Appunti programma Reti di calcolatori

Tipi di cavi per applicazioni di rete

1. Low Loss, Extended Frequency, High Performance Data - cavi per applicazioni fino a 100 Mb/s, 100 mt;

2. Low Loss, High Frequency, High Performance Data - migliori cavi disponibili, fino a 1 Gb/s, 100 mt;

3. ISO/IEC 11801 Class F - nome informale. Standard 4 STP all'interno di un unico cavo, velocità a 10Gb/s;

4. Velocità di trasmissione oltre i GB (ancora in PROGETTAZIONE). La categoria 6 è quella in uso nel cablaggio delle LAN (oppure la 5E, migliore della 5).

CAVO COASSIALE: un altro tipo di cavo, utilizzato nelle reti locali (1 in trasmissione e 1 in ricezione twinax). È formato da un'anima in rame rigida circondata da un materiale isolante, con una garza metallica da schermo e una guaina superiore. Questi cavi sono migliori del doppino ma più costosi e più impegnativi da installare. La variante a banda larga (100GB) ha un sistema trasmissivo diverso, simile a quello televisivo (coax); è composto da un conduttore centrale.

un primo strato isolante, garza in rame, altro strato e poi rivestimento in plastica. Sono molto costosi, poiché molto schermati, usati spesso per antenne. Su questo cavo si può trasmettere in entrambe le direzioni, usando due sezioni diverse della banda (anche full duplex). Trasmissione Power Line: usata quando non si può fare un cablaggio, si usa un cavo di trasmissione per la rete elettrica, usato in entrambe le direzioni (230v) come coassiale. Si hanno problemi di isolamento, infatti si devono usare range di frequenze molto diverse tra loro. FIBRA OTTICA: trasportano la luce in fasci di fotoni. Ha un anima (core) trasparente di silicio, avvolto in un rivestimento in vetro indice di rifrazione (Cladding) con diverso, e una parte di plastica per filtrare la luce (Jacket). Un cavo è costituito da tante coppie di fibra attorno a un filo di metallo che fa da guida. Le caratteristiche principali delle fibre ottiche sono: - Positive: la banda (range di frequenze) passante,decine di THz; è immune adisturbi (portando fotoni, non interferisce nulla), molto leggera e flessibile, meno pericolosa, meno costosa, sicura (intercettazione quasi nulle, per lariflettoretria, ci si accorge quando qualcuno cerca di intrufolarsi).- Negative: difficoltà di connettorizzazione e interfacciamento, dispersioni luminose. Le fibre ottiche trasportano onde elettromagnetiche; dall'equazione di Maxwell si studiano le modalità come ogni singolo segnale si può propagare nel portante stesso (viaggiano numerosi segnali simultaneamente) quindi l'energia si propaga nella fibra in un numero discreto di configurazioni dette MODI definite dall'equazione. La larghezza di banda è di oltre 30.000 GHz. L'attuale limite di trasmissione è dovuto semplicemente al fatto che un sistema a fibra ottica necessita di due conversioni: elettrico luce, e luce elettrico. Rifrazione: il fenomeno per cui un raggio luminoso (non

perpendicolare all'ariflessione)superficie di contatto, se no passando da un mezzo trasparente ad un angolo altro, di diversa densità, il fascio cambia direzione, in un specifico, nel punto in cui attraversa la superficie di separazione dei due mezzi. Questo angolo dipende anche dall'angolo di incidenza, che compie il fascio luminoso con il punto di contatto. La legge di Snell mette in relazione gli indici di rifrazione dei mezzi, cioè un rapporto costante a variare dell'angolo del raggio incidente (n= IA/IB= sen i/sen r). Si può sapere come il segnale verrà trasmessa sul mezzo.

Secondo la legge di Snell per valori dell'angolo di incidenza superiori a un certo valore critico, si ha riflessione totale (effetto non desiderato), quindi il segnale torna indietro. Tenendolo sotto il valore critico l'energia va avanti nel mezzo, ma anche per rifrazione si perde energia. L'angolo di incidenza è una sorta di tolleranza, detta cono di accettazione.

Quanta più sarà alta l’apertutanumerica della fibra, più luce si riesce ad introdurre, quindi il cono di accettazione èpiù ampio, quindi è più tollerante a imprecisioni.

Propagazione della luce: il trasmettitore è un generatori di fasci difotoni, che manda il segnale stando sotto l’angolo di incidenza , equesto raggio si propaga, fino al destinatario che lo riceve. Quanto più ilsegnale viaggia lontano al critico, quindi in modo assiale, fa un tragittopiù breve e va più lontano (ritardo minore). Da questo si hanno due tipidi fibre:

• Fibre ottiche multimodali: propagazione in diversi modi e percorsi simultanei:
  1. step-index: indice di variazione a gradino, quindi il processo di rifrazione è netto;
  2. graded-index: indice di variazione graduale, processo graduale (sono piùpregiate);
• Monomodali: si ha la propagazione in un unico modo, diritta (come guida d’onda)quindi non si ha

nessuna dispersione modale (copre maggiori distanze). Quanto più la fibra è tollerante, si trova un core più grande del padding. Quanto più la fibra è sofisticata, il core è più piccolo del cladding, poiché si vuole portare l'energia più avanti possibile. La luce della fibra non è visibile (spettro), si usano varie finestre.

Attenuazione delle fibre: Parte dell'energia luminosa che si propaga lungo la fibra viene assorbita dal materiale o si diffonde in esso, costituendo quindi una perdita ai fini del segnale trasmesso. Il rapporto tra la potenza ottica trasmessa e quella ricevuta, dopo aver percorso una lunghezza di fibra di riferimento, definisce l'attenuazione della fibra stessa, in funzione della lunghezza d'onda e del tipo di fibra. Minore è l'attenuazione maggiore la distanza utile per la trasmissione. Una finestra operativa è il range di lunghezze d'onda in cui la fibra funziona meglio.

Più si va su bande specifiche più si possono trasmettere segnali. Tipi di fibre: Fibra standard ITU-T G.652 (ottimizzata per l'uso in II finestra); Standard ITU-T G.653 (Dispersion Shifted, ottimizzata per l'uso in III finestra), minimizza effetti distorsione; Fibra a dispersione non nulla ITU-T G.655 (ottimizzata per DWDM in III finestra). Multiplazione wavelenght division: più segnali diversi vengono compattati in un unico segnale, cioè consente di veicolare più lunghezze d'onda λ all'interno del medesimo portante fisico. Quella di wavelenght ha una funzione d'onda che viene compattata in un unico segnale luminoso quindi più canali insistono sul mezzo trasmissivo. Nel caso di puro WDM, è possibile offrire agli utenti canali trasparenti end-to-end, chiamati lightpath e se le distanze sono grandi bisogna rigenerare i segnali (con amplificatori di linea: R=P-A). Si verifica una separazione fra le bande: blue, red ed

infrared.I trasponder translano il segnale utente nella frequenza compatibile a quellaassegnata a quel canale. Rispetta il requisito di distanza tra lesequenze.

La trasmissione attraverso la fibra ottica può avvvennire in diverse modalità:

• Con LED Light Emission Diode sulle fibre Multimodali; La banda è molto ampia, quindi degrada prima.
• Con Laser (classe 2) sulle fibre Monomodali (unico segnale nel core). La banda è molto stretta.

I ricevitori sono fotodiodi che si occupano della del segnaleluminoso in elettrico (in opposto al led). Sono dispositivi che hanno una finestra diricezione ampia (lo stesso fotorilevatore è in grado di convertire segnaliluminosi a diverse lunghezze d’onda). 2 categorie:

• Positive-Intrinsic-Negative (PIN) diode, corrente proporzionale allapotenza luminosa;
• Avalanche PhotoDiode (APD), extra-guadagno di corrente ma più rumore.

WIRELESS: si usa l’aria come mezzo trasmissivo (vari effetti di

attenuazione). Beamforming: direziona il segnale verso i dispositivi, riducendo il consumo di potenza e, rispetto a quella unidirezionale, si può generare un segnale monodimensionale migliorando il rapporto segnale/rumore. Sono un insieme di antenne, attivate all'occorrenza, per direzionare il segnale.

Schema sistema tlc etere: Ogni trasmissione radio via etere, utilizza due stazioni separate dall'etere. Pe (potenza emessa), d (distanza) e (potenza ricevuta) Pr= Pe-Pl (patulos cioè quanto il segnale perde in potenza durante il percorso).

Elemento irradiante o ricevente: è l'antenna vera e propria che realizza la traduzione.

Feeder di antenna: è il mezzo trasmissivo utilizzato per collegare il t o il r con l'antenna.

Dispositivi di diramazione o circolatore: è utilizzato quando si vuole impiegare l'antenna sia per trasmettere che per ricevere; consente di separare queste fasi.

Le onde elettromagnetiche: sono costituite da oscillazioni.

del campo elettrico e magnetico, che si propagano nel vuoto alla velocità di f= 300.000 Km/sec (Maxwell). Si considera il 2.4 gHz per il wireless. A frequenze basse si possono veicolare pochi bit/Hz, più alte si può arrivare fino a 40 bit/Hz. F= c/ λ. Quindi sono i bit che si possono veicolare utilizzando una lunghezza d'onda (λ). Le frequenze sono assegnate da degli enti (inter)nazionali come ITU, FCC, Mise, polizia postale, ecc. Si possono avere diverse tipologie di trasmissione radio come: - Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS): tecnologia di trasmissione a "frequenza sequenza diretta" a banda larga, nella quale ogni bit viene trasmesso come una ridondante di valori (chip). Indicato per la trasmissione e la ricezione di segnali deboli. Consente l'interoperabilità delle reti wireless attuali; - Spettro diffuso (Spread Spectrum): il trasmettitore opera continui "salti" di frequenza (frequency hopping) usato per origine militare.difficile da individuare e disturbare. La Radiodiffusione viene utilizzata generalmente per la trasmissione analogica di segnali radio-televisivi in modalità broadcast. Si ha un'antenna che diffonde un segnale radio, ci sono vari ricevitori che lo ricevono. - nella regione fino al MHz (VLF, LF, MF) una stazione trasmittente può essere ricevuta fino a 1000 Km; - nella regione dal MHz al GHz (HF, VHF e UHF): i segnali vengono quindi inviati verso il cielo raggiungono la stazione ricevente dopo la riflessione; Trasmissione via ponte radio: La banda di frequenza delle microonde (1-40 GHz) ha la caratteristiche di poter utilizzare antenne paraboliche di dimensioni maneggevoli per poter collimare e dare direzione all'emissione. Quindi si realizza una comunicazione punto-punto (t e r) con un allineamento ottico delle antenne, cioè si