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Levoluzionedel

digitale

Prof. Sandro ZappatoreDITEN - Scuola Politecnica Universit di Genova

Harry Nyquist

Studio del rumore termico

Teorema del campionamento

Studio dei fattori che governano la massima velocit di trasmissione dellinformazione (intelligenza)

larghezza di banda del canale

numero dei messaggi da rappresentare

codice con cui rappresentare lintelligenza.

Le origini del digitale

Harry Nyquist(1883 1976)

Master in ingegneria

A Symbolic Analysis of Relay and SwitchingCircuits

Presso gli AT&T Labs

Communication Theory of Secrecy Systems

The Mathematical Theory of Communication

Claude Shannon: il padre del digitaleLa formalizzazione dellinformazione

Claude Shannon(1916 2001)

La teoria dellinformazione (1949)Cosa cambia ?

Approccio tradizionale

- dal punto di vista dei segnali.

Studio dei segnali, in quanto portatori di informazione, e valutazione degli

effetti del rumore, dellinterferenza e delle distorsioni introdotte dal canale

sulla qualit di ci che reso disponibile dellutente a destinazione.

Nuovo approccio

- dal punto di vista dellinformazione.

Studio di come rappresentare linformazione al meglio,

sotto il profilo della compattezza (codifica di sorgente)

e di come renderla robusta quando la si trasmette su canali caratterizzati

da limitazioni fisiche, in termini di banda e rumore (codifica di canale).

La teoria dellinformazione Tratti salienti

Estrema generalit

Messaggi trattati indipendentemente dalla loro origine (testi, voce,

suono, immagini, video, .)

Canali trasmissivi possono essere di qualsiasi natura (cavi, fibre

ottiche, collegamenti radio, )

Definizione di un unit di misura per linformazione

Il bit (probabilmente su suggerimento di Tuckey)

Caratterizzazione del canale tramite una sola grandezza essenziale

la capacit

Uso dei codici per rappresentare al meglio linformazione

Sorgente Canale Destinazione

Tradizionale

Modulatore Demodulatore

Sorgente Canale DestinazioneMod. Dem.Cod.

Sorg.

Cod.

Canale

Decod

Canale

Decod.

Sorg.

Nuovo

Gli approcci a confronto

Canale discreto

Digitale vs Analogico

Il fatto che i messaggi siano trattati indipendentemente dalla loro

origine sar alla base della multimedialit

La qualit della trasmissione pu essere migliorata (entro certi limiti)

senza aumentare la potenza di trasmissione. Sotto aspetto pu essere

declinato nellottica del green networking

Lelettronica, che permette di implementare il digitale, semplice, con

bassi consumi ed economica.

Lelettronica digitale (che vede Shannon tra i primi protagonisti)

permette elevatissimi livelli di integrazione.

Levoluzione verso la maturit dellelettronica digitale ha segnato il

passo allevoluzione delle telecomunicazioni digitali.

Codifica di sorgenteLinee evolutive

Codici di Huffman

Cod. Univ. LZW

Codici aritmetici

Codifica di sorgente

GIF

PNG

FAXDPCM

Cod. Shannon-

Fano

JPG

JPG2000

MPEG

M-JPG

MPEG-4

H.263

H.261

H.264

mp3aac3

Codifica di canaleLa "caccia al tesoro"

I codici divengono elementi chiave per i sistemi moderni di telecomunicazione

Shannon dimostra che esistono ma non dice come trovarli la progettazione dei codici una sorta di arte

Alcuni tra i pionieri

Marcel Golay(1902 1989)

Richard Hamming(1915 1998)

Irving Reed(1923 2012)

Gustave Solomon(1930 1996)

Il digitale influenza levoluzione delle reti

Numerizzazione delle linee di giunzione tra centrali telefoniche.

Numerizzazione dellultimo miglio (ISDN).

Diffusione della commutazione di pacchetto

Reti di calcolatori

Architetture funzionali

o Larchitettura DoD (aka TCP/IP) definita dallArpa (fine anni 70)

INTERNETo ARPANET figlia (1982-83)

MILNET

Sistemi a commutazione di cella (ATM). Sistemi a commutazione di etichetta (MPLS) (2000-).

Unaltra tappa miliare Nasce lADSL (1991)

John Cioffi, sfruttando tecniche OFDM, realizza allAmatiCommunications Corporation i primi modem chepermettono di sfruttare le linee telefoniche tradizionali perla trasmissione dati ad alta velocit.

Internet pronta per essere sdoganata .

Internet oggi

Collegamenti europei

Collegamenti intercontinentali

Il Cloud

Avvento dei paradigmi:SaaS: Software as a ServicePaaS: Platfom as a ServiceIaaS: Infrastructure as a Service

Grandi risorse in estese serverfarm forniscono ad utenti remotivia rete: Servizi, Piattaforme eInfrastrutture

Alcuni pro e contro

Sistemi altamente affidabiliServizi on demand a pagamentoProblemi di sicurezza e privacy

LInternet delle cose (IoT)Smart cities Smart energy plants

Il futuro che ci aspetta LInternet

interplanetaria "2020"

Conclusioni

Le vicende che caratterizzarono il mondo della fisica,

dellelettronica e delle telecomunicazioni, hanno mostrato che

la ricerca di base (Curiosity driven)

ha portato a progressi fortemente impattanti sulla vita di ogni

giorno, di cui ancora oggi beneficia

la ricerca finalizzata a specifici obiettivi.

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