Prof. Guido Russo 1 LIVELLO FISICO prof. G. Russo

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1 prof. Guido Russo 1 LIVELLO FISICO prof. G. Russo (grusso@unina.it)©2012

2 prof. Guido Russo 2 PROGRAMMA CONTENUTI Livello Fisico Codifica e decodifica del segnale. Tecniche di multiplazione. Mezzi trasmissivi elettrici e ottici, attenuazione e diafonia. Elementi di Cablaggio strutturato, obiettivi di un cablaggio strutturato. Cablaggio orizzontale, cablaggio verticale e cablaggio di campus. Evoluzione di Ethernet e implicazioni sul cablaggio. Nuove categorie. Misure e problematiche relative al collaudo. Progettazione di dorsali in fibra ottica. Apparati attivi: Repeater.

3 prof. Guido Russo 3 Sistema di comunicazione

4 prof. Guido Russo 4 Segnali Analogici I segnali analogici sono segnali che assumono valori continui – Es: I segnali sonori, voce, musica (valore pressione mezzo trasmissivo) – Es: I segnali visivi (valore spaziale dell’intensità luminosa e del colore) Un segnale analogico è caratterizzato da – Banda – Forma d’onda – Potenza Qualità di un segnale analogico è data dal rapporto segnale rumore (SNR) Obiettivo di un sistema di comunicazione analogico è recuperare in ricezione un segnale avente forma d’onda il più possibile simile a quella del segnale trasmesso.

5 prof. Guido Russo 5 Segnali Digitali I segnali digitali sono segnali che assumono valori discreti Es: un testo (I valori possibili sono l’insieme dei caratteri) Il bit e’ l’unita’ fondamentale dei segnali digitali. Il valore del bit può assumere il valore logico 0 o 1 Un segnale digitale è caratterizzato da Frequenza di simbolo Numero di bit per ogni simbolo. Qualità di un segnale digitale è data dal BER – bit error rate Obiettivo di un sistema di comunicazione digitale è identificare in ricezione il messaggio trasmesso all’interno dell’insieme predefinito di messaggi.

6 prof. Guido Russo 6 Da analogico a digitale Il passaggio da un segnale analogico ad un segnale digitale avviene applicando due operazioni: campionamento quantizzazione

7 prof. Guido Russo 7 Bit Rate (bit per secondo) Misura della quantità di informazione richiesta per trasmettere un determinato segnale digitale nell’unità di tempo Come si calcola il bit rate per trasmettere un contenuto informativo digitale avente una data dimensione (misurata invbyte) un segnale digitale ottenuto da un segnale analogico attraverso un’operazione di campionamento/quantizzazione Throughput (bit per secondo): quantità di informazione che un canale di trasmissione è in grado di trasportare nell’unità di tempo Overhead Overhead: rapporto tra la quantità di informazione di controllo trasmessa la quantità totale di informazione trasmessa per una data comunicazione Nelle reti di commutazione a pacchetto identifica il rapporto tra dimensione delle informazioni di controllo contenute nel pacchetto (header + tailer) e dimensione totale del pacchetto

8 prof. Guido Russo 8 Perché la multiplazione Sui collegamenti a lunga distanza i costi principali sono dovuti ai fattori di scavo e posa delle infrastrutture di comunicazione costo equivalente tra linee ad alta velocità e linee a bassa velocità Tecniche di multiplexing Queste tecniche vengono utilizzate per permettere la trasmissione simultanea della voce e dei dati sullo stesso canale di comunicazione Studio e sviluppo delle tecniche di multiplazione di differenti flussi sullo stesso collegamento fisico Frequency Division Multiplexing (FDM) Time Division Multiplexing (TDM) Wavelength Division Multiplexing (WDM)

9 prof. Guido Russo 9 FDM E’ l’acronimo di Frequency Division Multiplexing, ovvero multiplexing a condivisione di frequenze. Questa tecnica, adottata prevalentemente per segnali di tipo analogico, consiste semplicemente nel suddividere la banda di frequenze disponibili sul canale principale di trasmissione in tante parti o sottocanali separati tra loro. A ciascuno si assegna un determinato range di frequenze e i vari input vengono allocati separatamente nei sottocanali. La trasmissione degli input avviene perciò contemporaneamente, in parallelo.

10 prof. Guido Russo 10 FDM (esempio) Per capire meglio il concetto, utilizziamo un esempio: ormai è noto che la banda di frequenze richiesta da una conversazione telefonica su doppino è di circa 4 KHz. Supponendo invece che il cavo a lunga percorrenza che si dipana dalla centrale telefonica verso la destinazione abbia la possibilità di allocare una banda di 4 MHz, ovvero 4000 KHz: al suo interno si possono allocare ben 1000 bande da 4 KHz, cioè dati separati relativi a mille telefonate diverse. In questo caso, il multiplexer che si trova nella centrale, mediante la tecnica FDM, suddivide la banda di frequenze complessiva di 4 MHz in 1000 sottocanali da 4 KHz ciascuno. La situazione sarà la seguente: arriva un input dall’utente A e il multiplexer lo veicola sulla banda di frequenze da 0 a 4 KHz; l’input da un utente B viene veicolato sulla banda di frequenze da 4 a 8 KHz; quello dell’utente C sulla banda di frequenze da 8 a 12 KHz e così via fino ad allocare gli input di mille utenti diversi sullo stesso cavo.

11 prof. Guido Russo 11 Dall’altra parte del cavo a lunga percorrenza, sarà presente un demultiplexer che svolgerà l’operazione inversa, cioè separerà nuovamente gli input individuali e inviandoli poi a destinazione. Il limite maggiore di questa tecnica è che, talora, occorre riservare alcune bande di frequenza a gruppi di dispositivi, che rimangono occupate anche quando questi non devono comunicare.

12 prof. Guido Russo 12 TDM Un’altra tecnica usata per combinare numerosi segnali su una singola linea o canale di comunicazione è la TDM (Time Division Multiplexing, multiplexing a condivisione di tempo). La TDM, a differenza della FDM, è una tecnica per la trasmissione digitale; essa presenta indubbi vantaggi, relativi soprattutto al miglior sfruttamento della larghezza di banda, alla minore suscettibilità agli errori e all’incremento in termini di sicurezza e aggiornamento. Sicuramente, è una tecnica più complessa. Brevemente, diciamo che ogni singolo segnale che si deve trasmettere viene suddiviso in segmenti di breve durata; in fase di trasmissione, il multiplexer riceve i vari input dai diversi utenti, spezza ogni singolo segnale in segmenti e li associa ad un segnale composito secondo una sequenza specifica, che viene ripetuta a intervalli ciclici. Ogni singolo segnale composito, quindi, comprenderà segmenti di input di ogni utente. Ovviamente, ci sarà un demultiplexer che effettuerà l’operazione inversa.

13 prof. Guido Russo 13 DWDM La tecnica DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, multiplexing a suddivisione densa di lunghezze) rappresenta uno sviluppo della WDM (Wavelength Division Multiplexing, multiplexing a suddivisione di lunghezze), con una fondamentale differenza relativa alle prestazioni. In entrambi i casi, comunque, i dati provenienti da diverse sorgenti vengono uniti in un unico segnale che viene trasmesso su fibra ottica. A ogni segnale è associata una distinta lunghezza d’onda della luce e tutti i segnali vengono trasmessi contemporaneamente. Le prestazioni di queste tecniche sono impressionanti: si parla della trasmissione su una singola fibra ottica di 80 canali separati (ma in teoria se ne possono ottenere anche di più), ciascuno dei quali trasporta un segnale TDM; ogni canale può arrivare a supportare fino a 2,5 Gbps. La quantità di dati per secondo che si riesce a trasmettere, può raggiungere persino i 200 Gb! Cifra davvero considerevole, considerando anche che sono state sviluppate applicazioni che arrivano complessivamente a 320 Gbps.

14 prof. Guido Russo 14 Wavelength Division Multiplexing Variante per i sistemi basati su fibra ottica della tecnica FDM Vengono utilizzati prismi per eseguire la combinazione e la divisione dei segnali Utilizzati soprattutto in situazioni di scarsità di fibre dovute agli alti costi di posa cavi sottomarini

15 prof. Guido Russo 15 Codifica PCM del segnale vocale Pulse Code Modulation – sistema di base per la codifica binaria del segnale vocale Caratteristica in frequenza del segnale vocale spettro compreso nella banda 300-3400 Hz Teorema di Nyquist: campionamento a frequenza almeno doppia rispetto alla frequenza massima del segnale Frequenza di campionamento= 8000/sec (ogni 125µs) Quantizzazione a 256 livelli Bit rate: (8 Khz) x 8 bits per campione= 64,000 bits per secondo (DS-0)

16 prof. Guido Russo 16 TDM: PCM(64kbps) / E1 Caratteristiche Canale PCM a 64kbps digitalizzazione del segnale voce  frequenza di campionamento: 8kHz  125µs per campione  quantizzazione: 8bit/campione Canale E1 (Linea E1) multiplazione byte-per-byte TDM di 32 canali a 64kbps organizzazione  30 canali di traffico PCM a 64kbps (30 time slot)  1 time slot per sincronizzazione  1 time slot per segnalazione

17 prof. Guido Russo 17 Trasmissione in banda base Ethernet impiega la trasmissione in banda base L’adapter invia un segnale digitale direttamente nel canale broadcast, non puo’ spostare il segnale in un’altra banda di frequenza come i sistemi ADSL Inoltre utilizza la codifica Manchester per la codifica del segnale Ciascun bit prevede una transizione Un 1 prevede transizione dall’alto in basso Uno 0 dal basso verso l’alto Nel 10BASET si usa un tipo di codifica chiamata Manchester. Il tempo di bit è diviso in due metà, ad 1 si fa corrispondere la transizione 1->0, a 0 la transizione 0->1. I livelli di tensione sono +0.85 V e 0.85 V. Il massimo numero di transizioni si ottiene inviando valori uguali. La codifica secondo Manchester raddoppia la banda del segnale trasmesso 1001010 Flusso bit Codifica binaria Codifica Manchester

18 prof. Guido Russo 18 Codifica Manchester Il motivo di utilizzo di questa codifica trova ragione nel fatto che gli orologi degli adapter del sender e del receiver non sono sincronizzati alla perfezione L’inserimento di una transizione a meta’ di ciascun bit permette di imprimere una sincronizzazione all’adapter del receiver e di distinguere tra inizio e fine di un bit Lo svantaggio di questa codifica e’ che richiede il doppio della larghezza di banda rispetto alla binaria diretta, perche’ la durata degli impulsi e’ dimezzato La codifica di Manchester e’ una operazione dello strato fisico e non del data link, ma ricordiamo che l’adapter implementa entrambi i livelli della pila protocollare

19 prof. Guido Russo 19 Codifica MLT-3 Nel 100BASETX (Fast Ethernet) la codifica dei segnali non può essere il Manchester perché raddoppierebbe la banda. Il codice usato è noto come MLT-3 (Multi Level -3). Come si vede, MLT -3 opera con tre livelli di tensione: positivo, 0, negativo. Ad un 1 corrisponde ciclicamente una transizione 0-positivo, positivo-0, 0-negativo, negativo-0, 0-positivo, etc.. Nel caso di bit 0 non si ha alcuna variazione del segnale. Il numero massimo di transizioni è dato perciò dalla sequenza di 1. La banda MLT-3 è pari ad un quarto della velocità di trasmissione e ciò rende tale codifica idonea per reti veloci come Fast Ethernet. La codifica MLT-3 non mantiene però la sincronizzazione nel caso di sequenza di zeri. Il problema viene risolto effettuando un’operazione di ricodifica nota come 4B/5B: ogni sequenza di 4 bit viene sostituita con una di 5 bit scegliendo fra le 32 possibili combinazioni quelle più ricche di transizioni.

20 prof. Guido Russo 20 Mezzi fisici La rete Gigabit Ethernet può essere realizzata utilizzando vari tipi di cavi. Lo standard IEEE 802.3z ratificato nel giugno 1998, è stato definito per l’utilizzo su: fibra ottica (standard 1000 Base SX e 1000 Base LX) su doppino telefonico schermato (standard 1000 Base CX). Un altro gruppo IEEE 802.3ab ha definito il livello fisico di una rete Gigabit Ethernet realizzata mediante doppino telefonico UTP di categoria 5 (standard 1000 Base-T). 1000 Base T Questo standard utilizza doppino telefonico UTP a 4 coppie di categoria 5; Nuove categorie di doppini ( Categoria 5e, 6 e 7) la massima distanza raggiungibile è 100 m.

21 prof. Guido Russo 21 1000 Base SX Questo standard utilizza per il cablaggio fibre multimodali che operano tra 770-860 nm (normalmente definita come 850 nm). Esso utilizza una codifica 8B/10B realizzata nel sotto-livello PCS. Le massime distanze che possono essere raggiunte dipendono dal tipo di fibra (diametro della fibra, banda per Km, …). 1000 Base LX Questo standard utilizza per il cablaggio fibre che operano tra 1270 e 1355 nm (normalmente definite come 1350 nm). Possono essere utilizzate sia fibre multimodali, sia fibre monomodali. Anche in questo standard viene utilizzata una codifica 8B/10B nel sotto-livello PCS. Le massime distanze sono riportate nella tabella.

22 prof. Guido Russo 22 Gigabit Ethernet La rete Gigabit Ethernet nasce nel novembre 1995 quando Compaq Computer Communication propose al comitato IEEE 802 l’architettura base di una rete Ethernet a 1Gbit/s. Gigabit Ethernet opera a una velocità di 1 Gbit/sec La rete Gigabit Ethernet è compatibile con Ethernet e Fast Ethernet Gigabit Ehthernet ha lo stesso formato e la stessa ampiezza dei pacchetti di Ethernet e Fast Ethernet. In questo modo è possibile sia continuare a usare Ethernet e Fast Ethernet oppure passare a Gigabit Ethernet senza costi eccessivi. Gigabit Ethernet avrà un costo minore di altre strutture di rete con la stessa velocità. Gigabit Ethernet usa il protocollo CSMA/CD come Ethernet e Fast Ethernet.

23 prof. Guido Russo 23 STRUTTURA A LIVELLI DELLA - GIGABIT ETHERNET

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25 prof. Guido Russo 25 Codifica 8B/10B Nel caso di Ethernet “ottico”, si usa la codifica 8B/10B 8 bit in ingresso (1 byte) vengono “mappati” in 10 bit in uscita. La “mappatura” è studiata in modo da ottenere, per qualunque dei 256 possibili byte in ingresso: Flusso in uscita con un numero sufficiente di transizioni 0/1, in modo da poter recuperare facilmente il clock in ricezione Flusso in uscita con un numero bilanciato di “0” e “1). La “mappatura” è studiata in modo da ottenere, per qualunque dei 256 possibili byte in ingresso: Possibilità di aggiungere parole di controllo Notare infatti che le possibili “parole” di 10 bit sono 1024, mentre le possibile “parole” in ingresso sono solo 256; Alcune delle “parole” non corrispondenti a nessun ingresso possono essere usate per controllo (parole di start, stop, dummy, etc). Rivelazione di singoli errori sul bit (tramite codice a controllo di parità). Il “costo” per ottenere i vantaggi precedentemente elencati è un aumento del bit rate in linea. La codifica 8B/10B aumenta infatti la velocità di trasmissione del 25%. Il bit rate in linea di Fast Ethernet è dunque pari a 125 Mbit/s.

26 prof. Guido Russo 26 Standard E1

27 prof. Guido Russo 27 Mezzi trasmissivi Tecnologie attuali dei mezzi trasmissivi Il cablaggio di una rete locale secondo gli standard attuali può avvenire con diversi mezzi trasmissivi che fanno uso di tecnologie con fili (wired) e senza fili (wireless): I mezzi fisici di trasmissione dei dati sono di tre tipi : Mezzi elettrici (cavi elettrici) Onde radio (wireless) Mezzi ottici (fibre ottiche, collegamenti a infrarosso, eccetera) I parametri prestazionali di questi mezzi sono: Larghezza di banda; questo serve per determinare quanti bit al secondo è possibile trasferire. Affidabilità; ogni mezzo presenta una certa probabilità di errore nella trasmissione. Prestazioni; queste determinano la distanza massima in un collegamento. Caratteristiche fisiche; a seconda del mezzo si usano fenomeni diversi per la trasmissione, occorre perciò sfruttare tecnologe differenti.

28 prof. Guido Russo 28 Il mezzo elettrico ideale Il mezzo trasmissivo elettrico ideale ha le seguenti caratteristiche: resistenza bassa capacità bassa induttanza bassa Ovvero è un mezzo non dispersivo e non dissipativo: tutta la potenza inviata sul canale dal trasmettitore arriva al ricevitore il segnale non viene distorto passando nel canale Caratteristiche principali Le caratteristiche principali di un mezzo trasmissivo sono: Vp: velocità di propagazione del segnale espresso come frazione di c (velocità della luce nel vuoto): valori compresi tra 0.5 e 0.8 c Z = R + jI impedenza della linea dimensione dei conduttori unità di misura americana AWG in funzione della resistività del conduttore permette di calcolarne la resistenza

29 prof. Guido Russo 29 Attenuazione lungo un cavo L’attenuazione è la riduzione di ampiezza del segnale di uscita di un cavo rispetto al segnale di ingresso: cresce in dB linearmente con la lunghezza del cavo e con la radice quadrata della frequenza per ridurre l’attenuazione dei cavi si usano spesso isolanti espansi, che per la presenza di aria, ne riducono la capacità

30 prof. Guido Russo 30 Diafonia tra i cavi La diafonia (cross-talk) è la misura di quanto un cavo disturba quello vicino, espressa quindi in dB negativi: per praticità viene normalmente data come attenuazione di diafonia e quindi espressa in dB positivi

31 prof. Guido Russo 31 NEXT: Near End Cross-Talk NEXT o paradiafonia: misura del segnale indotto sul un cavo vicino, effettuata dalla stessa parte del trasmettitore

32 prof. Guido Russo 32 FEXT: Far End Cross-Talk FEXT o telediafonia: misura del segnale indotto sul un cavo vicino, effettuata all’estremità opposta del trasmettitore

33 prof. Guido Russo 33 Impedenza del cavo L’impedenza di un cavo deve rimanere entro determinati limiti rispetto al valore nominale lungo tutto il cavo variazioni di impedenza comportano riflessione di segnale, attenuazione ed interferenze Fattori che possono compromettere la corretta impedenza del cavo: centratura del conduttore centrale rispetto all’isolante lungo tutto il cavo schiacciamenti lungo il cavo, che ne variano la geometria, dovuti a: difetti di fabbricazione in fase di cordatura stiramento del cavo in fase d’installazione La schermatura La presenza di schermi può comportare: maggiore immunità ai disturbi elettromagnetici riduzione dell’emissione di radio disturbi maggior costanza dell’impedenza se applicata a singole coppie riduce la diafonia È necessario effettuare una corretta messa a terra degli schermi: problema non banale in quanto le frequenze possono essere molto alte

34 prof. Guido Russo 34 Tipi di schermi Foglio (foil): foglio sottile di mylar alluminato che avvolge il cavo sotto la guaina di protezione esterna. questi cavi vengono spesso chiamati foiled Calza (braid): trecciola di fili di rame che avvolge il cavo ha una conducibilità migliore del foglio di alluminio, ma la copertura non è completa Foglio più calza: è la schermatura migliore, ma aumentano le dimensioni e il costo del cavo

35 prof. Guido Russo 35 Mezzi trasmissivi elettrici Il mezzo trasmissivo utilizzato nella maggior parte dei casi è il mezzo elettrico, nella fattispecie sono attualmente diffusi il cavo coassiale sottile e il doppino in rame. Cavo coassiale: è attualmente ancora diffuso lo standard 10Base2 (cavo sottile tipo RG58) - impedenza nominale di linea: 50 Ohm, Codifica Manchester, Topologia a Bus. È un cavo coassiale sottile, e si piega più facilmente. Ufficialmente si chiama 10Base2, le sue prestazioni sono la velocità di trasferimento di 10Mbp/s e 200 metri di lunghezza massima per un singolo segmento. Possono essere installate 30 macchine su un segmento. Di norma l'interfaccia di rete contiene anche il transceiver. L'allaccio di una stazione alla rete avviene con una giunzione a T, alla quale sono collegati il cavo che porta alla stazione e due cavi coassiali che costituiscono una porzione del segmento di rete. Le varie stazioni sono collegate in cascata sul segmento stesso.

36 prof. Guido Russo 36 Doppino in rame intrecciato sono largamente diffusi gli standard 10BaseT, 100Base-T e 1000Base-T, ciascuno si differenzia per tecnologia costruttiva, qualità conduttiva e frequenza supportata. 10BaseT - 8 fili, 2 coppie intrecciate in uso - Codifica Manchester, Topologia a Stella. Cavo a piattina 8 fili. Cavo a doppino non schermato UTP (Unshielded Twisted Pair). Cavo a doppino schermato STP (Shielded Twisted Pair). È un cavo sottile multifilare come quelli utilizzati per i collegamenti telefonici. Ufficialmente si chiama 10Base-T, le sue prestazioni sono la velocità di trasferimento di 10Mbp/s e 100 metri di lunghezza massima per un singolo segmento. Di norma l'interfaccia di rete contiene anche il transceiver. Si impiega nelle reti a topologia a stella, occorre quindi munirsi di concentratore di rete per la ripetizione del segnale elettrico. 100Base-T - 8 fili, 2 coppie intrecciate in uso - Codifica MLT-3, Topologia a Stella. Cavo a doppino non schermato UTP (Unshielded Twisted Pair) - Categoria 5. Cavo a doppino schermato STP (Shielded Twisted Pair). Si differenzia dalle caretteristiche del cavo utilizzato per lo standard 10Base-T per la frequenza supportata. In questo caso la velocità di trasferimento dati è di 100Mbit/s. 1000Base-T - 8 fili, 4 coppie intrecciate in uso - Codifica 8B/10B, Topologia a Stella. Cavo a doppino non schermato UTP (Unshielded Twisted Pair). Cavo a doppino schermato STP (Shielded Twisted Pair). La qualità e la frequenza supportata dai mezzi è identificata dalla Categoria 5 Enhanced o dalla Categoria 6. Si differenzia per la frequenza supportata. In questo caso la velocità di trasferimento dati è di 1000Mbit/s ed è utilizzatato per l'implementazione

37 prof. Guido Russo 37 Mezzi trasmissivi wireless Per i sistemi wireless sono le onde elettromagnetiche a trasportare l'informazione. Le reti basate su questa tecnolgia non necessitano quindi di cablaggi strutturati. Lo standard previsto dall'IEEE per l'implementazione di reti locali con tecnologie wireless è l'IEEE 802.11. Si tratta di tecnologie moderne, le caratteristiche principali sono determinate dalla banda disponibile sul canale radio (che si traduce in velocità di trasferimento dati) e dalla frequenza utilizzata per la trasmissione. IEEE 802.11b - WiFi: 2,4GHz di frequenza, fino a 11Mbitps EEE 802.11a: 5GHz di frequenza, fino a 54Mbitps. È attualmente in fase finale di realizzazione lo standard 802.11g che ha lo scopo di rendere disponibili velocità superiori a 20Mbit/s nella banda dei 2,4GHz, poiché non in tutti i paesi sono omologate le trasmissioni a 5GHz di frequenza per uso civile. IEEE 802.11g: 2,4Ghz di frequenza, fino a 54Mbit/s

38 prof. Guido Russo 38 Mezzi trasmissivi ottici Mezzi trasmissivi ottici, ossia fibre ottiche e laser, hanno la proprietà di permettere collegamenti alle velocità di trasferimento molto elevate, e di essere relativamente insensibili ai disturbi elettromagnetici. Per questo motivo sono utilizzate per cablare delle parti di LAN che sono sottoposte a inquinamento elettromagnetico notevole, oppure per percorrere segmenti parcolarmente lunghi. Sono attualemente diffusi principalemente due standard: 1000Base-SX (Fibra fino a 550m). 1000Base-LX (Fibra fino a 550m multimodale, fino a 10Km monomodale). Vantaggi e svantaggi di reti via cavo e wireless Reti locali di tipo Ethernet, sono realizzabili sia con tecnologie cablate, sia con tecnologie wireless, utilizzando le onde radio come mezzo trasmissivo. Nel primo caso si tratta di Ethernet Networks, mentre nel secondo parliamo di 802.11 – wireless Ethernet.

39 prof. Guido Russo 39 doppino ritorto (UTP) unshielded twisted pair Cat. 1sistemi di allarme e telefonia Cat. 2voce, seriale e dati a bassa velocità (LocalTalk 4 Mbps) Cat. 3dati (Ethernet 10 MBps, 10BaseT) Cat. 4dati (TokenRing 16 Mbps) Cat. 5-5Edati (Fast Ethernet 10/100 Mbps) Cat. 6-6Adati (Ethernet 10/100/1000 Mbps) Cat. 7dati (Ethernet 1000/10000 Mbps) Mezzi trasmissivi

40 prof. Guido Russo 40 cavo coassiale (coax) interferenze e disturbi ridotti difficile da installare, ma supporta distanze maggiori cavo grosso (thick coax, 10BASE5) cavo sottile (thin coax, 10BASE2) connettore BNC

41 prof. Guido Russo 41 fibra ottica (fiber) immune ai disturbi elettro-magnetici, alta capacità trasmissiva, bassa attenuazione, difficoltà di installazione 11 22 cc n2n2 n1n1  1 = angolo di incidenza  2 = angolo di rifrazione  c = angolo critico

42 prof. Guido Russo 42 1 2 3 4 1 2 3 4 multimodale step-index multimodale graded-index 50  125  fibra mono- modale 2-5  50 

43 prof. Guido Russo 43 Introduzione al cablaggio strutturato degli edifici Il cablaggio strutturato Una rete di poche macchine, o limitata ad un solo laboratorio, può essere realizzata utilizzando un semplice concentratore e qualche decina di cavi. Se invece si vuole dotare l’intera scuola di prese telematiche da cui sia possibile collegarsi alla rete locale allora è opportuno pianificare un intervento sull’intero edificio, magari in occasione di lavori di ristrutturazione edilizia o di messa a norma degli impianti, per realizzare un "cablaggio strutturato". Le problematiche del cablaggio ed i suoi campi di applicazione Infrastruttura per integrare i sistemi di comunicazione: fonia, dati, videoconferenza, badge, TV a circuito chiuso, interfoni, ecc. E’ costituito da componenti passivi quali cavi, connettori, prese, permutatori. I requisiti per le Reti ISO/OSI e IEEE 802: Modello di riferimento per la descrizione di implementazioni di reti informatiche. I cablaggi conformi a normative internazionale si definiscono strutturati. Associazioni industriali e di telecomunicazioni sentono la necessità di sistemi di cablaggio standard. Standard di riferimento: TIA-EIA 568 A/B, standard americani ed europei, nuovi standard.

44 prof. Guido Russo 44 Introduzione al cablaggio strutturato degli edifici

45 prof. Guido Russo 45 Introduzione al cablaggio strutturato degli edifici

46 prof. Guido Russo 46 Introduzione alle reti locali Principi di funzionamento LAN (Local Area Network): sistema che consente l'interazione e lo scambio di dati tra risorse di calcolo eterogenee, in un ambito geografico limitato, mediante un supporto trasmissivo comune ad alta velocita' e basso tasso di errore. Le caratteristiche di una LAN si distinguono in base alla tipologia delle risorse connesse, all’omogeneità delle risorse, ai criteri di accesso al mezzo trasmissivo, alla topologia della rete, ai supporti fisici trasmissivi, al tipo tipo di segnale utilizzato, alla velocità di trasmissione e al costo. Le velocita' di trasmissione per le reti si esprime in Milioni di Bit “Mbit/sec”.

47 prof. Guido Russo 47 Elementi costitutivi I principali elementi che compongono il sistema di cablaggio sono: Collegamento primario: dorsale di campus in rame o fibra ottica per collegare tra di loro edifici posti in una stessa area Collegamento secondario: dorsale di edificio in rame o fibra ottica per collegare i singoli piani, permutatore principale (locale tecnico principale) per collegare tutte le sorgenti di informazioni (Host, concentratori, Server, PABX, ecc.). Permutatori di piano (locali tecnici secondari) da cui partono i cablaggi orizzontali ai piani e le dorsali al permutatore principale Collegamento terziario: cablaggio orizzontale e presa d'utenza RJ45 (telematica) per il collegamento dei singoli posti lavoro.

48 prof. Guido Russo 48 Caratteristiche il collegamento delle prese utente telematiche con il permutatore viene realizzato con tratte individuali, di solito in cat. 5 (supporta trasmissioni fino a 100 Mbit), la sezione assai contenuta (meno di 5 mm.) ne consente la facile manipolazione e normalmente non richiede ampie canalizzazioni. Il sistema di cablaggio deve permettere di supportare qualsiasi tipo di rete (Token Ring, Ethernet, EtherTalk, ATM) e mediante opportuni adattatori o Balun deve supportare tutti i sistemi oggi presenti sul mercato (IBM; WANG; DEC, Siemens, collegamenti asincroni - RS232/422, - ecc.). Caratteristiche: Un sistema di Cablaggio Strutturato Universale deve assicurare: RICONFIGURABILITA' Ossia la possibilità di trasferire le utenze in ogni punto ove esista una presa telematica. La collocazione fisica degli utenti può essere in qualsiasi momento riorganizzata in funzione delle reali esigenze operative dell’azienda, a tutto vantaggio dell'efficienza. AFFIDABILITA' l'impiego dei materiali certificati e la professionalità di installatori garantiscono la realizzazione di un impianto eseguito a regola d'arte. CONVENIENZA la capacità di offrire un unico supporto a sistemi trasmissivi diversi e l'enorme diffusione avuta negli ultimi anni garantisce l'attualità della soluzione e l'apertura verso evoluzioni future. STANDARD COMUNICATIVI la rete deve aderire agli standard comunicativi ed alle specifiche EIA/TIA più avanzate; infatti il sistema di cablaggio deve essere adatto a supportare le utenza telefoniche analogiche, numeriche ed Euro ISDN. EIA/TIA 568 ed EIA/TIA TSB40: sono standard che devono essere presenti in tutti i componenti (cavi, prese d'utente RJ45, cavo Patch, Rack permutatori, ecc.).

49 prof. Guido Russo 49 Gli standard per il cablaggio strutturato Architettura di un cablaggio strutturato In genere l'architettura tipica prevede la presenza al piano terra dell'edificio di un locale dedicato dove è situato un armadio o rack di ripartizione centralizzato nel quale convergono la linea telefonica, proveniente da un centralino, e la linea dati, proveniente da un server. Da qui parte la distribuzione verticale lungo la montante dell'edificio, che trasporta i segnali ai vari piani. Su ogni piano è presente un armadio di ripartizione più piccolo detto armadio di piano, dal quale, attraverso la distrbuzione orizzontale, i segnali arrivano alle singole prese utente poste a fianco delle scrivanie e rappresentate da connettori RJ45, i quali permettono agli utenti di collegare indifferentemente tutti i tipi di apparecchi che condividono le risorse della rete (computer, video, telefono, ecc.). Ogni postazione di lavoro è composta da due prese utente (tipicamente una per il telefono e una per il computer) entrambe costituite da RJ45.

50 prof. Guido Russo 50 Backbone dorsale, rete fisica ad alta velocità lunga centinaia o migliaia di chilometri, alla quale sono connessi i "rami" secondari ed a velocità inferiore, della rete. In un cablaggio strutturato corretto, tutti i cavi vengono concentrati su uno o più armadi di permutazione localizzati in modo tale da poter servire tutti i locali della scuola. La scelta di utilizzare uno o più armadi dipende dalle dimensioni dell’edificio: la lunghezza massima di un cavo RJ-45 è di 100 metri e questa lunghezza determina la zona che un armadio può servire. Quando occorrono cavi di lunghezza maggiore bisogna porsi il problema di predisporre altri armadi in altre zone. Se abbiamo più armadi questi saranno collegati tra loro da una dorsale che può essere realizzata in cavo UTP, coassiale oppure, per le distanze maggiori, in fibra ottica. Solitamente in un armadio di permutazione sono presenti i pannelli a cui vanno attestati i cavi UTP facendo uso di prese RJ-45 (femmine). Inoltre sono disponibili alcuni ripiani su cui possono essere posti gli apparati (Hub, switch, repater). Attraverso bretelle (corti cavi UTP terminati con spine RJ-45) si possono attivare i singoli cavi UTP che arrivano sul pannello collegando le prese RJ-45 alle porte di rete degli apparati attivi. Concentrare tutti i punti rete in un unico armadio permette di attivare di volta in volta, le sole linee che verranno utilizzate risparmiando quindi sul numero degli apparati attivi presenti. Il passaggio ad una nuova tecnologia Ethernet (ad esempio da 10 a 100 Mbit/sec) può essere effettuata con gradualità semplicemente inserendo il nuovo Hub e collegando a questo le sole stazioni di lavoro già in grado di sfruttare la maggiore velocità. Il costo di un armadio di permutazione varia in funzione delle dimensioni, e quindi, del numero di apparati hardware che possono essere ospitati. Un pannello di attestazione per 16 cavi UTP viene a costare intorno agli 80 €uro.

51 prof. Guido Russo 51 Elementi di un cablaggio strutturato Cablaggio orizzontale e di dorsale In un cablaggio strutturato corretto, tutti i cavi (elementi passivi) vengono concentrati su uno o più armadi di permutazione localizzati in modo tale da poter servire tutti i locali della scuola Gli apparati o elementi attivi sono attrezzature che usano il cablaggio strutturato e sono necessarie per far circolare i pacchetti di dati nei mezzi trasmissivi. Appartengono a questa categoria le schede di rete, i transciver, i repeater, gli Hub gli switch e i router. In commercio sono disponibili due tipi di elementi attivi, switch

52 prof. Guido Russo 52 Elementi di un cablaggio strutturato Cablaggio orizzontale e di dorsale - Hub E' l'apparato attraverso il quale tutti i punti terminali della rete (PC, Server, stampanti, ecc..) sono in grado di scambiarsi informazioni. L’hub è costituito da un insieme di porte RJ45 (tipicamente 12 o 16 ma esistono apparati anche a 24 porte) che, attraverso gli elementi passivi (cavi, prese, connettori) della rete locale, consentono il collegamento tra tutti i punti terminali della rete. Dal punto di vista topologico l'hub costituisce il centro stella della rete locale e funge da "amplificatore" di segnale, nel senso che un segnale entrante da una porta dell'hub viene ritrasmesso in uscita attraverso tutte le altre porte raggiungendo così il destinatario del messaggio. Sono gli apparati più efficienti ed economici (non richiedono software d’installazione) per realizzare reti con buone prestazioni complessive, soprattutto se utilizzati in opportuna congiunzione con gli switch. Sono disponibili Hub con porte RJ-45 e BNC a 10 Mbit/sec a partire da 50 €uro e con sole RJ-45 a 100 Mbit/sec a partire da 200 €uro

53 prof. Guido Russo 53 Ripetitori e concentratori (Repeater e Hub) I ripetitori sono apparati che svolgono la funzione di amplificare e ritrasmettere i segnali elettrici per estendere le dimensioni di una rete. Se la lunghezza massima di un cavo coassiale è di 200 metri, attraverso un ripetitore è possibile collegare un secondo cavo ed avere quindi una dorsale di 400 metri. Esiste un limite al numero massimo di ripetitori che possono essere usati in cascata su una rete locale, in particolare due stazioni di lavoro non possono attraversare, sul percorso che le unisce, più di tre ripetitori. Questa regola deve essere sempre tenuta presente quando si progetta una LAN estesa e complessa. Si veda, a proposito, anche il prossimo paragrafo che introduce varianti in questo calcolo. I ripetitori svolgono spesso anche la funzione di transceiver e quindi vengono utilizzati per collegare differenti mezzi trasmissivi. Attraverso un ripetitore è possibile collegare cavi coassiali e UTP oppure estendere una rete con una fibra ottica. I ripetitori svolgono anche la funzione di filtro elettrico: un guasto su una tratta non mette fuori uso le altre tratte della rete. Il tipo di ripetitori più diffusi sono i "ripetitori multiporta" conosciuti anche col nome di concentratori o Hub. Foto 4.8 - Hub 8 porte (fronte/retro) con i cavi di due computer inseriti

54 prof. Guido Russo 54 Esistono Hub per il cavo coassiale, che permettono di collegare 6 o 8 spezzoni di cavo per realizzare più tratte di una dorsale, oppure Hub per cavo UTP che hanno 8, 16, 24 porte di tipo RJ-45 e funzionano da centro stella di un gruppo di stazioni di lavoro. Essendo solo degli amplificatori di segnali elettrici gli Hub non sono in grado di svolgere alcuna funzione di analisi di percorso sui dati che trasmettono. Cioè se la stazione di lavoro sulla porta numero 1 sta trasmettendo, i dati saranno ritrasmessi su tutte le porte dell’Hub indipendentemente da dove si trova il calcolatore che deve riceverli. Quindi i pacchetti fluiranno in tutta la rete, tenendola impegnata ed impedendo ad altri calcolatore di trasmettere nello stesso momento. I concentratori RJ-45 dotati anche di porta BNC, permettono di realizzare semplici reti estese, dislocando gli Hub nei punti più opportuni e collegandoli con una dorsale in cavo coassiale come sarà descritto nel primo degli esempi proposti.

55 prof. Guido Russo 55 Elementi di un cablaggio strutturato Cablaggio orizzontale e di dorsale - Switch In questi ultimi anni lo switch sta sostituendo l’hub come apparato attivo per la rete locale in quanto consente prestazioni più elevate. Come l’hub è l'apparato attraverso il quale tutti i collegamenti della rete (PC, Server, stampanti, ecc..) sono in grado di scambiarsi informazioni. Lo switch è costituito da un insieme di porte RJ45 (tipicamente 8 o 12 o 16 o 24 ma esistono apparati anche a 48 porte) che, attraverso gli elementi passivi (cavi) della rete locale, consentono il collegamento tra tutti i punti terminali della rete. A differenza dell’hub lo switch memorizza il pacchetto in arrivo, lo analizza per determinare attraverso quale porta raggiungere la destinazione, e quindi lo ritrasmette su quell’unica porta.

56 prof. Guido Russo 56 Dal punto di vista topologico lo switch costituisce il centro stella della rete locale e consente ad un segnale in ingresso di uscire solo ed esclusivamente dalla porta sulla quale è attestato il destinatario della comunicazione. In questo modo si separano i cosiddetti domini di collisione garantendo prestazioni più efficienti. All'interno di una rete locale di grandi dimensioni possono essere presenti più switch. Nel caso in cui una scuola sia distribuita su diversi piani è tipica la configurazione in cui ad ogni piano sia presente il relativo switch. Fig. 2 PowerSWITCH è uno switch 10/100 che sfrutta la nuovissima tecnologia Powerline, utilizzando la rete elettrica come cablaggio di rete locale per collegare i vari dispositivi (switch, router, ecc.) Con PowerSWITCH 10/100 è possibile realizzare una rete locale senza dover stendere nuovi cavi e senza utilizzare dispositivi radio. E' dotato di 4 porte Ethernet 10/100 Mbit/s a cui collegare direttamente PC e stampanti.. L'accesso ad Internet (es. ADSL) sarà disponibile in tutti i locali del vostro ufficio o di casa, senza dover utilizzare scomode prolunghe o cavi aggiuntivi. Funzionalità: Switch 10/100 con tecnologia Powerline Alimentazione 220VAC Velocità massima 14Mbit/s 4 porte RJ-45 10BaseT/100BaseTX (MDI-X) Modulo switch Full Duplex interno per l'interconnessione dei gruppi 10/100Mbit/s Tecnologia modulo switch interno Store & Forward Indicatori luminosi: Power, Link, Activity, Collision, 10/100Mbit/s Conforme standard HomePlug TM V1.0

57 prof. Guido Russo 57 Lo switch integra la funzione di un Hub, ma a differenza di quest’ultimo, che semplicemente rigenera e amplifica il segnale elettrico inviandolo poi su tutte le porte, memorizza il pacchetto in arrivo, lo analizza per determinare attraverso quale porta raggiungere la destinazione, e quindi lo ritrasmette su quell’unica porta. L’operazione di memorizzazione e spedizione dei pacchetti di dati comporta l’introduzione di leggeri ritardi (microsecondi!), ma permette di ritrasmettere i pacchetti alle differenti velocità, senza apparenti effetti di congestione. Uno switch con due sole porte viene chiamato bridge, e serve a separare il traffico tra tratte di rete o a sincronizzare apparati con velocità diverse, come nel caso dell’Access Point di una rete wireless (vedi par. 4.4). Nel disegno di una LAN dove sono utilizzati anche Hub e ripetitori, la presenza di uno switch lungo il percorso tra due stazioni di lavoro, permette di superare il limite di tre ripetitori in cascata (vedi paragrafo precedente). Infatti la rigenerazione dei pacchetti fa sì che, al passaggio da uno switch, possa venire azzerato il conteggio relativo al numero di ripetitori e Hub attraversati. Lo switch possiede una propria logica e memoria interna: quando una nuova macchina, o tratta di rete, viene collegata su una porta, lo switch si mette in ascolto e cattura l’indirizzo MAC della scheda di rete collegata attraverso quella porta, creandosi in questo modo una "mappa di raggiungibilità" per tutti i calcolatori presenti sulla della rete locale. Ad esempio: se sullo switch sono collegati 4 computer: A, B, C e D, ognuno su una differente porta, e il computer A invia un pacchetto per il computer C, lo switch individua, attraverso l’indirizzo MAC di C, a quale porta questo è fisicamente collegato e crea un percorso temporaneo per inviare il pacchetto direttamente al computer C, non coinvolgendo i computer B e D in questa trasmissione. B e D potranno, nello stesso momento, scambiare dati tra loro.

58 prof. Guido Russo 58 Cablaggio orizzontale e di dorsale Le dorsali sono gli elementi portanti del cablaggio e possono interconnettere, con topologia stellare gerarchica: - edifici diversi con l'edificio centro-stella del comprensorio (interbuilding backbone); - armadi di piano diversi con l'armadio di edificio (intrabuilding backbone). Le distanze ammesse per le dorsali variano a seconda dei mezzi trasmissivi utilizzati e di ciò che essi interconnettono

59 prof. Guido Russo 59 Bridge Dispositivo hardware utilizzato per connettere reti locali in modo da potersi scambiare informazioni. Operano a livello data link del modello ISO/OSI, per le comunicazioni da computer a computer. E’ generalmente utilizzato come ponte per connettere fisicamente due o più reti di computer. Uno switch con due sole porte viene chiamato bridge, e serve a separare il traffico tra tratte di rete o a sincronizzare apparati con velocità diverse, come nel caso dell’Access Point di una rete wireless Router Apparecchio utilizzato per smistare un pacchetto dati di una rete verso una destinazione finale. Tale apparecchio ha costantemente disponibile un elenco di tutte le possibili vie di inoltro dei pacchetti dati, controlla l'occupazione delle linee e sceglie la soluzione migliore. Sui routers si basa il traffico delle reti locali complesse e quello di Internet.

60 prof. Guido Russo 60 Scheda di rete La scheda di rete è l’interfaccia che collega una stazione di lavoro alla rete Integrata sulla scheda madre come in alcuni portatili, o come schede PCMCI e PCI. Le schede vengono vendute accompagnate da un dischetto o da un CD che contiene i "driver di rete", cioè i programmi che permettono di fare funzionare la particolare scheda in quel preciso sistema operativo. La quasi totalità delle schede di rete disponibili sul mercato sono in grado di funzionare con i sistemi operativi Windows e Linux. Il costo varia da 15 a 200 €uro.

61 prof. Guido Russo 61 I transceiver I transceiver non hanno altra funzione che trasformare i segnali, quindi non permettono di collegare tratte di reti che possiedono velocità diverse. Poiché i transceiver vengono alimentati dallo stesso connettore in cui transitano i dati non esiste un transceiver che permetta di collegare cavi coassiali con cavi UTP, in quanto in nessuno dei due supporti trasmissivi è presente corrente di alimentazione. Il costo dei transceiver varia da 30 a 300 €uro a seconda delle funzioni.

62 prof. Guido Russo 62 Confronto tra le normative TIA/EIA 568A e le ISO/IEC 11801 Lo standard ISO/IEC 11801, molto simile allo standard EN50173, è lo standard internazionale per il cablaggio, differente dagli standard ANSI e EN che si riferiscono al mercato americano ed europeo. Tale standard definisce un generico sistema di cablaggio che è indipendente dal tipo di applicazione (video, fonia, dati) e che deve supportare qualsiasi componente di cablaggio presente sul mercato rispondente a tale standard. Cavi e componenti sono suddivisi in categorie ed il collegamento è definito in modo omogeneo da quattro differenti classi Confronto tra le normative TIA/EIA 568A e le ISO/IEC 11801 Lo standard ANSI/EIA/TIA 568-A incorpora gli standard TSB36, TSB40-A, TSB53 e definisce un generico sistema di cablaggio per le telecomunicazioni che dovrà supportare un ambiente multi- prodotto e multi-fornitore installato in edifici ad uso ufficio. Esso specifica i requisiti minimi del cablaggio per le telecomunicazioni all'interno di un edificio, includendo le prese per le telecomunicazioni, specificando anche il cablaggio fra gli edifici situati in un area privata, definendone la topologia raccomandata e le distanze. Il cavo ed i componenti di terminazione selezionati dovrebbero garantire una riduzione minima del segnale fino a 100 Mhz..

63 prof. Guido Russo 63 Confronto tra le normative TIA/EIA 568A e le ISO/IEC 11801 Lo standard EN 50173: è ritenuto da molti l'equivalente europeo dello standard americano ANSI/EIA/TIA 568-A. La normativa EN 50173 deriva dallo standard ISO/IEC 11801 ed è ad esso molto simile. Le differenze principali consistono nel fatto che fa riferimento a standard europei, elimina dalla classificazione la "Categoria 4" per cavi e connettori e contiene informazioni dettagliate sui test e le performance dei collegamenti. ISO/IEC 11801 si differenzia dall'EIA/TIA 568 per la nomenclatura utilizzata, introduce test e vincoli più rigorosi e restrittivi per i mezzi trasmissivi, non utilizza i cavi coax. Inoltre non si occupa degli aspetti della documentazione, ma tratta in modo più approfondito gli aspetti della messa a terra. La topologia è stellare e le distanze massime ammesse sono riportate in figura

64 prof. Guido Russo 64 Le infrastrutture per il cablaggio strutturato e la normativa americana EIA/TIA 569 Commercial Building Standard for "Telecommunications Pathways and Spaces. ” Di seguito riportiamo le principali prescrizioni indicate nello standard in esame. Lo standard parte da tre assunti principali riguardo agli edifici e alle telecomunicazioni: 1. Gli edifici hanno una evoluzione dinamica. 2. Le telecomunicazioni dentro gli edifici e i relativi mezzi fisici sono dinamici. 3. Le telecomunicazioni sono qualcosa di più di voce e dati (in particolare includono anche controllo dell’ambiente, della sicurezza, la diffusione audio e video, raccolta dati da sensori e allarmi, ecc.). Non tratta gli aspetti della sicurezza, della compatibilità elettromagnetica o degli impianti elettrici, ma ne influenza la progettazione.

65 prof. Guido Russo 65 Il collaudo e la certificazione dei cablaggi Specifiche e limiti dello standard americano TIA/EIA TSB67 TIA/EIA TSB67: stabilisce le modalità di test e certificazione di un cablaggio strutturato. Il bollettino definisce i seguenti test: mappa delle connessioni delle coppie (wire map), lunghezza della connessione (link o channel), attenuazione del segnale, next loss alle due estremità. Il TSB67 è scritto per sistemi non schermati. Specifiche e limiti dello standard ISO/EIC 11801 Verificare la conformità dei cavi in rame alle categorie standard. Per verificare la corretta posa dei cavi di dorsale in fibra ottica e la perdita di accoppiamento sui connettori, ISO/EIC 11801 prevede anche il test d’impedenza per individuare evenutali schiacciamenti dello stesso Gigabit ethernet e standard di collaudo TIA/EIA TSB95

66 prof. Guido Russo 66 Cenni sui principali sistemi di cablaggio Panoramica dei principali prodotti commerciali per il cablaggio strutturato Quadri/armadi e rack Contenitori del tutto simile al prodotto elettrico, distinguibili in armadi generali e di piano, (dimensioni = 19"). RACK, strutture portanti aperte, più leggere. Pannelli di permutazione - Pannelli modulari, adatti all'inserimento in quadri/armadi (dimensioni = 19"). Completi di connettori (RJ12, RJ 45) o componibili. Differenti numeri di porte (12, 16 o 24).

67 prof. Guido Russo 67 Panoramica dei principali prodotti commerciali per il cablaggio strutturato Cavi: quattro tipologie comunemente presenti sul mercato: non schermato (UTP) schermato con foglio in alluminio (FTP) schermato con calza metallica (STP) schermato con foglio in alluminio e con calza metallica (SFTP), Cordoni di permutazione: hanno la funzione di collegare il connettore che fa riferimento all'armadio generale con un connettore intermedio di "scambio" che fa riferimento ad una specifica postazione terminale di lavoro. Schermati o non schermati.

68 prof. Guido Russo 68 Connettori dati/fonia di tipo TRACJACK, connettori modulari (è possibile affiancarli liberamente utilizzando pannelli di permutazione componibili). Connettori per il cablaggio strutturato (di tre tipi: RJ 45UTP e RJ45FTP, fibra ottica) e connettori telefonici (RJ12). Accessori di installazione Etichette identificative per una facile identificazione delle connessioni e della tipologia di segnale (voce o dati), fascette serracavi per il completamento e la "pulizia" dell'installazione, attrezzi per semplificare il lavoro (impact tool, spelafili).

69 prof. Guido Russo 69 Nuove proposte per le categorie 6 e 7 La categoria 6 Uno dei maggiori miglioramenti sarà nella banda: la Categoria 6 prevede di supportare una frequenza di 250 MHz, due volte e mezzo le specifiche per la Categoria 5 o la Categoria 5e. La categoria 7 Per il futuro, la EIA/TIA stà guardando allo standard della Categoria 7 con una banda fino a 600 MHz. Sappiamo che la Categoria 7 userà un nuovo, ancora da determinare, connettore di interfaccia. Il vantaggio di rimanere attaccati agli standard industriali è che puoi essere sicuro che il tuo cablaggio sarà compatibile con le applicazioni standard. Lo svantaggio è che gli enti di standardizzazione impiegano molto tempo per ratificarli. Lo standard finale può essere differente dallo standard proposto, ma le differenze sono di solito minime.

70 prof. Guido Russo 70 Aspetti pratici nella progettazione dei cablaggi strutturati Suggerimenti Orientare la scelta su più consulenti, fornitori ed installatori seri (richiedere almeno 3 preventivi comparabili). La valutazione da effettuare per la realizzazione di una rete locale scolastica si articola attraverso i seguenti parametri: Quantità di elementi (Server, Computer, Stampanti, Router, ecc.) da collegare Disposizione geografica delle aule/uffici da collegare Quantità di dati trasferiti sulla rete Numero di utenti contemporanei che utilizzano la rete Consigliamo di realizzare un cablaggio di tipo strutturato in categoria 5 che sia corredato di certifica da parte dell’installatore: questo tipo di supporto può fornire una velocità massima trasmissiva di 100 Mbps.

71 prof. Guido Russo 71 Aspetti pratici nella progettazione dei cablaggi strutturati Come disegnare una rete

72 prof. Guido Russo 72 10Base2 – Massima estensione RIP segmento popolato max 30 nodi - 186 m segmento 0 nodi - 186 m segmento popolato max 30 nodi - 186 m RIP segmento popolato max 30 nodi - 186 m segmento 0 nodi - 186 m segmento 0 nodi - 186 m 5 segmenti - 4 ripetitori - 3 segmenti popolati

73 prof. Guido Russo 73 STANDARD 10Base2

74 prof. Guido Russo 74 10BaseT – Massima estensione HUB uplink verso segmento popolato HUB ogni link punto-punto max 100 m 5 segmenti 4 ripetitori 3 segmenti popolati

75 prof. Guido Russo 75 10BaseT – Segmentata HUB dominio di collisione segmento a 10 Mbit condivisi HUB switch / BRIDGE dominio di collisione segmento a 10 Mbit condivisi

76 prof. Guido Russo 76 STANDARD 10BaseT

77 prof. Guido Russo 77 100BaseTX – Massima estensione HUB uplink 5 m o più segmento max 100 m dominio collisione max 205 m 3 segmenti - 2 ripetitori - 1 segmento popolato

78 prof. Guido Russo 78 Funzionamento del TRANSCEIVER TRANSmitter/reCEIVER converte i segnali digitali della porta AUI (Attachment Unit Interface) di una scheda di interfaccia Ethernet (NIC) nei segnali atti a pilotare uno specifico mezzo fisico (10Base2, 10Base5, 10BaseT, …) Maurizio Lunardi

79 prof. Guido Russo 79 Funzionamento del REPEATER dispositivo usato per superare la lunghezza massima di un collegamento amplifica e rigenera il segnale ritrasmette anche le collisioni in 10Base2 max 186 m in 10Base2 max 2x186 m repeater Maurizio Lunardi

80 prof. Guido Russo 80 Opera a livello fisico tra protocolli uguali. Funzionamento del REPEATER applicazione presentazione sessione trasporto rete trasferimento fisico applicazione presentazione sessione trasporto rete trasferimento fisico Maurizio Lunardi

81 prof. Guido Russo 81 Evoluzione del Cablaggio prof. G. Russo (grusso@unina.it) ing. A. Violetta (violetta@unina.it)©2008

82 prof. Guido Russo 82 Analizziamo alcuni dati - dove meno ce lo si possa aspettare… Prepariamoci per il 2015

83 prof. Guido Russo 83 L’evoluzione delle applicazioni basate sul protocollo Ethernet 19731990199519992006 Birth of Ethernet 10BASE-T 100BASE-T 1000BASE-T 10GBASE- T PrintingEmailInternetBus. Mgt. SystemsVideo ConferencingData Center Le applicazioni informatiche che hanno guidato la crescita del protocollo Ethernet …..

84 prof. Guido Russo 84 Il mondo di oggi: le previsoni errate del passato Quali previsioni si fecero: Abolizione della carta Viaggi d’ affari azzerati Molto tempo libero Auomobili volanti Telefoni personali\mobili Cibi disidratati Robots uso domestico Vacanze nello spazio Mentre altre si sono rivelate errate … “cresce velocemente la quantità dei viaggiatori ” BA giustifica la costruzione del T5 Lontani dal ridurre la quantità di carta usata anzi il suo consumo continua ad aumentare. I Managers di oggi lavorano molte più ore rispetto a quanto si facesse anni fa.. In Europa la diffusione dei telefoni mobili raggiungerà il 100% della popolazione nel 2007 Il Robot Scooba lava pavimenti è disponibile oggi Il primo turista spaziale ha viaggiato nel 2001 Alcune si sono avverate …

85 prof. Guido Russo 85 Il mondo di oggi: le previsioni errate del passato Si fecero previsioni anche per il nostro settore specifico: Sul rame non si trasmetteranno mai più di 100Mbps.Perchè sarà il datarate massimo a cui arriveranno le applicazioni. In caso contrario, la fibra sarà ampiamente usata per portare al posto di lavoro le applicazioni affamate di banda. ERRATO

86 prof. Guido Russo 86 Perchè ? Il cavo in rame non era il limite ma bensì lo erano le tecnologie elettroniche dell’epoca – Digital Signal Processing (DSP). Con le attuali tecnologie e tecniche di DSP, i sistemi in rame possono supportare un elevato datarate offrendo una elevata banda passante Il DSP resta comunque l’elemento più importante per controllare la perdita di segnale durante il trasferimento da cavo a connettore Le elettroniche di conversione associate alla fibra restano costose.

87 prof. Guido Russo 87 Si sono sviluppati prodotti analizzando questi fattori critici e garantendo elevate prestazioni. Il focus è fornire sistemi di cablaggio come soluzioni complete di connettività

88 prof. Guido Russo 88 Il mondo di domani: Mito o Realtà 2015 – I Miti I Computers controlleranno la nostra vita in ufficio e a casa Le auto non richiederanno un guidatore Potremo vedere e controllare cosa accade a casa dall’ufficio Il furto d’identità sarà una storia del passato grazie al riconoscimento facciale Non ci saranno negozi convenzionali perchè compreremo tutto on line Non dovremo più ordinare come fornitori perchè ci approprieremo della richiesta Le persone saranno intercettate durante gli spostamenti ed I servizi si modificheranno in funzione delle preferenze

89 prof. Guido Russo 89 2015 – La Realtà Le applicazioni informatiche continueranno a guidare la tecnologia e il nostro lavoro I Computers giocheranno un ruolo sempre più importante nella nostra vita quotidiana I nostri dati saranno accessibili ovunque grazie al dono dell’obiquità offerto dalle connessioni alla rete Le applicazioni saranno ancor più affamate di banda Le applicazioni legate alla mobilità guideranno lo sviluppo delle reti wireless I cambiamenti arriveranno ad una velocità accellerata Ci sarà una necessità elevata di gestire l’efficienza delle reti Verso il Terabit Ethernet Il mondo di domani: Mito o Realtà

90 prof. Guido Russo 90 Investire nelle reti Informatiche aziendali Sempre di più rispetto a ieri,le prestazioni del vostro business aziendale saranno legate alle prestazioni della vostra rete gli attuali sistemi di core montaggio a rack saranno le unità server di domani. le attuali unità server saranno le stazioni di lavoro WS di domani le attuali stazioni di lavoro WS saranno il PC Desktop di domani. Gli attuali PC Desktop saranno I laptop di domani Gli attuali laptop saranno i PDA di domani. Gli attuali PDA saranno gli orologi di domani

91 prof. Guido Russo 91 le tecnologie del Networking: tendenze dei prossimi 5 anni 10Gigabit Ethernet Veramente a prova di futuro Max copper bandwidth Installazioni Convenzionali Infrastrutture Intelligenti Massima efficienza della rete Gestione & visibilità Semplice aggiornamento Wireless Ethernet Applicazioni garanzia della mobilità Capacità d’identificazione della posizione Accesso da remoto Voice Over IP Convergenza delle reti Supporto per il video Chiamate in rete Power Over Ethernet Facilità di connessione Riduzione dei cablaggi elettrici Supporta il controllo dell’edificio Blown Fibre Systems Max future proof Max Flexibility Max bandwidth distance

92 prof. Guido Russo 92 L’infrastruttrura passiva piattaforma per il futuro Comprendere le esigenze di connettività del cliente ed i bisogni informatici aziendali perchè questi guideranno le tecnologie Investire in sistemi che supportino le tecnologie di domani focalizzando l’interesse su : - Massime prestazioni operative (Headroom) Semplicità e velocità d’installazione (tool-less, pre-term) Flessibilità aumentata per anticipare i cambiamenti (future proof) Incorporare le nuove tecnologie per: - Massimizzare l’efficienza della rete (IIMS) - Adattare la rete ad altri usi (voice, power, building controls) Fornire formazione al mercato per far aumentare la consapevolezza sull’importanza della rete passiva Offrire all’utente finale un network di aziende d’installazione in grado di offrire supporto e servizio adeguato

93 prof. Guido Russo 93 Crescita della banda passante del Cablaggio Strutturato… * BR predictions for 2006

94 prof. Guido Russo 94 Quale protocollo di rete veicola sull’ horizontal cabling oggi e fra 5 anni ? Quale protocollo di rete veicola sul backbone cabling oggi e fra 5 anni ?

95 prof. Guido Russo 95 Ethernet su interfaccia rame Sources: IDC, Cahners In-Stat, Cicada 10Mbps 10/100 Mbps 10/100/1000 Mbps 50/50 Punto d’incontro

96 prof. Guido Russo 96 10M Ethernet 100M Ethernet 1G Ethernet 10G Ethernet Velocità di trasferimento dei dati nelle LAN

97 prof. Guido Russo 97 Evoluzione delle fibre per il 10GE 10GBASE -SX usa 850nm VCSELS Trasmissione seriale 300m su fibre OM3 10GBASE –LX4 usa 1310nm WWDM or CWDM 300m su FDDI  Mode conditioning cords 10km su SMF (OS1) 10GBASE -LX usa 1310nm Trasmissione seriale 10km su SMF 10GBASE -EX usa 1550nm Trasmissione seriale 40km su SMF 10GBASE-LRM usa 1310nm Trasmissione seriale 220m su FDDI, OM1 & OM2  Mode conditioning cords Air Blown Fibre Systems Fibre Systems

98 prof. Guido Russo 98 802.3 Application10GBASE-FX10GBASE-CX4 10GBASE-T 802.3ae802.3ak 802.3an 20022004 July 2006 Data Centre (Server Clusters) YesYes (<15m) Yes Horizontal (Floor wiring) No Yes Vertical (Backbones) YesNo Yes (<100m) Campus and Metro (between buidlings) YesNo 10GBASE-LRM 802.3aq June 2006 Yes (<100m) Yes (<220m) Yes No *Institute of Electrical and Electronics Engineers,

99 prof. Guido Russo 99 IEEE 802.3an (10GBASE-T) tempistiche 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 IEEE802.3an D3.1 Last Technical Changes Nov 2002 CFI 10GBASE-T Pubblicazione IEEE 802.3an IEEE802.3an D1.0 TG review July 2006

100 prof. Guido Russo 100 10GBASE-fibre vs 10GBASE-T Costo degli apparati attivi: Relative Cost 10GBASE-SR NIC+switch costo medio porte 450€ 10GBASE-LX4 NIC+switch costo medio porte 500€ 10GBASE-T NIC+switch costo medio atteso per porta tra i 70€ - 140€ Vantaggio approssimato da 6 a 1

101 prof. Guido Russo 101 10GBASE-T Parametri Transmissivi Digital Signal Processor (DSP) 10 Gbit/s Active Equip 2.5 Gbit/s 10 Gbit/s 2.5 Gbit/s NEXTFEXT Digital Signal Processor (DSP) Return Loss AlienXT (AXT) Vicino al cavo UTP EMI 10GBASE-T signal spectrum up to 500 MHz

102 prof. Guido Russo 102 Obiettivo 10GBASE-T 802.3an la sua ratifica genererà Significative riduzioni di costo per gli apparati attivi in fibra ottica Apparati attivi 10GBASE-T Numero di transistori per porta : 100B-T : 50000 1000B-T : 500000 10GB-T : oltre 2 Milioni Potenza assorbita superiore a 14W per porta – in condizioni di basso assorbimento Signal/Noise sensitività - BER 10 -12 (1000BASE-T: BER 10 -10 ) Soluzioni Proprietarie Keyeye – transceivers per 10GBps su 25m di cablaggio Cat6 UTP a 250Mh Conformi allo standard IEEE 802.3an Solarflare, Keyeye, Broadcom etc ‘Plugfest’ – si attende nei primi mesi del 2007 Fattori principali per la definizione delle caratteristiche del cablaggio 500MHz Alien Crosstalk EMC

103 prof. Guido Russo 103 Europe Asia/PacificAmerica Comitati di standardizzazione IEEE Pubblica gli standard per le Applicazioni Si riferisce alle TIA e IEC per il cabling 802.3 – Ethernet TIA Pubblica gli standard per il Cablaggio negli USA TR42 – Topologies & Install, Cable, Components, PL & Channel and Testing IEC Pubblica gli standard Internazionali per il Cablaggio SC25 WG3 – PL & Channel performance, Topologies & Installation SC46 – Cable & testing SC48 – Connectors SC86 – Fibre CENELEC IEC con la supervisione EU (LVD, EMCD, WEEE, RoHS etc) TC215, SC46, SC86

104 prof. Guido Russo 104 802.3an D3.1 Questi sono i riferimenti più importanti definiti dalle norme ovvero analizzare le caratteristiche dei mezzi trasmissivi Cat6 (250Mhz) in grado di supportare il protocollo 10GBase T

105 prof. Guido Russo 105 La risultante …serve un nuovo sistema … EIA/TIAISO/IECCENELEC 100MHzCat5eClasse D 250MHzCat6Classe E 500MHzCat6 AvanzataClasse EA 600MHz- Classe F 1000MHz-Classe FA

106 prof. Guido Russo 106 Situazione della standardizzazione TIA TR42 Verifica dei cavi Cat6 installati 10GBASE-T:TSB155 D3.0 Augmented Category 6: TIA 568B.2 Addendum 10 D3.0 IEC SC25 WG3 Verifica dei cavi Cat6 installati 10GBASE-T:IEC TR24750 – 2 nd PDTR Class EA & Class FA:IEC 11801 ed2.1 – 2 nd FPDAM SC46 CablesIEC 61156-1 ed3 CDV CablesIEC 61156-5&6 ed2 CDV Field testing: IEC 61935-2 ed3 CD SC48 ConnectorsIEC 60603-7-41 CD Connectors IEC 60603-7-51 CD CENELEC TC215 Verifica dei cavi Cat6 installati 10GBASE-T: EN 50173-99-1 Class EA & Class FA: NWIP EN 50173-1 ed2.0 Sec Enq SC46 Cables EN 50288-10-1 CD

107 prof. Guido Russo 107 IEEE 802.3an (10GBASE-T) tempistiche 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 IEEE802.3an D3.1 Last Technical Changes Nov 2002 CFI 10GBASE-T Publication IEEE 802.3an IEEE802.3an D1.0 TG review Verifica dei cavi Cat6 installati 10GBASE-T Application TIA TSB155 D3.0 IEC TR 24750 2 nd PDTR CENELEC EN 50173-99-1 NWIP July 2006

108 prof. Guido Russo 108 Augmented Category 6/Class EA tempistiche 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 IEEE802.3an D3.1 Last Technical Changes Nov 2002 CFI 10GBASE-T Publication IEEE 802.3an IEEE802.3an D1.0 TG review Prove the Existing cabling Suitable for 10GBASE-T Application TIA TSB155 D3.0 IEC TR 24750 2 nd PDTR CENELEC EN 50173-99-1 NWIP Definizione delle Caratteristiche dei nuovi sistemi AC6, ClassEA & ClassFA TIA 568B.2 Add10 D3.0 IEC 11801 Ed2.1 2 nd FPDAM CENELEC EN 50173 Ed2.0 Sec Enq July 2006

109 prof. Guido Russo 109 Riconoscere le differenze : IEC, CENELEC, TIA Channel NEXT Standards NEXT (dB) Frequency (MHz) ISO/IEC Class EA ISO/IEC TR for Installed Class E CENELEC TR for Installed Class E TIA TSB-155 IEEE 802.3an TIA Cat 6 Augmented Cat 6 250MHz 330MHz 500MHz

110 prof. Guido Russo 110 Datacenter applicazioni tipiche Inetrconnessioni Dirette Inter-System Connectivity Line Cards & NICs Switch Cards & HCAs Moduli d’interfaccia in Rame

111 prof. Guido Russo 111 Data Center universo connesso

112 prof. Guido Russo 112 Usi comuini ed applicazioni - Stackables 100/1000B-T Stackables 10GB-SH 10GB-CX4 Links 10GB-SH: Una circuitazione (CMOS) moderatamente complessa PHY Una complessità media del cavo Bassi costi di gestione 10GB-CX4: Una circuitazione (CMOS) semplice PHY Un costo ed una complessità del cavo elevato Elevati costi di gestione

113 prof. Guido Russo 113 Usi comuni ed applicazioni aggregate 100/1000B-T Stackables 10GB-SH Links 10GB-Fiber/10GB-T 10GB su fibre ottiche ed in alternativa su cavi in grado di supportare il 10GBase-T

114 prof. Guido Russo 114 Usi comuni ed applicazioni - Server Clustering Servers 10GB-SH Links Local Switching

115 prof. Guido Russo 115 DataCenter– Qual’è la lunghezza massima d’interconnessione? Cat6 <12m FO <12m Cat6 <25m FO <15m Data Center cabling links tipicamente << 90m

116 prof. Guido Russo 116 Data Center ovvero ‘Mission Critical Data Networking and Internet Infrastructure’ Affidabilità e disponibilità dei servizi di rete 24/7/365 attiva 24/7/365 supporto operativo e manutentivo Connettività completamente ridondata Sicurezza fisica Infiltrazioni liquidi, protezione incendi, compartimentazione,controllo accessi Alimentazione Elettrica UPS & Standby power systems Gestione costruzione Pavimenti tecnici, Canalizzazioni aeree, climatizzazione Manutenzione e supervisione Certificazione e monitoraggio continuo e al DESKTOP ???

117 prof. Guido Russo 117 Convergenza delle reti RETI WAN Storage Area Network Application Server DISPOSITIVI ANALOGICI IP Internet Centralini telefonici IPBX PSN MULTIMEDIALITA’ VIDEO-CONFERENZA TCP\IP

118 prof. Guido Russo 118 Integrare significa progettare in relazione alle esigenze Building Automation Data Center SOHO Residenziale Terziario STANDARD APPLICATIVI Industriale

119 prof. Guido Russo 119 Ma il cablaggio generico di edificio quali vantaggi offre ? Condividisione delle risorse (Hardware Software ) Integrazione dei servizi (dati-voce-immagini apparati in campo) Nuove tecnologie (VoIP, PoE,10GBaseT) Espandibilità (dimensionamento-conoscenza delle norme ) Alta Affidabilità (test cablaggio e verifiche di protocollo) Risparmio (installato e dimenticato ) Gradualità della crescita (suggerire ottimizzazioni ) Ritorno degli investimenti (cablaggio pronto per il futuro) Garanzia del produttore (vera copertura - costi di manodopera) Criticità tecniche e scelta di un sistema di Cablaggio a prova di futuro La sfida …500MHz

120 prof. Guido Russo 120 Scelta del cablaggio Supponiamo di aver optato per un sistema conforme alle specifiche del protocollo 1000Base T … ma da confrontare con le indicazioni delle norme … diciamo un cablaggio esistente di Cat6 a 250Mhz … Sarà in grado di supportare il 10GBase T? Verificare si ma come ? E quali limiti sono imposti ? Verifica dei cavi Cat6 installati 10GBASE-T Application TIA TSB155 D3.0 IEC TR 24750 2 nd PDTR CENELEC EN 50173-99-1 NWIP

121 prof. Guido Russo 121 10GPlus U/UTP Cable Per la prima volta in assoluto un nuovo ed unico tipo di cavo U/UTP è stato progettato applicando il teorema matematico di Blaschke Lebesgue, che analizza la più semplice figura d’ampiezza costante dopo il cerchio vale a dire il triangolo di “reuleaux”* La forma del cavo è stata realizzata in modo da rispettare tale teorema, poiché così si è in grado di minimizzare il diametro esterno complessivo del cavo e di controllare gli effetti dell’Alien Cross Talk (AXT). *si costruisce partendo da un triangolo equilatero e tracciando tre archi di cerchio, di raggio uguale al lato del triangolo, aventi il centro in uno dei vertici di esso e gli estremi sugli altri due. L’ampiezza di questa figura è uguale alla lunghezza del lato del triangolo equilatero. E’ comunque possibile costruire figure prive di vertici ed ancora costituite da soli archi di cerchio secondo una costruzione detta "dilatazione parallela".

122 prof. Guido Russo 122 Le prese codice AC6JAKUOK2 sono provviste di 8 contatti IDC in bronzo fosforoso, (di tipo LSA ) nella parte posteriore e di 8 contatti per l’accoppiamento con il plug realizzati con una placcatura in oro (almeno 50 micron pollici) su 100 micron di nickel.Il materiale plastico impiegato è PBT ad elevato impatto testato UL 94 -V0 Le prese sono connettorizzabili con metodo punch-down mediante apposito impact tool al fine di assicurare una migliore qualita’ di connettorizzazione. Il connettore è provvisto degli identificativi per la doppia codifica di connettorizzazione secondo le convenzioni 568A o 568B. Il singolo connettore è a profilo ridotto Le prestazioni delle prese sono conformi alla ISO\IEC 11801 – 2^ Edizione 2.1 e delle EIA/TIA-568B2.1 -10,e testate in conformità alle IEC 60603-7 10GPlus RJ45 Jacks – UTP & screened

123 prof. Guido Russo 123 10GPlus Patchcord Management Per assicurare prestazioni elevate Ogni pannello di permutazione orizzontale 10GPlus sarà provvisto di pannello di gestione patch cord per dirigere il flusso dei cordoni di permutazione. In ogni pannello di gestione dovranno trovare alloggiamento in quantità adeguata al numero di connessioni le apposite Clip di fissaggio.

124 prof. Guido Russo 124 Canale ?? Vuole anche dire il caso peggiore ovvero a 4 connettori!!! 1 2 3 4

125 prof. Guido Russo 125 100m channels 2, 3 or 4 connector links Test to TIA 568B Add10 or ISO/IEC ClassEA Solution for 10GBASE-T 10GPLUS Snap in Jack AC6JAKF0K2 AC6JAKU0K2 Panel MMCPNLX16SIJ2 MMCPNLX24SIJ2 Cable AC6F/FTP AC6S/FTP AC6U/UTP Patchcord AC6PS020-888HB AC6PU020-888HB

126 prof. Guido Russo 126 Application versus distance

127 prof. Guido Russo 127 A.A. 2007-2008 127 10 Gigabit Ethernet Realtà e scelte per la migrazione ai protocolli ad alta velocità prof. G. Russo (grusso@unina.it) ing. A. Violetta (violetta@unina.it)©2008

128 prof. Guido Russo 128 A.A. 2007-2008 128 Linee guida per i sistemi 10 Gigabit Discussione su possibili tecnologie Nozioni necessarie per prendere una decisione sicura e consapevole Obiettivi Discussione sui 10Giga 10Gb/s è una realtà....ma c’è parecchia confusione 44% delle reti richiederanno 10Gb/s nei prossimi 5 anni il 33% tra i 5 e i 10 anni – ma nel backbone o nel data center – non nel cablaggio orizzontale Dato di fatto: chi ha esclusivamente tecnologia UTP promorrà solo UTP Opzioni 10 Gb per cablaggio strutturato Fibre Ottiche Cavi in rame a coppie twistate

129 prof. Guido Russo 129 Le evoluzioni e i miglioramenti tecnologici richiedono sempre maggiore ampiezza di banda (capacità di un sistema di trasportare informazioni) e di conseguenza si incrementano e diventano sempre più critici e restrittivi anche i test con i quali, secondo gli standard, il cablaggio deve essere verificato. CAT5 Design NEXT Attenuation ACR Enhanced Frequency NEXT ACR PS ACR FEXT EL FEXT PS EL FEXT RL B A N D W ID T H Bandwidth ranges: Cat 5 100 MHz Cat5e 100 MHz Cat 6 250 MHz Cat5e Cat 6 Longevità dell’impianto

130 prof. Guido Russo 130 LAN Switch 1 Gbps 100 2000 10 Gbps 2005 LAN Switch 1 G 100 Mbps Enterprise Switch LAN Switch 10 1995 LAN Migration Plan Network Layer: Previsioni

131 prof. Guido Russo 131 10 Gbps 2005-2008 LAN Switch 1 G Enterprise Switch LAN Switch 1 Gbps 100 2000 Cat 5E cabling Cat 6 cabling OM1/OM2 plus OS optical fibre cabling OM3 plus OS optical fibre cabling Physical Layer: Previsioni/Migrazione del cablaggio

132 prof. Guido Russo 132 100 MHz 50 MHz 0 MHz 100Base-TX 100 Mbps, 33 MHz ATM 155 Mbps, 77 MHz ATM 622 622 Mbps, 30 MHz Token Ring 16 Mbps, 12.5 MHz 10Base-T 10 Mbps, 7.5 MHz 1000Base-T 1000 Mbps, 62.5 MHz Megabits e Megahertz

133 prof. Guido Russo 133 IEEE 802.3ae (10GBASE-F) pubblicata nel Febbraio 2002 con 4 tipologie:  10GBASE-SR (fino a 300m con fibre multimodali XGr)  10GBASE-LX4 (fino a 300m fibre multimodali 50- e 62.5-micron)  10GBASE-LR (fino a 10km con fibre monomodali)  10GBASE-ER (fino a 40km con fibre monomodali) 10Gigabit Ethernet su Fibre Ottiche Media Access Control (MAC) Full Duplex WWDM PMD 1310 nm (LX4) Serial PMD 850 nm (SR) Serial PMD 1310 nm (LR) Serial PMD 1550 nm (ER) Serial PMD 850 nm (SW) Serial PMD 1310 nm (LW) Serial PMD 1550 nm (EW) 10 Gigabit Media Independent Interface (XGMII) or 10 Gigabit Attachment Unit Interface (XAUI) Serial WAN PHY (64B/66B + WIS) Serial LAN PHY (64B/66B) WWDM LAN PHY (8B/10B)

134 prof. Guido Russo 134 IEEE 802.3ae (10BASE-F)

135 prof. Guido Russo 135 Perché MM @850 nm nelle LAN?

136 prof. Guido Russo 136 Device 10GBASE-SR 850nmSeriale1310nmWWDM1310nmSeriale 10GBASE-SW 10GBASE-LX4 10GBASE-LR 10GBASE-LW 10GBASE-ER 10GBASE-EW 1550nmSeriale 10GBASE-SR 10 GigaBitEthernet LAN PMD’s 10 GigaBit Ethernet LAN PMD’s

137 prof. Guido Russo 137 -82m66m33m26m 10 Km ----- 40 Km ----- 10 Km 300m300m240m300m @500 MHzlKm SR 850 nm LR 1310 nm ER 1550 nm LX4 1310 nm -500400200MHzlKm160 SM 50 MM 62.5 MM Fibre Nota : sono necessarie bretelle Mode conditioning per LX4 con fibre MM LAN PMD’s & Distanze Suportate

138 prof. Guido Russo 138 Problema: il DMD (Differential Mode Delay)

139 prof. Guido Russo 139 OM3-MMF dentro la maschera - DMD

140 prof. Guido Russo 140 -300m82m66m33m26m 10 Km ----- 40 Km --- - - 10 Km 300m 300m 240m 300m @500 MHzlKm SR 850 nm LR 1310 nm ER 1550 nm LX4 1310 nm -2000500400200MHzlKm160 SMF 50 MMF 62.5 MMF Fibra Nota : per LX4 con fibra MM è necessario utilizzare bretelle di lancio condizionate. OM1 OM1 OM2 OM2OM3 OM3 Tipi di fibre secondo ISO&10GBE

141 prof. Guido Russo 141 IEEE 802.3an: Aggiornamento sullo standard  Novembre 2002: Call For Interest (CFI)  Creazione di Study Group 10GBase-T in seno a IEEE Target: soddisfare “” :  Creazione di Study Group 10GBase-T in seno a IEEE Target: soddisfare “5 Criteri” : Esiste un mercato potenzialmente (ampio e diffuso)? 1. Esiste un mercato potenzialmente (ampio e diffuso)? 1. Compatibile con IEEE 802.3 ? 1. Serve un nuovo standard o basta un supplemento all’esistente? 1. Fattibilità tecnica ? 1. Fattibilità economica ?  Febbraio 2004: Project Authorization Request (PAR) con richiesta a un Task Group IEEE 802.3an

142 prof. Guido Russo 142 Perché 10BASE-T? 10GBASE-T vs. 1000BASE-T oIl costo di una porta 10Gbit è circa 8 volte maggiore rispetto al 1000 Base-t, ma la tendenza è per un costo doppio oQuindi il costo „per gigabit“ è 0.8 volte con tendenza a 0.2

143 prof. Guido Russo 143 10GBASE-T vs. 10GE Fibre oIl target di costo in proporzione sarà 0.6 volte rispetto alle fibre (SR – Short Reach) con un trend verso 0.15 Perché 10BASE-T?

144 prof. Guido Russo 144 Applicazioni 10 GBase Fibre (802.3ae) 10 GBase-T (802.3an)10GBase-CX4(802.3ak) Data Center Server Clustering SiSI SI (< 15 m) Horizontal In building incl. wiring closet NoSI Vertical Risers / BB links within building SINo Campus & Metro SINo 10BASE-T: Applicazioni

145 prof. Guido Russo 145  Conservare Ethernet  Mantenere il formato Ethernet 802.3 del frame nell‘ intefaccia MAC service client  Conservare le dimensioni max e min del frame dello standard 802.3 corrente  Supportare le reti locali a stella utilizzando link point-to-point e topologie di cablaggio strutturato  Mantenere/Portare tutto in 10 Gigabit Ethernet  Supportare solamente full duplex  Supportare un velocità di 10 Gb/s al MAC/PLS service interface.  Compatibilità con 802.3  Supportare l‘auto-negoziazione  Non supportare operatività di 802.3ah (EFM) OAM unidirezionale  Supportare coesistenza con 802.3af (DTE Power via Ethernet) 10BASE-T: Obiettivo I

146 prof. Guido Russo 146 Velocità, media trasmissivo e distanze:  Selezionare il media rame prescritto nelle ISO/IEC 11801:2002 e supportarlo per sviluppare il protocollo 10GBASE-T con l‘802.3 e l‘SC25/WG3  Supportare l‘operatività dei cablaggi strutturati a 4 coppie per tutte le classi e distanze  Definire in livello fisico (PHY) 10 Gb/s che deve supportare link di:  Almeno 100 m su cablaggio in rame bilanciato a 4 coppie in Classe F (Cat.7)  Almeno 55 m o 100 m su cablaggio in rame bilanciato a 4 coppie in Classe E (Cat.6)  Ambiente  Conforme alla CISP/FCC Class A  Supportare un BER di 10 -12 su tutte classi e distanze definite 10BASE-T: Obiettivo I

147 prof. Guido Russo 147 La capacità del canale calcolata secondo la formula derivata dalla legge di Shannon è utilizzata per confermare la prestazione per i canali 10GBASE-T 10BASE-T: Legge di Shannon C è la capacità raggiungibile dal canale B è la banda passante della linea S è la media della potenza del segnale N è la media della potenza del rumore Definizione di rapporto segnale/rumore (SNR) Definizione di rapporto segnale/rumore (SNR) La potenza del segnale è diminuita dall’attenuazione del canale La potenza del segnale è diminuita dall’attenuazione del canale La potenza del rumore è per la maggior parte la somma di quanto segue: La potenza del rumore è per la maggior parte la somma di quanto segue: Eco dal trasmettitore che condivide la coppia con il ricevitore (dovuto al limitato isolamento dei circuiti e dal return loss del canale) Eco dal trasmettitore che condivide la coppia con il ricevitore (dovuto al limitato isolamento dei circuiti e dal return loss del canale) NEXT di 3 trasmettitori localiNEXT di 3 trasmettitori locali FEXT di 3 trasmettitori remotiFEXT di 3 trasmettitori remoti Interferenza di inter-simbolo dovuta alle caratteristiche di dispersione del mezzo (risposta in fase non lineare)Interferenza di inter-simbolo dovuta alle caratteristiche di dispersione del mezzo (risposta in fase non lineare) Alien crosstalk: segnale di crosstalk accoppiato dai cavi adiacentiAlien crosstalk: segnale di crosstalk accoppiato dai cavi adiacenti

148 prof. Guido Russo 148 ANEXT ANEXT  Crosstalk tra fasci adiacenti di cavi a 4 coppie e patch cords  Crosstalk tra porte adiacenti del pannello AlienNEXT

149 prof. Guido Russo 149 AlienNEXT

150 prof. Guido Russo 150 DECT GSM 3G RADIO TV WiFi Bluetooth RFID Background Noise shall be less than -150 dBm/Hz Rumore di fondo

151 prof. Guido Russo 151 Erik Bech dei Delta Labs in Danimarca ha sviluppato un’ analisi del comportamento dei cavi all EMC, conclude che:  Il cablaggio UTP necessita di una protezione addizionale per arrivare ai richiesti di immunità al rumore di fondo  Il cablaggio STP non necessita di una protezione addizionale per raggiungere le richieste di immunità al rumore di fondo  Le Fibre Ottiche sono immuni al rumore Rumore di fondo Protezione dal rumore di fondo Fibre Ottiche Non necessitano di messa a terra Schermatura delle dorsali delle dorsali

152 prof. Guido Russo 152 La capacità del canale calcolata secondo la legge di Shannon è la formula utilizzata per confermare la prestazione per i canali 10GBASE-T 10BASE-T: Legge di Shannon C è la capacità raggiungibile dal canale B è la banda passante della linea S è la media della potenza del segnale IL è l’Insertion Loss della linea di trasmissione AXT è l’Alien Crosstalk AXT è l’Alien Crosstalk BN è il rumore di fondo BN è il rumore di fondo

153 prof. Guido Russo 153 Symbol Rate (MHz) Input Power (dBm) Backgrou nd Noise (dB) ECHO Cancellati on (dB) NEXT Cancellati on (dB) FEXT Cancellati on (dB) Shannon Capacity Cable (Gb/s) Shannon Capacity Channel (Gb/s) 8338-150554025119,9 8338-14555402510,99,9 12508-15055402510,99,9 Fascio di cavi per test di Alien Next Frequenze di almeno 625 MHz Legge di Shannon per UTP

154 prof. Guido Russo 154 10GBASE-T Capacità di Shannon

155 prof. Guido Russo 155 Symbol Rate (MHz) Input Power (dBm) Backgrou nd Noise (dB) ECHO Cancellati on (dB) NEXT Cancellati on (dB) FEXT Cancellati on (dB) Shannon Capacity Cable (Gb/s) Shannon Capacity Channel (Gb/s) 8338-15055402528,224,2 8338-14555402524,522,5 12508-15055402526,923,7 Legge di Shannon per STP

156 prof. Guido Russo 156  Draft 1.3 disponibile (Febbraio 2005)  Definizione del canale in fase di attuazione (includerà ANEXT, except AFEXT)  La codifica selezionata è stata DSQ 128  Frequenza approssimativa 417 MHz IEEE 802.3an Il NWIP di ISO è approvato (Gennaio 2005): N el 2007 lo standard ha definito: una „Nuova Cat.6“ alla frequenza di 500 MHz una „New Cat.7“ fino a 1 GHz oInsertion loss della Cat.6 sarà elevato al limite della Cat.7 oTutti gli altri parametri sarranno estrapolati fino a 500 MHz oNuovo parametro: Alien Crosstalk !!! ISO 11801

157 prof. Guido Russo 157 MediaAlien Xtalk Rumore di fondo Capacità di Shannon DistanzaDensità Categoria 6 UTP  9,955Media Nuova categoria 6 UTP  19100Bassa Categoria 6 STP 24100Media Categoria 7 STP 35100Media Fibre ottiche N/A300Alta Costo relativo a UTP Cat.6 100 160 140 165 115 Comparazione tra i portanti fisici