UD1 Mezzi Trasmissivi Prima Lezione: i pricipi utilizzati per trasmettere informazioni attraverso un cavo (elettrici e ottici) Principi di elettrologia Concetto di carica Elettrica Due tipi: positiva e Negativa Forze che agiscono repulsive o attrattive attrazione Gravitazionale Atomi Protoni Neutroni: nucleo elettroni ORBITE (un certo numero di elettroni x orbita) Ultime orbitre quasi complete o semi-libere elettroni liberi passaggio disordinato da un atomo all'altro Se agli estremi di un cavo UNA FORZA gli elettroni si muovono in un verso Moto ORDINATO Corrente elettrica Intensità di corrente (definizione, misura) Come sfrutto il fenomeno? creo magiore o minore forza più o meno passaggio di corrente trasmetto 1 o 0. Nel DETTAGLIO: Una carica si può muovere perchè su di essa agisce una forza la zona su cui agisce localmente una forza è chiamata CAMPO ELETTRICO L'intesità del campo elettrico è data dalla Forza che agisce su una carica Q e la carica Q stessa E=F/Q) Il campo elettrico è descritto in ogni suo punto da una funzione detta POTENZIALE ELETTRICO in grado di misurare l'intensità del campo nel punto P. Una carica posta un un punto P ha un'energia potenziale pari a Q x il potenziale elettrico in quel punto. differenza energia Potenziale tra due punti lavoro necessario a spostare la carica Differenza di ponteziale delta U /Q Su due punti con potenziale elettrico diverso vengono connessi con un filo conduttore avviene uno spostamento delle cariche (le cariche tendono ad annullare una differenza di potenziale) generando quindi una CORRENTE ELETTRICA. La quantità di corrente dipende da: Quanto vale la differenza di potenziale Le caratteristiche del cavo (resistenza) Quindi genero mantengo un potenziale elettrico dove devo trasmettere, metto a terra (potenziale 0) nel punto in cui ricevo e: In trasmissione modulo la tensione In ricezione misuro l'intensità Riflessione e Rifrazione della luce Riflessione e rifrazione della luce Angolo di accettazione riflessione totale Seconda Lezione: Le caratteristiche dei mezzi trasmissivi (un'ora) Studiamo velocemente i mezzi trasmissivi utilizzati nelle reti di calcolatori odierne. In base al principio fisico che utilizzano per trasmettere i singoli bit vengono così classificati: Mezzi elettrici, ottici, wireless. Prima di studiarli nel dettaglio vediamo alcune caratteristiche fisiche che risultano importanti e di cui tener conto nella progettazione di una rete Diametro: Misura il diametro del cavo, viene utilizzata una particolare unità di misura AVG (American Wired Gauge) così definita 36 AVG 0,125 mm 0 AVG 11,684 mm Esistono tabelle e formule per la conversione da AVG a pollici e millimetri. Qualitativamente si nota che a spessore minore corrisponde una misura in AVG maggiore. Per i cablaggi vengono usate le seguenti misure standard
22 o 24 AVG per il cablaggio 26 AVG per le patch cord e work area cable Attenuazione: Un segnale inviato su un qualsiasi mezzo trasmissivo subisce un indebolimento. Più lungo è il cavo più il segnale risulta indebolito. L attenuazione si misura Db e si ricava dalla seguente formula: 20* log (Potenza uscita/potenza in ingresso). L'attenuazione di un cavo dipende da: Impedenza (resistenza) del cavo che a sua volta è calcolata sulla base di due componenti Resistenza propria del circuito che caratterizza il tipo di materiale e resta invariata Frequenza di lavoro. Questa seconda resistenza è ininfluente fino a quando non supera un certo valore limite (frequenza di lavoro del cavo) oltre il valore limite cresce velocemente trasformando il cavo in un isolante. Lunghezza del cavo: ovviamente l''attenuazione cresce in modo direttamente proporzionale alla lunghezza del cavo. Un tipo di cavo, infatti, descrive la sua attenuazione in Db al metro. A causa del fenomeno dell'attenuazione fissato il cavo e la frequenza di funzionamennto esiste una lunghezza massima del segmento altre la quale il segnale va rigenarato con un ripetitore per evitare che il segnale diventi incomprensibile. Ogni mezzo fisico ha una lunghezza massima dopo la quale è necessario rigenerare il segnale. Velocità di propagazione: Il segnale impiega un certo tempo per percorrere il filo. Che conseguenza ha questo fatto nella prog di una rete? Prendiamo una rete con topologia a bus e uniamo due segmenti con un ripetitore. Come già detto le reti a Bus hanno il problema delle collisioni. È importate conoscere il tempo che il segnale sta a raggiungere gli estremi del bus per ottimizzare la tecnica di risoluzione delle collisioni. Ampiezza di banda: L'ampiezza di banda mi dice a quali frequenze può lavorare il cavo prima di comportarsi, a causa dell'attenuazione, come un isolante. Si misura in Hz cioè quante volte al secondo può venir cambiata la tensione del cavo Molto spesso l'ampiezza di banda viene misurata in bit al secondo per indicare quanti bit vengono trasferiti in un secondo. Ovviamente le due misure sono collegate in qualche modo in quanto il numero di bit al secondo dipende da: la frequenza di lavoro la codifica di linea: se uso 2 livelli di tensione con un cambio di tensione posso inviare al massimo un bit; se uso quattro livelli di tensione ne trasmetto due, ecc Diafonia:Misura quanto il mezzo trasmissivo subisce le interferenze elettromagnetiche Riassumendo Proprietà Ampiezza di Banda Attenuazione Velocità di propagazione Diafonia Impedenza Conseguenza nella progettazione Valutare il traffico che la rete dovrà affrontare per scegliere il MT che dà le prestazioni richieste Lunghezza Massima del segmento Numero massimo dei dispositivi per segmento (i.e. lunghezza massima del dominio di collisione) Studiare l ambiente in cui si dovrà installare la rete dal punto di viste delle interferenze EM Frequenza massima di lavoro di un cavo
Terza Lezione: Il cavo coassiale La stuttura del cavo coassiale è illustrata in figura. Il conduttore centrale in rame è rivestito da diversi strati protettivi finalizzati a ridurre il distrurbo elettromagnetico. Il cavo coassiale era utilizzato nelle prime reti locali (in particolare nello standard ethernet a 10 Mb/s) e trattarlo ai girni nostri ha solo vaolore storico. La topologia di rete prevista con l utilizzo del cavo coassiale è quella a bus e prevede un cavo più spesso (thicknet) che funge da bus; all interno del bus mediante dei connettori a T vengono collegati dei cavi piu sottili thinnent che portano il segnale verso le schede di rete dei computer. Quarta Lezione: il Doppino Telefonico IL DOPPINO (Twisted Pair) Struttura: fili di rame intrecciati a coppie (in genere 8 fili 4 coppie). Gli otto cavi sono contraddistinti da un colore coppia 1: Blu, bianco/blu coppia 2: arancione, bianco/arancione coppia 3: verde, bianco/verde coppia 4: marrone, bianco/marrone Le coppie 2 e 3 sono usate per la trasmissione e la ricezione. L'ordine dei cavi è fissato da uno standard t568a e t568b Ci sono diverse tipologie di cavi TP: UTP (non schermato): le 4 coppie di cavi sono protette solo da un rivestimento in plastica. Più usato, caratteristiche, divisione in Categorie (cat 3 e cat 5 le principali) FTP ( Schermato): le 4 coppie sono avvolte da una schermatura
STP (schermatura per ogni coppia e generale): Doppia schermatura; ogni singola coppia è schermata e lo sono anche le 4 coppie Gli otto cavi sono contraddistinti da un colore coppia 1: Blu, bianco/blu coppia 2: arancione, bianco/arancione coppia 3: verde, bianco/verde coppia 4: marrone, bianco/marrone Le coppie 2 e 3 sono usate per la trasmissione e la ricezione. L'ordine dei cavi è fissato da uno standard t568a e t568b Cavi CrossOver e Dritti CrossOver: per connettere dispositivi simili le coppie 2 e 3 vanno invertite perchè le porte dei pc trasmettono e ricevono dagli stessi piedini. Risulta quindi necessario utilizzare la sequenza t568a su un estremo e la sequenza t568b nell'altro. Dritto: dispositivi diversi (Pc Switch Router). I disposivi diversi come switch e schede di rete hanno i piedini inrociati cioè dove lo switch riceve il pc invia e viceversa; conseguentemente il cavo deve avere la stessa sequenza su entrambi gli estremi (cavo dritto). Quinta Lezione: Grinpaggio di un Cavo CrossOver e dritto Materale: (LT pag. 289) Sesta Lezione: La Fibra Ottica Un sistema di trasmissione ottico è composto da tre componenti: TX: Sorgente luminosa (led o laser). Trasforma un segnale elettrico in impulso luminoso FIBRA: Trasmette la luce RX: Rilevatore, colpito dalla luce genera impulso elettrico Struttura della Fibra Ottica Una fibra è composta da un nucleo (core) in vetro, un classing (mantello) e una copertura protettiva La luce si trasmette rimbalzando senza rifrazione tra il core e il cladding Una fibra si descrive fornendo i diametri del core e del cladding in micrometri Per esempio una fibra 50/125 ha un core con un diametro di 50 micrometri e un cladding con un diametro di 125 micrometri Valori tipici sono: 50/125 62,5/125 10/125 8/125 Un CAVO in fibra ottica contiene MOLTE FIBRE (da 10 fino a diverse centinaia)
Fibre ottiche monomodali e fibre ottiche monomodali Se viene utilizzato un nucleo col diametro eccessivamente grande l'angolo di accettazione è grande e di conseguenza se si utilizza un led come sorgente luminosa (meno preciso) il raggio luminoso può entrare nella fibra con diversi angoli e quindi percorrere strade diverse rimbalzando tra nucleo e mantello. I diversi percorsi avranno lunghezze diverse e quindi anche diversi tempi di percorrenza; come conseguenza il segnale partito dopo e che percorra una strada più breve potrebbe sovrapporsi al segnale partito prima interferenza intersimbolica Per evitare questo fenomeno si può Distanziare nel tempo i raggi luminosi e quindi diminuire la frequenza con cui si inviano Limitare la lunghezza del cavo Le fibre sovradescritte prendono il nome di fibre ottiche multimodali Tipici valori limite per le fibre multimodali sono: 10Gb per 550 metri 1 Gb per 1 Km 100 Mb per 2 km Ovviamente le limitazioni esposte limitano le prestazioni della fibra La fibra multimodale è più economica ma meno performante Per superare le limitazioni delle fibre multimodali è possibile diminuire il diametro del core e utilizzare un laser (più preciso) al posto del led. In questo modo i raggi luminosi posso percorrere un unico percorso all'interno della fibra. Ovviamente il costo della monomodale è superiore in quanto sia il laser costa più del led sia (come è facile immaginare) i costi di produzione di un core più sottile sono maggiori. Per le fibra multimodali il core ha un diametro di 50-60 micron che scende a 8-10 per le monomodali Tipi di cavo in Fibra Ottica CAVI THIGHT Usati tipicamente negli edifici (cablaggio in fibra) si dividono in: Monofibra: Composti al massimo da 8 fibre guaine; guaine protettive più spesse e quindi più resistenti; usate per le bretelle ottiche (la stessa cosa delle patch cord solo che in fibra si chiamano così) Multifibra: stesso spessore totale dei cavi monofibra ma con più fibre (fino a 32); di conseguanza guaine protettive più sottili e fibre meno protette. Usate per le dorsali d'edificio CAVI LOOSE e SLOTTED CORE Usati per le reti geografiche pubbliche; contengono fino a 100(loose) e 400(slotted core) fibre