Telecomunicazioni 5

1) descrivere la rete telefonica commutata ed illustrarne funzionamento e caratteristiche; effettuare l’analisi armonica dei più usuali segnali periodici sia in termini matematici sia tramite l’analizzatore di spettro;

2) illustrare le caratteristiche peculiari dei supporti trasmissivi più comuni ed usuali, in particolare delle fibre ottiche e delle linee utilizzate nelle telecomunicazioni; definirne i parametri caratteristici; scegliere, in funzione dell’applicazione specifica, il mezzo trasmissivo più idoneo; presentare in termini formalizzati una fibra ottica e una linea di trasmissione; trattare i più semplici ed usuali casi particolari;

3) presentare i principi di funzionamento delle antenne; definirne tipologia, parametri e caratteristiche;

4) descrivere i principali servizi telematici ed illustrare il modello ISO-OSI; effettuare il collegamento tra due computer tramite rete commutata simulata;

5) definire tipologie e caratteristiche dei sistemi di trasmissione dati; illustrare le principali interfacce e le loro caratteristiche; descrivere tipologia, funzioni, funzionalità e caratteristiche dei modem ; realizzare i collegamenti per la trasmissione dati con linea commutata e tramite linea dedicata;

6) classificare i metodi di modulazione e distinguerne i campi di applicazione; definire principi, scopi e caratteristiche della modulazione; analizzare in termini formalizzati i metodi di modulazione più semplici; illustrare i sistemi di modulazione e demodulazione più semplici; definire la tecnica FDM e quella TDM.

7) illustrare la necessità della standardizzazione; proporre ed analizzare in diverse situazioni i protocolli di comunicazione più semplici; realizzare il collegamento per trasmissione dati ed effettuare l’analisi del protocollo BSC tramite l’analizzatore di protocollo.

(opzionale) illustrare in termini qualitativi i vari tipi di reti per le telecomunicazioni.

N. B.: I precedenti punti rappresentano altrettanti OBIETTIVI INTERMEDI relativiai moduli ed alle fasi di articolazione e sviluppo del percorso formativo.

METODOLOGIA DIDATTICA:

Per conseguire un maggiore coinvolgimento ed una più attiva ed attenta partecipazione degli studenti, per responsalizzarli, per stimolarli ad organizzare tempo ed attività, per addestrarli al lavoro di equipe, per abituarli alla ricerca e selezione bibliografica, per fornire loro più frequenti occasioni di esprimere attitudini , competenze ed abilità personali, per offrire loro l’opportunità di acquisire fiducia in sé stessi e nei propri mezzi, per favorire la loro capacità di rapportarsi agli altri si è deciso di integrare ed alternare la tradizionale lezione frontale con un approccio di tipo “studio assistito”, lavori di gruppo e presentazione dialettica al resto della classe dei prodotti dell’attività di ricerca ed approfondimento dei gruppi.

CONTROLLO:

Almeno una relazione di gruppo (max tre o quattro alunni) o una verifica scritta, orale o di laboratorio è prevista a conclusione di ogni modulo.

STRUMENTI:

Lezioni frontali, lavori di gruppo, esercizi, interventi di studio assistito, supporti multimediali e sw di simulazione, testi vari, appunti, esercitazioni di laboratorio, relazioni degli studenti.

Per le verifiche: interrogazioni, compiti in classe, elaborati a casa, misure ed esercitazioni di laboratorio, test e questionari, relazioni.

RISULTATI ATTESI(*)

Capacità: capacità linguistico – espressive, capacità logico – interpretative, capacità di sintesi e rielaborazione, capacità di apprendimento, capacità di lavorare in gruppo, capacità di documentare adeguatamente il proprio lavoro.

Competenze tecnico - professionali: conoscenza e organizzazione dei contenuti di base (metodi di analisi delle reti elettriche, componenti elettronici fondamentali, analisi e progettazione circuitale, strumentazione e tecniche operative di laboratorio, uso del computer e degli applicativi più usuali).

Competenze trasversali: comprendere il compito, comprendere le situazioni, relazionarsi, comunicare il proprio lavoro, lavorare in equipe, negoziare, affrontare e risolvere i problemi, sviluppare proposte personali, effettuare approfondimenti con autonomia di lavoro, progettare.

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Testo in adozione :

Tranchina – Telecomunicazioni - Vol. 2 - Jackson

Testi di consultazione consigliati:

Baietti, Basso, Denina – Telecomunicazioni – Voll. 1 e 2 – Paravia

Bertazioli – Telecomunicazioni – Voll. A e B - Zanichelli

Biondo, Sacchi - Manuale di elettronica e telecomunicazioni. - Hoepli.

Cecconelli, Tomassini – Le telecomunicazioni – 2 voll. - Calderini

Granatelli, Nardi, Pace, Pompa-Pacchi - Fondamenti di telecomunicazioni - Voll. I e II - Cupido

Kostopoulos - Corso di telecomunicazioni – Petrini

Panella, Spalierno – Corso di telecomunicazioni – Voll. 1 e 2 - Cupido

Tranchina – Telecomunicazioni - Vol. 1 - Jackson

Vallese - Telecomunicazioni analogiche e numeriche - Vol. I e II - Siderea

Smerieri – Esercizi di telecomunicazioni - Petrini

MODULO 1

Sett. – Ott.

Teoria

Laboratorio

· Fibre ottiche (ripetizione).

· Cenni e studio qualitativo (richiami ed approfondimenti) dello sviluppo in serie di Fourier. Esempi.

· Rete telefonica commutata: generalità e tipologie di rete. Centrali di commutazione, tipi di commutazione telefonica. Interconnessione delle reti. Piano telefonico nazionale. Cenni sulla teoria del traffico.

· Sviluppo in serie di Fourier: Formalizzazione, esempi ed applicazioni.

- Indicazioni operative sulla strumenta-zione ed apparecchiature del labo-ratorio.

- Cenni alle reti per telecomunicazione.

- Presentazione di sw multimediale sulle telecomunicazioni.

- Analisi di forme d’onda con l’analizzatore di spettro. Simulazioni di sviluppo in serie di Fourier.

- Centralino telefonico didattico elettro-meccanico “EV”. Chiamata urbana e interurbana.

MODULO 2

Nov. – Gen.

Teoria

Laboratorio

· Linee di trasmissione. Generalità. Costanti primarie e secondarie. Modello di un tratto infinitesimo di linea. Equazioni delle linee e caratteristiche (impedenza caratteristica; costanti di propagazione, di attenuazione e di fase; velocità di fase e di gruppo). Onde incidente, riflessa e stazionaria. Coefficiente di riflessione e rapporto d’onda stazionario. Esempi: linea ideale in cortocircuito, aperta, chiusa su impedenza caratteristica; linea ideale lunga l/8, l /4 e l /2.

· Antenne. Generalità. Dipolo elementare. Diagramma di radiazione. Potenza associata al campo e. m. Antenna filiforme: caratteristiche e campo e. m. generato. Dipolo a mezz’onda. Principali parametri e caratteristiche delle antenne (impedenza d’ingresso, resistenza di radiazione, larghezza di banda e guadagno). Antenne di tipo marconiano; principio delle immagini virtuali. Dipolo ripiegato (cenni). Cenni sulle antenne riceventi: generalità e parametri caratteristici (area ed altezza efficace; potenza ricevuta e potenza trasmessa).

- Uso di sw didattico.

MODULO 3

Feb. – Mar.

Teoria

Laboratorio

· Fondamenti di telematica. Generalità, evoluzione dei servizi di telecomunicazioni.

Principali servizi telematici: Videotel, VAS (Value Added Service), E-Mail (Electronic Mail), PT Postel, Televideo RAI, Videolento.

· Modello ISO/OSI.

· Sistemi di trasmissione dati (Apparati e raccomandazioni per la trasmissione dati a livello fisico). Generalità. I sistemi di trasmissione dati nella catena di comunicazione. Struttura dei collegamenti: generalità; tipologie di linea, di rete, di esercizio e di trasmissione. Caratteristiche della linea di trasmissione dati (banda passante, velocità e capacità trasmissiva, sicurezza della trasmissione e trasparenza della rete). Confronto tra reti commutate e reti dedicate.

Il problema dell’interfacciamento. Generalità. Interfacce di uscita (interfacce parallele e seriali). L’interfacciamento tra DTE e DCE. Interfacce per trasmissione dati (Centronics ed RS 232C). L’interfaccia EIA RS-232C / CCITT V.24 (Raccomandazioni CCITT V.24, CCITT V.28 e ISO 2110).

I modem. Generalità e caratteristiche.

Modem in banda fonica. Generalità; modalità command (sistema chiamante e sistema chiamato) e modalità link; comandi Hayes (cenni ed esempi). Schema a blocchi e modalità operative di un modem fonico.

Modem fonici commerciali. Generalità. Cenni alle caratteristiche principali di alcuni modem (Modem V.21, V.22, V.22 bis, V. 23, ecc.). Conclusioni; pregi e difetti.

Modem in banda base. Generalità. Schema a blocchi e modalità operative.

- Centralino telefonico elettronico mod EAX-82/EV. Collegamento a 300 bit/sec su linea commutata.

- Modem fonico V21/V23 mod. MF 83/EV: connessione tra due modem

- Trasmissione dati tramite Data Tester con collegamento su linea commutata con centralino EAX-82/EV e modem fonici MF 83/EV a 300 bps ed a 1200 bps

- Trasmissione dati con collegamento come nel caso precedente, ma con l’inserimento di linee telefoniche artificiali e generatore di rumore mod. 83/EV e con misura del tasso d’errore.

- Trasmissione dati a 300 bit/s a stampante remota con collegamento su linea commutata con centralino EAX-82/EV e modem fonici MF 83/EV.

- Collegamento con linea dedicate tramite modem in banda base.

MODULO 4

Mar. – Mag.

Teoria

Laboratorio

· Sistemi di modulazione

· Generalità; scopo, classificazione e metodi di modulazione

· Tecniche di manipolazione dei segnali analogici.

· Generalità e classificazione delle frequenze. Analisi della modulazione di una portante con un segnale analogico.

· Modulazione di ampiezza

· Analisi della modulazione di ampiezza (prodotto di modulazione, indice di modulazione, spettro di frequenza). Potenza di un’onda modulata in ampiezza. Rappresentazione vettoriale della portante modulata di ampiezza con segnale sinusoidale. Concetti generali sulla modulazione con segnali periodici non sinusoidali. Tipi di modulazione di ampiezza (DSB, SSB e VSB) e relative considerazioni.

· Cenni ai sistemi di modulazione d’ampiezza.

· Generalità e schemi di principio. Il modulatore bilanciato ad anello

· Cenni sulla demodulazione di ampiezza.

· Generalità. Rivelatore ad inviluppo: schema e principio di funzionamento.

· Modulazione angolare

· Generalità. Modulazione di frequenza (FM). Modulazione di fase (PM).

· Modulazione di frequenza

· Generalità.

· Analisi ed espressione della portante modulata in frequenza, indice di modulazione in frequenza, spettro di frequenza della portante modulata in freq. da un’onda sinusoidale, banda passante, potenza associata all’onda modulata in frequenza.

· Confronto tra la modulazione di ampiezza e quella di frequenza.

· Schema di principio di un modulatore di freq. (cenni).

· Tecniche di manipolazione di portante sinusoidale con segnali digitali

· Generalità. Modulazioni digitali. Occupazione di banda di segnali binari. Concetto di velocità di trasmissione (bit/sec) e di rapidità di modulazione (baud).

· ASK (Amplitude Shift Keying)

· Generalità, considerazioni qualitative e rappresentazione grafica, vantaggi e svantaggi, velocità di trasmissione.

· FSK (Frequency Shift Keying)

· Generalità, rappresentazioni grafiche, frequenze di manipolazione, indice e rapidità di modulazione, requisiti, limiti e svantaggi.

· PSK (Phase Shift Keying)

· Generalità, rappresentazione grafica, condizioni, inconvenienti.

· DPSK (Differential Phase Shift Keying)

· Generalità e vantaggi.

· QAM (Quad Amplitude Modulation)

· Generalità, rappresentazioni grafiche, codifica multilivello (dibit, tribit, quadribit, ecc.), vantaggi.

· Considerazioni conclusive.

· Multiplazione a divisione di frequenza, FDM (Frequency Division Multiplexing).

· Generalità e principio della tecnica FDM.

· Sistemi a propagazione guidata basati sulla tecnica a divisione di frequenza (multiplazione FDM).

· Formazione del multiplo con semplice modulazione.

· Multiplazione con il metodo della doppia modulazione; formazione di un gruppo primario a 12 canali.

· Principali sistemi a frequenze portanti.

· Formazione di gruppi secondari da 60 canali.

· Sistemi di trasmissione di segnali analogici con portante impulsiva

· Generalità e campionamento. PAM (Pulse Amplitude Modulation), PWM (Pulse Width Modulation), PPM (Pulse Position Modulation) e PCM (Pulse Code Modulation).

· Scomposizione in serie di Fourier di un’onda rettangolare.

· Campionamento. Teorema di Shannon (enunciato e concetti fondamentali).

· Quantizzazione (lineare).

· Modulazione ad impulsi di ampiezza (PAM)

· Generalità e concetti generali. Schema di principio del sistema di rice-trasmissione PAM.

· Modulazione ad impulsi di codice (PCM)

· Generalità. Quantizzazione lineare. Numero di bit e codifica, rumore di quantizzazione

· Cenni alla quantizzazione non lineare. Schemi di principio di un sistema di rice-trasmissione PCM; schemi di principio del modulatore e del demodulatore.

· Multiplazione a divisione di tempo, TDM (Time Division Multiplexing).

· Generalità e principio della tecnica TDM.

· Multiplessaggio dei segnali PAM.

· Confronto tra sistemi TDM ed FDM

· Tecniche di manipolazione di portante digitale con segnali digitali

· Generalità e considerazioni sulle limitazioni di banda. Modulazione in banda base per collegamenti con linee dedicate.

· DPSK (Differential Phase Shift Keying) su portante digitale

· Generalità, rappresentazioni grafiche, considerazioni conclusive.

- Internet: accesso, navigazione, ricerca.

- Simulazioni e sw didattico multimediale sulle modulazioni

- Trasmissione dati tramite Data Tester con collegamento su linea commutata con centralino EAX-82/EV e modem fonici MF 83/EV a 300 bps ed a 1200 bps

- Trasmissione dati con collegamento come nel caso precedente, ma con l’inserimento di linee telefoniche artificiali e generatore di rumore mod. 83/EV e con misura del tasso d’errore.

- Trasmissione dati a 300 bit/s a stampante remota con collegamento su linea commutata con centralino EAX-82/EV e modem fonici MF 83/EV.

- Collegamento con linea dedicate tramite modem in banda base.

MODULO 5

Maggio

Teoria

Laboratorio

· Protocolli di comunicazione

· Generalità. Protocolli asincroni e sincroni. Protocolli sincroni orientati al carattere e protocolli sincroni orientati al bit.

· Protocollo asincrono Start/Stop

· Protocolli di secondo livello

· Generalità.

· Protocolli sincroni orientati al carattere: BSC (BSC1, BSC2, BSC3).

· Codici; trame di controllo e trame informative; caratteri di controllo; time-out; cenni al controllo d’errore in ricezione (BCC e CRC).

· Diagramma di flusso della logica di colloquio completo, gestita dal BSC per collegamento point-to-point.

· Collegamento multipoint. Generalità; fasi di polling e di selecting. Procedure general polling, specific pollig e specific selecting. Formato del messaggio per il BSC3. Modalità operative del cluster (control mode e text mode). Esempio di sessione su linea multipunto. Diagramma di flusso della logica di gestione del polling/selecting.

(Opzionale) Classificazione e caratteristiche delle reti per telecomunicazione.

- Cenni alla rete Internet e ai relativi protocolli.

- Collegamento per trasmissione dati con impiego dell’analizzatore di protocollo.

Roma, Ottobre 1999

Vitaliano Smorfa

(* ) Non astratto e “di principio” bensì formulato, in considerazione del quotidiano, del contesto generale e delle effettive ed usuali condizioni di preparazione degli alunni, sulla base dei programmi che è stato possibile svolgere realmente e concretamente negli ultimi due anni scolastici.

(*) Al di là dei consueti criteri e strumenti di valutazione di acquisizione di alcuni contenuti e capacità non sono stati ancora individuati e definiti adeguati metodi e parametri di misurazione dei risultati attesi. Allo stato attuale essi sono basati esclusivamente su criteri qualitativi, interiorizzati, non parametrizzati e non standardizzati dei singoli docenti. I docenti del corso C hanno individuato dei descrittori e sono tuttora impegnati nello studio per la definizione, individuazione e standardizzazione di adeguati criteri, strumenti e indicatori di valutazione dei risultati attesi.

Realizzazione: Prof.ri C. Campione, U. Libertini, V. Smorfa e studenti del Corso C con l'assistenza tecnica dei Sig.ri T. Gallo e P. Pieroni

Coordinamento: Prof.ri CarmelaCampione, Ulderico Libertini eVitaliano Smorfa

Ideazione e progettazione: Ing. Prof. Vitaliano Smorfa