Parametri dei mezzi trasmissivi

20/03/21, Mariantonietta Cangiano | (la videolezione) Per trasmettere i segnali a distanza si usano le onde elettromagnetiche, anche su un cavo come il doppino o il cavo coassiale,e si produce un campo elettromagnetico. I campi elettromagnetici sono alla base della trasmissione dei segnali. Quando dobbiamo fare un collegamento sia che si tratti di un collegamento radio o in fibra ottica o su un cavo coassiale, trasportiamo un’onda elettromagnetica di una certa potenza e riceviamo una potenza inferiore a quella che abbiamo trasmesso. Ogni canale ha una sua attenuazione e spesso si chiama alfa (A),si può esprimere in decibel (db) rapporto tra potenza 10 log (a). Un parametro importante è il ritardo cioè noi trasmettiamo un segnale di una certa potenza e riceviamo un segnale di potenza più basso, questo perché le onde elettromagnetiche viaggiano con una certa velocità e sebbene sia alta è comunque finita e c’è un certo ritardo tra il segnale che noi riceviamo e quello che noi trasmettiamo, questo ritardo si chiama ritardo di propagazione ed è il rapporto tra lo spazio percorso e la velocità. Se la distanza tra trasmettitore e ricevitore la chiamiamo d,v è la velocità dell’onda elettromagnetica, si divide la distanza per la velocità e si ottiene quanto tempo impiega il segnale ad arrivare a destinazione. Un ultimo parametro importante è l’impedenza caratteristica, si misura in OHM, è il rapporto tra l’intensità del campo elettrico e l’intensità del campo magnetico. Tutto questo per quanto riguarda le onde elettromagnetiche, invece su un cavo coassiale o doppino o ecc., siccome si possono misurare tensioni e correnti si preferisce esprimere l’impedenza caratteristica come rapporto tra l’ampiezza della tensione e l’ampiezza della corrente. Quando si stabilisce un collegamento tra un punto in trasmissione e un punto di ricezione spesso si suppone di essere il regime sinusoidale. Per i parametri di un canale di trasmissione o su cavo o su fibra valgono tre grandezze fondamentali:l’attenuazione del canale,il ritardo di propagazione dell’onda e l’impedenza caratteristica. L’attenuazione e il ritardo dipendono da quanto è distante il ricevitore dal trasmettitore,dalla distanza e dalla frequenza dell’onda,e dipendono anche dalle caratteristiche elettriche e magnetiche che sono la costante dielettrica,la permeabilità magnetica e la conducibilità.

I mezzi trasmissivi si possono classificare in:

- mezzi trasmissivi con onde guidate,sono quelli costruiti dall’uomo e guidano il segnale dal punto di partenza al punto di arrivo. Sono denominati anche portanti fisiche e in base alla frequenza del segnale da trasmettere si possono utilizzare cavi in rame, guide d’onda metalliche o guide d’onda dielettriche (fibre ottiche).

 - mezzi trasmissivi con onde irradiate,in questo caso la trasmissione dei segnali viene effettuata attraverso lo spazio, chiamato portante radio.

 Il segnale deve avere frequenza elevata e, quindi, subire opportune tecniche di modulazione che ne consentano la trasmissione sotto forma di onde elettromagnetiche. I primi hanno caratteristiche meglio controllabili, possono essere meglio schermati da interferenze e disturbi e presentano un’attenuazione crescente con la frequenza, per cui, a distanze regolari occorre inserire alcuni dispositivi detti amplificatori o rigeneratori per consentire la trasmissione su lunghe distanze.

Velocità e larghezza di banda. I mezzi trasmissivi

Parametro fondamentale di una rete è la velocità con la quale essa trasferisce i dati codificati in bit. Tale velocità si misura in bps (bit per secondo) o con i suoi multipli kbps (kilobit per secondo) e Mbps (Megabit per secondo). Un altro parametro, da non confondere con il primo, che caratterizza la trasmissione è la larghezza o ampiezza di banda e si misura anch’essa in bps. Essa indica la massima capacità trasmissiva di un mezzo. Su un mezzo trasmissivo possono essere realizzati più canali che si “dividono” la banda,pur avendo allora il mezzo una elevata larghezza di banda, ciascun canale avrà una ridotta velocità di trasmissione.

 

I mezzi trasmissivi possono classificarsi secondo il seguente schema:

·         Mezzi trasmissivi ad onde guidate

o   Linee metalliche

- Linee in cavo

-  Doppino

-  Cavo coassiale

-  Cavo ethernet incrociato

-  Coppie simmetriche

-  Guida d'onda

o   Linee non metalliche

-  Fibra ottica

·         Mezzi trasmissivi ad onde irradiate

o    Ponte radio terrestre

o   Ponte radio satellitare

Tipi di doppini (Twisted Pair) per trasmissioni dati (TD)

-STP (shielded TP) doppino intrecciato schermato (esempio IBM tipo 1)

-FTP (foiled TP) doppino intrecciato foderato (cavi lan) (esempio Belden 1456A)

-UTP (Unshielded TP) doppino intrecciato non schermato (esempio AT&T 1061 O 206)

Doppino telefonico (approfondimento)

 Il doppino è costituito da una coppia di cavi di rame che viene utilizzata per la trasmissione delle comunicazioni telefoniche. È’ costituito da due conduttori ritorti di uguale diametro (0.4-0.6 mm) mediante un processo di binatura. La binatura del doppino ha lo scopo di fare in modo che i campi magnetici esterni agiscano mediamente in egual modo sui due conduttori. Impiegando poi apposite tecniche di trasmissione è possibile eliminare eventuali disturbi. Il doppino può essere singolo (una sola coppia) oppure in una treccia di una serie più o meno numerosa di coppie. Tra le caratteristiche del doppino si individuano l’economicità, la maneggevolezza ma anche la sensibilità al rumore e la larghezza di banda limitata. Si rivela adatto principalmente all’impiego di collegamenti in ambito locale di lunghezza limitata (circa 100 m). Il doppino più economico consente di trasportare fino a 25 Mbps. Attualmente il doppino, invece, regge velocità fino a 100 Mbps (Fast Ethernet e altre reti di pari velocità) e viene usato in tutti i nuovi cablaggi.

Cavo coassiale

Nei casi in cui sia richiesta una notevole resistenza ai rumori elettromagnetici esterni e collegamenti su lunghe distanze, si utilizza il cavo coassiale che è in grado, a differenza del doppino, di garantire un segnale migliore anche in presenza di forti attenuazioni dovute alla perdita di potenza che il segnale subisce quando percorre lunghe distanze. Esso è costituito da un singolo conduttore di rame (detto anima) al centro e da uno strato di plastica che garantisce l'isolamento tra il centro del conduttore ed uno schermo di metallo intrecciato (maglia). Lo schermo di metallo aiuta a bloccare le interferenze. Il conduttore esterno è isolato da una guaina dielettrica in polietilene che è ricoperta da uno strato protettivo di un materiale termoplastico resistente alle abrasioni e alle sollecitazioni meccaniche. Con questa disposizione dei conduttori la coppia diventa “autoschermante”; il conduttore esterno, che non si lascia attraversare da campi magnetici (effetto Faraday), svolge una doppia funzione,confina al suo interno il segnale utile evitando dispersioni e impedisce ai rumori elettromagnetici esterni di penetrare e, quindi, di interferire con il segnale utile. Il segnale viaggia come campo elettromagnetico tra l'anima e la maglia. Le reti che lo usano come mezzo trasmissivo possono estendersi solo per distanze limitate, a meno che non vengano utilizzati appositi apparati che amplificano il segnale.

Esistono alcuni tipi di cavo coassiale:

RG213 (Thick Ethernet) 50 Ohm: ottimi parametri elettrici, ma costoso e difficile da posare, Viene usato nello standard ETHERNET 10base5.

RG58 (Thin Ethernet) 50 Ohm: viene usato con ottimi risultati nello standard ETHERNET 10base2.

RG59 75 Ohm: usato per applicazioni video e a larga banda (IEEE 802.7). E' riconosciuto nelle specifiche IEEE 802.3 (ETHERNET), 802.4 (TOKEN BUS), 802.5 (TOKEN RING).

    RG62 93 Ohm: usato nelle reti proprietarie IBM 3270.

 I cavi sono classificati in cinque categorie, ognuna delle quali comprende le caratteristiche delle categorie inferiori:

  1. Telecommunication: cavi per la telefonia analogica;
  2. Low Speed Data: Cavi per trasmissione dati a bassa velocità;
  3. High Speed Data: é la prima categoria di cavi atti a supportare una velocità di 10 Mb/sec, per soddisfare lo standard 10baseT;
  4. Low Loss/High Performance Data: cavi per trasmissione dati fino a 16 Mb/sec;
  5. Low Loss/Extended Frequency/High Performance Data: cavi per trasmissione dati fino a 100 Mb/sec.

 

 Fibra Ottica

La fibra ottica ha dei vantaggi:

 la totale immunità dai disturbi elettromagnetici. Non è infatti costituita da materiale conduttore;

 larga banda di utilizzo. Si usa per trasmissioni dati ad alta velocità fino a 2 Gb/sec;

bassa attenuazione e diafonia assente (disturbi fra cavi che viaggiano in parallelo);

dimensioni ridotte e costi contenuti.

 Le fibre ottiche convogliano al loro interno un fascio di luce con perdite estremamente limitate. Vengono impiegate nelle telecomunicazioni su grandi distanze e nella fornitura di accessi di rete a larga banda (da 10 fino a centinaia di migliaia Mbps). Sono composte da due strati concentrici di materiale vetroso estremamente puro,un nucleo cilindrico centrale, o core, ed un mantello o cladding attorno ad esso. I due strati sono realizzati con materiali con indice di rifrazione leggermente diverso (il mantello deve avere un indice di rifrazione minore rispetto al nucleo). Se le condizioni vengono rispettate gran parte della potenza del segnale è mantenuta all'interno del nucleo. Diversi tipi di fibre si distinguono per diametro del nucleo, indici di rifrazione, caratteristiche del materiale, profilo di transizione dell'indice di rifrazione, drogaggio. Esistono fibre con un nucleo di 8mm (fibre "monomodali") ed altre con un nucleo di 62,5 µm (multimodali),il mantello ha un diametro di 125 µm. Le fibre ottiche si basano sul fenomeno di riflessione totale, la discontinuità dell'indice di rifrazione tra i materiali del nucleo e del mantello intrappola la radiazione luminosa finché questa mantiene un angolo abbastanza radente, in pratica finché la fibra non compie curve troppo brusche.