L’interconnessione tra computer e tra reti di computer può avvenire grazie all'utilizzo di uno dei seguenti mezzi fisici:
Elettrico: Doppino e Cavo coassiale, in cui l’informazione è rappresentata da impulsi elettrici.
Ottico: Fibra ottica, in cui il segnale elettrico viene trasformato in segnale luminoso.
Wireless: Onde radio, Satelliti, Reti Cellulari come 4G e 5G, in cui l’informazione viaggio nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche.
un pilastro delle telecomunicazioni
Il doppino telefonico in rame è un elemento fondamentale nelle infrastrutture di telecomunicazione, presente nel percorso di collegamenti telefonici, linee di trasmissione dati e cablaggi strutturati.
È costituito da una coppia (2) di fili conduttori (pair) con due anime in rame (1) (conduttori) di qualche decimo di millimetro avvolti tra loro con un passo costante (ritorti - twisted - avvolti a spirale), isolato con guaina isolante in politene (3) o PVC al fine di ridurre le interferenze elettromagnetiche. La torsione consente di contrapporre e annullare i campi magnetici generati dalla corrente che transita nei cavi, prevenendo i disturbi causati dalla DIAFONIA (interferenza tra segnali in cavi adiacenti).
Il doppino di rame, che compone ancora oggi gran parte della rete mondiale delle telecomunicazioni, era stato concepito esclusivamente per la comunicazione telefonica analogica della voce umana, utilizzando una banda di 4 kHz. Tuttavia, nei primi anni Sessanta del secolo scorso, si scoprì la sa capacità di trasportare efficacemente anche altre informazioni, purché opportunamente digitalizzate.
Con l’avvento dei PC e con la diffusione di Internet, divenne necessario trasmettere anche segnali digitali sullo stesso doppino. Questo avveniva tramite la tecnologia dial-up, che si connetteva alla rete tramite una normale chiamata telefonica. Durante la connessione, i modem emettevano un suono caratteristico e la velocità massima raggiungibile era di 56 kbps.
Uno spiacevole inconveniente del dial-up era l'impossibilità di usare il telefono durante la navigazione. Questo accadeva perché la tecnica utilizzava gli stessi 4 kHz di banda riservati al segnale vocale per trasmettere i dati, creando un'occupazione esclusiva della linea.
La vera e propria svolta per la larga banda si è avuta con l’avvento della tecnologia DSL (Digital Subscriber Line - Linea Digitale per Abbonati). La DSL è una famiglia di tecnologie (che include protocolli come ADSL - Asimmetrical digital Subscriber Line-, ADSL2+, VDSL, etc.) progettate per la trasmissione di dati digitali ad alta velocità sulle tradizionali linee telefoniche in rame. La sua efficacia si basa sullo sfruttamento di gran parte della banda disponibile sul doppino che è di molto superiore ai 4kHz della voce.
Questa banda varia secondo la specifica tecnologia: per fare un esempio, l'ADSL utilizza circa 1 MHz di banda per fornire fino a 7 Mbps in downstream (verso l'utente). Un vantaggio cruciale di tutte le tecnologie DSL è che lasciano libere le frequenze inferiori ai 4 kHz, quelle riservate al traffico voce. Questo permette di telefonare e navigare contemporaneamente, eliminando la limitazione del dial-up.
Il diagramma delle frequenze di trasmissione di un comune doppino di rame mostra chiaramente questa suddivisione: l'intervallo che va da 0 a 4 kHz è coperto dalla comunicazione vocale, mentre quello superiore (tipicamente oltre i 25,8 kHz) è riservato alla comunicazione digitale DSL.
Le performance delle tecnologie DSL sono influenzate significativamente dalla lunghezza del doppino in rame, ovvero dalla distanza tra l'utente e la centrale telefonica. L'immagine compara le velocità massime teoriche in download delle tre tecnologie ADSL più note, ovvero l'ADSL e le sue evoluzioni l'ADSL2 e l'ADSL2+, in funzione della lunghezza.
Dal grafico è facile notare che le velocità massime delle due tecnologie più datate (ADSL e ADSL2) cominciano a decadere per distanze relativamente brevi (circa 1Km e circa 1,5Km rispettivamente) a causa dell'effetto di attenuazione del segnale.
Per contro, una tecnologia relativamente più moderna come l'ADSL2+, pur offrendo una velocità teorica iniziale doppia rispetto all'ADSL2 (24 contro 12Mbit/s), è caratterizzata da un'attenuazione più consistente già su distanze minime. Esaminando il grafico, si nota come la capacità di download dell'ADSL2+ possa performare peggio della tecnologia di riferimento (ADSL2) per distanze superiori ai 4Km circa e addirittura peggio della datata ADSL per distanze superiori ai 5Km circa. Questo evidenzia come la "distanza dell'ultimo miglio" in rame sia un fattore critico per le prestazioni delle connessioni DSL.
Il cavo utilizzato nella rete a bus è di tipo coassiale. È costituito da un conduttore centrale in rame, circondato da un isolante plastico, a sua volta avvolto da una maglia metallica in rame intrecciato che funge da schermatura. Il tutto è protetto da un rivestimento esterno in materiale esterno in materiale plastico.
Il connettore utilizzato è di tipo BNC, adatto alla trasmissione di segnali ad alta frequenza.
Caratteristiche principali del cavo coassiale:
→ segnale trasportato: onda elettromagnetica guidata
→ velocità di trasmissione: fino a 1 Gbps (su brevi distanze), 10-100 Kbps su distanze più lunghe
→ distanza massima consigliata: non oltre 100 m
Ogni host dispone sulla propria scheda di rete un connettore a T o a Y che consente il collegamento del computer ai due segmenti del cavo coassiale, permettendo la continuità della rete.
Alle due estremità del cavo coassiale vengono installati dei terminatori, costituiti da resistenze da 50 ohm inserite all'interno di connettori BNC. Questi hanno la funzione di assorbire i segnali residui, evitando che si riflettano indietro lungo il cavo.
Poiché i dati, in una rete a bus, vengono inviati a tutti gli host, è possibile che il segnale continui a prorogarsi anche dopo aver raggiunto il destinatario. I terminatori impediscono che questi segnali rimbalzino, evitando interferenze che potrebbero compromettere nuove trasmissioni da parte degli altri nodi.
Il tipo di cavo comunemente utilizzato per le reti locali è di cavo Ethernet dotato di connettore RJ45 (Registered Jack n°45) come mostrato in figura.
Esistono principalmente due tipi di cavi Ethernet:
cavi diritti (o diretti - Patch) servono per collegare dispositivi diversi tra loro, ad esempio un PC a un router o all’HUB o SWITCH di rete
cavi incrociati (o crossover) servono per collegar dispositivi dello stesso tipo, ad esempio 2 PC tra loro oppure per collegare in cascata gli HUB/SWITCH.
A seconda della loro “manifattura” abbiamo cavi di tipo:
– UTP (Unshielded Twisted Pair): cavo non schermato composto da 8 fili intrecciati a coppie. Le varie coppie, a loro volta, sono avvolte insieme. Questo tipo di cavo, non avendo calze per la schermatura, risulta molto flessibile ma meno resistente ai disturbi elettromagnetici.
– FTP (Foiled Twisted Pair): è simile all'UTP, ma con una schermatura esterna globale che protegge l'intero insieme di coppie. Rappresenta una soluzione intermedia in termini di prezzo e resistenza ai disturbi.
– STP (Shielded Twisted Pair): ogni coppia è protetta da una schermatura individuale, oltre a una schermatura esterna complessiva. Offre massima protezione dalle interferenze, ma è meno flessibile e più costoso.
La larghezza di banda supportata può arrivare fino a 100 Mbps (a seconda della categoria del cavo)
La lunghezza massima consigliata per un collegamento Ethernet è di 100 metri
È fortemente sconsigliato posare i cavi Ethernet vicino a cavi di corrente elettrica, per evitare interferenze che possono compromettere la qualità della trasmissione dati.