Telecomunicazioni e tipologie di rete

Le telecomunicazioni

Le telecomunicazioni sono quell’insieme di strumenti utili alla

trasmissione di segnali a distanza, allo scopo di comunicare

nell’epoca moderna, questo processo quasi sempre riguarda la

spedizione di un segnale elettromagnetico per mezzo di un

trasmettitore elettrico (o via etere), ma nei tempi passati poteva

comprendere l’utilizzo di segnali di fumo o tamburi.

Oggi le telecomunicazioni sono molto

diffuse e strumenti che consentono le

comunicazioni a lunga distanza come la

radio o la televisione o i cellulari, sono

comuni in tutto il mondo. Esiste poi anche

un vasto insieme di reti che collegano

questi dispositivi, come le reti di

computer, la rete telefonica, le reti

televisive e radiofoniche. Le

comunicazioni attraverso Internet, come la posta elettronica o la

messaggistica istantanea è solo un esempio di telecomunicazione.

Gli elementi di base di un sistema di telecomunicazione sono:

un trasmettitore che prende l'informazione e la converte in

 un segnale da trasmettere;

un mezzo di trasmissione su cui il segnale è trasmesso;

 un ricevitore che riceve e converte il segnale in informazione

 utile;

Ad esempio, consideriamo un sistema di trasmissione radio. In

questo caso l'antenna della stazione è il trasmettitore, la radio è il

ricevitore ed il mezzo trasmissivo è lo spazio libero. Spesso i sistemi

di telecomunicazione ed i canali di trasmissione sono bidirezionali

ed i dispositivi che li compongono si comportano sia come

trasmettitori che come ricevitori; si dice cioè che sono

ricetrasmettitori. Un telefono cellulare è un esempio di

ricetrasmettitore. La comunicazione su una linea telefonica è

chiamata comunicazione punto-punto, poiché avviene tra un

trasmettitore ed un ricevitore, la comunicazione attraverso una

stazione radio base è chiamata broadcast (da uno a molti) poiché

avviene tra un singolo trasmettitore ad alta potenza e numerosi

ricevitori. 3

Recentemente l'utilizzo delle fibre ottiche ha notevolmente

aumentato la banda disponibile per le comunicazioni

intercontinentali, contribuendo a rendere più rapido e ricco l'utilizzo

di Internet. Inoltre la televisione digitale ha consentito di ottenere

trasmissioni ad alta definizione, eliminando molti dei difetti delle

trasmissioni analogiche.

I segnali possono essere sia analogici che digitali. Un segnale

analogico può assumere con continuità qualunque valore e

l'informazione viene direttamente impressa su una qualche

grandezza caratteristica del segnale (ampiezza, fase, etc.); al

contrario in un segnale digitale l'informazione è codificata mediante

un insieme di valori discreti che il segnale può assumere (ad

esempio '1' e '0').

I dispositivi per le telecomunicazioni convertono diversi tipi di

informazione, come il suono e le immagini, in segnali elettrici o

ottici. I segnali elettrici, sono tipicamente trasportati attraverso

un mezzo come il rame o lo spazio libero mediante onde radio. I

segnali ottici, di solito sono veicolati mediante fibre ottiche, guide

d'onda opportunamente progettate, oppure dispositivi wireless

ottici. Quando un segnale raggiunge la destinazione, il

dispositivo al terminale di arrivo converte il segnale in un

messaggio comprensibile, come il suono in un telefono, immagini su

una televisione o parole sullo schermo di un computer. Un insieme

di trasmettitori, ricevitori o ricetrasmettitori che

rete.

comunicano tra loro prende il nome di

Un canale è l'unità fondamentale utilizzata per dividere un mezzo di

trasmissione in modo che più flussi di informazione possano

propagarsi contemporaneamente. Ad esempio una stazione radio

può trasmettere a 96 MHz, mentre un'altra a 95 MHz. In questo caso

il mezzo è stato diviso in frequenza e ciascun canale ha ricevuto

una specifica frequenza su cui trasmettere. In alternativa sarebbe

stato possibile allocare a ciascuna stazione un intervallo temporale

periodico su cui trasmettere; in questo caso si parla di divisione nel

tempo (Time Division Multiplexing o TDM).

La tecnica di variare un segnale per trasmettere informazione è

nota come modulazione. La modulazione è un concetto chiave nelle

telecomunicazioni ed è frequentemente usata per imprimere

l'informazione associata ad un segnale su un altro. Nel campo delle

comunicazioni digitali, la modulazione è usata per rappresentare su

un segnale analogico un segnale digitale. 4

La modulazione tuttavia svolge anche un'altra funzione, ossia quella

di aumentare la frequenza di un segnale analogico. Questo poiché

un segnale tipicamente non è adatto ad essere trasmesso per

lunghe distanze a causa della sua bassa frequenza. Quindi la sua

informazione deve essere impressa su un segnale a frequenza

maggiore (noto come portante) prima della trasmissione.

Local Area Network

Nel campo dell'informatica LAN è l'acronimo per il termine inglese

local area network , in italiano rete locale.

Identifica una rete costituita da computer collegati tra loro

(comprese le interconnessioni e le periferiche condivise) all'interno

di un ambito fisico delimitato (ad esempio in una stanza o in un

edificio, o anche in più edifici vicini tra di loro) che non superi la

distanza di qualche chilometro.

Le LAN hanno dimensioni contenute, il che favorisce il tempo di

trasmissione, che è noto. Le LAN tradizionali lavorano tra 10 Mbps e

100 Mbps, hanno bassi ritardi e pochissimi errori. Le LAN recenti

operano fino a 1 Gbps.

Le diverse tipologie di rete L.A.N. 5

ad anello e

Rete

token ring

a stella

Rete a bus

Rete

Rete a stella (o stella estesa)

È caratterizzata da un punto centrale, centrostella, che può essere

uno switch o un elaboratore e diversi host connessi ad esso. La rete

a stella diventa a stella estesa quando al posto di un host collegato 6

al centrostella c'é un altro apparato attivo, switch o hub con a sua

volta altri host collegati ad esso.

In una LAN a stella tutti i messaggi devono passare per un

computer centrale che controlla il flusso dei dati. Per ovvi motivi, in

una rete a stella è facile l'aggiunta e la rimozione di computer

periferici.

Pregi

•un guasto ad un host non compromette le comunicazioni degli altri

•comunicazioni sicure e difficilmente intercettabili tra un host e

l'altro (con l'uso dello switch)

•basso traffico di pacchetti per gli host (con l'uso dello switch)

Difetti

•elevato traffico sul centrostella

•rottura del centrostella con conseguente interruzione delle

comunicazioni per tutti gli host

Rete a bus

In questa configurazione di rete ogni host è collegato in modo

lineare attraverso un cavo o tramite un hub.

Pregi 7

•reti semplici da realizzare e poco costose

•un guasto ad un host non compromette tutta la rete

Difetti

•ogni computer può intercettare le comunicazioni altrui

•elevato traffico in tutta la rete

•sensibile ai guasti

•difficile trovare il guasto

Rete ad anello

Una rete ad anello con passaggio del testimone, è un tipo di rete in

cui la determinazione di quale calcolatore abbia diritto a

trasmettere avviene tramite un particolare messaggio, detto token.

Pregi e difetti della rete ad anello

Pregi

•può coprire distanze maggiori di quelle consentite da altre reti

senza l'aggiunta di amplificatori di segnale 8

Difetti

•esiste il rischio che gli host possano intercettare comunicazioni

altrui

•elevato traffico in tutta la rete

•il guasto di un host compromette la trasmissione di dati

Token ring

Una rete Token ring, ovvero rete ad anello con passaggio del

testimone, è un tipo di rete ad anello in cui la determinazione di

quale calcolatore abbia diritto a trasmettere avviene tramite un

particolare messaggio, detto token.

Ogni calcolatore è collegato ad altri due formando un cerchio.

Questo, ovviamente, a livello concettuale, in quanto nella realtà ciò

non avviene, ma la rappresentazione grafica aiuta a capire il

funzionamento. All'interno di questa rete solo un calcolatore alla

volta può trasmettere, quello in possesso del token. Esso avvia la

trasmissione dei dati trasferendoli al calcolatore vicino, il quale lo

prende in consegna se è il destinatario, oppure ripetendo a sua

volta il segnale verso l'altro calcolatore ad esso collegato, così fino a

raggiungere il destinatario. Il destinatario legge i dati ma non li

toglie dalla rete, perché i dati torneranno al mittente. Sarà il 9

mittente ad eliminare i suoi dati dalla rete e a rimettere in circolo il

testimone.

Quando il calcolatore che è in possesso del token ha terminato la

trasmissione dei dati passa il token a quello vicino. Quest'ultimo se

deve trasmettere dati inizia la comunicazione, altrimenti cede

immediatamente il token senza impegnare il canale.

Ogni terminale prima o poi riceverà il token ed avrà quindi la

possibilità di trasmettere. I dispositivi di rete garantiscono la

presenza di un solo token sull'anello, e provvedono a rigenerarne

uno qualora questo venga perso a causa di guasti nella rete o al

calcolatore che l'ha preso in consegna.

Nelle reti Token Ring, a differenza di altre, un computer

malfunzionante viene automaticamente escluso dall’anello

consentendo agli altri di continuare a funzionare regolarmente in

rete. Confronto tra sistemi analogici e digitali

Nei sistemi elettronici i segnali possono essere di tipo analogico o

digitale. I segnali analogici sono caratterizzati dal fatto di potere

assumere infiniti valori fra due limiti prefissati, mentre i segnali

digitali assumono solo un numero finito di valori, che, per

convenzione, vengono rappresentati mediante una codifica binaria.

I segnali analogici, cioè quelli che trattano segnali analogici, hanno i

seguenti vantaggi:

 possono essere più facilmente interfacciabili con il mondo

esterno, poiché le grandezze dell'ambiente esterno hanno di

solito caratteristiche analogiche;

 lavorano in tempo reale, cioè non introducono ritardi

significativi nelle operazioni di elaborazione e trasmissione del

segnale; 10

 si prestano a simulare fenomeni naturali, date le

caratteristiche analogiche della maggior parte di quest'ultimi.

I sistemi digitali, cioè quelli che trattano segnali digitali, hanno

invece i vantaggi di:

 essere meno influenzati dal rumore rispetto ai sistemi

analogici (nei sistemi digitali, bisogna infatti verificare se il

livello del segnale si trova entro una o l'altra di due fasce,

corrispondenti agli stati logici 0 ed 1; se il rumore o un

disturbo non hanno ampiezza sufficiente da fare uscire il livello

del segnale dalla fascia di appartenenza, non si ha errore);

 non presentare problemi di deriva termica, cioè al

cambiare della temperatura non varia lo stato delle uscite

(entro, ovviamente, dei limiti tali da non guastare il circuito);

 avere una grande flessibilità, in quanto, grazie all'impiego di

semplici microprocessori o di grandi elaboratori, le

caratteristiche funzionali sono definite mediante un

programma, che può svolgere funzioni anche assai complesse,

le quali possono essere facilmente modificate intervenendo sul

programma stesso.

Transmission Media

Telecommunications systems

transmit messages or data

by means of a number of

different transmission media,

such as copper wires,

microwave radio, fibre-optic

cables and satellites. One

way to classify

telecommunications media is

to consider if they use wires

or not.

Wired communications

The three most common physical links used to create networks are:

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 Twisted pair

 Coaxial cable

 Fibre-optic cable

Twisted Pair

It consists of two wires twisted together to make them less

susceptible to acting like an antenna and pick up radio frequency

information, such as radio station signals or appliance electrical

noise. The telephone system uses twisted pair copper wires to link

telephones.

Coaxial Cable

It also uses two wires. One is woven of fine strands of copper wire,

forming a tube that is electrically grounded. The other is a solid

copper wire running down the centre of the tube, and the space

between filled with a special nonconducting material. It is widely

used in various types of communications applications, such as

linking computers in office networks.

Fibre-optic cable

One of the most successful

developments in transmission

media in recent years has

been fibre-optics. Fibre-optic

cables often consist of