IngIng. Gianluca Daino. Gianluca Daino

Dipartimento di Ingegneria dell’InformazioneDipartimento di Ingegneria dell’Informazione

Università degli Studi di SienaUniversità degli Studi di Siena

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I MEZZI TRASMISSIVII MEZZI TRASMISSIVI

I mezzi I mezzi trasmissivitrasmissivi..

Per realizzare le diverse tipologie di rete (Lan, Man e Wan) è necessario collegare fisicamente le apparecchiature di rete mediante opportuni mezzi trasmissivi. I mezzi trasmissivi sono suddivisi in 3 categorie in funzione del tipo di fenomeno fisico utilizzato per la trasmissione dei dati.

• Mezzi elettrici: sfruttano le proprietà dei metalli di condurre l’energia. Per trasmettere i dati si associano ai bit particolari valori di tensione.

• Onde radio (mezzi wireless): il fenomeno fisico utilizzato è l’onda elettromagnetica, una combinazione di un campo elettrico e ed una campo magnetico variabili, che ha la proprietà di riprodurre a distanza una corrente elettrica in un dispositivo ricevente.

• Mezzi ottici: laser, led e fibre ottiche, in cui il fenomeno fisico utilizzato è la luce.

AttenuazioneAttenuazioneTutti i fenomeni fisici utilizzati per la trasmissione dei dati si basano sul trasporto di una qualche forma di energia che codifica l’informazione (segnale), a cui il sistema fisico attraversato si oppone determinando una attenuazione dell’energia trasmessa. L’attenuazione viene espressa generalmente in dB/Km (decibel al chilometro).

Banda PassanteBanda PassanteL’attenuazione è inoltre diversa in funzione della frequenza. L’intervallo di frequenze che possono essere trasmesse senza eccessiva attenuazione è chiamata banda passante. Normalmente la banda passante è data dai valori di frequenza minimo e massimo in cui la potenza del segnale si dimezza.

DistorsioneDistorsioneIl diverso comportamento del mezzo trasmissivo in funzione della frequenza genera anche distorsione, cioè l’alterazione dell’andamento nel tempo del segnale.

RumoreRumoreAd alterare il segnale concorre anche il rumore, cioè la sovrapposizione al segnale di energia proveniente da elementi esterni al sistema trasmissivo (disturbi elettromagnetici).

Caratteristiche dei mezzi Caratteristiche dei mezzi trasmissivitrasmissivi

Per i fenomeni descritti non è importante quantificarne l’effetto in termini assoluti, bensì in termini relativi, cioè determinare quanto viene alterato il segnale trasmesso. Si usa come unità di misura il decibel (dB), grandezza che esprime il rapporto, in termini logaritmici, di due grandezze fisiche:

attenuazionedB = 20 log VinVout

Banda Passante

Risposta in frequenza.

Decibel

Il cavo coassiale ha al suo interno un filo conduttore di rame. Il cavo che ricopre il filo serve a garantire l'isolamento tra il filo di rame ed uno schermo di metallo intrecciato. Tale schermo limita le interferenze esterne. Per molto tempo il cavo coassiale è stato l'unica possibilità per la cablatura di reti locali ad alta velocità, nonostante alcuni svantaggi: non si poteva piegare facilmente ed era soggetto a frequenti rotture meccaniche ai connettori.

Il cavo coassialeIl cavo coassiale

Il cavo coassialeIl cavo coassiale

• E’ costituito da due conduttori concentrici separati da dielettrico . I diversi tipi di cavi coassiali si distinguono per il diametro del conduttore interno d e di quello esterno D e sono spesso indicati con la sigla d/D.

I tipi di cavi coassiali per le applicazioni telefoniche sono i seguenti :2,6 / 9,5 mm

1,2 / 4,4 mm

0,7 / 2,9 mm

Conduttore centrale

DielettricoConduttore esternoIsolante

Caratteristiche dei cavi coassiali usati in telefonia

Tipo di cavo Attenuazione a 1MHz (in Db/Km) Velocità di trasmissione(Mbit/sec) 2,6 / 9,5 2,32 140

1,2 / 4,4 5,3 34

0,7 / 2,9 8,9 8

All’aumentare del diametro dei conduttori diminuisce l’attenuazione e aumenta la velocità

Il doppino telefonico (Il doppino telefonico (TwistedTwisted PairPair))

Il doppino è il mezzo trasmissivo classico della telefonia e consiste in due fili di rame ricoperti da una guaina isolante e ritorti (o "binati" o "twisted") detti comunemente "coppia" (pair, in inglese, da cui twisted pair o TP).

Le caratteristiche principali sono:

• Basso costo e grande maneggevolezza;

• Banda di trasmissione piccola;

• Attenuazioni medie.

10

0,1

1

0,1 1 10 100 1000 f (KHz)

ATTENUAZIONE(dB/Km)

ESEMPIO TIPICODELL’ATTENUAZIONEINTRODOTTA DA UNDOPPINO TELEFONICOAL VARIARE DELLAFREQUENZA( diametro doppino 0,6 mm)

Il doppino telefonico (Twisted Pair)

-La categoria 1 (Telecommunication) comprende i cavi adatti unicamente a telefonia analogica.

-La categoria 2 (Low Speed Data) comprende i cavi per telefonia analogica e digitale (ISDN) e trasmissione dati a bassa velocità (per esempio linee seriali).

-La categoria 3 (High Speed Data) è la prima categoria di cavi adatti a realizzare reti locali fino a 10 Mb/s (Ethernet a 10Mb/s e Token-Ring a 4Mb/s).

-La categoria 4 (Low Loss, High Performance Data) comprende i cavi per LAN Token-Ring fino a 16 Mb/s.

- La categoria 5 (Low Loss, Extended Frequency, High Performance Data) comprende i migliori cavi disponibili, per applicazioni fino a 100 Mb/s, su distanze di 100 metri.

Categorie di doppini telefoniciCategorie di doppini telefonici

LE FIBRE OTTICHELE FIBRE OTTICHE

Una fibra ottica è costituita da un cilindro interno detto nucleo (core), e da una corona esterna detta mantello (cladding). Il materiale di costruzione è il vetro. Il vetro, se stirato a dimensioni micrometriche, perde la sua caratteristica di fragilità e diventa un filo flessibile e robusto.Il core ed il cladding hanno indici di rifrazione (misura della capacità di riflettere la luce) diversi (n1 e n2), ed il primo è più denso del secondo. La differenza negli indici di rifrazione determina la possibilità di mantenere la luce totalmente confinata all'interno del core.

ESEMPIO :diametro nucleo : 2,5 mm, n1 =1,527

diametro mantello : 40 mm, n2 =1,517

LE FIBRE OTTICHELE FIBRE OTTICHE

Il grande successo delle fibre ottiche è dovuto a diversi fattori tra cui:

- totale immunità da disturbi elettromagnetici, non impiegando materiali conduttori, e trasportando particelle (fotoni) elettricamente neutri;

- alta capacità trasmissiva: sono operative fibre ottiche a 2 Gb/s;

- bassa attenuazione: alcuni decimi di dB/Km;

- dimensioni ridottissime e costi contenuti.Schema generale di un sistema di comunicazione in fibra ottica

SORGENTEOTTICA

10 1 0 0 1 1 0

1 0 1 0 0 1 1 0

RIVELATOREOTTICO

10 1 0 0 1 1 0

• Sorgenti ottiche

• LED ( Light Emittor Diode) : dispositivi con costo ridotto, ma con basse prestazioni

• LASER :sorgenti per reti con prestazioni medio-alte

• Rivelatori ottici

• PIN (Positive-Intrinsic- Negative)

• APD ( Avalanche PhotoDiode)

MANTELLONUCLEO (CORE)

Per risolvere definitivamente il problema della dispersione modale si usano le fibre ottiche monomodali.la fibra ottica monomodale ammette una sola modalita’ propagativa.sulle fibre monomodali si trasmette con laser costosi, ma si coprono distanze maggiori a velocita’ maggiori rispetto alle fibre multimodali.

MONOMODALEMONOMODALE LASERLASER

MONOMODALEMONOMODALE

LE FIBRE OTTICHE MONOMODALILE FIBRE OTTICHE MONOMODALI

MODELLO MODELLO CLIENT/SERVERCLIENT/SERVER

POSSIBILI STRUTTURE DEL SISTEMA POSSIBILI STRUTTURE DEL SISTEMA INFORMATIVOINFORMATIVO

La struttura di un sistema informativo può essere basata su due filosofie diverse :

Mainframe : in questa struttura una macchina (mainframe) effettua tutte le operazioni sui dati, memorizza i dati e li distribuisce all’utente. L’utente ha a disposizione un terminale stupido nel senso che non richiede capacità elaborative, ma viene usato soltanto come unità di visualizzazione e di inserimento dati.

Client/Server :Il sistema è formato da due tipi di moduli : il client e il server, che generalmente sono eseguiti su macchine diverse collegate in rete.Il server svolge le operazioni necessarie per realizzare un servizio; ad esempio gestisce le banche dati, gestisce l’aggiornamento dei dati e la loro integrità,.... Il client può effettuare alcune operazioni e quindi richiede un terminale con capacità elaborative ( generalmente un PC). Tipicamente il client gestisce la porzione di interfaccia utente dell’applicazione, verifica i dati inseriti e provvede ad inviare al server le richieste formulate dall’utente. Inoltre gestisce le risorse locali, come la tastiera, il monitor, la CPU, e le periferiche. In pratica il client è quella parte dell’applicazione che l’utente vede e con la quale interagisce.L’affermazione di questo modello è legata alla disponibilità di reti locali a basso costo ed alla diffusione della rete Internet, in cui i servizi seguono tale struttura.

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Architettura CLIENT/SERVERArchitettura CLIENT/SERVER

La maggior parte dei servizi telematici offerti da Internet si basano su una particolare modalita’ di interazione denominata tecnicamente architettura client-server. Tale nome indica un software che e’ costituito da due moduli integrati ma distinti, residenti generalmente su calcolatori diversi.

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Cos’e’ unCos’e’ un clientclient/server /server computing?computing?

In un ambiente client/server, sul computer client e’ in esecuzione un software applicativo (programma client ).

Il programma client : – Abilita l’utente a spedire una richiesta di informazione al

server. – Formatta la richiesta in modo che il server possa capirla. – Formatta la risposta del server in modo che l’utente

possa leggerla

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Cos’e’ unCos’e’ un clientclient/server /server computing?computing?

In un ambiente client/server, sul computer server viene eseguito un software applicativo chiamato programma server.

Il programma server :

– Riceve una richiesta da un client e processa la richiesta

– Risponde, spedendo l’informazione richiesta, al client

Il modello Il modello clientclient--serverserver

Il termine server è applicabile a qualsiasi programma che offra un servizio accessibile su una rete. Un server accetta una richiesta sulla rete, esegue il suo servizio e restituisce il risultato al mittentePer i servizi più semplici, ogni richiesta arriva in un unico datagram IP e il server restituisce una risposta in un altro datagram.Un programma in esecuzione diventa un client quando invia una richiesta a un server e aspetta una risposta

Server sideServer sideI programmi server di solito sono molto più difficili da scrivere dei client, perché devono gestire più richieste simultaneamente, soprattutto se serve molto tempo per elaborare una singola richiesta (ad esempio, si consideri un server di trasferimento file responsabile della copia di un file su un'altra macchina). Tipicamente questi server sono costituiti da due parti: il programma principale o primario, che ha il compito di accettare nuove richieste e un insieme di moduli ausiliari o secondari che si occupano della gestione di singole richieste.

Alternative al modello Alternative al modello clientclient--serverserver

Peer-to-peer o servent: tutti i programmi agiscono sia da clientsia da server. Es: i programmi di scambi audio e video (WinMx, Kazaa, ecc.)

Raccolta anticipata o caching; il programma client raccoglie periodicamente tutte le informazioni potenzialmente necessarie e le memorizza localmente