Cablurile retelei - mediul fizic

Cablurile retelei - mediul fizic

Marea majoritate a retelelor sunt conectate prin fire sau cabluri care actioneaza ca mediu fizic in retea, transportand semnalele intre calculatoare. Majoritatea tipurilor de retele folosesc trei mari categorii de cabluri:

Coaxial

Torsadat

- Neecranat (Unschielded Twisted Pair -UTP)

- Ecranat (Schielded Twisted pair -STP)

Fibra optica

Cablul coaxial consta dintr-un miez de cupru, inconjurat de un invelis izolator, apoi dintr-un strat de ecranare format dintr-o plasa metalica si de o camasa exterioara de protectie. In functie de diametrul miezului de cupru, cablul coaxial se imparte in doua categorii: subtire (thinnet) sau gros (thicknet). Conexiunea pentru cablurile coaxiale se folosesc componente de conectare BNC (British Naval Connector). Familia BNC cuprinde:

Conectorul de cablu BNC (mufa) este sertizat sau lipit de capatul cablului

Conectorul BNC T cupleaza placa de retea din calculator la cablul de retea

Conectorul BNC bara uneste (concateneaza) doua segmente de cablu coaxial subtire

Terminatorul BNC incheie (termina) fiecare capat al unui cablu de magistrala pentru a putea absorbi semnalele parazite.

Fara terminator BNC o retea magistrala nu poate functioana.Cablul coaxial se foloseste in urmatoarele situatii:

Un mediu de transmisie pentru voce, date si secvente video

Transmisii la distante mari

O tehnologie familiara care ofera o securitate satisfacatoare a datelor.

Cablul torsadat consta din doua fire de cupru izolate, rasucite unul imprejurul celuilalt, intr-o forma elicoidala. Scopul impletirii firelor este de a reduce interferenta electrica (zgomotul electric). Doua fire paralele formeaza o antena; daca le impletim, acest fenomen nu se mai intampla. De obicei un numar de perechi torsadate sunt grupate si invelite cu o camasa protectoare, formand astfel un cablu. Numarul de perechi din cablu variaza.

Cablul torsadat neecranat (UTP) consta din doua fire de cupru izolate. In functie de scopul propus, exista specificatii UTP care specifica cate rasuciri sunt permise pe fiecare metru de cablu. Aceste cabluri se impart in cinci categorii:

Categoria 1 se refera la cablul telefonic UTP traditional, care poate transmite vocea dar nu si date.

Categoria 2 contine cabluri UTP pentru transmisii de date de pana la 4 Mb ⁄sec. Are in compunere patru perechi torsadate.

Categoria 3 se refera la cabluri UTP prin care se transmit date de pana la 10 MB sec. Are in compunere patru perechi torsadate, cu trei rasuciri de picior de cablu.

Categoria 4 contine certificarea cablului UTP pentru transmisii de date de pana la 16 Mb sec. Are in compunere patru perechi torsadate

Categoria 5 contine certificarea cablului UTP pentru transmisii de date de pana la 100 Mb sec. Are in compunere patru perechi de fire de cupru torsadate.

O problema care poate aparea la toate tipurile de cablu este diafonia (crosstolk), adica amestecul (interferenta) semnalelor utile cu semnale provenite din fire alaturate. In special cablul UTP este predispus la diafonie. Pentru a reduce efectul de diafonie se foloseste ecranarea. Cablul torsadat ecranat (STP) are un invelis protector de calitate mai buna decat cea a cablului UTP. De asemenea cablul STP include si o folie dispusa intre si in jurul perechilor de fire. Aceste elemente asigura cablului STP o protectie foarte buna a datelor transmise impotriva elementelor externe. Deci, cablul STP este mai putin afectat de interferente electrice si asigura transferul datelor cu viteze superioare si pe distante mai mari decat cablul UTP.

Cablurile torsadate se folosesc daca:

Reteaua LAN are un buget limitat.

Se doreste o instalare relativ usoara , cu o conectare simpla a calculatoarelor.

Cablurile torsadate nu se folosesc daca trebuie sa se asigure integritatea datelor transmise pe distante mari, la viteze ridicate.

Cablul de fibra optica. Un sistem de transmisie optica este format din trei componente: sursa de lumina, mediul de transmisie si detectorul. Prin conventie, un impuls de lumina inseamna bitul 1 si absenta luminii indica bitul 0. Mediul de transmisie este o fibra foarte subtire de sticla. Atunci cand intercepteaza un impuls luminos, detectorul genereaza un impuls electric. Prin atasarea unei surse de lumina la un capat al fibrei optice si un detector la celalalt, obtinem un sistem unidirectional de transmisie a datelor care accepta semnale electrice, le converteste si le transmite ca impulsuri luminoase si apoi le reconverteste la iesire in semnal electric.

Cand o raza de lumina trece de la un mediu la altul, de exemplu de la siliciu la aer, raza este refractata la suprafata de separatie. Marimea refractiei depinde de proprietatile celor doua medii. Pentru unghiurile de incidenta mai mari decat o anumita valoare critica, lumina este refractata inapoi in siliciu fara nici o pierdere. Astfel, o raza de lumina la un unghi egal sau mai mare decat unghiul critic este incapsulata in interiorul fibrei si se poate propaga pe mai multi kilometri aparent fara pierderi.

Un cablu din fibra de sticla este format dintr-un miez de sticla prin care se propaga lumina. Miezul este imbracat intr-o sticla cu un indice de refractie mai mic decat miezul. Totul este protejat cu o invelitoare subtire din plastic.

Fibrele optice pot fi conectate folosind mai multe metode:

Folosirea unor conectori

Imbinarea mecanica

Imbinarea prin topire

Pentru semnalizare se pot folosi doua tipuri de surse de lumina: LED (Light Emithing Diode) si laser -ul din semiconductori. Capatul fibrei optice care receptioneaza semnalul consta dintr-o fotodioda care declanseaza un impuls electric cand este atinsa de lumina.

Retelele din fibre optice folosesc atat tehnologia inel cat si tehnologia stea.

Avantajele fibrelor optice fata de cablurile cu fire de cupru sunt:

Fibrele optice au o largime de banda mai mare.

Fibrele optice au o atenuare scazuta a semnalului.

Fibrele optice nu sunt afectate de socuri electrice, camp electromagnetic, caderi de tensiune, substante chimice corosive

Fibrele optice sunt dificil de interceptat

Dezavantajele fibrele optice sunt:

Folosesc o tehnologie care le face mai greu de conectat

Au un cost mai mare

Transmisia este unidirectionala

Transmiterea semnalului se face folosind doua tehnici: transmisia in banda de baza si transmisia in banda larga.

Transmisia in banda de baza presupune transmiterea de semnale digitale pe o singura frecventa. Semnalele sunt transmise sub forma unor impulsuri discrete de electricitate sau de lumina. Intreaga capacitate a canalului de comunicatie este folosita pentru a transmite un singur semnal de date, deci semnalul digital foloseste intreaga lungime de banda. Deoarece semnalul transmis pierde din putere si este distorsionat, ca masura de siguranta se folosesc repetoare care receptioneaza un semnal si il retransmit amplificat si segmentat in forma sa originala; astfel se poate mari lungimea efectiva a cablului.

Transmisia in banda larga presupune transmiterea de semnale analogice intr-un domeniu de frecvente. In acest caz, semnalele sunt continue, adica pot lua o infinitate de valori dintr-un interval. Semnalele circula prin mediul fizic sub forma de unde electromagnetice sau optice; fluxul de semnale este unidirectional. Daca banda este suficient de larga, acelasi cablu poate fi folosit pentru mai multe sisteme de transmisie analogica. Fiecarui sistem de transmisie ii este alocata o portiune din largimea totala. Toate calculatoarele trebuie acordate (configurate) astfel incat sa foloseasca doar frecventele din domeniul alocat. Pentru regenararea semnalului se folosesc amplificatoare. Deoarece fluxul de semnale este unidirectional, trebuie sa existe doua cai (circuite) de date. Sunt doua modalitati de a realiza acest lucru:

Injumatatirea lungimii de banda, adica latimea de banda este impartita in doua canale, fiecare folosind un domeniu de frecvente diferit.

Folosirea a doua cabluri pentru aceeasi latime de banda, in care fiecare dispozitiv este conectat la doua cabluri; un cablu este folosit pentru transmisie iar celalat pentru receptie.