3 Mezzi di trasmissione

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1 RETI E PROBLEMATICHE DI RETE 3 Mezzi di trasmissione 10/03/ :04:28 AM 2 MEZZI DI TRASMISSIONE Indispensabili per l esistenza delle reti, sono spesso sottovalutati 1. mezzi fisici o guidati (conducted media) 1. doppino telefonico (twisted pair wire) 2. cavi coassiali 3. cavi in fibra ottica 2. mezzi irradiati o senza fili (wireless media) 1. microonde terrestri 5. cercapersone 2. satellitari 6. infrarossi 3. radio cellulari 7. distribuzione multi- 4. comunicazione personale canale e multipunto 10/03/ :04:28 AM 3 Doppino telefonico Più vecchio, più semplice, più diffuso coppia di conduttori (fili) solitamente in matasse (guaina) Perché intrecciati?

2 10/03/ :04:28 AM 4 Due leggi fisiche Una corrente che passa in un conduttore genera un campo magnetico attorno al filo Un campo magnetico che trasla su un conduttore vi induce una corrente elettrica 10/03/ :04:28 AM 5 Diafonia La corrente (o segnale) in un filo del doppino può produrre una corrente (o un segnale) indesiderata nell altro filo diafonia massima quasi perpendicolari diafonia minima Ad es. interferenze con altre telefonate 10/03/ :04:28 AM 6 Classificazione dei doppini (in funzione del materiale) Classe 1 (CAT 1): doppino telefonico standard, 9600bps per pochi Km. rumore attenuazione errori di trasmissione Classe 2 (CAT 2): linee telefoniche di qualità migliore (T-1, ISDN e nuove linee standard), 64Kbps Mbps rame migliore e isolante migliore meno rumore meno attenuazione

3 10/03/ :04:28 AM 7 Classificazione dei doppini Classe 3 (CAT 3): per reti locali, 10Mbps fino a 100m (poi rigenerati con ripetitori) Classe 4 (CAT 4): per reti locali, 20Mbps fino a 100m (poi rigenerati con ripetitori) cavi di qualità superiore meno rumore Classe 5 (CAT 5): 100Mbps fino a 100m (poi rigenerati con ripetitori) cavi di qualità superiore meno rumore poco più caro di CAT 4 CAT 1-5: descrizioni solo sui singoli conduttori 10/03/ :04:28 AM 8 Classe 5e Simile a CAT 5: 100Mbps fino a 100m Approvazione dello standard a fine 1999, con specifiche più dettagliate che riguardano: quattro coppie di conduttori i connettori (alle estremità) i cavi di raccordo altri componenti Ci sono bozze per le classi 6 e 7 10/03/ :04:28 AM 9 Interferenze elettromagnetiche e schermatura I motori elettrici di una certa dimensione e luci fluorescenti generano interferenze elettromagnetiche, provocando disturbi nelle trasmissioni (distorsioni) Per proteggersi da tali interferenze possiamo schermare il doppino doppino non schermato (Unshielded Twisted Pair) doppino schermato (Shielded Twisted Pair) costa anche cinque volte più del non schermato

4 10/03/ :04:28 AM 10 Altre caratteristiche del doppino Quando canalizzato in una condotta di ventilazione: guaina ignifuga e atossica costo doppio Lo spessore dei conduttori è misurato in AWG (American Wire Gauge) maggiore AWG minore spessore maggiore resistenza minore trasmissione doppino standard 24 AWG conduttori per illuminazione domestica 12-14AWG (più spessi) 10/03/ :04:28 AM 11 Cavo coassiale (Coaxial Cable) maglia metallica connettore guaina schiuma di plastica 10/03/ :04:28 AM 12 Caratteristiche del coassiale Proprietà schermanti Ampio intervallo di frequenze Impiego: trasmissioni telefoniche a lunga distanza grandi reti locali (LAN) connessioni di terminali a mainframe trasmissione di elevato numero di canali video Distinguiamo due tecniche di trasmissione: banda base (baseband coaxial technology) banda larga (broadband coaxial technology)

5 10/03/ :04:28 AM 13 Coassiale a banda base Segnali digitali su un solo canale di dati digitali un tempo usato per connessioni all hub (LAN) 10Mbps fino a 1Km oggi sostituito con doppini CAT 5 e fibra ottica Cavo sottile ( 4mm) 10/03/ :04:28 AM 14 Coassiale a banda larga Segnali analogici su più canali simultanei di dati TV via cavo (es. 50 canali 6MHz = 300MHz) capacità 500MHz di banda (simile a Mbps per ciascun canale nei doppini) amplificazione ogni 4Km Cavo spesso ( 6-10mm) 10/03/ :04:28 AM 15 Altre caratteristiche del cavo coassiale Il cavo coassiale viene classificato in Radio Guide (RG): spessore del conduttore spessore dello strato isolante proprietà elettriche Resistenza (Ohm) dei cavi coassiali: differente taratura homica è adeguata per diversi impieghi (Ohm = resistenza elettrica di un mezzo di trasmissione)

6 10/03/ :04:28 AM 16 Fibra ottica (Fiber Optic Cable) Sottile filo di vetro (poco più di un capello) attraversato da un impulso luminoso fotodiodo fotorecettore led o laser sensore ottico 10/03/ :04:28 AM 17 Caratteristiche della fibra ottica in laboratorio: 100 Gbps per diversi km (5Gbps per 9000Km) attualmente 1Gbps, ma potenzialmente 50Tbps Immune alle interferenze elettromagnetiche (fotoni in supporto vetroso che non trasportano cariche elettriche) Virtualmente impossibile da intercettare basso rumore (solo rimbalzi nel filo di vetro) Unidirezionali Costo elevato dell hardware (in calo) 1Tbps = Gbps 10/03/ :04:28 AM 18 Altre caratteristiche della fibra ottica Tendenze della radiazione luminosa attraversante un cavo in fibra ottica: 1. a rimbalzare (riflessione) all interno della fibra 2. a uscire (rifrazione) dalla fibra

7 10/03/ :04:28 AM 19 Tipologie di trasmissione con la fibra ottica Trasmissione unimodale (cavo 8.3/125) fibra molto sottile (nucleo 8.3 micron, rivestimento 125 micron) fonte (di luce) ben focalizzata (laser) bassa riflessione e rifrazione segnale molto veloce con bassa degradazione costosa Trasmissione multimodale (cavo 62.5/125) fibra più spessa (nucleo del cavo 62.5 micron) fonte non focalizzata (LED) costi contenuti maggiore riflessione e rifrazione segnale più lento 10/03/ :04:28 AM 20 MEZZI IRRADIATI Trasmissioni via etere, ossia attraverso onde o radiazioni elettromagnetiche: onde radio (accelerazione di elettroni) trasmissioni satellitari luce da illuminazione (visibile) dipende raggi infrarossi dalla raggi X frequenza raggi gamma (Γ) Radiazioni elettromagnetiche: Energia propagata attraverso lo spazio e i solidi sottoforma di campi magnetici e elettrici 10/03/ :04:28 AM 21 Frequenze delle onde elettromagnetiche Le frequenze sono regolate dagli organi governativi e sottoposte (in alcuni casi) ad aste per l autorizzazione alla trasmissione (FCC in USA, WARC in tutto il mondo) FCC = Federal Communications Commission WARC = World Administrative Radio Conference, agenzia della ITU-R (International Telecommunicaiton Union settore radiocomunicazioni)

8 10/03/ :04:28 AM 22 Trasmissioni radio sono soggette a interferenze da apparecchiature elettriche (ad es. motori) distinguiamo: basse frequenze alte frequenze 10/03/ :04:28 AM 23 Basse frequenze LF, Low Frequency ( ): marittima MF, Middle ( ): marittima, radio AM penetrano facilmente negli edifici la potenza decade con la distanza sono omnidirezionali, quindi il ricevitore non deve essere allineato al trasmettitore 10/03/ :04:28 AM 24 Alte frequenze HF, High Frequency ( ) VHF, Very High Freq. ( ): radio FM, TV UHF, Ultra High Freq. ( ): radio FM, TV tendono a rimbalzare sugli ostacoli tendono a viaggiare in linea retta tendono ad essere assorbite dal suolo (eccetto le onde che raggiungono la ionosfera) Ionosfera: strato di particelle cariche (ioni) che circonda la Terra a un altezza da 100 a 500 Km.

9 10/03/ :04:28 AM 25 Microonde terrestri Trasmissione di frequenze Hz tra due antenne terrestri a parabola Le antenne si devono vedere (trasmissioni a vista) non seguono la curvatura terrestre non attraversano bene gli edifici (né neve né pioggia) distanza intorno ai 50 Km (100m di torri per 80Km) Gbps senza cavi costi relativamente elevati, ma in alcuni casi è più economico dell affitto delle linee in fibra ottica attenuazione del segnale con la distanza diafonia con altri segnali o con bassi strati dell atmosfera telecomunicazioni telefoniche e aziendali (ad es. MCI) 10/03/ :04:28 AM 26 Microonde terrestri (continua) Anche con raggio ben direzionato si ha un po di dispersione nello spazio. Alcune onde possono essere rifratte dagli strati bassi dell atmosfera e possono metterci un po più di tempo delle onde dirette. Le onde ritardate possono arrivare fuori fase rispetto alle onde dirette, cancellando il segnale. Questo effetto è detto multipath fading. Le connessioni principali della Microwave Communications Inc. (MCI) oggi sono in fibra ottica. 10/03/ :04:28 AM 27 Microonde via satellite Simili alle terrestri con due trasmissioni: Terra-satellite (uplink) satellite-terra (downlink) maggior distanza di trasmissione (fino a 1/3 della circonferenza terrestre) 120 Maggiore è la distanza Terra-satellite: maggiore è il ritardo di propagazione il satellite è più fermo sopra un punto della Terra (orbita geostazionaria) ideali per il trasferimento di dati ad alta velocità per lungo periodo

10 Reti e problematiche di rete 10/03/ :04:28 AM Mezzi di trasmissione 28 Classificazione dei sistemi satellitari Geostationary Earth Orbit (36000 Km) fissi a lungo sulla verticale emissioni televisive meteorologia spionaggio telefonia marittima mobile Middle Earth Orbit ( Km) Global Positioning System Low Earth Orbit ( Km) posta elettronica telefonia spionaggio rilevazioni a distanza videoconferenze 10/03/ :04:28 AM 29 Tipologie di sistemi satellitari a) Sistema satellitare a vettore di massa: tutte le frequenze per un unico utente b) Sistema satellitare a stazioni terrestri condivise: una stazione a Terra collegata a più utenti assegnazione di frequenze diverse per ogni utente (FDM) impiego alterno delle diverse frequenze (TDM) c) Sistema sat. a stazione terrestre a singolo utente: ogni utente ha una propria stazione a Terra 10/03/ :04:28 AM 30 Esempio: SAT ADSL di Netsystem Il servizio SAT ADSL è reso possibile grazie all'utilizzo contemporaneo di una normale connessione telefonica al POP dell'abituale provider Internet per la trasmissione dei dati e del collegamento via satellite per la ricezione dei dati a banda larga. Gli elementi necessari per il funzionamento di SAT ADSL sono: un normale modem telefonico con cui collegarsi al proprio provider; un modem satellitare; un'antenna parabolica, la stessa utilizzata per la ricezione della TV digitale. La richiesta dell'utente viene inviata attraverso il normale modem telefonico e l'abituale ISP Netsystem prende da Internet il contenuto richiesto Anziché inviarlo via modem terrestre come fanno tutti gli altri ISP, viene inviato via satellite ad alta velocità e ricevuto dal modem satellitare collegato ad una normale parabola V. Moriggia 10

11 10/03/ :04:28 AM 31 Prestazioni del SAT ADSL Ti puoi abbonare da tutta Italia, anche dove l'adsl terrestre non è ancora arrivata, e senza nessun tempo di attesa per l'attivazione. NON DEVI CAMBIARE IL TUO PROVIDER per navigare e scaricare file da Internet a velocità che fino ad ora, col tuo modem analogico, non hai mai raggiunto (i costi di collegamento con il provider terrestre sono a carico dell'utente). Navigherai in Internet con una velocità in ricezione fino a 300 kbps* (la velocità in trasmissione dipende dalle prestazioni fornite dal tuo provider). Il Sat Modem PCI viene inviato direttamente a casa tua * La velocità di navigazione non è garantita poiché dipende dal livello di congestione della rete e del server a cui ci si collega. fonte: 10/03/ :04:28 AM 32 Telefonia mobile push-to-talk (taxi, polizia, marittima) un canale: trasmissione e ricezione alterne tutti all ascolto Improved Mobile Telephone System (IMTS) due canali: trasmissione e ricezione ininterrotte senza condivisione dell ascolto 23 canali in totale, con non più di 12 utenti nella stessa città Advanced Mobile Phone System (AMPS in USA, TACS in UK e MCS-L1 in J) suddivisione della regione geografica in celle (o cellule) ciascuna con una centrale di smistamento (MTSO) 10/03/ :04:28 AM 33 Telefonia mobile analogico (TACS) digitale (GSM) Perché cellulare? Suddivisione del territorio in cellule da 1 a 80 Km minor potenza (0.6 W), quindi dispositivi più piccoli ed economici G F B A E G F C D B A E G F C D B A E C D G F B E C D

12 10/03/ :04:28 AM 34 Sistema cellulare interferenze? antenna della cellula (transceiver) Mobile ID No. centrale di smistamento canale di aggancio 10/03/ :04:28 AM 35 Tecniche di telefonia Advanced Mobile Phone Service (AMPS): analogico condivisione a ripartizione delle frequenze Digital-AMPS (D-AMPS): digitale tecnologie incompatibili condivisione a ripartizione delle frequenze condivisione a ripartizione del tempo Global System for Mobile (GSM), ripartizione del tempo Personal Communications Systems (PCS o PCN): digitale Time Division Multiple Access (TDMA), ripartizione del tempo Code Division Multiple Access (CDMA), ripartizione del codice