Sistemi e reti. Roberta Gerboni

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1 Sistemi e reti Roberta Gerboni

2 I mezzi trasmissivi I mezzi trasmissivi utilizzati nelle reti di calcolatori si suddividono attualmente in tre categorie, in base al tipo di fenomeno fisico utilizzato per la trasmissione dei bit: mezzi elettrici: sono i mezzi trasmissivi che sfruttano la proprietà dei metalli di condurre l'energia elettrica. Per trasmettere i dati si associano ai bit particolari valori di tensione o di corrente, o determinate variazioni di tali grandezze. onde radio (detti mezzi "wireless"):il fenomeno fisico utilizzato è l'onda elettromagnetica, che ha la proprietà di propagarsi nello spazio e di riprodurre a distanza una corrente elettrica in un dispositivo ricevente (antenna). mezzi ottici: laser e fibre ottiche, in cui il fenomeno fisico utilizzato è la luce. 2

3 I mezzi trasmissivi Mezzi trasmissivi guidati e non guidati Dal mezzo trasmissivo (canale fisico) dipendono: - la qualità di trasmissione - le prestazioni dell intero sistema di trasmissione. La scelta del mezzo deve essere legata: - al tipo di trasmissione - al tipo di informazione da trasmettere. 3

4 I mezzi trasmissivi Linee su palo per telegrafia e telefonia 4

5 Caratteristiche di un cavo elettrico I mezzi trasmissivi RESISTENZA ELETTRICA Esprimere la resistenza passiva che frena il moto di scorrimento della colonna di elettroni lungo il conduttore dopo aver applicato allo stesso una forza elettromotrice (Tensione). Più la resistenza è alta più il segnale trasmesso perderà le propria forza e quindi la capacità di arrivare a destinazione. La Resistenza è misurata in Ohm/Unità di lunghezza. CAPACITÀ ELETTRICA È la misura dell attitudine di un conduttore a contenere cariche elettriche: un conduttore ha maggiore capacità elettrica di un altro se, a parità di potenziale, contiene una maggiore quantità di carica. La capacità elettrica dipende solo dalla forma geometrica del conduttore e dal mezzo dielettrico nel quale è immerso. La capacità è misurata in Farad. 5

6 Caratteristiche di un cavo elettrico I mezzi trasmissivi INDUTTANZA Quando due conduttori sono percorsi da correnti uguali e contrarie, si viene a creare un campo magnetico nello spazio tra i due conduttori stessi. Il rapporto tra il flusso magnetico che attraversa lo spazio tra i due conduttori e la corrente che lo riproduce viene chiamato Induttanza. L'induttanza è misurata in Henry/Unità di lunghezza. Il valore varia in funzione della frequenza di misura. 6

7 Caratteristiche di un cavo elettrico I mezzi trasmissivi IMPEDENZA CARATTERISTICA L impedenza caratteristica di una linea di trasmissione è la risultante di tutti gli elementi passivi presenti che si oppongono al flusso degli elettroni (Resistenza, Capacità e Induttanza). (Resistenza Capacità Induttanza) Impedenza In un sistema di trasmissione a lunga distanza o ad alta frequenza, è importante che: l'impedenza del cavo corrisponda a quella del sistema ricevente. Se c'è differenza di impedenza alla giunzione si avrà una riflessione elettrica che distorcerà sia la forza che la qualità del segnale. Altrettanto importante, in particolare nelle linee coassiali, è l'uniformità dell'impedenza. Se la qualità del conduttore, la geometria del cavo e la uniformità del dielettrico non sono costanti, si possono avere delle riflessioni interne che causano distorsioni e perdite del segnale. Il valore della impedenza è misurata in Ohm. 7

8 Caratteristiche di un cavo elettrico Altri parametri che caratterizzano un cavo sono : I mezzi trasmissivi Velocità di propagazione (è una percentuale della velocità della luce nel vuoto) Attenuazione (cresce linearmente con la lunghezza del cavo ed è espressa in db) Diafonia (o Cross-Talk che rappresenta quanto un cavo disturba quello vicino ed è espressa in db) 8

9 I mezzi trasmissivi Il doppino telefonico IL DOPPINO INTRECCIATO, o ritorto, o binato (Twisted pair). E un tipo di cavo molto utilizzato sia nella telefonia sia nella maggior parte delle reti Ethernet attuali. In genere un cavetto telefonico comprende 4 doppini. E formato da una coppia di fili conduttori (uno trasporta il segnale e l altro funge da riferimento di terra), in genere di rame e spessi < 1 mm, intrecciati in modo da limitare il fenomeno della diafonia. 9

10 I mezzi trasmissivi Il doppino telefonico L applicazione più comune del doppino è il sistema telefonico, nel quale si può trasportare il segnale vocale per diversi chilometri prima di dover essere riamplificato tramite ripetitori. I doppini possono essere usati sia per trasmissioni analogiche che digitali. La larghezza di banda disponibile dipende dallo spessore del filo e dalla distanza percorsa, tuttavia si può dire che il doppino telefonico ha: - una banda lorda B P = 4 khz, - un rapporto S/N (tra potenza del segnale e potenza del rumore) di 30 db, - una capacità di canale C = 40 Kbit/s. 10

11 I mezzi trasmissivi Il doppino telefonico Mezzo di comunicazione più diffuso ed economico Rete telefonica - collegamento da casa a centrale (subscriber loop) Cablaggio di edifici - collegamento di ogni dispositivo a centralino (PBX - Private Branch exchange) Reti locali - 10Mbps su brevi distanze (100m) - da 100Mbps a 1Gbps su distanze più brevi e con pochi dispositivi collegati 11

12 I mezzi trasmissivi Il doppino telefonico Usato sia per trasmissione analogica che digitale Forte attenuazione - cresce rapidamente con la frequenza, con la lunghezza e la struttura fisica del cavo stesso - necessario ricostruire il segnale Trasmissione analogica - Amplificatori ogni 5km o 6km Trasmissione digitale - repeater ogni 2km o 3km - usa sia segnali analogici che digitali 12

13 I mezzi trasmissivi Il doppino telefonico Vantaggi - economico e semplice da installare e utilizzare - in molte situazioni nessuna spesa di cablaggio Svantaggi - copre brevi distanze con basso tasso di trasmissione - larghezza di banda limitata - 1 MHz per segnali analogici - alcuni Mbps per segnali digitali - sensibile a interferenze e rumore 13

14 Il doppino telefonico e le reti locali I mezzi trasmissivi Nell ambito delle LAN (Local Area Network) si è assistito negli ultimi anni alla diffusione sempre più vasta di reti Ethernet (10 Mbit/s) o Fast Ethernet (100 Mbit/s) basate su cablaggio in doppino UTP e protocolli di trasmissione TCP/IP. Esistono diversi tipi di cavo per LAN basati su doppino intrecciato: - il cavo a doppino non schermato (UTP,Unshielded Twisted Pair). - il cavo a doppino schermato (STP, Shielded Twisted Pair e FTP, Foil Twisted Pair ) 14

15 I mezzi trasmissivi Il doppino non schermato (UTP) Mentre inizialmente è stato largamente usato il cavo coassiale, nelle reti locali più recenti il mezzo elettrico più diffuso è il doppino ritorto non schermato (UTP), Esso comprende tipicamente due o quattro coppie di fili di rame intrecciati, incamiciate in una guaina di teflon. Impedenza di 100 ohm e ogni tratto al massimo è di 100 m. 15

16 I mezzi trasmissivi Il doppino non schermato (UTP) Vantaggi dell UTP: - Diametro ridotto; - Maggior facilità di installazione (assenza di messa a terra); - Basso costo; - Si può utilizzare il connettore RJ-45, facile da realizzare; Svantaggio dell UTP: è più suscettibile ai rumori elettrici e alle interferenze. 16

17 I mezzi trasmissivi Il doppino schermato (STP) In genere contiene 4 coppie (4 doppini) di sottili fili di rame, ciascuna delle quali è avvolta da una schermatura (calza) metallica; le 4 coppie insieme sono poi avvolte in un ulteriore strato di calza metallica, a sua volta inguainato con un isolamento plastico. Lo schermo metallico deve essere collegato a massa. Impedenza in genere di 150 Ohm. 17

18 I mezzi trasmissivi Il doppino schermato (STP o FTP) Se manca la schermatura delle singole coppie ed è solo presente la calza metallica intorno al gruppo delle 4 coppie, si ottiene il doppino screened, (Screened UTP, ScUTP) o FTP (Foil Twisted Pair). Impedenza in genere da 100 a 120 Ohm. 18

19 I mezzi trasmissivi Il doppino schermato (STP) Vantaggio della schermatura: - riduzione dei disturbi elettromagnetici esterni e della diafonia (crosstalk) generata tra conduttori vicini Svantaggi della schermatura: - Aumento di dimensione, peso e costo del cavo; - Difficoltà di installazione (la calza metallica deve essere messa a terra). 19

20 Classificazione dei doppini per LAN I mezzi trasmissivi Nello scegliere il tipo di doppino per Reti Locali, il criterio per valutarne l idoneità dipende dai parametri elettrici che il mezzo presenta nelle varie condizioni di utilizzo. A tal scopo sono state individuate le categorie (CAT). CAT 7 Usata nelle reti locali con una banda passante fino a 600 MHz e per applicazioni fino a 10 Gbit/s su distanze fino a 100 m. 20

21 I mezzi trasmissivi Il doppino telefonico 21

22 Il doppino telefonico cavo dritto EIA/TIA-568 A (straight-through) I mezzi trasmissivi 1) white-green / white-green 2) green / green 3) white-orange / white-orange 4) Blue / blue 5) white-blue / white-blue 6) Orange / orange 7) white-brown / white-brown 8) brown / brown E utilizzato per collegare dispositivi di tipo diverso: Switch e router Switch e PC o server Hub e PC o server 22

23 Il doppino telefonico cavo incrociato EIA/TIA-568 A/B (crossover) I mezzi trasmissivi 1) white-green / white-orange 2) Green / orange 3) white-orange / white-green 4) Blue / blue 5) white-blue / white-blue 6) Orange / green 7) white-brown / white-brown 8) brown / brown E utilizzato per collegare dispositivi dello stesso tipo: Switch e switch Switch e Hub Hub e Hub Router e router PC e PC 23

24 I mezzi trasmissivi In un cavo dritto la disposizione dei cavi nei due connettori e identica. Il connettore dal lato dello switch automaticamente inverte receive e transmit come mostrato. Un cavo incrociato serve per collegare due nodi terminali direttamente, senza necessita di uno switch. Quindi i pin da entrambi i lati avranno lo stesso significato ed il cavo deve collegare ogni TX all RX corrispondente. 24

25 Cavo coassiale I mezzi trasmissivi Il cavo coassiale è costituito da un conduttore di rame circondato da uno strato isolante (plastica), all esterno del quale è posta una calza metallica che realizza le funzioni di conduttore di ritorno e di schermo per il conduttore interno. Il tutto è poi avvolto da un isolante esterno (guaina protettiva in gomma). 25

26 Cavo coassiale I mezzi trasmissivi Il connettore utilizzato sui cavi coassiali prende il nome di connettore BNC, da British Naval Connector, oppure Bayonet Neil Concelman (dal nome dei due inventori) o Bayonet Navy Connector. 26

27 Prestazioni del cavo coassiale I mezzi trasmissivi Caratteristiche elettriche e di isolamento migliori di quelle del cavetto UTP, ma maggior difficoltà di installazione e maggior costo. Banda passante più larga: fino a circa 60 MHz, oppure frequenze di cifra fino a 140 Mbit/s, per una capacità teorica di circa 4000 canali telefonici. Minor attenuazione per unità di lunghezza Distanze maggiori senza l uso di ripetitori. 27

28 I mezzi trasmissivi Impiego del cavo coassiale Vasto campo d impiego: trasmissioni TV (per portare il segnale video dall antenna al televisore), sonde per strumentazione elettronica, alimentazione delle guide d onda, collegamento di LAN. In passato è stato utilizzato per la realizzazione delle tratte a lunga distanza del sistema telefonico, ma oggi per tale funzione è stato sostituito dalla fibra ottica. 28

29 I mezzi trasmissivi Cavo thicknet e thinnet Esistono due tipi di cavo coassiale: - Il cavo spesso (thicknet) - Il cavo sottile (thinnet) 29

30 Il campo elettromagnetico e la luce I mezzi trasmissivi I campi elettromagnetici (CEM) hanno origine dalle cariche elettriche e dal loro movimento (corrente elettrica). L oscillazione delle cariche elettriche, ad esempio in un'antenna o in un conduttore percorso da corrente, produce campi elettrici e magnetici che si propagano nello spazio sotto forma di onde. Le onde elettromagnetiche sono una forma di propagazione dell energia nello spazio e, a differenza delle onde meccaniche, si possono propagare anche nel vuoto. Il campo elettrico (E) e il campo magnetico (H) oscillano perpendicolarmente alla direzione dell onda. La propagazione simultanea nello spazio libero di un campo elettrico e un campo magnetico, oscillanti in piani perpendicolari fra loro, è un fenomeno denominato onda elettromagnetica. 30

31 I mezzi trasmissivi Forma d onda sinusoidale lunghezza d'onda La lunghezza d'onda λ di un'onda periodica è la distanza tra due massimi o due minimi L ampiezza, ovvero l altezza massima raggiunta dall onda, rappresenta l intensità Il segnale si ripete a intervalli di tempo di durata T. La costante T è detta periodo. L insieme dei valori che il segnale assume in un intervallo T e detto ciclo. La frequenza è data dal numero di cicli che il segnale compie nell unità di tempo e si misura in Hz (1 Hz = 1 ciclo/s): f=1/t La frequenza si può anche esprimere come la velocità v diviso la lunghezza d onda λ: f = v / λ 31

32 Campo elettromagnetico La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche è di Km/s = m/s I mezzi trasmissivi La coincidenza di questo numero con la velocità della luce c non passò inosservata, e Maxwell intuì che la natura delle onde luminose, fino allora sconosciuta, era di origine elettromagnetica. Ogni onda elettromagnetica è definita dalla sua frequenza, cioè il numero di oscillazioni compiute in un secondo, e si misura in cicli al secondo o Hertz (Hz). Maggiore è la frequenza di un onda, maggiore è l energia che trasporta. 32

33 I mezzi trasmissivi Onde meccaniche e onde elettromagnetiche 33

34 Fasce dello spettro elettromagnetico I mezzi trasmissivi 34

35 Fasce dello spettro elettromagnetico I mezzi trasmissivi 35

36 Fasce dello spettro elettromagnetico I mezzi trasmissivi 36

37 I mezzi trasmissivi La propagazione ottica Tale onda elettromagnetica interagisce col mondo circostante in modi diversi a seconda del suo spettro, cioè della gamma di frequenze di cui è composta In particolare, le frequenze tra 400 e 800 THz sono rilevate dall occhio umano e costituiscono la luce visibile. 37

38 La propagazione ottica I mezzi trasmissivi Mentre altri tipi di radiazione possono propagarsi nello spazio libero senza subire eccessive distorsioni, la radiazione ottica viene assorbita dagli ostacoli e dall atmosfera, quindi non può essere utilizzata per la propagazione libera. Tuttavia la luce può essere imprigionata in sottili cavi di vetro, denominati fibre ottiche. 38

39 I mezzi trasmissivi Struttura delle fibre ottiche Sono sottilissimi ( 200 μm) fili di materiale vetroso (silice, SiO 2 ), in cui si propaga una radiazione luminosa. Il sottilissimo filo cilindrico centrale in vetro, detto nucleo (core), è immerso in uno strato esterno anch esso di vetro, detto mantello (cladding), che presenta un indice di rifrazione diverso rispetto a quello del nucleo. 39

40 I mezzi trasmissivi Cavi in fibra ottica Il filo così realizzato è poi ricoperto da un apposito rivestimento protettivo e raggruppato insieme ad altre fibre in una guaina esterna per formare un cavo in fibra ottica. 40

41 Prestazioni delle fibre ottiche I mezzi trasmissivi Peso ed ingombro ridotti, a parità di banda passante, rispetto ad altri mezzi trasmissivi. Due fibre ottiche, ad esempio, hanno: - una banda maggiore di quella che si otterrebbe con 1000 doppini, - un peso di ca. 100 kg/km contro gli 8000 kg/km dei doppini- Totale immunità dai disturbi e.m., come interferenze e. m. e interferenze radio, notevolmente presenti in ambito industriale e che si accoppiano al segnale negli altri mezzi trasmissivi. Consentono l isolamento elettrico tra Trasmettitore e Ricevitore. Sono più sicure di altri mezzi (rendono più difficile l intrusione nelle comunicazioni poiché ci si accorge facilmente se un estraneo sta inserendo una sonda nel cavo). 41

42 Prestazioni delle fibre ottiche Resistenza maggiore ai fattori ambientali. I mezzi trasmissivi Possono attraversare ambienti speciali in cui sono presenti esplosivi o liquidi (infatti non trasportando energia elettrica non sono soggette a cortocircuiti) Durata maggiore degli altri mezzi (il vetro è materiale inerte e non subisce corrosione) Basso rapporto prezzo/velocità di trasmissione e prezzo /lunghezza 42

43 I mezzi trasmissivi Attenuazione Consentono distanze di trasmissione notevolmente maggiori e una eccellente qualità del segnale, perché l attenuazione del segnale è molto bassa: fino a 0,2 db/km. Con una tale attenuazione una fibra è in grado di guidare la luce per distanze di 100 km, senza la necessità di rigenerare il segnale. Le tipologie di attenuazione di una fibra possono essere suddivise in due grandi categorie: 1) Attenuazione intrinseca, dovuta a perdite dipendenti dalle caratteristiche del processo tecnologico di realizzazione della fibra; 2) Attenuazione estrinseca, dovuta a perdite originate dalle microcurvature e irregolarità nella interconnessione dei vari tronchi di fibra che formano l intero collegamento. L attenuazione presentata da una fibra dipende dalla lunghezza d onda della radiazione che si propaga. E stato rilevato che vi sono tre zone (finestre) centrate a 850 nm, 1300 nm e 1550 nm, in cui l attenuazione di una fibra è minima. 43

44 I mezzi trasmissivi Le finestre di attenuazione La prima finestra ha attenuazione più alta ma ha il vantaggio di consentire l utilizzo dello stesso materiale per il LASER e i dispositivi elettronici. La terza finestra presenta una attenuazione più bassa (perdita < 5% per km). 44

45 Punti critici delle fibre ottiche Consentono la comunicazione in una sola direzione (nei due sensi sono necessarie 2 fibre). È costosa la realizzazione costruttiva e la connessione tra fibre. Gli accessori e gli strumenti di prova sono costosi. I mezzi trasmissivi La giunzione tra due fibre può essere di tipo meccanico (a freddo) o a fusione 45

46 Punti critici delle fibre ottiche Non può essere tirata o piegata troppo per il pericolo di microrotture, ma soprattutto perché una piega troppo stretta fa deviare la luce, cioè crea attenuazione. Ad esempio la fibra ottica singolo modo contrassegnata con la sigla G652B (o G652) è indicata per raggi di curvatura non inferiori a 30 mm. Questo è il motivo per cui praticamente quasi tutti i cavi in fibra ottica sono dotati di elementi meccanici che servono a garantire una superiore resistenza del cavo alla capacità di trazione. In molti cavi monofibra, si fa uso di filati aramidici, noti con il nome commerciale di kevlar. I mezzi trasmissivi 46

47 Punti critici delle fibre ottiche I mezzi trasmissivi Teme la compressione. Prima del carico di rottura di una fibra (la forza necessaria a romperla), intervengono forti attenuazioni, che spesso non sono reversibili (ovvero, dopo averla tirata troppo, non ritorna più come prima). Teme l acqua e l umidità; se rimane a contatto con l acqua per qualche tempo è soggetta a spezzarsi; i motivi sono di carattere chimico. In ambiente esterno i cavi ottici sono dotati di particolari accorgimenti per proteggere le fibre dall umidità (spesso, un gel idrorepellente) e hanno la guaina in polietilene che resiste ottimamente ad acqua e raggi UV. 47

48 I mezzi trasmissivi Propagazione nella fibra Le Leggi della riflessione e della rifrazione ci permettono di stabilire due condizioni da rispettare al fine di ottenere la propagazione della luce per riflessione totale all interno del nucleo: 1) il nucleo deve avere un indice di rifrazione (n 1 ) maggiore di quello del mantello (n 2 ); 2) l angolo di incidenza del raggio luminoso all interno del nucleo deve essere maggiore di un certo angolo limite Φ L (che dipende dagli indici di rifrazione n 1 e n 2 ) superato il quale si ha l assenza del raggio rifratto e si ha solo quello riflesso, che contiene tutta l energia del fascio incidente. 48

49 I mezzi trasmissivi Parametri importanti Apertura numerica (NA): è il seno dell angolo di accettazione Φ A e permette di stabilire i limiti angolari rispetto all asse del nucleo (cono di accettazione), entro i quali la propagazione della luce avviene in modo guidato, cioè per riflessione totale. Valgono le seguenti relazioni: 2 2 A 1 2 NA = sin φ = n n = n 1 n 1 sin 2 2 n = 1 φl n 1 ( ) 49

50 I mezzi trasmissivi Parametri importanti 50

51 Dispersione modale Parametri importanti I mezzi trasmissivi Se il diametro del nucleo di una fibra è abbastanza ampio (>10μm), un impulso luminoso che entra nella fibra origina diversi raggi, con diversi percorsi, detti modi di propagazione, M). Se si immette nella fibra un impulso di luce bianca, le componenti cromatiche che la compongono, percorrendo la fibra con velocità differenti (ogni colore ha una diversa lunghezza d onda), arrivano al ricevitore in tempi differenti generando, così, un impulso di uscita allargato e più"basso" rispetto a quello di entrata. Se M 1 si ha: M = π d 2 ( NA) 2 NA = apertura numerica λ 51

52 I mezzi trasmissivi Dispersione modale Ciascun modo comporta una diversa lunghezza di percorso, quindi un tempo di percorrenza diverso tra ingresso e uscita. Questo produce una deformazione (= dispersione modale) del segnale ricostruito al rivelatore finale, a causa della interferenza intersimbolica (sovrapposizione di impulsi luminosi). 52

53 I mezzi trasmissivi Dispersione modale Per limitare la dispersione modale occorre: ridurre al massimo la differenza tra gli indici di rifrazione n 1 ed n 2 del nucleo e del mantello. Al limite, se n 1 = n 2, si avrebbe Φ A = 0 e quindi la luce si può propagare lungo la direzione dell'asse. In questo caso esiste una sola direzione di propagazione e quest'ultima si dice monomodale. oppure rendere graduale (graded) anziché brusca (step) tale differenza, realizzando così fibre graded index anziché fibre step index, al fine di compensare con una maggiore velocità le maggiori distanze percorse e rendere così simili i tempi di percorrenza dei raggi. 53

54 Fibra graded index e step index I mezzi trasmissivi 54

55 I mezzi trasmissivi Fibre monomodali Il problema della dispersione modale si può risolvere radicalmente solo realizzando fibre in cui sia permesso un unico modo di propagazione (fibre monomodali o single mode), caratterizzato da un raggio che si propaga in un solo modo, ossia in linea retta. 55

56 I mezzi trasmissivi Fibre monomodali Per far ciò occorre rimpicciolire il diametro del nucleo fino a 8-10 μm. Ciò aumenta notevolmente sia la velocità trasmissiva sia la distanza a cui si possono inviare i dati. La dimensione del nucleo, tuttavia, rende problematico l accoppiamento della sorgente luminosa, che in tal caso deve essere un LASER all infrarosso, concentrato. 56

57 Fibre monomodali e multimodali I mezzi trasmissivi Confronto tra fibra monomodale e multimodale: 57

58 I mezzi trasmissivi Dispersione cromatica. Parametri importanti E causata dal diverso comportamento della fibra al variare della lunghezza d onda λ (ossia del colore) della radiazione che vi si propaga. Ciò è dovuto al fatto che la sorgente luminosa ha una certa larghezza spettrale, in quanto la radiazione immessa nella fibra non ha mai una lunghezza d onda stabilita con precisione, bensì ha un Δλ (da qualche nm a qualche decina di nm). 58

59 Dispersione cromatica I mezzi trasmissivi Anche questo tipo di dispersione ha come risultato la restituzione all estremità più lontana di un impulso allargato e più basso rispetto all impulso di origine, dovuto a interferenza intersimbolica. La dispersione cromatica si riduce impiegando sorgenti con stretta larghezza spettrale (LASER) in cui Δλ 1-3 nm. 59

60 Sistema di trasmissione ottica I mezzi trasmissivi La propagazione entro una fibra ottica avviene in formato numerico. Infatti, sebbene sia possibile generare e trasmettere un segnale luminoso che vari in maniera analogica, la trasmissione su fibra ne determinerebbe una distorsione tale da renderlo inutilizzabile. In conclusione l unico tipo di segnale che viene scambiato in un sistema ottico è quello digitale binario. 60

61 Sistema di trasmissione ottica I mezzi trasmissivi Un sistema di trasmissione ottica necessita di tre componenti fondamentali: 1) La sorgente luminosa, un LED o un LASER, che trasforma i segnali elettrici digitali in una serie di impulsi luminosi (convertitore Elettro/Ottico); 2) il mezzo di trasmissione, cioè la fibra ottica vera e propria; 3) il fotodiodo ricevitore (convertitore Ottico / Elettrico), che riconverte gli impulsi luminosi nei segnali elettrici originari. Il tempo di risposta t R di un fotodiodo è 1 ns e questo limita la velocità di trasmissione su una fibra ottica a 1/t R 1 Gbit/s. 61

62 Sistema di trasmissione ottica I mezzi trasmissivi La necessità delle conversioni elettro-ottica e opto-elettronica rappresenta un "collo di bottiglia" allo sfruttamento della enorme banda della fibra. Allo stato attuale della tecnologia infatti, é difficile realizzare trasmissioni numeriche monocanale a velocità maggiori di qualche Gbit/s, perché i componenti optoelettronici interfacciati alla fibra non consentono di trattare segnali con una velocità maggiore. 62

63 WDM I mezzi trasmissivi La banda complessiva di qualche THz messa a disposizione dalla fibra deve quindi essere sfruttata in altra maniera. Si può ad esempio realizzare più trasmissioni contemporanee di più flussi dati su diverse lunghezze d onda (WDM, Wavelength Division Multiplexing, Multiplazione a divisione di lunghezza d onda). 63

64 WDM I mezzi trasmissivi A parte l'uso di componenti e tecnologie interamente ottiche, l'unica maniera per sfruttare la grande capacità della fibra è quella di ricorrere a sistemi multicanale digitali (DWDM, Digital WDM). Con questa struttura, ogni canale di trasmissione viene "aperto" indipendentemente dagli altri, "modulando una portante" su una particolare lunghezza d'onda λ 1, λ 2, λ 3,, λ n. 64

65 Approfondimento: la diafonia (doppini) I mezzi trasmissivi Consiste nell assorbimento di rumore (per induzione elettromagnetica) da parte di un doppino a causa della presenza di un doppino vicino. Nel doppino ritorto la emissione di campi e.m. viene limitata in quanto le correnti che scorrono nei due conduttori sono uguali e opposte in fase, generando così campi magnetici opposti che tendono ad elidersi. Vi sono due tipi di diafonia: la paradiafonia (o diafonia vicina) e la telediafonia (o diafonia lontana). Nella paradiafonia il disturbo interessa i morsetti del doppino disturbato vicini (lato TX) ai morsetti TX del doppino disturbante; Nella telediafonia il disturbo si fa sentire ai morsetti del doppino disturbato lontani (lato RX) dai morsetti TX del doppino disturbante. La paradiafonia assume maggiore importanza poiché il segnale disturbante agisce quando ancora non è attenuato dalla propagazione. 65