+ All Categories
Home > Documents > Curs 2 Informatica

Curs 2 Informatica

Date post: 17-Dec-2015
Category:
Upload: florin-ciobanu
View: 247 times
Download: 2 times
Share this document with a friend
Description:
Curs info2
39
MEDIILE DE TRANSMISIE
Transcript
  • MEDIILE DE TRANSMISIE

  • *Dintr-un punct de vedere foarte general, mediile de transmisie se pot grupa in doua mari categorii:

    medii de transmisie bazate pe fir (hardwire), fie electrice, precum perechea de fire rsucite, cablul coaxial, fie optice, respectiv fibra optic

    medii de transmisie fr fir (wireless), precum razele infraroii, undele radio, microundele.

  • *Mediile de transmisie electrice Mediul de transmisie electric, cablul electric, pentru a oferi bune performante in transmisia de date, trebuie sa posede

    1. Caracteristici electrice optime, deci sa fie caracterizat prin rezistenta redus, capacitate redus impedan redus, 2. Caracteristici mecanice specifice flexibilitate, rezistenta la traciune, rezistenta la temperatura.

    Caracteristicile cablurilor electrice au fost continuu imbunatatite, astfel ca s-a ajuns in decursul ultimului deceniu de la firul telefonic obisnuit, cu o banda de trecere de 4kHz, la cabluri oferind banda de sute de megahertzi, comparabile (in cazul LAN) cu performantele cablului optic.Caracteristicile cablurilor electrice, depind, pe langa natura intrinseca a materialului folosit, de alti factori, precum: geometria sectiunii, numarul de conductori si distanta intre ei, tipul de material izolator folosit, materialul pentru protectia electrica.Se definesc pe scurt principalii parametri electrici si de alta natura, specifici cablurilor electrice.

  • *Impedanta

    Impedana unui cablu electric este parametrul electric cel mai important, mai ales daca cablul se folosete la frecvente nalte. Aceasta deoarece in transmisiile de date nu intereseaz doar valoarea impedanei la o frecventa data a semnalului electric, ci si variaia ei funcie de frecventa. Este foarte importanta stabilitatea impedanei, astfel ca certificarea unei valori pentru un cablu se face intr-un domeniu de frecvente de la 100kHz pn la sute de megahertzi. Cablurile folosite in transmisiile de date prezint uzual impedane in domeniul 50-150, dar uzual se folosesc cablurile la 100.

  • *Viteza de propagare

    Viteza de propagare a semnalului electric printr-un cablu este un parametru foarte important, care sta la baza calculului vitezei de transmisie pe cablu.

    Viteza de propagare reprezint un procent din viteza luminii, in cazul cablurilor electrice procentul este de 55-75%, deci se poate lua ca valoare medie valoarea procentual de 66%, implicnd o valoare a vitezei de propagare a semnalului electric prin cablul bazat pe cupru de 200.000Km/s.

  • *Atenuarea

    Atenuarea sau pierderea suferita de semnal pe cablu este un parametru foarte important, de el depinznd comportarea la frecvente nalte a cablului.

    In general, pentru a lucra la frecvente mari, cablul trebuie sa prezinte valori mici ale atenurii (atenuarea se exprima n dB, deci pe scara logaritmic). Se poate considera o cretere liniara a atenurii cu lungimea cablului i o cretere n frecven proporional cu rdcina ptrat a frecvenei.

  • *Diafonia Diafonia (cross-talk) este o msura (in dB) a cat influeneaz un cablu comportarea unui cablu aflat n vecintate.

    Ea msoar raportul dintre un semnal prezent pe un cablu i semnalul indus de acesta pe un cablu pereche vecin. Este un parametru ce depinde i el de frecventa, dar mai puin de lungimea cablului, pentru ca ea creste pentru primii metri ai cablului, pentru ca apoi sa rmn independenta de lungime.Pentru limitarea efectului diafoniei se utilizeaz ecranarea cablurilor, prin folosirea unui nveli protector metalic care se leag la masa. nveliul se realizeaz fie cu folie metalica, fie cu estur de fire metalice. Ecranarea se poate face la modul global, pentru ntreg cablul, sau separat pentru fiecare fir conductor din cablu, iar in unele cazuri se folosesc ambele modaliti.

  • *Folosirea unei metode de transmisie echilibrate difereniale (balanced differential transmission) va duce mai mult la scderea influentei cmpului electric distorsionant. Figura ilustreaz modul de transmisie echilibrat, artnd ca tensiunea de ieire (de la captul firului) repeta aproximativ tensiunea de intrare, si nu depinde de zgomotul indus de-a lungul cablului, zgomot notat cu VD.

  • *Geometria sectiunii conductorului Seciunea conductorului se da fie in milimetri, dar in plan internaional se folosete unitatea de msura AWG (American Wire Gage). Aceasta reprezint o scala cu regresie geometrica, are valori intre 0 gage si 38 gage, dar pentru transmisia de date cablurile folosite utilizeaz conductori ce prezint seciuni cuprinznd valori intre 22AWG si 26AWG (cablul obinuit folosit in telefonie).Prin procesul instalrii cablurilor este posibila alterarea geometriei seciunii, iar aceasta poate avea influente negative asupra parametrilor semnalului; totui aceasta influenta este minim pentru cablurile folosite astzi.

  • *Sigurana in caz de incendiu

    Cablurile electrice folosite in transmisiile de date trebuie sa se supuna normelor de siguranta in caz de incendiu, norme caracteristice la nivel national. Se folosesc de obicei cabluri a caror structura si imbracaminte exterioara le confera proprietati precum:

    intarzie propagarea flacarii (flame retardant) produc putin fum in caz de incendiu (low smoke fume) nu emit la ardere gaze toxice (zero Halogen)Pentru aplicatii particulare se folosesc cabluri de tip plenum, rezistente la temperaturi inalte si nepropagand incendiul; ele sunt scumpe caci folosesc imbracaminte externa din materiale compozite speciale.

  • *Cabluri coaxiale Principalele suporturi sau medii de comunicaii pentru transmiterea datelor sunt cele pe fire de cupru. Primul tip de cablu de date folosit a fost cablul coaxial

    Acesta este format din:- conductor din cupru- strat flexibil de izolaie -o brid format din fire subiri din cupru sau o folie metalic ce acioneaz ca un al doilea fir n circuit, cu rol de protecie pentru firul interior (protecie care ajut la reducerea interferenelor electromagnetice provenite din exterior). - ultimul strat, cel mai exterior, este reprezentat de mantaua extern a cablului

  • *Cablul coaxial poate fi mprit n dou categorii:

    cablul coaxial subire (thinnet) (aproximativ 6 mm grosime) este utilizat ca i conexiune a plcii de reea cu restul reelei. Este flexibil i uor de instalat. Distana de transport a cablului este de 185 metri, dup care semnalul se atenueaz.

    cablul coaxial gros (thicknet) (aproximativ 12 mm grosime) este utilizat n conectarea mai multor reele mici. Distana de transport a cablului este de 500 metri, dup care semnalul se atenueaz.

    Impedanele specifice ale cablurilor coaxiale sunt urmtoarele: 50 utilizate n transmisiile radio i reele de calculatoare (RG-58) 75 utilizate n transmisiile video (RG-6 si RG-59)

  • *Concluzii. Cablul coaxial este din ce n ce mai puin folosit n reelele de calculatoare; este n continuare folosit la transmisiile TV i Internet prin cablu (un canal de televiziune ocup o lime de band pe cablu de 6 MHz; cablul coaxial folosit n televiziunea prin cablu poate transporta sute de MHz de semnale; prin urmare semnalele fiecrui canal primesco poriune de 6 MHz din limea de band disponibil i apoi sunt trimise ctre abonat. Cnd pe acelai cablu avem i acces la Internet modemul de cablu pune datele de download (dinspre Internet spre calculator) ntr-un domeniu de 6 MHz astfel nct pe cablu datele de Internet arat ca i cum ar fi un canal TV de 6MHz. Datele de upload (datele transmise de la calculator la Internet) ocup doar o treime din limea de band, adic 2MHz deoarece se pornete de la ideea c majoritatea abonailor la Internet primesc mult mai mult informaie dect trimit. este frecvent utilizat pentru a conecta echipamente video casnice, n anumite aplicaii radio i n msurri electronice, la echipamente militare i n alte echipamente de scanare cu ultrasunete (referirea aceasta este valabil n special pentru cablurile coaxiale scurte). este folosit pentru a conecta reele radio i de televiziune, dei au fost nlocuite la scar larg de alte metode mai eficiente (fibra optic, comunicaii prin satelit). Acesta rmne ns principala destinaie a cablului coaxial.

  • *Alte tipuri de cabluri coaxiale: Cablul triaxial (triax) este un cablu coaxial care are un al treilea rnd de dielectric i material conductor. Scutul extern care este mpmntat protejeaz scutul intern de interferene electromagnetice din afara sursei. (a)

    Twinax este un cablu format din dou buci rsucite printr-un scut cilindric. (b)

    Biax este format din dou cabluri coaxiale de 50 folosit n reele de calculatoare.

    Cablul coaxial semirigid utilizeaz o teac dur din cupru. Acest cablu ofer o ecranare superioar n comparaie cu alte tipuri de cabluri chiar i la frecvene nalte, marele dezavantaj fiind acela, dup cum spune i numele, c nu este flexibil. (c)

  • *Cablul cu fire rasucite TP Cablul cu fire rsucite, numit si cablu TP (Twisted Pair) constituie mediul de transmisie bazat pe fir de cupru, traditional folosit in telefonie. Perechea de fire rasucite consta din doua fire metalice (din cupru) rasucite dupa un anumit pas (figura). Diametrul firului este de 0,5mm, sau mai precis de 24AWG, iar pasul de rasucire depinde de cablu, mai precis de numarul de perechi de fire rasucite ce alcatuiesc cablul.

  • *Rasucirea firelor este necesara pentru a reduce distorsiunile electromagnetice, prin faptul ca un camp electomagnetic extern va actiona in mod egal asupra celor doua fire. Daca pentru transmisia in fire se adopta o metoda de transmisie diferentiala, echilibrata, atunci efectul distorsionant al campului extern este aproape nul. Pentru un cablu cu mai multe perechi de fire rasucite, pasii de rasucire trebuie sa fie diferiti pentru fiecare pereche, si ei se calculeaza in asa fel ca diafonia intre perechi sa devina minima.Cablul TP a fost folosit initial in telefonia analogica si prevedea o banda limitata de frecventa (4KHz). Astazi, datorita progreselor in tehnologia de realizare a cablurilor TP, ele prevad o banda de frecventa de sute de megahertzi, utilizandu-se uzual pentru transmisii de date la 100Mbps. Cablurile actuale vor fi folosite la viteze de sute de Mbps, chiar in retelele Gigabit, oferind pentru distante scurte de pana la 100m, performante comparabile cu fibra optica. Viitorul ofera posibilitatea utilizarii in retelele cu conexiuni full duplex si bazate pe echipamente de comutare ultra-rapide

  • *Clasificarea cablurilor dup ecranareDupa modul de realizare a ecranarii cablurilor (prevederea unui invelis protector legat la masa, cu efecte de reducere a diafoniei), exista diverse versiuni de cablu TP:

    cablu torsadat neecranat (Unshielded Twisted Pair - UTP); are dou sau patru perechi de fire. fiecare dintre cele patru / opt fire de cupru dintr-un cablu UTP este acoperit cu un material izolant. impedana acestui tip de cablu este de 100 ohmi ceea ce l difereniaz de alte tipuri de cabluri torsadate, cum ar fi cablurile pentru telefonie, care au o impedan de 600 ohmi.acest tip de cablu se bazeaz numai pe efectul de anulare obinut prin torsadarea perechilor de fire care limiteaz degradarea semnalului cauzat de interferene electromagnetice (EMI) i interferene cu frecvene radio (RFI). cablul UTP este cel mai folosit tip de cablu n reelele de comunicaii. Se poate folosi pe maxim 100 m.

  • *Cablul UTP avantaje / dezavantaje:Avantajeeste uor de instalat; costul cablului UTP este redus n comparaie cu celelalte cabluri utilizate n reelele de date; poate s fie folosit n majoritatea arhitecturilor de reea ceea l face s creasc constant n popularitate.viteza de la 10 la 1000 Mbps;

    Dezavantaje: cablul UTP este mai predispus propagrii zgomotului electric i interferenelor dect alte medii de reea; distana dintre amplificrile semnalelor este mai mic pentru cablul UTP dect n cazul cablurilor coaxiale sau de fibr optic.

  • *Pinii 4, 5, 7 i 8 (perechile albastru i brun/maro nchis, nu sunt folosite n ambele standarde i nu sunt necesare n realizarea unei conexiuni 100BASE-TX duplex). Aceti pini nefolosii din cablul UTP pot fi folosii la alimentarea unei camere web de reea sau a unui modem radio, echipamente care pot fi situate n locaii dificile ca acoperiul sau terasa unei cladiri.Firele se vor aranja n aceeai ordine la ambele capete.

  • *Cablu torsadat ecranat STP cablu torsadat ecranat (Shielded Twisted Pair STP); combin tehnicile de ecranare, anulare i rsucire ale firelor. n acest caz fiecare pereche de fire este nfurat de o folie metalic pentru a ecrana i mai bine zgomotul (STP). Cele patru perechi de fire sunt ulterior nvelite ntr-o alt folie metalic (S/STP).n mod normal, acest lucru se ntmpl n cazul cablului STP de 150 ohmi. La cablurile STP se reduc zgomotele electrice din interiorul cablului. de asemenea se reduc influenele EMI si RFI din exterior. dei cablul STP reduce interferenele mai bine dect UTP este mai rar utilizat deoarece este mai scump din cauza ecranrii suplimentare i este mai greu de instalat din cauza grosimii. n plus, folia metalic trebuie mpmntat la ambele capete. Dac mpmntarea nu se face corect, ecranarea va aciona ca o anten, recepionnd semnale nedorite.

  • *Caracteristici: viteza ntre 10 i 100 Mbps; cost moderat; mrime mare i medie a cablului i a conectorilor; lungimea maxim 100 m

  • *Cablul torsadat ecranat de tipul FTPeste un cablu UTP n care conductorii sunt nvelii ntr-o folie exterioar de ecranare n scopul protejrii mpotriva interferenelor exterioare. Folia exterioar are, de asemenea, rolul de conductor de mpmntare.

  • *Clasificarea cablurilor cu perechi de fire rasucite folosite in transmisiile de dateDin punctul de vedere al folosirii in transmisiile de date ale diverselor cabluri cu perechi de fire rasucite, diversii parametri sunt tratati grupat, prin definirea a cinci categorii; categoria 1 este cea mai putin pretentioasa, iar categoria 5 cea mai evoluata, cu mentiunea ca fiecare categorie superioara prezinta parametri superiori categoriei inferioare, furnizand serviciile oferite de categoriile inferioare.

    Categoria 1, numita Telecommunication, cuprinde cablurile folosite numai in telefonia clasica, analogica.Categoria 2 (Low Speed Data) cuprinde cablurile pentru telefonia analogica si digitala, dar care ofera servicii de transmitere de date la viteze inferioare.Categoria 3 (High Speed Data) defineste cablurile folosite la realizarea retelelor locale cu viteze de pana la 10Mbps, in special a retelelor 802 de tip 10BaseT si a retelelor Token Ring la 4Mbps.Categoria 4 (Low Loss, High Performance Data) defineste cabluri cu performante ridicate in ceea ce priveste atenuarea si viteza de transmisie, fiind folosite la viteze de cateva zeci de Mbps, precum in retele de tip Token Ring la 16Mbps.Categoria 5 (Low Loss, Extended frequency, High Performance Data), se folosesc actualmente in retele ce opereaza pana la 100Mbps, precum 100BaseT.

  • *Cabluri cu fibr optic Cel mai modern mediu de comunicaie folosit pe scar larg l constituie cablul cu fibr optic prin care putem transmite semnale video, voce i date simultan.Tehnic vorbind, transmisia datelor prin fibra optic se bazeaz pe conversia impulsurilor electrice n lumin. Aceasta este apoi transmis prin mnunchiuri de fibre optice pn la destinaie, unde este reconvertit n impulsuri electrice.

  • *Aceasta nseamn:

    - rat de transfer foarte mare n raport cu celelalte tipuri de conexiune (practic nelimitat, i nc imposibil de folosit la maximum de ctre aplicaiile existente); - mai mult siguran - fibra optic nu este sensibil la perturbaii electromagnetice i este inaccesibil scanrilor ilegale (interceptri ale transmisiunilor); - posibilitatea de instalare rapid i simpl, n orice condiii, datorit greutii reduse a cablului optic i existenei mai multor tipuri de cabluri;

    - fibra optic reprezint soluia pentru accesul de mare vitez la serviciile Internet, utiliznd fibra optic pentru conexiuni dedicate permanente.

    - este recomandat firmelor cu un numr mare de posturi de lucru cuplate la reeaua Internet i cu un transfer informaional susinut pe tot timpul unei zile de lucru.

  • *Fibra optic Fibra optic este un conductor din sticl sau plastic care transmite informaii folosind lumina. Un cablu cu fibra optic conine una sau mai multe fibre optice acoperite de o teac sau cma.

    Proprietile de baz ale fibrei optice sunt urmtoarele: - are o structura cilindric; - este un ghid de und; - are un coeficient de atenuare pe km foarte mic deci pot atinge distane de mai multe mile sau kilometri nainte de a fi nevoie ca semnalul s fie regenerat; - fabricat din sticl printr-un proces de turnare la cald; - indicele de refracie al miezului este ntotdeauna mai mare dect indicele de refracie al nveliului primar (cladding); - fenomenul de propagare a luminii este bazat pe reflexia intern total n miezul fibrei,- cablul cu fibr optic are un pre mai mare dect cablul de cupru i conectorii sunt de asemenea mai costisitori i mai greu de instalat.

  • *Tipuri de cabluri cu fibr optic:Sunt dou tipuri de cabluri cu fibr optic:

    Single-mode (unimodal) cablul cu fibr optic unimodal permite doar unui singur mod (o singur lungime de und) de lumin s treac prin fibr. - permite limi de band mari. - cablul are un miez foarte subire din sticl pur cu un indice mare de refracie. - este mai greu de fabricat,- folosete raz laser ca metod de generare a luminii i poate transmite semnale la distane de zeci de kilometri cu uurin. - lungimea a cablului este de 10 Km sau chiar mai mult. - miezul fibrei este de 9 microni n diametru i transmite lumina de la laser n infrarou (lungimea de und este de la 1300 nm pn la 1550 nm).

    Cablul unimodal este folosit de obicei pentru magistralele de comunicaii dintre campusuri i orae.

  • *Deoarece stratul de protecie din sticl care nconjoar fibra optic are indice mic de refracie lumina va fi reinut sau altfel spus captat n miez i acest proces care are loc n fibr se numete reflexie intern total. Aceasta permite fibrei optice s reacioneze ca o eav uoar, ghidnd astfel lumina pe distane uriae, chiar i n cazul curbrii fibrei.

  • *

  • *Multimode (multimodal) cablul de fibr optic multimodal permite propagarea a multiple moduri de lumin prin fibr. - are un miez mai gros dect cablul single-mode. - este mai uor de fabricat, - poate folosi surse de lumin mai simple (LED-uri) i funcioneaz bine pe distane de ctiva kilometri sau mai puin. - de obicei lungimea maxim a cablului este de 2 Km. - miezul fibrei optice este de 62.5 microni n diametru i transmite lumina n infrarou de la LED-uri (lungimea de und de la 850 nm la 1300 nm). - este utilizat adeseori pentru aplicaiile grup de lucru i pentru aplicaiile intra-cldire.

  • * Pri componente ale unei fibre optice multimod sunt:- miez (core) - centrul fibrei prin care circul lumina; - nvelis optic (cladding) - material optic care nvelete miezul i care reflect total lumina; - nvelis protector (coating) - nveli de plastic care protejeaz fibra de zgrieturi i umezeal

  • *Exist i fibre optice fcute din plastic cu miezul de pn la 1 milimetru diametru i lungimea de und de 650 nm. Lumina roie transmis n acest caz este vizibil.

  • *n cazul caburilor cu fibr optic lipirea sau joncionarea nu se poate face dect cu aparate speciale n cadrul unor laboratoare mobile. De asemenea se mai pot folosi o serie de dispozitive mecanice care permit conectarea fibrelor optice rupte numite conectori optici.Aceste dispozitive mecanice, ce permit conectarea unei fibre optice care s-a rupt i pentru care nu se poate realiza sudarea ei, aliniaz precis miezurile celor dou fibre optice astfel nct lumina s se propage fr atenuri prea mari prin zona de contact a celor dou poriuni de fibr optic.

  • *Aparatul de joncionat fibre optice

  • *Comunicaii fr fir (wireless) Tehnologia care ctig teren n fiecare zi este cea care se bazeaz pe comunicaiile fr fir (wireless).

    Reelele fr fir sunt reele de aparate interconectate pe baz de unde radio, infraroii i alte metode fr fir (wireless).

  • *Pentru LAN-urile wireless o component cheie este routerul wireless sau punctul de acces utilizat pentru distribuirea semnalului. Pentru recepionarea semnalelor provenite de la punctul de acces, un calculator sau un laptop trebuie s conin o plac de reea wireless (wireless NIC Nework Interface Card). Semnalele wireless lucreaz n spectrul de radio frecven (RF) pentru transmiterea pachetelor de tip voce, video i date cuprinznd frecvene din banda de la 3 kHz pn la 300 GHz. Ratele de transfer pentru transmisia datelor variaz de la 9 kilobii pe secund (kbps) pn la peste 54 Mbps. Diferena principal dintre undele electromagnetice este frecvena. Undele electromagnetice de frecven mic au o lungime mai mare de und (distana dintre vrfurile undei sinusoidale este mai mare), n timp ce undele electromagnetice de nalt frecven au o lungime de und mai mic.

  • *O alt aplicaie comun a transmisiilor de date wireless este LAN-ul wireless (WLAN), care utilizeaz de obicei undele radio (de exemplu, microundele pe frecvenele 902 MHz i 2,4 GHz) i undele IR (infraroii) pentru comunicaii (de exemplu, 820 nanometri).

    n prezent exist mai multe moduri de a capta datele din eter: Wi-Fi, Bluetooth, GPRS, 3G, 4G, etc. Acestora li se adaug o nou tehnologie care poate capta datele de apte ori mai repede i de o mie de ori mai departe dect populara tehnologie Wireless Fidelity (Wi-Fi), numit WiMAX. n timp ce reelele Wi-Fi simple au o raz de aciune de aproximativ 30 m, WiMax utilizeaz o tehnologie de microunde radio care mrete distana la aproximativ 50 km. Astfel, se pot construi reele metropolitane WiMAX.

  • *Echipamentele de transmisie/recepie wireless sunt de obicei de dou tipuri:

    Staii baz Staii client

    Staiile baz au deschiderea antenei de obicei de la 60 pn la 360 de grade, asigurnd conectivitatea clienilor pe o anumit arie. Ele pot fi legate la o reea cablat prin fibr optic, cabluri metalice sau chiar relee radio. Staiile client au antene cu deschidere mult mai mic i trebuie orientate spre staiile de baz.

  • *Mediul fr fir este unul foarte dinamic, prin folosirea unor antene direcionale se poate influena modalitatea de propagare a semnalului radio. Astfel, energia i caracteristica unui semnal pot fi direcionate de-a lungul unui culoar ngust n loc s se loveasc de perei, ceea ce ar duce la o risip de energie sau poate cauza interferene nedorite.

    Antenele omnidirecionale emit undele radio n toate direciile (sfer) n timp ce antenele unidirecionale concentreaz semnalul pe o direcie preferenial dat de orientarea antenei.

    n practic, antenele amplasate prea aproape una de alta vor duce la o degradare a performanei receptorului.

    n practic, antenele unidirecionale se folosesc numai pentru legturi fixe de tipul punct-la-punct, cum ar fi cazul unui bridge sau router de tip wireless.

    *


Recommended