I mezzi trasmissivi

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 trasmissivi
Mezzi di trasmissione elettrici
Mezzi di trasmissione ottica
Mezzi di trasmissione attraverso onde
elettromagnetiche
Prof. Paolo Michelini
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
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini
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
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini
Svantaggi/vantaggi del cavo coax
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SVANTAGGI
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


Difficoltà del cablaggio
Costo elevato
Difficoltà di espansione della rete
Fragilità del cablaggio e problemi nella scoperta dei
guasti
VANTAGGI

Mezzi trasmissivi
Buona immunità al
ambienti industriali)
rumore
elettromagnetico
(es:
Prof. Paolo Michelini
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
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini
Vantaggi dei cavi TP
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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)
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini
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
Raggio riflesso
α
n1 = vetro
Indice di rifrazione
n1
Indice di rifrazione
n2
Mezzi trasmissivi
Superficie di separazione
β
Raggio rifratto
n2 = aria
Prof. Paolo Michelini
Riflessione totale



Da quanto appena visto, esiste una condizione
per cui l’angolo β diventa pari a 900. 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 ( αc = 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.
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini
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
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini
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
Mezzi trasmissivi
core
Prof. Paolo Michelini
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)
Connettori per FO

2
I più comuni sono:




Mezzi trasmissivi
1
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
Prof. Paolo Michelini
Vantaggi/svantaggi delle fo
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Vantaggi
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

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Immunità ai disturbi elettromagnetici
Elevata velocità
Minori dimensione e peso rispetto al rame
Maggiori distanze
Svantaggi
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
Mezzi trasmissivi
Monodirezionali
Costo ancora non paragonabile al rame
Prof. Paolo Michelini
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).
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini
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.)
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini
Vantaggi/svantaggi di una WLAN
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Vantaggi
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Svantaggi
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Mezzi trasmissivi
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)
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?
Prof. Paolo Michelini
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.
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini
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.
Mezzi trasmissivi
Prof. Paolo Michelini