Segnali, mezzi trasmissivi, trasmissioni e cause di degradazione della qualità del segnale

Segnali

Un segnale può essere definito in vari modi, nel campo delle telecomunicazioni si tratta di una grandezza fisica che trasporta l’informazione all’interno di un canale o mezzo trasmissivo (comunemente chiamato anche cavo). Quest’ultimo è un canale fisico sul quale i segnali viaggiano da un punto ad un altro punto, un esempio è il cavo Ethernet, utile per trasportare dati da e verso internet.

I segnali si possono distinguere principalmente in due tipologie:

  • Analogici: dato un intervallo, all’interno di esso il segnale può assumere infiniti valori.
  • Digitali: il segnale assume valori finiti, in quanto la codifica è svolta in base 2, detta anche codifica binaria (il segnale può valore 0 o 1).

       Figura 1 – Segnale analogico e segnale digitale

Nel primo casquindi il segnale è continuo nel tempo (ascissa del piano cartesiano) e nelle ampiezze (ordinata del piano cartesiano), viceversa per il secondo caso.

Il principale vantaggio dei segnali digitali è la maggiore immunità al rumore rispetto ai segnali analogici, in quanto la trasmissione binaria consiste in soli due valori, quindi è più semplice riconoscere, a destinazione, i diversi stati del segnale. Inoltre, con questa trasmissione, è possibile adottare metodi di rivelazione e correzione degli errori, oltre a introdurre la crittografia, capace di rendere più sicuro un messaggio privato.

Se necessario è possibile convertire un segnale analogico in un segnale digitale tramite il metodo PCM (Pulse Code Modulation).

Mezzi trasmissivi

Come accennato in precedenza, i mezzi trasmissivi (o canali) trasportano il segnale, contenente l’informazione, dalla sorgente alla destinazione.

Un mezzo trasmissivo può essere di tre tipi:

  • Elettrico: sfrutta le proprietà elettriche dei conduttori (solitamente in rame) per propagare il segnale.
  • Ottico: utilizza la luce come sorgente.
  • Wireless: avviene attraverso le onde elettromagnetiche (scoperte da Heinrich Hertz verso la fine dell‘800, si tratta di onde costituite da un campo elettrico ed un campo magnetico, possono andare da 0 a 300 GHz).

I segnali wireless, a contrario dei segnali elettrici e ottici, sono segnali viaggianti nello spazio libero, quindi senza una copertura fisica. Ciò porta ad una minore sicurezza, in quanto chiunque può intercettare questi segnali.

Le frequenze delle onde elettromagnetiche più basse (inferiori ai 30 MHz), se incidenti sulla ionosfera (strato atmosferico dove è presente una concentrazione molto alta di elettroni e ioni), vengono riflessi verso la superficie della terra, contribuendo alla propagazione del segnale wireless.

Modalità di trasmissione di un segnale

Ogni trasmissione utilizza una delle seguenti modalità di trasmissione:

  • Simplex: la trasmissione del segnale può avvenire solo in una singola direzione (dal trasmettitore al ricevitore), un esempio è la televisione (è possibile ricevere ma non è possibile inviare informazioni, infatti non è possibile interagire con i programmi televisivi).
  • Half-duplex: la trasmissione del segnale può verificarsi in entrambe le direzioni ma in tempi diversi (dal trasmettitore al ricevitore o dal ricevitore al trasmettitore). Un esempio è il Walkie-Talkie, è possibile inviare e ricevere sullo stesso dispositivo ma non contemporaneamente.
  • Full-duplex: si possono trasmettere e inviare dati allo stesso tempo nello stesso dispositivo, l’esempio più comune di questa modalità di trasmissione è il telefono (i due utenti della comunicazione possono parlare contemporaneamente).

Figura 2 – Trasmissione simplex

Figura 3 – Trasmissione Half – duplex

Figura 4 – Trasmissione Full – duplex

Cause di degradazioni del segnale durante una trasmissione

Il segnale, durante la trasmissione, può subire variazioni a causa dell’ambiente in cui le informazioni viaggiano. Ci sono principalmente tre cause dovute a questo:

  • Attenuazione: riduzione della forza del segnale, causando, in ricezione un segnale con potenza minore rispetto al segnale trasmesso. Ciò comporta un peggioramento della qualità del segnale. L’attenuazione viene misurata in decibel (dB).
  • Rumore: segnale indesiderato che si sovrappone al segnale contenente le informazioni da inviare alla destinazione. Il rumore può essere causato anche dal mezzo trasmissivo.
  • Distorsione: l’onda del segnale risulta distorta, rendendo l’informazione incomprensibile. La distorsione può avvenire in diversi parametri associati al segnale (ampiezza, frequenza e fase, descritti in un apposito articolo).
Davide Balzano Scritto da: