Home > Documents > Modulul 2. ReŃele locale de calculatoare...literatura de specialitate sub titulatura de reŃele...

Modulul 2. ReŃele locale de calculatoare...literatura de specialitate sub titulatura de reŃele...

Date post: 25-Jan-2020
Category:
Author: others
View: 2 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
Embed Size (px)
of 15 /15
23 Modulul 2. ReŃele locale de calculatoare Cuprins Introducere .................................................................................................................... 23 CompetenŃe.................................................................................................................... 23 U1.Nivelul fizic ............................................................................................................. 24 U2.Nivelul legătură de date ........................................................................................... 38 Introducere Primele reŃele de calculatoare apărute au fost destinate pentru a servi utilizatori care sunt localizaŃi pe o arie geografică limitată. Astfel de reŃele sunt cunoscute în literatura de specialitate sub titulatura de reŃele locale de calculatoare. Aceste reŃele utilizează conceptele de reŃea care se regăsesc la nivelurile fizic şi legătură de date. Cele două categorii de concepte vor fi detaliate în cadrul celor două unităŃi de învăŃare conŃinute în acest modul. CompetenŃe La sfârşitul acestui modul studenŃii vor fi capabili să: înŃeleagă şi să explice conceptele nivelului fizic; înŃeleagă şi să explice conceptele nivelului legătură de date.
Transcript
  • 23

    Modulul 2. ReŃele locale de calculatoare

    Cuprins Introducere .................................................................................................................... 23 CompetenŃe.................................................................................................................... 23 U1.Nivelul fizic............................................................................................................. 24 U2.Nivelul legătură de date........................................................................................... 38

    Introducere

    Primele reŃele de calculatoare apărute au fost destinate pentru a servi utilizatori care sunt localizaŃi pe o arie geografică limitată. Astfel de reŃele sunt cunoscute în literatura de specialitate sub titulatura de reŃele locale de calculatoare. Aceste reŃele utilizează conceptele de reŃea care se regăsesc la nivelurile fizic şi legătură de date. Cele două categorii de concepte vor fi detaliate în cadrul celor două unităŃi de învăŃare conŃinute în acest modul.

    CompetenŃe La sfârşitul acestui modul studenŃii vor fi capabili să: � înŃeleagă şi să explice conceptele nivelului fizic; � înŃeleagă şi să explice conceptele nivelului legătură de date.

  • 24

    Unitatea de învăŃare M2.U1. Nivelul fizic Cuprins M2.U1.1. Introducere ............................................................................................................... 24 M2.U1.2. Obiectivele unităŃii de învăŃare ................................................................................ 24 M2.U1.3. Codificarea datelor în semnale................................................................................. 25 M2.U1.4. Mediul de comunicaŃie în reŃea ................................................................................ 29 M2.U1.5. Componente utilizate pentru extinderea reŃelelor LAN la nivel fizic ...................... 34 M2.U1.6. Test de evaluare a cunoştinŃelor ............................................................................... 36 M2.U1.7. Rezumat.................................................................................................................... 37

    M2.U1.1. Introducere

    În cadrul modelului OSI, nivelul fizic se ocupă cu transmiterea şirurilor de biŃi, la gazda sursă, respectiv cu recepŃia acestora la nivelul gazdei destinaŃie. În cadrul unei reŃele, mesajele sub formă de şiruri de cifre binare circulă pe mediile de comunicaŃie sub formă de semnale. Astfel, una dintre problemele care trebuie rezolvate este convertirea mesajelor binare în semnale.

    Calculatoarele comunică într-o reŃea prind intermediul mediului de comunicaŃie. Tipul de mediu de comunicaŃie utilizat şi caracteristicile lui este esenŃial în performanŃele unei reŃele.

    Dispozitivele utilizate la nivel fizic pentru a conecta segmente de reŃea sunt repetoarele şi hub-urile. Un repetor recepŃionează un semnal digital pe care îl amplifică şi îl trimite mai departe sau îl regenerează, direcŃionându-l către toate porturile active de ieşire fără a examina conŃinutul datelor. Hub-ul acŃionează în acelaşi mod, fiind de fapt un repetor multiport. Fiecare semnal digital recepŃionat la un port de intrare al hub-ului este regenerat sau amplificat şi trimis apoi către toate porturile hub-ului.

    M3.U2.2. Obiectivele unităŃii de învăŃare Această unitate de învăŃare îşi propune ca obiectiv principal o introducere a studenŃilor în problematica nivelului fizic al ierarhiei OSI. La sfârşitul acestei unităŃi de învăŃare, studenŃii vor fi capabili să: � înŃeleagă şi să explice codificarea şirurilor de biŃi în semnale; � înŃeleagă şi să explice fenomenele de care trebuie să se Ńină cont atunci când se decide instalarea unei reŃele; � înŃeleagă şi să explice serviciile oferite de nivelul legătură de date; � înŃeleagă şi să explice metodele de acces la mediul de comunicaŃie; � înŃeleagă şi să explice dispozitivele de nivel 1 şi 2 de conectare a unor segmente de reŃea.

    Durata medie de parcurgere a unităŃii de învăŃare este de 2 ore.

    M2.U1.3. Codificarea datelor în semnale Datele pot fi transmise pe mediile de comunicaŃie sub formă de semnale. Problema care se pune este de a codifica datele din forma binară în semnale, la gazda sursă şi invers, la gazda destinatar. Acest lucru se poate realiza prin variaŃia unor mărimi fizice, cum este cazul

  • 25

    tensiunii curentului electric, când mediul de comunicaŃie este cablul sau intensităŃii luminii, când mediul de comunicaŃie este fibra optică. Placa de reŃea conŃine o componentă care transformă şirurile de biŃi în semnale şi invers. Deci, semnalele circulă pe cablu între aceste componente, iar fluxurile de biŃii sunt transmise de la o placă de reŃea la alta.

    Metode de codificare folosind semnale discrete. Metoda NRZ(Non-Return to Zero) asociază bitului 1 o valoare pozitivă a curentului electric sau prezenŃa semnalului luminos, pe care generic o vom nota cu „high”, respectiv o tensiune negativă sau zero, desemnată prin starea „low”. Semnalele care circulă sub această formă se numesc semnale digitale, adică un semnal ale cărui valori se identifică prin valori sau niveluri discrete. Codificarea NRZ ridică mai multe probleme:

    - O secvenŃă de mai multe cifre binare 1 presupune că semnalul pe cablu este în starea „high” pentru o perioadă mai lungă de timp; analog, transmiterea unui şir de cifre binare 0, presupune că semnalul va fi în starea „low” pentru o lungă perioadă de timp. Gazda receptor păstrează o medie a semnalului pe care ea îl primeşte, pe care o foloseşte pentru a distinge cele două tipuri de semnale. Din motive tehnologice, această medie se poate schimba, ceea ce provoacă erori în transmiterea semnalului.

    - O a doua problemă, este că tranziŃiile frecvente de la o stare la alta necesită refacerea ceasului. Codificarea, respectiv decodificarea unei cifre binare se realizează într-un ciclu al ceasului. Ceasurile gazdei sursă, precum şi a celei destinaŃie, trebuie să se sincronizeze pentru ca destinaŃia să refacă corect semnalul transmis de către sursă. Dacă cele două ceasuri diferă ca rapiditate, atunci este posibil ca decodificarea semnalului să se realizeze incorect.

    Codificarea NRZI(Non-Return to Zero Inverted) presupune că gazda sursă realizează o tranziŃie de la semnalul curent, pentru a codifica o cifră binară 1 şi rămâne în starea curentă, pentru a codifica o cifră binară 0. Această metodă rezolvă problema transmiterii de mai multe cifre binare consecutive egale cu 1, dar nu şi pe aceea a transmiterii de cifre binare consecutive egale cu 0.

    Ca alternativă, codificarea Manchester, codifică bitul 0, respectiv bitul 1 ca o tranziŃie „low/high”, respectiv „high/ low”. Oricare dintre aceste tranziŃii, este realizată printr-un ciclu al ceasului gazdei respective. Dezavantajul acestei metode este dublarea ratei de transmitere a unui bit, adică înjumătăŃirea vitezei de transmitere a acestuia.

    Metoda 4B/5B încearcă să rezolve ineficienŃa amintită anterior a metodei Manchester. Ideea acestei metode este de a insera biŃi suplimentari; fiecare secvenŃă de patru biŃi de date este codificată într-o secvenŃă de cinci biŃi de date(tabela 2.1.1).Observăm că pe primele două poziŃii ale codului nu apare mai mult de un singur bit poziŃionat pe 0, iar pe celelalte poziŃii numărul zerourilor consecutive nu depăşeşte 2. Codurile pe 5 biŃi sunt transformate în semnale folosind metoda NRZI, descrisă anterior. Datorită proprietăŃilor amintite mai sus ale codificării pe cinci biŃi, se evită dezavantajul metodei NRZI, legat de secvenŃele de biŃi egali cu zero.

    ObservaŃie. Dacă metoda Manchester are o eficienŃă a transmiterii datelor de 0050 , deoarece pentru fiecare bit transmis se dublează durata, metoda 4B/5B are o eficienŃă de 0080 ,

    deoarece în loc de transmiterea a 4 biŃi se transmit 5 biŃi.

  • 26

    Şir de 4 biŃi de date Codul pe 5 biŃi

    0000 11110

    0001 01001

    0010 10100

    0011 10101

    0100 01010

    0101 01011

    0110 01110

    0111 01111

    1000 10010

    1001 10011

    1010 10110

    1011 10111

    1100 11010

    1101 11011

    1110 11100

    1111 11101

    Tabela 2.1.1. Codificarea 4B/5B

    Exemplu. Codificarea unui şir de biŃi, folosind metodele descrise anterior. BiŃi 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 NRZ Ceas NRZI Manchester

    Semnalul analogic. Spre deosebire de semnalul discret, semnalul analogic, cum ar fi vocea sau muzica este un semnal care variază continuu. Modelarea comportamentului semnalului se poate realiza cu ajutorul seriilor Fourier. Semnalul analogic poate fi descompus într-o secvenŃă de unde sinusoidale de diverse frecvenŃe şi amplitudini. O sinusoidă poate fi definită

  • 27

    prin frecvenŃa şi amplitudinea sa. FrecvenŃa este măsurată în cicluri⁄sec sau Hertzi(HZ). Amplitudinea este valoarea tensiunii maxime. Un alt parametru al undei sinusoidale este faza undei sau defazajul, care este semnificativă doar în raport cu o altă sinusoidă de aceeaşi frecvenŃă. Două sinusoide diferite, dar cu aceeaşi frecvenŃă pot fi comparate prin valoarea cu care una dintre ele este înaintea sau în urma celeilalte. Deoarece o perioadă completă a undei sinusoidale are loc în 360 de grade, putem considera diferenŃa dintre două unde exprimată în grade.

    ModulaŃia este procesul de utilizare a unui anumit mediu ca purtător al informaŃiei transmise între două puncte. Deoarece frecvenŃa, amplitudinea şi faza caracterizează complet o sinusoidă, aceştia sunt singurii parametri ai purtătoarei sinusoidale care pot fi modificaŃi prin modulare pentru a transmite informaŃii sub formă de semnal analogic de la un modem la altul. Modemul (Modulator-Demodulator) este componenta care transformă semnalele discrete în semnale analogice.

    Banda de transfer(bandwidth) este dată de numărul de biŃi ce pot fi transmişi peste o reŃea într-o anumită perioadă de timp.

    Exemplu. O reŃea poate avea o bandă de transfer de 10 000 000 / sec sau 10 Mbps, adică ea este capabilă să furnizeze 10 000 000 de biŃi la fiecare secundă, ceea ce înseamnă că la fiecare 0,1 microsecunde este transmis un bit.

    Semnalele digitale utilizează întreaga bandă de transfer a unui canal. În cazul semnalelor analogice, este posibilă divizarea benzii de transfer, astfel încît să se poată transmite pe acelaşi canal semnale diferite, de exemplu, prin divizarea domeniului de frecvenŃe. Apare astfel conceptual de multiplexare, adică folosirea canalului de comunicaŃie de mai mulŃi utilizatori care transmit semnale în benzi de frecvenŃă diferite.

    Întârzierea (delay sau latency) înseamnă intervalul de timp necesar unui mesaj pentru a ajunge de la o gazdă la alta. Aşa cum vom vedea mai târziu, pentru anumite mesaje transmise de la o gazdă la alta, este necesară confirmarea acestuia. Timpul scurs de la transmiterea mesjului până la confirmarea lui se numeşte timp dus/întors(RTT – Round Trip Time). Întârzierea are trei componente:

    - componenta legată de viteza de propagare a semnalului, datorată proprietăŃilor fizice ale mediului de comunicaŃie;

    - componenta legată de banda de transfer; - componenta legată de aşteptarea în coadă a pachetului de date, înaunte de a fi

    transmis pe mediul de comunicaŃie. Dacă notăm cu: D lungimea firului pe care datele îl vor parcurge, V viteza cu care datele parcurg mediul de comunicaŃie, S lungimea mesajului, B lărgimea benzii de transfer, I întârzierea, Q timpul de aşteptare în coadă, atunci:

    I = D/V + S/B + Q.

    Banda de transfer şi întârzierea definesc împreună caracteristicile de performanŃă ale unei linii de transmitere a datelor.

    Transmiterea semnalului se face folosind două tehnici: transmisia în banda de bază şi transmisia în bandă largă. Transmisia în banda de bază presupune transmiterea de semnale digitale pe o singură frecvenŃă. Semnalele sunt transmise sub forma unor impulsuri discrete de electricitate sau de lumină. Întreaga capacitate a canalului de comunicaŃie este folosită pentru a transmite un singur semnal de date, deci semnalul digital foloseşte întreaga lungime de bandă. Deoarece semnalul transmis pierde din putere şi este distorsionat, ca masură de siguranŃă se folosesc repetoare care recepŃionează un semnal şi îl retransmit

  • 28

    amplificat şi segmentat în forma sa originală; astfel se poate mări lungimea efectivă a cablului.

    Transmisia în banda largă presupune transmiterea de semnale analogice într-un domeniu de frecvenŃe. În acest caz, semnalele sunt continue, adică pot lua o infinitate de valori dintr-un interval. Semnalele circulă prin mediul fizic sub formă de unde electromagnetice sau optice; fluxul de semnale este unidirecŃional. Dacă banda este suficient de largă, acelaşi cablu poate fi folosit pentru mai multe sisteme de transmisie analogică. Fiecărui sistem de transmisie îi este alocată o porŃiune din lărgimea totală. Toate calculatoarele trebuie acordate (configurate) astfel încât să folosească doar frecvenŃele din domeniul alocat. Pentru regenararea semnalului se folosesc amplificatoare. Deoarece fluxul de semnale este unidirecŃional, trebuie să existe două căi (circuite) de date. Sunt două modalităŃi de a realiza acest lucru: ►ÎnjumătăŃirea lungimii de bandă, adică lăŃimea de bandă este împărŃită în două canale, fiecare folosind un domeniu de frecvenŃe diferit. ►Folosirea a două cabluri pentru aceeaşi lăŃime de bandă, în care fiecare dispozitiv este conectat la două cabluri; un cablu este folosit pentru transmisie iar celălat pentru recepŃie. Apare astfel conceptual de multiplexare, adică folosirea canalului de comunicaŃie de mai mulŃi utilizatori care transmit semnale în benzi de frecvenŃă diferite.

    Să ne reamintim...

    Datele pot fi transmise pe mediile de comunicaŃie sub formă de semnale. Metoda NRZ(Non-Return to Zero) asociază bitului 1 o valoare pozitivă a curentului electric sau prezenŃa semnalului luminos, pe care generic o vom nota cu „high”, respectiv o tensiune negativă sau zero, desemnată prin starea „low”. Semnalele care circulă sub această formă se numesc semnale digitale, adică un semnal ale cărui valori se identifică prin valori sau niveluri discrete. Codificarea NRZI(Non-Return to Zero Inverted) presupune că gazda sursă realizează o tranziŃie de la semnalul curent, pentru a codifica o cifră binară 1 şi rămâne în starea curentă, pentru a codifica o cifră binară 0. Codificarea Manchester, codifică bitul 0, respectiv bitul 1 ca o tranziŃie „low/high”, respectiv „high/ low”. Oricare dintre aceste tranziŃii, este realizată printr-un ciclu al ceasului gazdei respective. Dezavantajul acestei metode este dublarea ratei de transmitere a unui bit, adică înjumătăŃirea vitezei de transmitere a acestuia. Metoda 4B/5B încearcă să rezolve ineficienŃa amintită anterior a metodei Manchester.

    Spre deosebire de semnalul discret, semnalul analogic, cum ar fi vocea sau muzica este un semnal care variază continuu. Modelarea comportamentului semnalului se poate realiza cu ajutorul seriilor Fourier.

    Transmiterea semnalului se face folosind două tehnici: transmisia în banda de bază şi transmisia în bandă largă. Transmisia în banda de bază presupune transmiterea de semnale digitale pe o singură frecvenŃă. Transmisia în banda largă presupune transmiterea de semnale analogice într-un domeniu de frecvenŃe.

    I. ScrieŃi codificarea şirului de biŃi 1101010011101001, folosind metodele

    descrise anterior.

    II. ÎnlocuiŃi zona punctată cu termenii corespunzători. 1. Metoda NRZ asociază bitului 1 o valoare pozitivă a ............. sau prezenŃa

    semnalului ............... pe care generic o vom nota cu .............. respectiv o ............... sau zero, desemnată prin starea ..............

    2. Codificarea NRZI presupune că gazda sursă realizează o ...............de la

  • 29

    semnalul............., pentru a codifica o cifră binară 1 şi rămâne în ............., pentru a codifica o cifră binară 0.

    3. Codificarea Manchester, codifică bitul 0, respectiv bitul 1 ca o tranziŃie …........., respectiv ..............

    4. Semnalul analogic poate fi descompus într-o secvenŃă de unde .................de diverse ............... şi .................

    5. Modemul este componenta care transformă semnalele ............ în semnale ...................

    6. Banda de transfer este dată de ................ ce pot fi transmişi peste o reŃea într-o anumită .................

    7. Transmisia în banda de bază presupune transmiterea de ............... pe o singură ..................

    8. Transmisia în banda largă presupune transmiterea de ..................... într-un .........................

    M2.U1.4. Mediul de comunicaŃie în reŃea

    Marea majoritate a reŃelelor sunt conectate prin fire sau cabluri care acŃionează ca mediu fizic în reŃea, transportând semnalele între calculatoare. Majoritatea tipurilor de reŃele folosesc trei mari categorii de cabluri: ►Coaxial ►Torsadat

    - Neecranat (Unschielded Twisted Pair –UTP) - Ecranat (Shielded Twisted pair –STP) - Semiecranat (Screened Twisted Pair – ScTP, Foiled Twisted Pair–FTP)

    ►Fibră optică

    Cablul coaxial constă dintr-un miez de cupru, înconjurat de un înveliş izolator, apoi dintr-un strat de ecranare format dintr-o plasă metalică şi de o cămaşă exterioară de protecŃie. În funcŃie de diametrul miezului de cupru, cablul coaxial se împarte în două categorii: subŃire (thinnet) sau gros (thicknet). Conexiunea pentru cablurile coaxiale se face cu componente de conectare BNC (British Naval Connector). Familia BNC cuprinde: ►Conectorul de cablu BNC (mufa) este sertizat sau lipit de capătul cablului ►Conectorul BNC T cuplează placa de reŃea din calculator la cablul de reŃea ►Conectorul BNC bară uneşte (concatenează) două segmente de cablu coaxial subŃire ►Terminatorul BNC încheie (termină) fiecare capăt al unui cablu de magistrală pentru a putea absorbi semnalele parazite.Fără terminator BNC, o reŃea magistrală nu poate funcŃioana. Cablul coaxial se foloseşte în următoarele situaŃii: ►Un mediu de transmisie pentru voce, date şi secvenŃe video ►Transmisii la distanŃe mari ►O tehnologie familiară care oferă o securitate satisfăcătoare a datelor.

    Cablul torsadat constă din două fire de cupru izolate, răsucite unul împrejurul celuilalt, într-o formă elicoidală. Scopul împletirii firelor este de a reduce interferenŃa electrică (zgomotul electric). Două fire paralele formează o antenă; dacă le împletim, acest fenomen nu mai apare. De obicei un număr de perechi torsadate sunt grupate şi învelite cu o cămaşă protectoare, formând astfel un cablu. Numărul de perechi din cablu variază.

    Cablul torsadat neecranat (UTP) (figura 2.1.1) constă din două fire de cupru izolate. În funcŃie de scopul propus, există specificaŃii UTP care specifică câte răsuciri sunt permise pe fiecare metru de cablu. Aceste cabluri se împart în cinci categorii:

  • 30

    ►Categoria 1 se referă la cablul telefonic UTP tradiŃional, care poate transmite vocea dar nu şi date. ►Categoria 2 conŃine cabluri UTP pentru transmisii de date de până la 4 Mbs. Are în compunere patru perechi torsadate. ►Categoria 3 se referă la cabluri UTP prin care se transmit date de până la 10 MBs. Are în compunere patru perechi torsadate, cu trei răsuciri de picior de cablu. ►Categoria 4 conŃine certificarea cablului UTP pentru transmisii de date de până la 16 Mbs. Are în compunere patru perechi torsadate ►Categoria 5 conŃine certificarea cablului UTP pentru transmisii de date de până la 100 Mbs . Are în compunere patru perechi de fire de cupru torsadate.

    Figura 2.1.1. Cablul UTP

    O problemă care poate apărea la toate tipurile de cablu este diafonia (crosstolk), adică amestecul (interferenŃa) semnalelor utile cu semnale provenite din fire alăturate. În special, cablul UTP este predispus la diafonie. Pentru a reduce efectul de diafonie se foloseşte ecranarea. Cablul torsadat ecranat (STP) (figura 2.1.2) are un înveliş protector de calitate mai bună decât cea a cablului UTP. De asemenea cablul STP include şi o folie dispusă în jurul fiecărei perechi de fire. Aceste elemente asigură cablului STP o protecŃie foarte bună a datelor transmise împotriva elementelor externe. Deci, cablul STP este mai puŃin afectat de interferenŃe electrice şi asigură transferul datelor cu viteze superioare şi pe distanŃe mai mari decât cablul UTP.

    Figura 2.1.2. Cablul STP

    Există de asemenea o combinaŃie a celor două variante de mai sus: Screened Twisted Pair (ScTP)(figura 2.1.3), numit şi Foil Twisted Pair (FTP) care spre deosebire de cablul UTP, nu mai prezintă izolator pentru fiecare pereche de fire, dar păstrează cămaşa interioară.

  • 31

    Figura 2.1.3. Cablul ScTP (FTP)

    Cablurile torsadate se folosesc dacă: ►ReŃeaua LAN are un buget limitat. ►Se doreşte o instalare relativ uşoară, cu o conectare simplă a calculatoarelor. ►Cablurile torsadate nu se folosesc dacă trebuie să se asigure integritatea datelor transmise pe distanŃe mari, la viteze ridicate.

    Cablul de fibră optică. Un sistem de transmisie optică este format din trei componente: sursa de lumină, mediul de transmisie şi detectorul. Prin convenŃie, un impuls de lumină înseamnă bitul 1 şi absenŃa luminii indică bitul 0. Mediul de transmisie este o fibră foarte subŃire de sticlă. Atunci când interceptează un impuls luminos, detectorul generează un impuls electric. Prin ataşarea unei surse de lumină la un capăt al fibrei optice şi un detector la celălalt, obŃinem un sistem unidirecŃional de transmisie a datelor care acceptă semnale electrice, le converteşte şi le transmite ca impulsuri luminoase şi apoi le reconverteste la ieşire în semnal electric.

    Când o rază de lumină trece de la un mediu la altul, de exemplu de la siliciu la aer, raza este refractată la suprafaŃa de separaŃie. Mărimea refracŃiei depinde de proprietăŃile celor două medii. Pentru unghiurile de incidenŃă mai mari decât o anumita valoare critică, lumina este refractată înapoi în siliciu fără nici o pierdere. Astfel, o rază de lumină la un unghi egal sau mai mare decât unghiul critic este încapsulată în interiorul fibrei şi se poate propaga pe mai mulŃi kilometri aparent fără pierderi.

    Un cablu din fibră de sticlă(figura 2.1.4) este format dintr-un miez de sticlă prin care se propagă lumina. Miezul este îmbrăcat într-o sticlă cu un indice de refracŃie mai mic decât miezul. Totul este protejat cu o învelitoare subŃire din plastic.

    Figura 2.1.4. Cablul optic

    Fibrele optice pot fi conectate folosind mai multe metode:

  • 32

    ►Folosirea unor conectori. ►Îmbinarea mecanică. ►Îmbinarea prin topire.

    Pentru semnalizare se pot folosi două tipuri de surse de lumină: LED (Light Emithing Diode) şi laser –ul din semiconductori. Capătul fibrei optice care recepŃionează semnalul constă dintr-o fotodiodă care declanşează un impuls electric când este atinsă de lumină.ReŃelele din fibre optice folosesc atât tehnologia inel cât şi tehnologia stea.

    Avantajele fibrelor optice faŃă de cablurile cu fire de cupru sunt: ►Fibrele optice au o largime de bandă mai mare. ►Fibrele optice au o atenuare scăzută a semnalului. ►Fibrele optice nu sunt afectate de şocuri electrice, câmp electromagnetic, căderi de tensiune, substanŃe chimice corosive ►Fibrele optice sunt dificil de interceptat

    Dezavantajele fibrelor optice sunt: ►Folosesc o tehnologie care le face mai greu de conectat. ►Au un cost mai mare. ►Transmisia este unidirecŃională.

    ComunicaŃii în reŃea fără fir. DificultăŃile de instalare a cablurilor reprezintă un factor care contribuie la acceptarea tot mai largă a reŃelelor fără fir. ReŃelele fără fir sunt deosebit de utile în următoarele situaŃii: ►În zone aglomerate cum ar fi holuri sau spaŃii de primire. ►Pentru persoane a căror activitate presupune o mobilitate deosebită. ►În spaŃii sau clădiri izolate. ►În departamente în care configuraŃia fizică se modifică frecvent. ►În unele clădiri în care cablarea prin fire este dificilă (clădiri vechi).

    ComunicaŃiile fără fir se bazează pe conceptul de spectru electromagnetic. Electronii aflaŃi în mişcare crează unde electromagnetice care se pot propaga în spaŃiu. Numărul de oscilaŃii pe secundă se numeşte frecvenŃă şi se măsoară în hertzi. DistanŃa între două maxime consecutive este numită lungime de undă. Domeniile corespunzătoare undelor radio, microundelor, undelor infraroşii şi luminii vizibile din spectru pot fi folosite pentru transmiterea informaŃiei prin modularea amplitudinii, frecvenŃei sau fazei undelor. Lumina ultravioletă, razele X şi razele gamma ar fi chiar mai performante datorită frecvenŃei lor mai înalte, dar ele sunt greu de produs şi de modulat, nu se propagă bine prin clădiri şi sunt periculoase pentru fiinŃele vii.

    Transmisia radio. Undele radio sunt uşor de generat, pot parcurge distanŃe mari, penetrează uşor clădirile şi sunt omnidirecŃionale, adică se pot propaga în orice direcŃie de la sursă, deci nu este nevoie de o aliniere fizică a transmiŃătorului şi a receptorului.

    Unde radio în bandă îngustă (pe o singură frecvenŃă). Această tehnologie este similară cu emisia unei staŃii radio. Utilizatorul accesează transmiŃătorul şi receptorul pe o anumită frecvenŃă. Metoda nu presupune vizibilitate directă, deoarece aria acoperită prin emisie este de 5000 de metri pătraŃi. În schimb, deoarece semnalul este de înaltă frecvenŃă el nu poate traversa pereŃi de beton sau de oŃel armat. Metoda este relativ lentă; transmisia se realizează la aproximativ 4,8 Mbs.

    Unde radio în spectru împrăştiat. Această tehnologie constă în emiterea semnalului într-o gamă de frecvenŃe. Astfel se evită problemele care apar la comunicaŃiile în bandă îngustă. FrecvenŃele disponibile sunt împărŃite în canale. Plăcile adaptoare folosite pentru spectru împrăştiat se accesează pentru o perioadă de timp predefinită pe un anumit canal, după care se

  • 33

    face un salt de frecvenŃă pe un alt canal. Perioada este determinată de succesiunea salturilor între canale. Calculatoarele din reŃea sunt sincronizate la aceeaşi perioadă de salt. Această tehnică de transmisie a semnalelor oferă implcit şi o anumită securitate deoarece prentru interceptarea acestora trebuie cunoscut algoritmul de salt de la un calculator la altul. Pentru a mări securitatea şi a nu permite utilizatorilor neavizaŃi ascultarea emisiei transmiŃătorul şi receptorul pot cripta datele transmise.

    Raze infraroşii. Semnalele generate trebuie să fie puternice, deoarece semnalele slabe sunt sensibile la lumina parazită provenită de la alte surse de lumină (ferestre). Această metodă permite transmiterea semnalelor cu viteze ridicate, datorită lăŃimii mari de bandă a luminii infraroşii. O astfel de reŃea emite, de obicei, la 10 Mbs. Există patru tipuri de reŃele în infraroşu: ►ReŃele cu vizibilitate directă (între transmiŃător şi receptor nu există obstacole). ►ReŃele cu dispersie în infraroşu (semnalele emise se reflectă în pereŃi şi tavan ajungând în cele din urmă în receptor). ►ReŃele cu redirectare (relee) (razele transmise sunt redirectate de către un dispozitiv central către calculatorul corespunzător). ►ReŃele optice în bandă largă (oferă servicii comparabile cu cele oferite de o reŃea cablată). Dezavantajele acestor metode sunt; ►DificultăŃi pentru transmiterea datelor pe distanŃe mai mari de 30 m. ►Razele infraroşii sunt sensibile la interferenŃele luminii ambientale.

    Raze laser. Tehnologia cu raze laser este asemănătoare celei în infraroşu, prin faptul că necesită vizibilitate directă între dispozitivele care comunică. Orice persoană sau obstacol care intervine în calea razei laser întrerupe transmisia.

    Tipuri de reŃele fără fir. În funcŃie de tehnologia folosită, reŃelele fără fir se împart în: reŃele locale, reŃele locale extinse şi calculatoare mobile.Principala diferenŃă între aceste categorii, o reprezintă echipamentele folosite. ReŃelele LAN şi LAN extinse fără fir folosesc transmiŃătoare şi receptoare aparŃinând companiei căreia îi aparŃine reŃeua. ReŃelele cu calculatoare mobile folosesc pentru transmisia şi recepŃia semnalelor furnizori de servicii, cum ar fi AT&T, MCI, Sprint sau serviciile oferite de companiile telefonice locale.

    Să ne reamintim...

    Majoritatea tipurilor de reŃele folosesc trei mari categorii de cabluri: coaxial, torsadat, fibră optică

    Cablul coaxial constă dintr-un miez de cupru, înconjurat de un înveliş izolator, apoi dintr-un strat de ecranare format dintr-o plasă metalică şi de o cămaşă exterioară de protecŃie.

    Cablul torsadat constă din două fire de cupru izolate, răsucite unul împrejurul celuilalt, într-o formă elicoidală. Scopul împletirii firelor este de a reduce interferenŃa electrică (zgomotul electric).

    Un sistem de transmisie optică este format din trei componente: sursa de lumină, mediul de transmisie şi detectorul. Prin convenŃie, un impuls de lumină înseamnă bitul 1 şi absenŃa luminii indică bitul 0.

    ComunicaŃiile fără fir se bazează pe conceptul de spectru electromagnetic. Electronii aflaŃi în mişcare crează unde electromagnetice care se pot propaga în spaŃiu. Numărul de oscilaŃii pe secundă se numeşte frecvenŃă şi se măsoară în hertzi. DistanŃa între două maxime consecutive este numită lungime de undă.

    Undele radio sunt uşor de generat, pot parcurge distanŃe mari, penetrează uşor

  • 34

    clădirile şi sunt omnidirecŃionale, adică se pot propaga în orice direcŃie de la sursă, deci nu este nevoie de o aliniere fizică a transmiŃătorului şi a receptorului.

    ÎnlocuiŃi zona punctată cu termenii corespunzători. 1. În funcŃie de diametrul ..................., cablul coaxial se împarte în ..........

    categorii: ................ sau ............. 2. Într-un cablu torsadat, scopul ............... firelor este de a reduce

    ........................... 3. Cablul torsadat ecranat are un ................ de calitate mai bună decât cea a

    cablului UTP. De asemenea cablul STP include şi o ........... dispusă în jurul fiecărei ..................

    4. Prin convenŃie, un impuls de lumină înseamnă bitul ......... şi absenŃa luminii indică bitul ........

    5. Prin ataşarea unei surse de .......... la un capăt al .............. şi un ......... la celălalt, obŃinem un sistem ................. de transmisie a datelor care acceptă semnale ..........., le converteşte şi le transmite ca .............. luminoase şi apoi le ................ la ieşire în semnal .............

    6. Tehnologia undelor radio în bandă îngustă. este similară cu ...........unei staŃii ..............

    7. Tehnologia undelor în spectru împrăştiat constă în emiterea ........... într-o ........... de frecvenŃe.

    M2.U1.5. Componente utilizate pentru extinderea reŃelelor LAN la nivel fizic

    Repetorul conectează două segmente de mediu asemănătoare sau diferite şi regenerează semnalul pentru a mări distanŃa de transmisie. Permite traficul în ambele direcŃii. Se foloseşte un repetor atunci când se doreşte conectarea a două segmente cu cheltuili minime. Dezavantajul folosirii repetoarelor este că acestea nu filtrează traficul din reŃea, în sensul că datele (biŃii) ce sosesc la unul din porturile repetorului sunt transmise mai departe, chiar şi în situaŃia când nu sunt destinate unui calculator de pe cablul respective. ConsecinŃa este creşterea traficului în reŃea.

    Concentratoare. Una dintre componentele care devine echipament standard în cadrul reŃelelor este concentratorul (hub, repetor cu mai multe porturi)(figura 2.1.5). Acesta devine componenta centrală intr-o reŃea de tip stea.

    Concentratoare active. Majoritatea concentratoarelor sunt active, în sensul că regenerează şi retransmit semnale, la fel ca repetoarele. Datorită faptului că au între opt şi doisprezece porturi pentru conectarea calculatoarelor din reŃea, concentratoarele mai sunt numite şi repetoare multiport. Pentru a putea funcŃiona, concentratoarele active trebuie alimentate cu energie electrică.

    Concentratoare pasive. Anumite tipuri de concentratoare sunt pasive, de exemplu panourile de cablare (wiring panels) sau blocurile de conectare (punchdown blocks) fără să amplifice sau să regenereze semnalul care trece prin concentrator nemodificat. Concentratoarele pasive nu au nevoie de energie electrică pentru a funcŃiona. Concentratoare hibride. Sunt concentratoare la care se pot conecta alte concentratoare.

    Concentratoarele oferă flexibilitate şi o serie de avantaje faŃă de sistemele clasice şi anume: ►În cazul concentratoarelor hibride, o întrerupere apărută în oricare dintre cablurile conectate la concentrator afectează doar segmentul respectiv; restul reŃelei continuă să funcŃioneze normal.

  • 35

    ►Posibilitatea extinderii sau modificării sistemului de cablu după necesitaŃi; este suficientă conectarea unui alt calculator sau al unui alt concentrator. ►Folosirea diferitelor porturi, adaptate la diferite tipuri de cablu. ►Monitorizarea centralizată a activităŃii şi a traficului din reŃea; mai multe tipuri de concentratoare active oferă posibilităŃi de diagnoză pentru funcŃionarea sau nefuncŃionarea unei conexiuni.

    Figura 2.1.5. Concetrator ( hub)

    Coliziuni şi domeniu de coliziune. Gazdele dintr-o reŃea LAN folosesc în comun cablul (mediul) de comunicaŃie. Când două gazde din reŃea trimit date pe cablu în acelaşi timp, apare o coliziune, şi datele transmise de ambele gazde sunt distruse. Pentru a evita aceste probleme, protocoalele nivelului legătură de date stabilesc reguli clare privind modul de transmitere a datelor pe cablu. Domeniul de coliziune reprezintă mediul de comuncaŃie utilizat în comun de gazdele dintr-o reŃea LAN. Prin utilizarea repetoarelor şi concentratoarelor, domeniul de coliziune creşte, deoarece datele vor circula şi pe mediul de comunicaŃie adăugat.

    Să ne reamintim...

    Repetorul conectează două segmente de mediu asemănătoare sau diferite şi regenerează semnalul pentru a mări distanŃa de transmisie. Permite traficul în ambele direcŃii. Se foloseşte un repetor atunci când se doreşte conectarea a două segmente cu cheltuili minime.

    Una dintre componentele care devine echipament standard în cadrul reŃelelor este concentratorul. Acesta devine componenta centrală intr-o reŃea de tip stea.

    Domeniul de coliziune reprezintă mediul de comuncaŃie utilizat în comun de gazdele dintr-o reŃea LAN. Prin utilizarea repetoarelor şi concentratoarelor, domeniul de coliziune creşte, deoarece datele vor circula şi pe mediul de comunicaŃie adăugat.

    ÎnlocuiŃi zona punctată cu termenii corespunzători. 1.Dezavantajul folosirii repetoarelor este că acestea nu filtrează .........., în sensul că datele ce sosesc la unul din ....... repetorului sunt transmise ........., chiar şi în situaŃia când .............. unui calculator de pe ............... 2. Concentratoare active .............. şi ........... semnale, la fel ca repetoarele. Datorită faptului că au între ............... porturi pentru conectarea .................., concentratoarele mai sunt numite şi .................... 3. Când două gazde din reŃea trimit date pe cablu .........., apare o ........... şi datele transmise de ambele gazde sunt ................

  • 36

    M2.U1.6. Test de evaluare a cunoştinŃelor SelectaŃi varianta corectă. 1. Metoda 4B/5B se referă la: a) Codificarea datelor într-un format universal.

    b) Codificarea datelor în semnale.

    c) Transmiterea de mesaje către toate gazdele dintr-o reŃea.

    d) Criptarea datelor.

    2. Relativ la repetor, care dintre afirmaŃii este adevărată: a) Este utilizat pentru a mări dimensiunea reŃelei.

    b) Micşorează spaŃiul de coliziune.

    c) Determină transmiterea mai fiabilă a informaŃiei.

    d) Recunoaşte adresa MAC.

    3. Hub-ul este: a) Transceiver multiport. c) Repetor multiport. b) De nivel 1. d) De nivel 2.

    4. Codificarea NRZI la sursă realizează : a) O tranziŃie de la semnalul curent, pentru a codifica o cifră binară 1 şi rămâne în starea curentă, pentru a codifica o cifră binară 0.

    c) O tranziŃie de la semnalul curent, pentru a codifica o cifră binară 0 şi rămâne în starea curentă, pentru a codifica o cifră binară 1.

    b) O tranziŃie how-low. d) O tranziŃie low- how. 5. Care dintre metode codifică bitul 0, respectiv bitul 1 ca o tranziŃie „low/high”, respectiv „high/ low”. a) NRZI. c) Manchester. b) 4B/5B. d) NRZ.

    6. În cazul cablului coaxial, stratul de ecranare este format din: a) O plasă metalică şi o cămaşă interioară de protecŃie..

    c) O plasă din plastic şi o cămaşă interioară de protecŃie.

    b) O plasă metalică şi o cămaşă exterioară de protecŃie.

    d) O plasă din plastic şi o cămaşă exterioară de protecŃie.

    7. În cazul cablului torsadat, scopul împletirii firelor este: a) De a reduce interferenŃa electrică.

    c) De a reduce interferenŃa mecanică.

    b) De a reduce traficul în reŃea. d) De a reduce dimensiunea cablurilor.

    8. Transmisia în banda largă presupune: a) Transmiterea de şiruri de biŃi într-un domeniu de frecvenŃe.

    c) Transmiterea de semnale analogice pe cablu.

    b) Transmiterea de semnale analogice într-un domeniu de frecvenŃe.

    a) Transmiterea de semnale discrete într-un domeniu de frecvenŃe.

    9. Prin conectarea a două segmente de reŃea printr-un repetor, domeniul de coliziune: a) Creşte. b) Scade.

    c) Rămâne constant. d) Se dublează.

    10. Stratul de ecranare la cablul coaxial este format: a) Dintr-un înveliş de aluminiu c) Dintr-un înveliş de plastic. b) Dintr-o cămaşă exterioară de plastic şi plasă metalică protecŃie.

    d) Dintr-o plasă metalică şi o cămaşă exterioară de protecŃie.

  • 37

    M2.U1.8. Rezumat Această unitate de învăŃare abordează problemele care trebuie rezolvate pentru a conecta mai multe calculatoare într-o reŃea locală, printr-o legătură fizică (mediu de comunicaŃie), prin care se pot transmite mesaje de la o gazdă la alta. De-a lungul timpului tehnologiile de conectare fizică a reŃelelor au evoluat, în prezent folosindu-se cabluri coaxiale sau torsadate, fibre optice, unde radio etc. pentru legarea gazdelor.

    Pentru ca informaŃiile să poată fi transmise pe mediul de comunicaŃie, ele trebuie să fie transformate în semnale(la gazda sursă), iar la gazda destinaŃie să se efectueze operaŃia inversă, adică refacerea informaŃiei din semnalul transmis. Această problemă a codificării informaŃiei binare în semnale, este rezolvată utilizând diverse metode (NRZ, NRZI, Manchester, 4B/5B) care diferă prin modul cum se codifică informaŃiile de sincronizare, între ceasurile gazdei sursă şi cea destinaŃie. Semnalul poate fi digital şi atunci avem transmitere în bandă de bază sau semnal analogic, care presupune transmitere în bandă largă, care are avantajul că acelaşi canal poate fi utilizat pentru transmiterea mai multor mesaje.

    Nivelul fizic oferă componente de conectare a mai multor segmente de reŃea care nu recunosc adresele MAC, a căror utilizare poate conduce la creşterea traficului în reŃea (repetoare şi hub-uri).


Recommended