Medii fizice de transmisie

Medii fizice de transmisie

La nivelul fizic, scopul unei retele de calculatoare este de a trasnporta o succesiune de biti de la o masina la alta. Pentru aceasta se utilizeaza diverse medii fizice, fiecare caracterizandu-se prin:

Largimea de banda;

Intrzierile provocate;

Usurinta in instalare;

Costuri si intretineri.

Vom analiza cateva medii fizice: banda magentica, cablul torsadat, cablul coaxial, cablul optic si transmisia fara fir (wireless)..

Banda magnetica

Nu putem vorbi de banda magnetica ca de un mediu fizic real utilizat curent pentru legatura directa intre doua calculatoare, decat daca, in gluma, consideram ca facem legatura intre doua calculatoare ducand banda cu un mijloc de transport de la un calculator la altul.

Analizam banda magnetica pentru a explica cititorului ce este largimea de banda, adica largimea benzii de frecventa sau, cu alte cuvinte, viteza de transfer a informatiei. Exemplul este luat din cartea lui Tanenbaum si se refera la America.

Se presupune o banda magnetica standard de 8mm pe care se pot intrgistra 7GB. Transportul se face cu camionul, dureaza 24 ore si intr-un drum se transporta o cutie standard de 1000 benzi, adica 7000GB sau 56.000Gbiti, in 86.400 secunde, ceea ce inseamna o largime de banda de

56.000GB/86.400 = 648Mbps (mega biti pe secunda - 1.000.000 biti pe secunda ceea ce inseamna o viteza foarte buna.

Daca luam in considerare si costurile, ajungem la concluzia unui cost de transport de 10 centi pentru 1GB. Nici o companie nu are un pret asa de bun.

Ajungem la concluzia ca banda magnetica are largimea de banda foarte buna, costuri foarte bune, in schimb timpul de intarziere este foarte mare.

Cabluri

Conectarea a doua calculatoare intr-o retea se poate face prin fir (wire), ceea ce inseamna direct sau pe linie telefonica sau fara fir (wireless), ceea ce inseamna prin telefonie celulara, satelit, microunde, unde radio etc.

Cablul torsadat este cel mai vechi mediu fizic utitilizat in telefonie. Cablul torsadat este format din perechi de fire de cupru rasucite pentru a reduce interferenta electrica (daca sunt paralele formeaza o antena).

Intr-un cablu pot fi introduse 4-8 perechi de fire torsadate neecranate sau 25-30 perechi de fire torsadate ecranate.

Largimea de banda a cablului torsadat depinde de grosimea cablului si de distanta. Pentru cativa kilometri se poate realiza o largime de banda de 6-7Mbps, ceea ce este putin fata de 648Mps la banda magnetica.

Costurile si intretinerea sunt satisfacatoare, in schimb instalarea prezinta unele dificultati legate de accesul la drum si ingroparea cablului.

Daca printr-un cablu este transmis un singur semnal zicem ca semnalul este utilizat in banda de baza, iar daca prin cablu sunt transmise mai multe semnale cu frecvente diferite, zicem ca transmisia este in banda larga.

Cablul coaxial este format dintr-o sarma de cupru protejata de un material izolator si incapsulata intr-un conductor de forma circulara (o plasa metalica intretesuta), totul acoperit de un invelis plastic protector. Cablul coaxial este cel care se foloseste si la conectarea televizorului la serviciul oferit de providerul de cablu.

Cele mai importante cabluri coaxiale sunt cele reglementate de standardul IEEE 802.3.

Cablul cu fibra optica este format dintr-un filament de sticla incapsulat intr-o teaca de plastic. Unul sau mai multe filamente realizeaza un cablu cu o singura raza sau mai multe raze.

Un sistem optic de transmisie este format din trei componente:

sursa de lumina;

mediul de transmisie;

detectorul.

Intr-un asemenea sistem, prin conventie, un impuls de lumina inseamna bitul 1, iar lipsa impulsului bitul 0.

Sursa de lumina este atasata la un capat al cablului, iar detectorul, la celalalt capat. Impulsurile electrice de la calculator sunt convertite in impulsuri luminoase si transmise prin cablu, iar la sosire, la capatul cu detectorul, sunt reconvertite in semnale electrice.

Transmisia impulsului luminos, prin mediul optic, fara nici o pierdere se bazeaza pe principiul refractiei razei de lumina la suprafata de separatie (siliciu/aer). Astfel o raza de lumina, la un unghi de incidenta egal sau mai mare decat unghiul critic, poate fi incapsulata in interiorul fibrei si transmisa multi kilometri, aparent fara pierderi.

Viteza de transmisie prin cablul cu fibra optica este de pana la 1Gbps. Lasere puternice pot transmite pe fibre optice de lungime pana la 100km fara repetitoare, insa la viteze mai mici.

Modemuri

Legarea calculatoarelor la distanta intr-o retea, indiferent de tipul retelei, se face utilizand un echipament numit modem. In cazul legaturii pe linie telefonca analogica, modemul moduleaza semnalul digital emis de calculator in semnal analogic, transmis pe linia telefonica analogica si demoduleaza semnalul analogic in semnal digital pentru a fi utilizat in calculatorul receptor. In general semnalele emise de calculatoare sunt semnale dreptunghiulare slabe si pentru a nu se aplatiza au nevoie de o unda purtatoare puternica pe care o deformeaza (moduleaza) la emitator, indiferent de transmisie (analogica sau digitala), refacand-o prin curatare (demodulare) la receptor.

Conectarea calculatoarelor intr-o retea prin liniile telefonice, care este una din conectarile cele mai uzuale, se poate realiza prin unul din urmatoarele moduri:

pe linii telefonice proprii

pe linii telefonice inchiriate

pe linii telefonice comutate.

Deosebirea intre aceste trei moduri consta in faptul ca liniile proprii cer la inceput o investitie mare, fiind proprietatea unei persoane sau ale unei societati, pe cand liniile inchiriate sau comutate apartin unei societati de telefonie. Conectarea pe linii telefonice inchiriate presupune inchirierea unei linii telefonice (a unui post telefonic) pentru care se plateste o taxa care depinde de perioada si de lungimea legaturii.

In acest caz legatura este deschisa non-stop. In cazul liniilor comutate legatura se face in regimul telefoanelor uzuale, plata facandu-se pe baza de impulsuri, iar legatura intre doua calculatoare din retea se face exact ca legatura intre doua telefoane, respectiv prin formarea numarului postului de telefon al calculatorului apelat.

Daca dorim legarea caclulatorului sau chiar a retelei la reteaua Internet prin legatura pe linie telefonica, indiferent ca este linie analogica sau linie digitala, utilizatorul va trebui sa se lege la serverul unei firme furnizoare de servicii Internet, utilizand doua modemuri, unul instalat la calculatorul utilizatorului, iar al doilea la serverul furnizorului de servicii Internet. Acest mod de legare are avantajul unui pret covenabil, in schimb utilizatorul nu este legat propriu-zis la Internet, ci lucreaza in regim de terminal al serverului furnizorului de servicii Internet. Exista evident si alte moduri de legare la Internet, acestea fiind insa realizate prin transmisia fara fir (wireless).

Conectarea fara fir

Unul dintre fondatorii Internet-ului si a protocolului TCP/IP, Vinton G. Cerf, afirma intr-un interviu publicat in 1996 in Com. Of the ACM ca, la data respectiva, numai 10% din populatia globului are acces la telefon si numai 50% au dat la viata lor un telefon. In multe tari de pe glob accesul la telefon este sub 3% din populatie. In astfel de tari introducerea telefoniei prin cablu este foarte costisitoare.

Pentru toate tarile in curs de dezvoltare, ca si pentru Romania, alternativa este utilizarea telefoniei celulare si a transmisiei prin satelit. La aceste argumente se mai adauga utilizatorii mobili de calculatoare care nu pot folosi legatura prin fir decat numai in situatii speciale.

Principalele modalitati fizice de transmisie fara fir sunt:

Prin raze infrarosii, larg folosite pe distante mici la telecomenzile televizoarelor si a altor aparate, au o rata de transfer destul de buna, de 1-16Mbps. Neputand penetra pereti grosi ridica o serie de probleme pentru retele. Se utilizeaza mai mult pentru LAN-uri interioare.

Prin radio frecventa. Undele radio sunt usor de generat, pot parcurge distante mari, penetreaza cladirile cu usurinta.

In banda de 902-928KHz, undele radio se utilizeaza pentru transmisia la distanta si se utilizeaza in retele WAN, cu o raza de actiune sub 20km, folosind perechi de modemuri.

In banda de 2400-2483KHz, undele radio asigura o rata de transfer de 1Mbps, ridica aceleasi probleme legate de obstacole ca si razele infrarosii si ca urmare utilizarea lor este mai mult in retelele LAN

Prin microunde. Undele electromagentice cu o frecventa peste 1000MHz, numite microunde, se propaga in linie dreapta si ca urmare pot fi directionate. Cu ajutorul unei antene parabolice se poate realiza o valoare foarte ridicata a ratei semnal/zgomot, cu conditia ca antenele sa fie aliniate una cu alta. Comunicatiile prin microunde sunt mult folosite in telefonia celulara, televiziune etc. Ele nu au nevoie de drepturi de acces la drum, ca si cablul optic; cu un mic teren, la fiecare 50km si montand un turn pentru antena se poate realiza o comunicare directa mai ieftina, ocolindu-se sistemul telefonic.