computazionalmente sembra molto complesso ma se non ricordo male facendo un po' di conti e trasformazioni (per questo ho usato la notazione esponenziale per il QASK) si riconosce che visto tutto assieme le operazioni di modulazione e demodulazione sono trasformate e antitrasformate di fourier discrete!! .. e gli algoritmi FFT sono molto molto veloci ;) Se puo' interessare ho trovato questo interessante pdf
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so di non essere stato per nulla chiaro ma la didattica non e' proprio il mio forte...
Mi pare di aver capito l'idea: si adatta il rate di trasmissione alle caratteristiche di ogni segmento di banda. Non ho capito pero' questo: le caratteristiche complessive della linea saranno diverse per ogni coppia di utenti: quindi l'adattamento viene fatto caso per caso, in modo dinamico?
Approfitto poi per tornare su una questione "nominalistica". Giorni fa avevo citato il teorema di Hartley: quello che sopra hai chiamato di Shannon. E anche allora qualcuno mi ha detto "ma non e' di Shannon?"
Ora sono andato a cercare una fonte, e ho trovato che Brillouin lo chiana addirittura "teorema di Hartley-Tuller-Shannon" (ma non da' bibliografia). Suppongo quindi che sia stato capito per gradi, dai tre, o forse indipendentemente? Ho avuto poi sempre la curiosita' di sapere se quello Hartley e' lo stesso del "circuito di Hartley". Qualcuno lo sa?
------------------------------ Elio Fabri Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
si, si chiama equalizzazione adattativa. in generale c'è una fase di "training" all'inizio della comunicazione e poi tracking "durante". Per fortuna il canale in questo caso e' praticamente stazionario. Esistono casi in cui pero' questo non e' vero, nelle comunicazioni cellulari il tempo di coerenza del canale e' paragonabile alla velocità della trasmissione.. e questo complica parecchio le cose. il principio e' sempre quello di adattarsi al canale.. ma ovviamente in modi diversi.. e tipicamente si fa inserendo dei simboli "pilota" noti sia al trasmettitore che al ricevitore.
shannon e' considerato il padre della teoria dell'informazione. mi risulta che venne presentato da shannon nel suo celebre lavoro:
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ho trovato anche questo articolo che parla della storia di questo teorema..
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non l'ho letto con calma.. ma mi sembra di capire che shannon sia stato il primo a ragionare in termini generali di informazione, entropia di una sorgente e di capacità partendo da lavori parziali di altri.
mi permetto anche di osservare che queste ricerche nascevano in un ambiente un po' particolare.. si parlava di crittografia durante la seconda guerra mondiale.. forse altri ci sono arrivati per primi ma non si pubblicava molto visto che era materiale classificato.
un altro teorema fondamentale e' quello di shannon-nyquist.
che dice che se campiono un segnale con una frequenza doppia rispetto alla sua banda non ho perdita di informazione...
nyquist sicuramente ci e' arrivato prima.. e shannon lo ha dimostrato tempo dopo. ;)
credo che gli altri abbiano risolto problemi singoli.. shannon ha creato una teoria matematica dell'informazione
direi di si: Ralph Vinton Lyon Hartley (November 30, 1888 - May 1, 1970) was an electronics researcher. He invented the Hartley oscillator, the Hartley transform, and contributed to the foundations of information theory.
La formula della capacita` di canale (non so se nella forma attuale) era stata ricavata inizialmente da hartley, che pero` non aveva capito di che cosa si trattava. Shannon invece aveva poi sviluppato per bene la teoria, riscoprendo di nuovo il teorema, e accorgendosi di che cosa voleva dire. Di tuller non so nulla.
Si`, e` lui.
--
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
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