Ing .Maurizio Cuccurullo
Appunti– mezzi trasmissivi 1
Mezzi trasmissivi
Una delle caratteristiche fondamentali di una rete è rappresentata dal mezzo trasmissivo1 impiegato per il trasferimento dell'informazione. Esso è il veicolo fisico sul quale si propaga il segnale.
I mezzi trasmissivi dei dati si dividono in tre categorie:
- elettrici: cavo coassiale e doppino telefonico (sono quelli più usati) - ottici: fibra ottica
- wire-less: onde radio, satelliti, etere. Il loro uso nelle reti
In una rete è possibile utilizzare più tipi di cavo, in base alle dimensioni della rete, del traffico dei pacchetti e del budget disponibile.
- I mezzi elettrici sono quelli più usati attualmente sottoforma di doppino telefonico.
- I mezzi ottici, ossia fibre ottiche, hanno la proprietà di permettere collegamenti alle velocità di trasferimento più elevate, e di essere relativamente insensibili ai disturbi elettromagnetici. Per questo motivo sono utilizzate per cablare delle parti di LAN che sono sottoposte a inquinamento elettromagnetico notevole.
- Le onde radio (elettromagnetiche) sono utilizzate in situazioni particolari, ad esempio per permettere ad un utente di potersi spostare liberamente con il suo portatile all'interno della struttura che ospita la LAN.
I parametri prestazionali di questi mezzi sono:
- larghezza di banda: questo serve per determinare quanti bit al secondo è possibile trasferire. - affidabilità: ogni mezzo presenta una certa probabilità di errore nella trasmissione.
- prestazioni: queste determinano la distanza massima in un collegamento. Il cavo coassiale
Il cavo coassiale ha al suo centro un singolo conduttore di rame. Uno strato di isolante in PVC garantisce l’isolamento tra il centro del conduttore ed uno schermo di metallo intrecciato che costituisce una schermatura molto efficiente verso disturbi di natura elettromagnetica provenienti dall’ambiente esterno.
Il cavo coassiale, simile al cavo coassiale usato per trasportare i segnali radio e TV su lunghe distanze, per molto tempo è stata la sola scelta economica da usare nella cablatura di reti locali ad alta velocità. Esistono due tipi di cavo coassiale usati nelle reti:
- RG-8 cavo coassiale spesso (Thick Ethernet). Le caratteristiche principali sono il costo elevato, la difficoltà di posare il cavo con raggi di curvatura maggiori di 50 centimetri, un buon isolamento dal mondo esterno e dal rumore elettromagnetico e una bassa attenuazione del segnale.
- RG-58 cavo coassiale sottile (Thin Ethernet). Esso è tra i due il cavo coassiale quello più utilizzato. Le sue principali caratteristiche sono flessibilità, quindi facilità di posa, ma un isolamento dalle interferenze elettromagnetiche esterne inferiore al coassiale grosso.
Vantaggi e svantaggi
Sebbene il cavo coassiale ha il vantaggio di essere altamente resistente all’interferenza del segnale, ha come svantaggio il fatto che è: difficile e costoso da fabbricare, difficile da posare cioè da utilizzare in spazi confinati, in quanto non può essere piegato troppo intorno ad angoli stretti, ed è soggetto a frequenti rotture meccaniche ai connettori, oltre alla sua media velocità dell’ordine dei Mbps raggiungile anche dai doppini telefonici e per questo motivo in disuso rispetto ad essi.
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Il doppino telefonico
Il doppino telefonico (twisted2 pair) è composto da quattro coppie di fili di rame, isolati
singolarmente, ritorti tra di loro, in modo da formare una treccia, con lo scopo di ridurre l’interferenza proveniente dalle altre coppie e dall’ambiente esterno (ad es. apparecchiature elettriche vicine).
Ne esistono di tre tipi standard:
- UTP (Unshielded3 Twisted Pair): doppino non schermato.
- FTP (Foilded Twisted Pair): doppino con un unico schermo per tutto il cavo.
- STP (Shielded Twisted Pair): doppino con una schermatura per ogni singola coppia, (schermato coppia per coppia) oltre alla schermatura globale.
Per aiutare nella scelta del doppino telefonico (chiamato così perché e` stato installato originariamente per collegare le case alle centrali telefoniche) esistono diverse categorie, ognuna delle quali comprende le caratteristiche delle categorie inferiori.
- cat. 1 installati nelle case fino a qualche anno fa per la telefonia analogica. - cat. 2 attualmente installati nelle case per telefonia, ISDN, ADSL.
- cat. 3 cavi per reti LAN con velocità di trasmissione fino a 10 Mbps (in disuso).
- cat. 4 cavi per reti LAN Token Rink con velocità di trasmissione fino a 20 Mbps (in disuso). - cat. 5 cavi per reti LAN con velocità di trasmissione fino a 100 Mbps (in uso attualmente). - cat. 5E, cavi per reti LAN con velocità di trasmissione fino a 1Gbps (molto costoso).
L’UTP cat. 5, con connettore RJ-45, è oggi il più popolare tipo di cablatura usato nelle reti locali, viene infatti usato nella maggioranza delle reti Ethernet come pure nelle Token Ring.
I suoi vantaggi principali sono sia il basso costo che la facilità di posatura. Rispetto ai coassiali, però, sono più sensibili alle interferenze elettromagnetiche e perciò è più alta l'attenuazione del segnale.
Infine i doppini UTP cat. 5 in base al modo in cui sono ottenute le quattro coppie di fili si distinguono in due tipologie: diretti e incrociati.
Esso rappresenta come devono essere intrecciate le coppie di fili, per ottenere un cavo incrociato.
Ad esempio, il collegamento tra un elaboratore e un concentratore (hub) o un commutatori di pacchetto (switch), avviene con cavi diretti, mentre il collegamento di due soli elaboratori, senza componenti intermedi, avviene con un cavo incrociato (o crossover).
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to twist = torcere
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Fibra ottica
Prerequisito di fisica: riflessione totale
Si osservi ora il comportamento dei raggi provenienti da una sorgente S (fig. 02), che colpiscono la superficie di separazione. Per i raggi A,B,C (di colore nero) è presente sia il raggio rifratto (di colore ble) sia un debole raggio riflesso (di colore rosso); nel caso particolare del raggio C però l’angolo di incidenza è tale che il raggio rifratto è radente alla superficie di separazione. Questo particolare angolo è definito angolo limite
Se l’angolo del raggio incidente è superiore all’ angolo limite , il raggio rifratto manca completamente e si ha soltanto il raggio riflesso, che contiene tutta l’ energia del raggio incidente: questo fenomeno prende il nome riflessione totale (fig. 03).
La fibra ottica è realizzata in materiale trasparente, tipicamente vetro, ma anche plastica nelle fibre più economiche.
La fibra è una struttura a sezione cilindrica dell’ordine delle centinaia di micron4, costituita da materiali con diverso indice di rifrazione. La parte più interna del cilindro, detta core o nucleo di indici di rifrazione maggiore, mentre la parte esterna, detta cladding o mantello, ha indice di rifrazione minore. Inoltre hanno una guaina esterna protettiva in PVC.
Per il fenomeno della riflessione totale visto sopra, se l’angolo di incidenza con cui il raggio luminoso viene inserito nella fibra è maggiore dell’angolo limite, il differente indice di rifrazione 4
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del core e del mantello permette di piegare il raggio luminoso, ovvero di riflettere totalmente il raggio luminoso incidente mantenendolo sempre all'interno della fibra, con minima dispersione di luce verso l'esterno.
La fibra ottica è il materiale del futuro poiché presenta notevoli vantaggi:
- ha la capacità di trasmettere segnali su distanze maggiori rispetto al cavo coassiale e al doppino. - consente di trasferire l’informazione a velocità molto più elevata.
- maggiore affidabilità.
- bassa attenuazione del segnale luminoso e interferenza elettromagnetica assente5. - dimensioni e peso ridotti e costi contenuti.
Tuttavia, il suo utilizzo è limitato almeno oggigiorno. La fibra ottica, infatti, è in genere utilizzata come dorsale ovvero ad es. per collegare una LAN scolastica con una rete WAN esterna. Infatti, nella rete LAN in genere si utilizza come mezzo trasmissivo predominante il doppino telefonico. La fibra, sebbene di per se non costi molto, comporta per il suo utilizzo un costo aggiuntivo dovuto alle connessioni e alle saldature della fibra e alle interfacce, usate per convertire il segnale luminoso in segnale elettrico e viceversa, quando la fibra ottica si deve interconnettere ai mezzi elettrici: cavi coassiali e doppini telefonici.
Wireless (senza fili):
- Un primo esempio di mezzo trasmissivo senza fili sono le reti LAN wireless. Esse, infatti, per far
comunicare i computer appartenenti alla medesima rete usano segnali radio ad alta frequenza, un adattatore bluetooth6 da inserire nel computer e un access point (AP). In questo modo per accedere ad una rete LAN, con il proprio portatile o palmare, senza dover dipendere da cavi di collegamento è sufficiente entrare nel raggio d’azione di un access point (AP)7.
Le LAN wireless hanno portata del segnale radio fino a 50 metri in ambiente chiuso (attenzione al tipo di edificio) e 100-150 metri all’aperto, pertanto, esse sono adatte per consentire a computers portatili di connettersi alla LAN.
Le reti wireless hanno però alcuni svantaggi: sono molto costose, garantiscono poca sicurezza, sono suscettibili all’interferenza elettrica della luce e delle onde radio e sono più lente delle LAN che utilizzano la cablatura.
- Un secondo esempio di mezzo trasmissivo wireless è dato dall’etere ampiamente utilizzato per le trasmissioni radio – televisive e, in tempi recenti, per la telefonia cellulare.
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il segnale trasmesso essendo un fascio di luce, esso lavora a frequenze molto diverse da quelle tipiche dei disturbi del mondo esterno, di conseguenza non ne è soggetto.
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Bluetooth consente collegamenti radio a 721 Kbps su brevi distanze (10 m) ed è progettato per essere economico, semplice da usare, facilmente integrabile e sopratutto a basso consumo.
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