MEZZI TRASMISSIVI

I DISPOSITIVI POSSONO COLLEGARSI ALLA RETE VIA RADIO O PER MEZZO CABLATO.

• STANDARD WIRELESS IEEE 802.11

Marchio registrato della Wi-Fi Alliance gruppo dedito a certificare che i prodotti Wi-Fi rispettino gli  standard wireless IEEE 802.11. Ogni nuovo standard migliora prestazioni, affidabilità e sicurezza. L’hardware deve essere prodotto appositamente per supportare uno standard.

• STANDARD DELLE RETI CABLATE IEEE 802.3 (ETHERNET):

Velocità da 10 a 1000 Mbps su svariati mezzi fisici (coassiali, doppini intrecciati e fibre ottiche)

Tabella comparativa dei più famosi standard 802.3:

I più comunemente usati sono 100Base-TX (Fast Ethernet) che con doppini di rame arrivava a 100 Mbps e 1000BaseT (Gigabit ethernet su cavi cat. 5 in rame).

MEZZI FISICI

• PANORAMICA SUI MEZZI TRASMISSIVI

Doppino è composto da una coppia di cavi in rame intrecciati racchiusi da una guaina. In un cavo di rete normalmente sono presenti 4 coppie di doppini che possono essere schermati o no contro le interferenze, UTP (Unshielded Twisted Pair) se non sono schermati e Cavo STP (Shielded Twisted Pair) se schermato. L’ultima frontiera è la fibra ottica che presenta comunque la necessità di ripetere il segnale dopo qualche KM introducendo latenza perché si va a ripetere elettronicamente un segnale che teoricamente viaggia alla velocità della luce, l’impossibilità di fare curve troppo pronunciate che chiaramente in un mezzo che deve riflettere la luce causerebbe interferenze ottiche, tuttavia c’è di buono che la velocità teorica del mezzo trasmissivo in assenza di ripetitori sarebbe quello delle velocità della luce, quindi molto elevata.

APPROFONDIMENTO SUI MEZZI TRASMISSIVI

• CAVO COASSIALE

Il cavo coassiale (in inglese coaxial cable, usualmente abbreviato in coax,), nelle telecomunicazioni, è un cavo elettrico utilizzato come mezzo trasmissivo di segnale elettrico informativo, appartenente alle linee di trasmissione e molto usato nelle comunicazioni elettriche. Viene comunemente detto anche cavo video poiché utilizzato spesso in applicazioni trasmissive di segnale video.

DESCRIZIONE

È composto da un singolo conduttore di rame posto al centro del cavo (anima) e da un dielettrico (generalmente in polietilene o PTFE) che separa l’anima centrale da uno schermo esterno costituito da fili metallici intrecciati (maglia) o da una lamina avvolta a spirale (treccia), garantendo costantemente l’isolamento tra i due conduttori. Lo schermo di metallo aiuta a bloccare le interferenze. Il cavo è munito poi di connettori ai suoi estremi di connessione. Il segnale viaggia sotto forma di campo elettromagnetico tra l’anima e la maglia a una velocità v che è una frazione di quella della luce nel vuoto e pari a c/n con n indice di rifrazione del dielettrico frapposto. L’analisi della propagazione del campo elettromagnetico nel cavo coassiale fa parte della teoria delle linee di trasmissione, mentre l’effetto di convogliamento è paragonabile a quello di una guida d’onda metallica. In particolare in esso si propaga il modo elettromagnetico TEM. A seconda dell’utilizzo al cavo può essere applicato un connettore bnc.

CARATTERISTICHE

I cavi coassiali vengono prodotti di diversi tipi in funzione della frequenza del segnale da trasportare e della potenza dello stesso. I valori di impedenza sono principalmente due:

• 50 ohm, utilizzato per le trasmissioni digitali (come le prime versioni di Ethernet) o radioamatoriali, nonché per segnali standard nel campo degli strumenti di misura elettronici;
• 75 ohm, utilizzato per il segnale video analogico, video digitale SDI, per le antenne televisive (collegamento con l’antenna di ricezione terrestre o satellitare) e per le connessioni Internet via cavo.

L’impedenza caratteristica di 50 ohm è preferita per gli apparati trasmittenti o ricetrasmittenti, in quanto il conduttore centrale, a parità di diametro esterno del cavo, ha un diametro maggiore, quindi una resistenza più bassa e trasporta meglio correnti elevate; l’impedenza caratteristica di 75 ohm, viceversa, è preferita per gli apparati solo riceventi in quanto, a parità di diametro esterno, ha un’attenuazione minore di un cavo a 50 ohm. Esistono anche cavi con impedenza caratteristica di 93 ohm e 105 ohm utilizzati per reti di connessione dati. Una tipologia particolare, caratterizzata da estrema flessibilità e buona resistenza allo strappo, è utilizzata nelle sonde per oscilloscopio. Il cavo coassiale, DC per le trasmissioni analogiche e simile al cavo che trasporta i segnali radio e TV su lunghe distanze, fu in seguito adattato alla comunicazione dati digitali. I dati digitali sono molto più suscettibili rispetto ai dati analogici al rumore e alle distorsioni di segnale che vengono introdotte quando i segnali viaggiano su grandi distanze.

Cavo coassiale RG-59
A: guaina esterna di plastica
B: maglia di rame intrecciata o massa
C: isolante dielettrico interno
D: nucleo di rame o polo caldo

Quindi, le reti che usano come mezzo trasmissivo il cavo coassiale possono estendersi solo per distanze limitate a meno che non vengano utilizzati dei ripetitori di segnale che rigenerano il segnale periodicamente (repeater). Semplici amplificatori non sarebbero adatti, perché questi amplificherebbero anche il rumore e la distorsione che il segnale raccoglie mentre viaggia sul mezzo. Per molto tempo il cavo coassiale è stata inoltre la sola scelta economica da usare nella cablatura di reti locali ad alta velocità perché rispetto al classico doppino garantisce una capacità di banda e dunque una velocità di trasmissione superiore. Gli svantaggi di installare e mantenere un sistema in cavo coassiale includono il fatto che il cavo è complesso e costoso da fabbricare, è difficile da utilizzare in spazi confinati in quanto non può essere piegato eccessivamente intorno ad angoli stretti ed è soggetto a frequenti rotture meccaniche ai connettori. Va però segnalata l’alta resistenza all’interferenza del segnale. In tali ambiti il cavo coassiale è stato soppiantato dalla fibra ottica e dalle relative comunicazioni ottiche.

• DOPPINO RITORTO

Un doppino ritorto (detto anche semplicemente doppino o coppia bifilare) è un tipo di cablaggio (linea di trasmissione) composto da una coppia di conduttori in rame isolati, utilizzato per la trasmissione delle comunicazioni telefoniche e dati, da parte di un fornitore di servizi. È un elemento essenziale della rete telefonica nella sezione nota come rete di accesso.

DESCRIZIONE

Il doppino ritorto è costituito da una coppia di conduttori ritorti (twisted pair) mediante un processo di binatura. La binatura del doppino ha lo scopo di equalizzare mediamente i campi elettromagnetici esterni dei due conduttori. Impiegando poi una tecnica di trasmissione differenziale, sarà possibile eliminare ulteriori disturbi. Il doppino può essere singolo (una sola coppia, ad esempio all’ingresso della singola utenza) oppure in treccia di una moltitudine di coppie (ad esempio nei cavi del cosiddetto “ultimo miglio”). In questo caso ogni coppia presenta un passo di binatura diverso, per ridurre il più possibile il fenomeno di diafonia tra le varie coppie contigue e, per consentirne l’individuazione, un conduttore per coppia è distinto da una codifica stampata sull’isolamento, diversa per colore e lunghezza della banda colorata. Un problema tipico dei doppini ritorti è il delay skew (o distorsione di propagazione), ovvero una variazione nel ritardo di propagazione del segnale sulle singole coppie, dovuta al diverso passo di binatura delle coppie in un cavo multicoppia.

CAVI MULTICOPPIA NELLE LAN

I doppini sono utilizzati anche, in un intreccio di quattro coppie, per trasmettere dati in una rete locale, attraverso il protocollo ethernet e plug RJ-45. Questi doppini possono essere schermati per ridurre l’interferenza elettromagnetica. Poiché la schermatura è costituita da un nastro metallico avvolto a spirale intorno al doppino, esso dovrebbe essere messo a massa.

UNSHIELDED TWISTED PAIR

UTP è l’acronimo di Unshielded Twisted Pair e identifica un cavo non schermato utilizzato comunemente per il collegamento nelle reti ethernet. È composto da otto fili di rame intrecciati a coppie (pairs). Ciascuna coppia è intrecciata con un passo diverso, e ogni coppia è intrecciata con le altre. L’intreccio dei fili ha lo scopo di ridurre le interferenze, i disturbi e limitare il crosstalk. La lunghezza massima di un cavo UTP nello standard ethernet è di 100 m. I cavi UTP seguono le specifiche standardizzate in TIA/EIA che li dividono in varie categorie in base ad esempio al numero di intrecci e alle capacità di trasportare segnali. Attualmente la categoria 5 e la 5e sono le più utilizzate, esiste tuttavia anche la categoria 6 che permette di raggiungere velocità superiori a parità di lunghezza massima. Le categorie vanno da 1 a 7. Un cavo UTP termina con dei connettori di tipo 8P8C che si innestano direttamente nell’interfaccia del dispositivo (scheda di rete, Hub, Switch, Router, etc). Se si devono collegare due dispositivi simili (ad esempio PC-PC o SWITCH-HUB) si utilizza un cavo ethernet incrociato mentre se si devono connettere dispositivi diversi (ad esempio PC-SWITCH) uno diritto. I cavi diritti presentano gli 8 fili nello stesso ordine in entrambi i 2 connettori, mentre quelli cross presentano una sequenza diversa, e vengono usati per collegare tra loro due host ethernet. Nella costruzione del cavo, ovvero nel crimpare i connettori alle sue estremità si possono seguire due standard: TIA/EIA 568A e TIA/EIA 568B che presentano un ordine degli 8 fili (identificati da diversi colori) diverso.

SHIELDED TWISTED PAIR

Shielded Twisted Pair o STP identifica un cavo schermato utilizzato comunemente per il collegamento nelle reti ethernet. È composto da otto fili di rame intrecciati a coppie (pair), inoltre ogni coppia è intrecciata con le altre. L’intreccio dei fili ha lo scopo di ridurre le interferenze, i disturbi e limitare il crosstalk. La lunghezza massima di un cavo STP è di 100 m. Ogni coppia è avvolta da fogli di materiale conduttivo che fungono da schermo per le onde elettromagnetiche, esternamente alle 4 coppie vi è un ulteriore foglio di materiale conduttivo. I cavi STP seguono le specifiche standardizzate in TIA/EIA che li dividono in varie categorie in base ad esempio al numero di intrecci e alle capacità di trasportare segnali. Attualmente la categoria 5 e la 5e sono le più utilizzate, esistono tuttavia anche le categorie 6 / 6a / 7 / 7a (nomenclatura TIA/EIA), definite anche come E / Ea / F / Fa (nomenclatura ISO/IEC), che permettono di raggiungere velocità superiori. Un cavo STP termina con dei connettori di tipo RJ-45 (anch’essi schermati) che si innestano direttamente nell’interfaccia del dispositivo (scheda di rete, hub, Switch, Router, etc). Se si devono collegare due dispositivi simili (ad esempio PC-PC o SWITCH-HUB), si utilizza un cavo di tipo “cross”; mentre se si devono connettere dispositivi diversi (ad esempio PC-SWITCH), uno di tipo “diritto”. I cavi diritti presentano gli 8 fili nello stesso ordine in entrambi i 2 connettori, mentre quelli cross presentano una sequenza diversa. Nella costruzione del cavo, ovvero nel crimpare i connettori alle sue estremità si possono seguire due standard: TIA/EIA 568A e TIA/EIA 568B che presentano un ordine degli 8 fili (identificati da diversi colori) diverso.

LA FIBRA OTTICA

La fibra ottica, nella scienza e tecnologia dei materiali, indica un materiale costituito da filamenti vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre al loro interno la luce, trovando importanti applicazioni in telecomunicazioni, diagnostica medica e illuminotecnica: con un diametro di rivestimento (mantello) di 125 micrometri (circa le dimensioni di un capello) e peso molto ridotto, sono disponibili sotto forma di cavi, flessibili, immuni ai disturbi elettrici e alle condizioni atmosferiche più estreme, e poco sensibili a variazioni di temperatura. Classificate come guide d’onda dielettriche basate sulla disomogeneità del mezzo, il cui nucleo è sede di propagazione guidata del campo elettromagnetico sotto forma di onde elettromagnetiche, in altre parole, permettono di convogliare e guidare al loro interno un campo elettromagnetico di frequenza sufficientemente alta (in genere in prossimità dell’infrarosso) con perdite, in termini di attenuazione, estremamente limitate. Vengono perciò comunemente impiegate nelle telecomunicazioni come mezzo trasmissivo di segnali ottici anche su grandi distanze ovvero su rete di trasporto e nella fornitura di accessi di rete a larga banda cablata (dai 100 Mbit/s al petabyte/s usando la tecnologia WDM).

DESCRIZIONE

Ogni singola fibra ottica è composta da due strati concentrici di materiale trasparente estremamente puro: un nucleo cilindrico centrale, o core, e un mantello o cladding attorno a esso. Il nucleo presenta un diametro molto piccolo di circa 10 µm per le monomodali e 50 µm per le multimodali, mentre il mantello ha un diametro di circa 125 µm. I due strati sono realizzati con materiali con indice di rifrazione leggermente diverso, il mantello deve avere un indice di rifrazione minore (tipicamente 1,475) rispetto al nucleo (circa 1,5). Come ulteriore caratteristica il mantello deve avere uno spessore maggiore della lunghezza di smorzamento dell’onda evanescente, caratteristica della luce trasmessa in modo da catturare la luce che non viene riflessa nel nucleo. La fibra ottica funziona come una specie di specchio tubolare. La luce che entra nel nucleo a un certo angolo (angolo limite) si propaga mediante una serie di riflessioni alla superficie di separazione fra i due materiali del nucleo e del mantello. All’esterno della fibra vi è 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. I diversi tipi di fibre si distinguono per diametro del nucleo, indici di rifrazione, caratteristiche del materiale, profilo di transizione dell’indice di rifrazione e drogaggio (aggiunta di piccole quantità di altri materiali per modificare le caratteristiche ottiche). Il nucleo e il mantello della fibra ottica possono essere realizzati in silice oppure in polimeri plastici.

LINK AI POST PRECEDENTI

RETI DI CALCOLATORI

DIFFERENZE ETHERNET E WI-FI