Le tre leggi del Networking

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1 Le tre leggi del Networking #1 - Le reti andranno sempre più veloci Progetti per alta velocità, incremento del flusso di dati, riduzione dei tempi di risposta. #2 - Le reti saranno sempre più vaste Progetti per avere più utenti, più traffico, più capacità trasmissiva. #3 - Le reti saranno sempre in evoluzione Progetti affinchè siano flessibili, riconfigurabili, gestibili. 1 1

2 Incremento dei cablaggi con la fibra ottica Più del 90% dei progetti di network di grandi dimensioni prevede per il cablaggio l utilizzo della fibra ottica nelle dorsali. L utilizzo dei 100 Mb/s al desk è ormai comune e richiede un elevata ampiezza di banda nella dorsale. Reti di campus, connessioni alle reti WAN e servizi di trasmissione dati impongono collegamenti con elevata ampiezza di banda. I nuovi sistemi di cablaggio utilizzano fibre ottiche. 2 2

3 Le Fibre utilizzate oggi Edificio 850nm LOF 50 micron Campus Fibra monomodale Velocità Fibra Multimodale Distanza (m) Analisi basata sui più bassi costi degli apparati 3 3

4 Velocità trasmissiva della tecnologia su fibra ottica Token Ring 4 Mb 10BASE- FOIL Token Ring 16 FDDI/TP PMD 10BASE- FL ATM Fibre Channel 100BASE- FX 1000 BASE-SX 10GBASE- S Mbps

5 Massima distanza per le tecnologie MM Token Ring 4 Mb 10BASE- FOIL Token Ring 16 FDDI/TP PMD 10BASE- FL ATM Fibre Channel 100BASE- FX 1000 BASE-SX 10GBASE- S Meters

6 Budget di attenuazione per i cablaggi in fibra MM Token Ring 4 Mb 10BASE- FOIL Token Ring 16 Mb FDDI/TP PMD 10BASE- FL ATM Fibre Channel 100BASE- FX db 1000 BASE-SX 10GBASE- S BASE-SX and 10GBASE-S using 50/125 µm cabling 6 6

7 Proprietà della fibra: Indice di rifrazione 7 7

8 Indice di Rifrazione (n) = Velocità della luce nel vuoto Velocità della luce in un mater. Velocità della luce nel vuoto Velocità della luce in un materiale 8 8

9 Gli effetti della rifrazione nella Fibra Ottica n 2 Rivestimento Nucleo Luce n 1 n 2 Rivestimento L indice di rifrazione di un materiale è dato dal rapporto tra la velocità della luce nel vuoto e la velocità della luce nel materiale stesso. 9 9

10 L Indice di Rifrazione è sempre superiore a 1 Vuoto 1.0 Aria Acqua 1.33 Cavo Fibra Ottica (MM) Cavo Fibra Ottica (SM) Vetro Diamante 2.42 * Will always be a number greater than

11 Misurazione della lunghezza della fibra La lunghezza di una fibra è calcolata in base alla velocità della luce nella fibra con indice di rifrazione n L indice n è un elemento critico nelle misurazioni delle lunghezze di una fibra n deve essere definito correttamente per valutare la lunghezza della fibra 11 11

12 Concetto base di funzionamento della Fibra Vibrazione elettrica IN Vibrazione luce Vibrazione luce Vibrazione elettrica OUT From Electrical to Light Conversion LED Sorgente luminosa Photo- Detector From Light to Electrical Conversion Vibrazione elettrica In = Vibrazione elettrica Out 12 12

13 Attenuazione (Perdita): La diminuzione della potenza di un segnale dall input all output Sorgente lunminosa Uscita della luce Output Le fibre ottiche hanno un attenuazione intrinseca L attenuazione è misurata in Decibel (db) 13 13

14 Cause di attenuazione Attenuazione specifica della fibra Differenti attenuazioni fra differenti lunghezze d onda Fonti di attenuazione interne Curvature Errata installazione Connettorizzazione Residui di lappatura Giunzioni 14 14

15 Perdita dipendente dalla lunghezza d onda Due fattori di perdita nella fibra ottica Assorbimento avviene quando l energia della luce trasmessa è vicina al livello di energia delle molecole di vetro. Ciò contribuisce alla perdita complessiva. Le lunghezze d onda più ampie sono trasmesse con minore energia generando una minore attenuazione Scattering avviene quando l energia della luce trasmessa è più alta di quella che le molecole del vetro possono assorbire e l energia è rilasciata in tutte le direzioni

16 Fonti di attenuazione interne nella fibra Macrofratture Impurità Microfratture Cambio densità Bolle 16 16

17 Curvatura della Fibra Ottica La fibra è sensibile alle curvature eccessive Se si curva troppo la fibra, la luce esce all esterno della fibra Le lunghezze d onda monomodali sono più sensibili alle curvature rispetto alle lunghezze d onda multimodali 17 17

18 Attenuazione nell Accoppiamento Accoppiam. tra fibre con diverso core Presenza d aria tra le fibre Disallineamento in asse Disall.angolare 18 18

19 La Connessione perfetta Connettore ottimale: perfetto allineamento di due perfette superfici lisce Le perdite dovute all imperfezione nel contatto sono trascurabili 19 19

20 Attenuazione del connettore L imperfetto allineamento di asse induce la luce a fuoriuscire (perdita di energia luminosa) Il disallineamento può avere effetti differenti nelle due direzioni se i diametri non sono uguali 20 20

21 Attenuazione del connettore I diametri di nucleo diverso causano più perdite (maggiore attenuazione) in un senso Se si verifica un attenuazione di circa 2,5 db maggiore del previsto è ipotizzabile un accoppiamento tra fibre con nucleo con diverso diametro (62.5 µm con 50 µm) 21 21

22 Attenuazione del connettore La presenza di aria induce fenomeni riflessivi e quindi minor luce raggiunge le estremità e il ricevitore 22 22

23 Attenuazione del connettore Le scheggiature sulle superfici di collegamento causano attenuazione 23 23

24 Superficie del connettore 24 24

25 I connettori non perfettamente lucidati e puliti sono i nemici dei collegamenti a bassa attenuazione. I residui bloccano la trasmissione della luce Fare attenzione a mantenere le connessioni pulite E possibile verificare che le fibre siano pulite usando un microscopio per esaminarne la superficie 25 25

26 Giunzioni della Fibra Meccaniche Rapidità Necessità ridotta di attrezzatura Le nuove tecnologie ed i connettori hanno migliorato la perdita sulle giunzioni (alcune < 0.1 db) Fusione Richiede un attrezzamento specifico Difficile da realizzare in ambiente ostile Bassa attenuazione (può essere < 0.05 db) Usata comunemente su lunghe tratte 26 26

27 Elementi che generano limitazioni di distanza trasmissiva: la Dispersione 27 27

28 Cause di Dispersione Dispersione Modale Si presenta nelle fibre ottiche multimodali, la lunghezza del percorso è differente a seconda dei diversi modi trasmissivi L effetto di dispersione modale aumenta con la lunghezza del collegamento della fibra ottica Gli impulsi si sovrappongono e la ricevente non è più in grado di decodificare le informazioni sul segnale Dispersione Cromatica Lunghezze d onda differenti (colori) della luce che viaggiano a velocità e con modi diversi E dovuta al contenuto spettrale della fonte di luce Un laser con gamma ristretta di lunghezze d onda genera una bassa dispersione cromatica rispetto ad una sorgente di luce LED 28 28

29 Dispersione Modale Input Pulse Output Pulse Fibra Multimodale (percorsi multipli) Più Modi (percorsi) trasmissivi corrispondono a modalità diverse di propagazione dell impulso luminoso. Ciò genera dispersione modale

30 Dispersione Modale Input Pulse Output Pulse Fibra Monomodale (Singolo percorso) Con un solo Modo (percorso) non c è Dispersione Modale 30 30

31 Dispersione Modale Sparo in un condotto ampio Multimodale Unica pallottola in un piccolo condotto Monomodale 31 31

32 Dispersione modale e tipologie di fibra multimodo Fibre multimodo Step Index (vecchia concezione, dispersione elevata) Index Profile n2 n1 Fibre multimodo Graded index (nuova concezione, dispersione moderata) Index Profile n2 graded n

33 Dispersione Cromatica Ampiezza di spettro LED LASER Le differenti lunghezze d onda (colori) della luce viaggiano a differenti velocità, ciò genera degli impulsi che possono sovrapporsi Una larghezza di spettro più ampia aumenta la dispersione e limita le distanze per la trasmissione dei dati ad alta velocità 33 33

34 Dispersione: conclusioni La Dispersione è la causa principale di distorsione di un segnale nella trasmissione su fibra ottica La Dispersione genera un prolungamento dell impulso luminoso all uscita dalla fibra E misurata come ampliamento temporale dell impulso per unità di lunghezza (tipicamente in nsec/km) La Dispersione è l elemento critico per supportare elevate velocità trasmissive 34 34

35 Installazione tipica Test di controllo per verificare eventuali danni sulla fibra (da effettuare eventualmente prima dell installazione) Stesura del cavo attraverso gli edifici Terminazione delle estremità della fibra Realizzazione del test di conformità delle fibre 35 35