I mezzi trasmissivi Per formare una rete di comunicazione possono essere usati diversi mezzi trasmissivi (o media). La loro classificazione può essere fatta in base alle loro caratteristiche fisiche e al principio trasmissivo usato come: Mezzi di trasmissione elettrici Mezzi di trasmissione ottica Mezzi di trasmissione attraverso onde elettromagnetiche
I mezzi di trasmissione elettrica Utilizzano la conduzione elettrica dei materiali per la trasmissione dei segnali: I più comuni sono: Cavo coassiale Doppino di rame Doppino rame Cavo coassiale
Il cavo coassiale È stato il primo mezzo utilizzato nel cablaggio delle reti, ma è diventato obsoleto a vantaggio del doppino di rame Un cavo coassiale è composto da un conduttore centrale di rame circondato da un primo strato di materiale dielettrico, rivestito infine da una calza metallica per la schermatura e dalla guaina di materiale plastico o resina I cavi coassiali utilizzano degli speciali connettori detti BNC (British Navy Connector) e sono connessi alla scheda di rete tramite uno speciale connettore a T per la continuità del bus. Per funzionare, il bus deve essere terminato attraverso una impedenza (Z=R+jL) pari a quella del cavo (tipicamente 50 Ohm) Cavo coassiale BNC
Svantaggi/vantaggi del cavo coax SVANTAGGI Difficoltà del cablaggio Costo elevato Difficoltà di espansione della rete Fragilità del cablaggio e problemi nella scoperta dei guasti VANTAGGI Buona immunità al rumore elettromagnetico (es: ambienti industriali)
Il doppino di rame Sono formati da quattro coppie di fili di rame intrecciate a due a due (twisted pair o TP) protetti da una guaina isolante. L intrecciatura (binatura) riduce l effetto delle interferenze elettromagnetiche nella coppia di cavi. Attualmente sono utilizzate solo due delle quattro coppie per la connettività alla rete potendo così utilizzare le altre per servizi di tipo diverso sullo stesso cavo (es: telefoni, video, ecc.). La lunghezza massima del cavo e di 100 m. Il cavo TP può essere di tre tipi Senza schermatura o UTP (Unshielded Twisted Pair). È il più comune. Con schermatura globale in foglio d alluminio o FTP (FoiledTwisted Pair) Con schermatura per ogni coppia e per cavo o STP (Shielded Twisted Pair) I connettori usati per questo tipo di cavi sono gli RJ-45 (Registred Jack 45) molto simile quelli telefonici. Sono standardizzati in categorie (1..7) legate alla frequenza di utilizzo Connettore RJ-45
Vantaggi dei cavi TP Facilità di stesura e cablaggio Costo Grande flessibilità nella configurazione della rete Facilità nella manutenzione e risoluzione dei guasti Possibilità di trasmettere dati ad alta velocita (fino a 10 Gbps) Buona immunità al rumore (soprattutto per quelli schermati)
Principio di funzionamento delle fibre ottiche Il principio di funzionamento delle fibre ottiche (FO) si basa sulla legge di Snell per la quale un raggio luminoso che incide sulla superficie di separazione di due mezzi con indice di rifrazione diversi (n1 ed n2 con n1 > n2) viene in parte riflesso ed in parte rifratto secondo la formula n1 * sen α = n2 * sen β α = angolo di incidenza rispetto la normale β = angolo del raggio rifratto secondo la stessa normale Esempio: Raggio incidente Indice di rifrazione n1 Indice di rifrazione n2 α β Raggio riflesso Superficie di separazione Raggio rifratto n1 = vetro n2 = aria
Riflessione totale Da quanto appena visto, esiste una condizione per cui l angolo β diventa pari a 90 0. In questo caso non si ha più raggio rifratto, ma si ha il fenomeno della riflessione totale e l angolo per cui avviene questa condizione è detto angolo critico ( α c = arcsin (n2/n1) ) La trasmissione della luce in una fibra è quindi legata alla riflessione totale, cioè quando il raggio di luce incide sulla superficie di separazione dei due mezzi con un angolo maggiore di quello critico. Per convogliare un raggio luminoso all interno di una fibra può essere utilizzato un LED (Light Emitting Diode) o un laser.
Fibre ottiche Ogni singola fibra ottica è composta da due strati concentrici di materiale trasparente estremamente puro : un nucleo cilindrico centrale (core) ed un mantello (cladding) attorno ad esso. Il cladding deve avere un indice di rifrazione minore rispetto al core. I materiali di costruzione più comune sono dei polimeri (fo plastiche) Al di la del cladding esiste il mantello (buffer) che deve catturare la luce che non viene riflessa nel core. All'esterno della fibra vi è poi una guaina protettiva polimerica detta jacket che serve a dare resistenza agli stress fisici e alla corrosione ed evitare il contatto fra la fibra e l'ambiente esterno. jacket buffer cladding core
Tipi di fibre ottiche Esistono due tipologie principali di fibra ottica: Multimodali Monomodali Le fo multimodali: consentono una varietà di angoli di riflessioni diversi per la luce (modi di propagazione); Hanno un diametro del nucleo di 50 o 62.5 μm e del mantello (cladding) di 125 e 150 μm (sono tipicamente indicate con la coppia di numeri 50/125 o 62.5/125 μm Differenti modi di propagazione cladding Luce core
Fibre ottiche monomodali Le fo monomodali: Diminuendo la dimensione del nucleo (es 8..10 μm) si può far in modo che la fibra ottica trasporti un unico modo (praticamente in maniera rettilinea); Sono più costose delle multimodali, necessitano potenze più elevate per la produzione del segnale ottico e di molta attenzione nelle giunzioni. Permettono peró di raggiungere grandi distanze grazie alla loro ridotta attenuazione ed assenza di dispersione (fino a una decina e, nei casi migliori, di un centinaio di chilometri con un unica tratta) 1 2 Connettori per FO I più comuni sono: 1 - ST (a baionetta ormai poco utilizzati) 2 - SC (ad attaco rapido) 3 - MT-RJ (simili ad un connettore RJ) 4 - LC (Lucent connector) 3 4
Vantaggi/svantaggi delle fo Vantaggi Immunità ai disturbi elettromagnetici Elevata velocità Minori dimensione e peso rispetto al rame Maggiori distanze Svantaggi Monodirezionali Costo ancora non paragonabile al rame
Trasmissioni via onda elettromagnetica Il termine wireless (dall inglese senza fili) indica i sistemi di comunicazione tra dispositivi elettronici, che non fanno uso di cavi (al contrario dei sistemi tradizionali basati su connessioni cablate detti wired). Generalmente il wireless utilizza onde radio a bassa potenza. I piu' comuni sono: Bluetooth: brevi distanze (auricolari, tastiere, ecc.); Wi-fi: distanze max di centinaia di metri (LAN di computer, smartphone, ecc.); radiazione infrarossa o laser (poco utilizzata).
Wireless LAN (WLAN) I nodi della rete provvisti di apposite schede si connettono ad un apparato di accesso (access point o AP). Esso funge da unico tramite per il traffico dei dispositivi wireless che si trovano nell area di copertura. Piu AP possono estendere la copertura di connettività. Gli AP possono poi essere connessi alla rete locale per condividere altri servizi di rete (stampanti, accesso Internet, ecc.)
Vantaggi/svantaggi di una WLAN Vantaggi Sono vantaggiose quando non è possibile effettuare il cablaggio di un edificio (impatto architettonico) Mobilità interna ad un posto di lavoro (uso massiccio di personal computer) Costo Espandibilità (l inserimento di un nuovo nodo di rete non comporta alcuna operazione aggiuntiva) Svantaggi Scarsa affidabilità (interferenze elettromagnetiche); Velocità max (1..300 Mbps) suddivisa fra i nodi afferenti ad un AP; Copertura limitata (decine di metri in ambienti chiusi) Sicurezza: necessitano di metodi per proteggere un utilizzo non autorizzato (autenticazione) e la trasmissione dei dati (cripazione dei dati). Danni alla salute?
WiMAX WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) è una nuova tecnologia di trasmissione senza fili (evoluzione del Wi-Fi nella direzione delle applicazioni geografiche e metropolitane ). La tecnologia supporta velocità di trasmissione di dati fino a 70 Mbit/s in aree metropolitane (WirelessMAN). PROBLEMI TECNICI: come tutte le connessioni wireless, l'antenna emittente e ricevente devono trovarsi preferibilmente in linea di vista. Ciò significa che il segnale e la velocità di connessione decadono drasticamente se fra le due antenne si frappongono ostacoli quali alberi o edifici, ma anche con il verificarsi di pioggia, neve o nebbia. PROBLEMI POLITICI: il loro uso, che va ad offrire a prezzi piu' accessibili lo stesso servizio dati rispetto ad un servizio UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) della telefonia mobile, rischia di scontrarsi con gli interessi degli operatori telefonici.
LTE L'LTE (Long Term Evolution), è l'evoluzione degli standard di telefonia mobile cellulare GSM/UMTS (velocità di trasferimento dati in download fino a 326,4 Mb/s e fino a 86,4 Mb/s in upload); L'LTE sfrutta l'esperienza e gli investimenti fatti per le reti 3G anticipando la disponibilità di reti 4G (velocità di connessione anche superiori a 1 Gb/s). LTE si contrappone a WiMAX e alle sue evoluzioni; la futura disponibilità di LTE riduce di fatto le prospettive di successo su larga scala del WiMAX. Nel caso dell'lte è necessario predisporre una copertura radio dedicata, realizzando una nuova rete aggiuntiva a quella dell'umts, o di qualsiasi altro sistema di accesso cellulare, come il GSM.