unità di apprendimento 1

Reti di Calcolatori 1
Capitolo 1 ARCHITETTURE DI RETE E PROTOCOLLI
1.1 CONCETTI INTRODUTTIVI
1.1.1 La classificazione delle reti
Una semplice definizione di rete di calcolatori
Possiamo definire una rete di calcolatori come un insieme di hardware e software in
cui possiamo riconoscere la presenza di un certo numero di elaboratori autonomi,
interconnessi fra loro:
•
•
autonomi: significa che la loro elaborazione può avvenire in maniera
indipendente
interconnessi: significa che devono essere capaci di scambiare informazioni
sfruttando un opportuno mezzo fisico.
Si possono classificare le reti di calcolatori utilizzando alcuni diversi metodi; qui ne
consideriamo cinque:
•
•
•
•
•
la tecnologia trasmissiva
la topologia (struttura dei collegamenti)
l’estensione
la gerarchia tra le macchine
il modello di riferimento
Tecnologia trasmissiva
Essenzialmente si distingue tra reti via cavo e le cosiddette reti wireless. Nelle reti
via cavo, come meglio vedremo in seguito si fa distinzione tra collegamenti con
cavi telefonici, cavi particolari detti cavi coassiali e fibre ottiche.
Le reti wireless sfruttano invece la trasmissione dei dati grazie a collegamenti via
etere e possiamo identificare collegamenti con ponti radio, via rete cellulare o
collegamenti satellitari.
Distinguiamo inoltre tra:
•
•
reti broadcast (canale condiviso);
reti punto a punto (canale dedicato);
Nel caso di rete broadcast l’informazione tra gli elaboratori è fatta viaggiare su di un
unico canale condiviso da tutti i computer. I messaggi scambiati vengono spezzati in
piccoli gruppi di bit, chiamati pacchetti e vengono inviati dall’unità trasmittente sul
canale. La necessità di dividere le informazioni da trasmettere in piccoli blocchi è
dettata dal fatto che non si deve concedere uso esclusivo del canale di comunicazione
ad un unità di trasmissione per troppo tempo. Quando un elaboratore deve
trasmettere files parecchio lunghi avrebbe in esclusiva l’utilizzo del canale per troppo
tempo. Concedendo a rotazione l’uso del mezzo alle varie unità e spezzettando
Reti di Calcolatori 2
l’informazione da trasmettere, si ottiene una gestione più equa della trasmissione.
Tutti gli altri computer ricevono i pacchetti trasmessi da una sorgente. Ogni
calcolatore della rete è associato ad una opportuna configurazione binaria
(indirizzo). Dunque il trasmittente specifica all'interno del pacchetto l’indirizzo del
destinatario in modo che il messaggio venga ritenuto valido solo da chi deve
riceverlo.
E’ possibile anche inviare un pacchetto a tutti gli altri elaboratori, usando un
opportuno indirizzo riservato esclusivamente a tale funzionalità (broadcasting). In
tal caso tutti i calcolatori prendono in considerazione il pacchetto. Tale modalità
viene utilizzata tipicamente per operazioni di gestione e sincronizzazione della rete.
Le reti punto a punto consistono invece di un insieme di connessioni fra coppie di
elaboratori.
fig. 1.2 una rete punto a punto
pacchetti
Scala dimensionale
Un altro possibile modo di classificare le reti fa riferimento alla estensione dell’area
coperta dalla rete. Le reti di dimensioni minori sono le cosiddette PAN (Personal
Area Network). Ad esempio una rete senza fili che collega mouse, tastiera,
stampante al computer è una PAN. Si noti che in questi casi ogni dispositivo deve
essere dotato di un microchip per gestire la comunicazione, e si tratta di veri e propri
microprocessori. Bluetooth è la moderna tecnologia che si utilizza in tali reti ed
integra anche la connessione a cellulari. Aumentando la lunghezza dei collegamenti
si passa alle reti locali (LAN, Local Area Network), alle reti a scala cittadina
(MAN, Metropolitan Area Network), alle reti geografiche (WAN, Wide Area
Network) ed infine alla connessione tra di loro di reti geografiche
(Internetworking).
Distanza tra i processori
1m
10 m
100 m
1 km
10 km
100 km
1000 km
10000 km
Processori situati nello stesso/a
Metro quadrato
Stanza
Edificio
Campus
Città
Nazione
Continente
Pianeta
Esempio
PAN
LAN
LAN
LAN
MAN
WAN
WAN
INTERNET
Classificazione dei processori interconnessi in base alla scala dimensionale.
Reti di Calcolatori 3
Le reti locali.
Le LAN (Local Area Network), in genere:
•
•
•
hanno un'estensione che arriva fino ad un massimo di 2 Km tra i computer più
distanti nella rete
si distendono nell'ambito di un singolo edificio o gruppo di edifici
sono lo standard per connettere PC
Si distinguono dagli altri tipi di rete in base a tre caratteristiche:
•
•
•
dimensione:sono le più piccole ed in esse è nota a priori la massima distanza
tra due computer e visto che il tempo di trasmissione tra due macchine
dipende da tale parametro risulta noto il massimo ritardo di propagazione del
segnale;
tecnologia trasmissiva: in generale si tratta di reti broadcast. La velocità di
trasferimento dell’informazione va da 10Mbps a 100Mbps per arrivare nelle
più moderne fino a 10 Gbps, dove con la sigla Mbps si intendono Mega bit al
secondo, cioè milioni di bit al secondo e Gbps sta per Giga bit al secondo,
miliardi di bit al secondo..
topologia: per topologia si intende l’organizzazione geometrica della rete. Si
riconoscono tre architetture fondamentali:il bus, la stella e l’anello (ring).
Nel caso di architettura a bus, il canale di trasmissione è condiviso per cui non è
possibile che due calcolatori trasmettano contemporaneamente. Dunque risulta
necessario un meccanismo di arbitraggio per risolvere i conflitti per l’uso del canale.
La regolamentazione delle contese può essere centralizzata (un dispositivo dedicato
si occupa di ciò), oppure distribuita (ogni elaboratore riconosce le possibili
interferenze dette anche collisioni e si preoccupa di prendere le opportune
contromisure). L’esempio tipico di rete a bus è lo standard IEEE 802.3, una
architettura progettata per lavorare a velocità comprese tra 10 Mps e 10 Gps con
controllo delle collisioni distribuito.
IEEE sta per Institute of Electrical and Eletronics Engineers, forse la più grande
organizzazione professionale del mondo. Oltre a curare pubblicazioni e a organizzare
conferenze, IEEE ha un gruppo di lavoro che sviluppa tecnologie che diventano
standard a livello mondiale nel campo dell’ingegneria elettrica e dei computer.
Praticamente tutti i tipi di rete locale sono standardizzati da IEEE.
fig. 1.3 La topologia a bus
Nel caso ad anello, il canale di comunicazione è condiviso tra tutte le macchine
(broadcast), ma si tratta di un cavo richiuso su se stesso (ring). Essendo il canale
condiviso anche in questo caso è previsto un meccanismo per la gestione delle
contese. Sono reti descritte nella specifica IEEE 802.5 (il sistema Token Ring
Reti di Calcolatori 4
progettato dall’ IBM) e operano da 4 a 16 Mbps. Si tratta di una tecnologia ormai
obsoleta, che citiamo per completezza e perché si trovano ancora sue installazioni.
fig. 1.4 La topologia ad anello
Infine nel caso a stella, tutti gli elaboratori sono collegati ad un unico dispositivo
centrale detto HUB, nome che possiamo tradurre con concentratore, che smista i
segnali dal trasmettitore al ricevitore. Si tratta di un’apparecchiatura puramente
hardware che quindi non evita le collisioni che in ogni caso possono avvenire per
tentativo di trasmissione contemporanea ad una stessa stazione o per un tentativo di
trasmissione di una stazione che sta ricevendo un messaggio. Un dispositivo più
sofisticato è lo SWITCH. Si tratta sempre di un nodo concentratore e smistatore che
però è dotato di un microprocessore e di una memoria e quindi può realizzare un
controllo centralizzato delle collisioni svincolando da questo compito le singole unità
della rete.
HUB
fig. 1.5 la topologia a
stella
Possiamo distinguere due metodi per l’arbitraggio delle contese:
Le reti metropolitane.
Gli sviluppi più recenti delle MAN prevedono due standard IEEE:
•
•
IEEE 802.6 o Dual Queue Dual Bus (doppia coda a doppio bus) in cui
tutte le stazioni sono collegate ad un bus di andata ed a un bus per il
ritorno del segnale. I collegamenti di solito sono in fibra ottica.
IEEE 802.16 per collegamenti wireless a larga banda su area cittadina.
Le reti geografiche.
Sono destinate, come abbiamo visto a coprire aree geografiche estese. In esse si
distinguono i seguenti elementi:
•
Host, i calcolatori remoti destinati ad eseguire le applicazioni degli utenti
•
Subnet, (sottorete) rete di comunicazione punto a punto destinata a
realizzare l’infrastruttura di comunicazione
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•
Router, calcolatori specializzati per costituire i nodi della subnet.
Per chiarezza si faccia riferimento alla figura sottostante.
ROUTER
HOST
fig. 1.6 una rete geografica
LAN
SUBNET
Gli host sono proprietà dei clienti mentre la subnet è gestita da un ISP (Internet
Service Provider) oppure da una compagnia telefonica. Nella subnet distinguiamo gli
elementi di commutazione, i router, dalle linee di comunicazione (wireless, cavo in
rame o fibra ottica). In questo modello ogni host è solitamente collegato ad una LAN
su cui è presente un router, anche se in alcuni casi un host potrebbe essere collegato
direttamente ad un router.
L’organizzazione di una WAN è talmente importante che val la pena di cominciare a
spendervi due parole. Quando si ha la necessità di una comunicazione host to host, il
trasmittente inoltra le informazioni, suddivise in pacchetti numerati, al proprio
router. A questo punto, essendo noto l’indirizzo del destinatario, il router contatta
uno dei router ad esso collegato spedendogli i pacchetti e demandandogli il compito
di inoltrali al prossimo nodo. Ogni singolo vertice di questa rete che collega mittente
a destinatario, è libero di scegliere in tempo reale il prossimo passo del percorso da
far fare ai pacchetti. La strategia con cui ogni nodo sceglie il prossimo collegamento
da attivare si chiama algoritmo di routing. Da queste poche parole, si deduce come
non sia fissato a priori il percorso seguito dai singoli pacchetti. Inoltre non è detto
che i vari pacchetti seguano lo stesso percorso e dunque arrivino nello stesso ordine
in cui sono stati spediti. Compito del software di rete sarà il riordino dei pacchetti,
grazie alla numerazione degli stessi.
Una rete così organizzata viene detta store and forward (memorizza ed inoltra) o
packet switched (rete a commutazione di pacchetto). L’alternativa a questa
organizzazione sono le reti a commutazione di circuito, di cui l’esempio tipico è la
rete di telefonia fissa. In questo caso prima di iniziare la chiamata, all’atto della
composizione del numero richiesto, la rete fissa una volta per tutte il percorso che il
segnale elettrico deve seguire. Ne consegue che se durante la conversazione una delle
linee dedicate alla comunicazione dovesse diventare inaffidabile (una caduta di linea,
un calo di tensione, un disturbo, un sovraccarico…), la chiamata è interrotta
definitivamente. La rete a commutazione di circuito ha il vantaggio di una minore
complicazione del software di gestione della comunicazione, ma la strategia a
commutazione di pacchetto garantisce una più alta affidabilità. Ogni router può
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decidere nel momento in cui cade una linea di inoltrare i pacchetti su percorsi
alternativi. Si tenga presente che per poter gestire l’inoltro su percorsi diversi,
qualora vi sia una caduta di linea, si deve prevedere la conferma dell’avvenuta
ricezione dei pacchetti. E’ come se ogni router spedisse una raccomandata con
ricevuta di ritorno. Se dopo un po’ di tempo non arriva indietro la ricevuta, il
pacchetto è rispedito su un’altra linea.
Interconnessione di reti geografiche.
Nel mondo esistono molti tipi diversi di reti geografiche che usano tecnologie
hardware ed a volte software di tipo diverso. Si pensi a reti su scala nazionale di due
paesi diversi che realizzano i collegamenti tra le varie tratte con tecnologie di tipo
alternativo, reti nazionali in continenti diversi che devono collegarsi tra loro con un
sistema satellitare. Siamo nella situazione mostrata in figura.
Gateway
WAN 2
WAN 1
fig. 1.8 l’ internetworking
Router di frontiera
Le due WAN di tipo eterogeneo sono connesse tra di loro da un particolare
dispositivo hardware e software detto gateway. Si tratta di un router
multiprotocollo, cioè di un sistema di elaborazione in grado di eseguire le stesse
funzionalità di un router con in più la capacità di convertire i segnali ed i codici tipici
di WAN 1 in quelli di WAN 2 e viceversa. In tale modo si realizza
l’Internetworking cioè il collegamento tra reti geografiche, ottenendo le reti di reti.
Si tratta del modello base con cui poi si può arrivare al cablaggio di Internet a livello
mondiale.
La gerarchia tra le macchine.
Classificando le reti a seconda della gerarchia tra le macchine, distinguiamo due
classi possibili di situazioni:
•
•
Reti client server
Reti peer to peer.
Una rete è del tipo client-server quando esiste un calcolatore centrale, il server, in
perenne attesa di richieste da parte di calcolatori remoti, i client. In ogni caso il client
non può eseguire alcuna elaborazione sul server, ma semplicemente fargli delle
richieste. Questo è il modello tipico delle applicazioni Web. Il vostro browser
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(Explorer, Netscape, Opera, Firefox…) contatta una macchina remota la quale
elabora la richiesta e risponde spedendovi la pagina.
Server
Client
Rete
Processo
Server in
perenne
ascolto di
richieste
Processo
client
Processo
Server in
grado di
accedere
alle
risorse
del server
fig.1. 9 il modello client-server
Dalla figura soprastante si può notare come sul server siano attivi in realtà due
processi logicamente distinti. Il primo sta sempre in ascolto per l’arrivo di eventuali
richieste da esaudire, il secondo elabora le effettive richieste e determina le risorse da
rispedire al chiamante.
Una rete rete peer to peer invece è una rete totalmente paritaria. Ogni calcolatore
della rete può giocare il ruolo del client o del server in diversi momenti. Tipicamente
tale organizzazione è adottata tutte le volte in cui la necessità primaria è lo scambio
di file. Si pensi al più o meno legale scambio di file MP3 o di film in DVD. Chi è
collegato in rete mette a disposizione una cartella del proprio computer in cui risiede
il materiale che si vuole rendere pubblico per lo scambio. Quando si scarica qualcosa
da un’altra macchina ci si comporta come client, quando qualcuno preleva un nostro
file si sta agendo da server.
1.1.2 I modelli di riferimento.
Per descrivere l’organizzazione logica di una rete di calcolatori si adottano dei ben
precisi modelli di riferimento. Il più famoso è la pila di livelli ISO/OSI. ISO sta per
International Standard Organization, un organismo internazionale di definizione
di standard tecnologici riconosciuti a livello mondiale. OSI sta per Open System
Interconnection, cioè collegamento tra sistemi aperti. In tale modello le funzionalità
da realizzare sono suddivise in vari livelli per un questione di modularità e flessibilità
come meglio vedremo in seguito.
Risorse
del
Server
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Osservando la figura della pila ISO/OSI, notiamo come la comunicazione clientserver avvenga in un modo virtuale, seguendo quello che si chiama un protocollo.
Infatti si digita sulla barra degli indirizzi del browser www.virgilio.it, ci si accorge
che il browser aggiunge in testa all’indirizzo la sigla http://. Questa sigla sta per
Hyper Text Transfert Protocol, cioè la serie di regole che vanno seguite
univocamente per instaurare una comunicazione. Provate a far parlare un Cinese ed
un Italiano. O si mettono d’accordo sull’uso dell’Inglese oppure niente funziona!
Ogni comunicazione in questo modello tra due estremità segue un ben preciso
protocollo. Ma come si può notare la comunicazione con i protocolli non avviene in
maniera diretta. Le frecce nel diagramma indicano come le informazioni in realtà
vengano passate su e giù per i vari livelli della pila.
Flusso di comunicazione virtuale: PROTOCOLLI
Application
Application
Presentation
Presentation
Session
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Client
Transport
Subnet
Network
Network
Data Link
Data Link
Physical
Physical
Router
Router
Network
Data Link
Physical
Server
Flusso di comunicazione reale:
fig. 1.10: la pila ISO/OSI
Il livello application per poter comunicare con la contro parte deve effettuare una
richiesta (Servizio) al livello sottostante e così via discendendo la pila. I vantaggi di
questo modello sono due: flessibilità e modularità. Il modello è flessibile perché
ogni strato può essere strutturato in maniera indipendente, basta che garantisca i
servizi al livello superiore e sia in grado di richiedere servizi al livello inferiore
secondo le regole previste dal modello. Per il resto può essere considerato una
scatola nera. Stessa considerazione vale per i protocolli. La modularità consiste nel
dividere un progetto piuttosto complesso come quello dello sviluppo di una rete in
strati progettabili in maniera separata e separatamente testabili. Consideriamo ora la
funzionalità di ogni singolo livello.
Reti di Calcolatori 9
Fisico: definisce le caratteristiche dei collegamenti tra le macchine, tipo di cavo,
fibra ottica o wireless, stabilisce i livelli di tensione e corrente da utilizzare, in altri
termini garantisce un flusso grezzo di bit su un collegamento.
Data Link: detto anche collegamento dati. E’ in grado di interfacciarsi con il livello
fisico fornendo la sequenza di bit da trasmettere. Si divide di solito in due livelli:
MAC (Medium Access Control) presente in reti broadcast in cui bisogna controllare
le collisioni e gestirle e LLC (Logical Link Control) che applicando opportuni
algoritmi di gestione e correzione degli errori garantisce un flusso corretto di bit tra
due stazioni e la loro sincronizzazione.
Network: Lo strato network (rete) controlla il funzionamento della subnet. In
particolare si occupa del routing, cioè lo smistamento dei pacchetti in rete a seconda
dell’indirizzo del destinatario.
Transport: lo scopo di questo strato è quello di accettare dati dallo strato superiore e
di passarli allo strato network assicurandosi dell’arrivo dei vari pacchetti con
eventuale riordino degli stessi qualora abbiano seguito strade diverse. In definitiva
può garantire una comunicazione end to end affidabile (Protocollo TCP) oppure un
semplice inoltro di pacchetti senza alcuna garanzia di arrivo (Protocollo UDP).
Session: Gestisce l’apertura e la chiusura delle sessioni, nonché la loro
sincronizzazione ed eventuali password.
Presentation: Si occupa della sintassi e della semantica dei dati trasmessi
allorquando sulle due macchine vi siano rappresentazioni diverse dell’informazione
con l’opportuna conversione.
Application: E’ lo stadio finale con cui l’utente accede all’applicazione di rete.
Pensate al browser, ma anche al terminale Bancomat.
Purtroppo questo modello è puramente descrittivo. Infatti i suoi tempi di sviluppo
sono stati parecchio lunghi ed altri in ambiente Unix hanno sviluppato nel frattempo
quelli che sono diventati lo standard di fatto di Internet ed in particolare i protocolli
TCP e IP. Nella figura seguente osserviamo come è effettivamente organizzata la pila
di Internet.
APPLICAZIONE
Assenti nel modello
TCP
IP
Deciso dal singolo
implementatore
HOST TO
NETWORK
fig. 1.11 lo stack di Internet
I progettisti di Internet hanno ritenuto inutili le funzionalità dei livelli session e
presentation, integrandone le funzionalità a livello applicazione. Inoltre per maggior
flessibilità progettuale è lasciato libero il progetto dei livelli data link e fisico ai vari
progettisti. Basta che sia corretta l’interfaccia con il livello IP.
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1.2 IL LIVELLO FISICO
1.2.1 I mezzi trasmissivi.
In esso vengono definite le caratteristiche dei vari mezzi trasmessivi utilizzati nelle
comunicazioni di rete. Ricordiamo qui, come del resto noto dai paralleli corsi di
Elettronica il concetto di banda passante cioè di massima frequenza del segnale che
può essere trasmesso sul mezzo e che la banda passante determina la velocità di
trasmissione del segnale elettrico. Maggiore è la banda passante maggiore risulta
essere la velocità di trasmissione. Sulla base di questa considerazione si possono
confrontare tra loro diversi mezzi di comunicazione.
Il cavo coassiale.
E’ stato il primo tipo di mezzo trasmissivo per la realizzazione di reti locali, ormai è
stato del tutto abbandonato per l’utilizzo del doppino di rame (twisted pair). Ne
discutiamo poiché esistono ancora cablaggi di questo tipo.
In genere i cavi coassiali possono essere di due tipi:
•
•
Cavo a 75 Ω solitamente utilizzati per le antenne televisive, detti anche cavi
Community Antenna Television (CATV)
Cavo a 50 Ω utilizzato per la trasmissione in rete locale.
Per i cablaggi di reti locali esistono due tipi di cavi diversi:
•
•
Cavo RG-213 detto anche cavo coassiale grosso o Thick Ethernet
Cavo RG-58 detto anche cavo coassiale sottile o Thin Ethernet.
I cavi coassiali non più utilizzati in rete locale, trovano invece ancora applicazione
nelle reti metropolitane e nella TV via cavo.
Il doppino telefonico
Il doppino di rame utilizzato per realizzare connessioni LAN è identico a quello
utilizzato per la telefonia e consiste in una coppia di fili di rame protetti da una
guaina isolante e incrociati (ritorti o twisted) da cui il nome di Twisted Pair (TP) per
questo tipo di cavo. Ciascuna coppia di fili costituisce un singolo canale per il
trasporto delle informazioni utilizzando un ben determinato tipo di codifica..
L’avvolgimento che prevede circa tre incroci per pollice, permette di limitare
l’interferenza elettromagnetica in quanto i campi magnetici generati dalle due
correnti tendono ad annullarsi evitando l’effetto antenna. La tipica impedenza di
questi cavi è 100 Ω
fig. 1.15:riduzione delle interferenze in
un doppino incrociato
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Per il collegamento tra le varie stazioni e i dispositivi di rete si usano i ben noti cavi
con connettori RJ-45.
Per terminare l’argomento doppino telefonico citiamo l’esistenza di tre tipologie
diverse di cavi:
•
•
•
UTP Unshielded twisted pair, versione non schermata, la più utilizzata
FTP Foiled Twisted Pair, singola schermatura per tutto il cavo
STP Shielded Twisted Pair, schermatura per ogni singola coppia, più una
generale
Le fibre ottiche
E’ il mezzo di comunicazione più recente ed ha ormai rivoluzionato le
telecomunicazioni terrestri. Una fibra è fatta da un sottile cilindro centrale in vetro, il
core, circondato da uno strato esterno, il cladding, realizzato sempre in vetro ma con
indice di rifrazione diverso. Il tutto è protetto da un rivestimento. Più fibre sono
contenute in un unico cavo dotato di una guaina protettiva esterna. A volte in italiano
al posto di core e cladding vengono utilizzati i termini nucleo e mantello. In figura si
pùò notare la struttura tipica di un cavo a fibra ottica.
Rivestimento
Cladding
Core
Guaina esterna
fig. 1.19: un cavo in fibra ottica
Le fibre ottiche incanalano un fascio di impulsi luminosi che si propaga all’interno
del core.
Abbiamo citato il fatto che i cavi coassiali vengono tuttora utilizzati in alcune
applicazioni, per cui può essere interessante un confronto tra fibre e cavo. Primo
Reti di Calcolatori 12
vantaggio della fibra è la larghezza di banda più elevata che dunque la rende
necessaria per reti di fascia alta. Seconda considerazione è la distanza tra i ripetitori
necessari a compensare le perdite di potenza del segnale lungo il percorso. Nei due
casi si ha tipicamente: 50 Km per fibre e 5 Km per i cavi. Le fibre non sono
influenzate dalle sorgenti elettriche, dai campi elettromagnetici e da eventuali
interruzioni di linea. Le fibre sono molto più leggere e ciò rende il cablaggio meno
costoso. Le fibre sono molto più sicure. Nei cavi è tecnologicamente possibile
intercettare il segnale, nelle fibre è praticamente impossibile. Lo svantaggio di una
comunicazione in fibra è che essa è intrinsecamente unidirezionale, per cui per
trasmissioni bidirezionali ci vogliono due fibre, oppure bisogna allocare canali
diversi sprecando parte di banda a discapito della velocità di trasmissione. Infine la
tecnologia elettronica nel caso delle fibre risulta più costosa.
Il mondo Wireless
Le onde elettromagnetiche viaggiano nello spazio alla velocità della luce e possono
indurre una corrente in una antenna ricevente. Per trasmettere senza fili si possono
usare le seguenti tecniche
•
•
•
•
•
onde radio;
microonde;
raggi infrarossi;
luce visibile;
raggi ultravioletti.
L’allocazione delle frequenze utilizzabili dipende di solito da un’autorità statale
ponendo potenziali problemi per soluzioni completamente proprietarie. Salendo in
frequenza si hanno comportamenti diversi.
Le onde radio, la cui frequenza è la più bassa, passano attraverso gli edifici,
percorrono lunghe distanze e vengono riflesse dalla ionosfera;
Le onde di frequenza più elevata sono estremamente direzionali ma vengono fermate
degli ostacoli in tutti i casi sono soggette a interferenze elettromagnetiche;
La trasmissione è di solito inerentemente broadcast.
La velocità di trasmissione dipende dall’ ampiezza di banda utilizzata. Non si può
trasmettere in banda base, cioè onde quadre pure, ma bisogna scegliere una delle
tecniche di modulazione studiate nei corsi di Elettronica.
Ricordiamo brevemente la crescente importanza delle comunicazioni satellitari.
•
I satelliti per telecomunicazioni hanno caratteristiche che li rendono allettanti
per parecchie applicazioni. Nella sua forma più semplice un satellite può
essere pensato come un enorme ripetitore di microonde. In esso sono
installati parecchi transponder, cioè ricetrasmettitori satellitari.Ognuno
ascolta una parte dello spettro, amplifica il segnale in ingresso e lo ritrasmette
su di un’altra porzione della banda disponibile per evitare ovviamente
interferenze. La trasmissione è inerentemente broadcast. Le onde ritrasmesse
Reti di Calcolatori 13
a terra possono coprire una zona anche molto vasta, tipicamente satelliti per
TV, oppure il fascio può coprire un’area ristretta (modalità bent pipe). In
base alla legge di Keplero il periodo orbitale di un satellite varia in funzione
dell’altezza. I satelliti su orbite basse scompaiono dalla vista piuttosto
rapidamente per cui ce ne vogliono parecchi per garantire la copertura su
vasta scala.