Indice degli argomenti I PROTOCOLLI RETI DI COMPUTER ATTUALI STANDARD DI COMUNICAZIONE CAT.5e E 6 A CONFRONTO CAVI IN RAME LORO CONFORMAZIONE I CAVI DATI…COME USARLI COMPONENTI ATTIVI DELLA RETE L’IMPIANTO DI TERRA NEL CABLAGGIO STRUTTURATO I DISTURBI ELETTROMAGNETICI NORMATIVE RIGUARDANTI L’ESECUZIONE DI UN IMPIANTO DATI TABELLE UTILI DA COS’E’ COMPOSTO UN IMPIANTO A CABLAGGIO STRUTTURATO ENTI NORMALIZZATORI CLASSI-CATEGORIE CERTIFICAZIONE DI UN IMPIANTO DATI PROGETTARE UN IMPIANTO IL MOLTIPLICATORE DI LINEA GRANDEZZE CHE COMPROMETTONO LA CORRETTA TRASMISSIONE DEI DATI FIBRE OTTICHE TEST SULLA FIBRA OTTICA COMPONENTI ATTIVI OTTICI GLOSSARIO DELLA RETE LAN ETHERNET

I protocolli di comunicazione

Protocolli di comunicazione Fissate le interfacce elettriche e meccaniche (Porta seriale RS 232, RJ 45), il canale trasmissivo (Cavo FTP), restano le modalità, cioè le regole, per trasmettere i dati vari e propri. Queste regole si occupano come suddividere tali dati, come indirizzarli sulla “giusta via”, come accertarsi che siano arrivati e come accertarsi da chi sono arrivati. Queste regole sono chiamate Protocolli di comunicazione e servono per consentire a due o più PC, di comunicare fra loro. Senza protocolli due o più PC collegati non potrebbero scambiarsi correttamente dei dati. E’ come dire che due persone che parlano lingue diverse vogliono scambiarsi delle informazioni, entrambe sanno parlare ma non si capiscono, hanno diverse regole comunicative!!.

Comunicazione in rete: protocollo Il protocollo è il sistema con cui due apparati si scambiano informazioni Tale sistema consente: la comprensione tra gli apparati la scorrevolezza del traffico dei pacchetti sulla rete Tra i protocolli maggiormente affermati troviamo: Token Ring CSMA/CD (per Ethernet) ?

Il modello ISO/OSI

Protocollo CSMA/CD Utilizzato dalla rete Ethernet CS - Carrier Sense: l’utente, tramite l’interfaccia, verifica se la rete è libera prima di effettuare la trasmissione MA - Multiple Access: chiunque può avviare una trasmissione in qualsiasi momento CD - Collision Detection: nel caso in cui più trasmissioni inizino nello stesso momento (collisione), vengono interrotte e riprese in momenti differenti. Il concetto di collisione è fondamentale per Ethernet. Quando due apparati trasmettono nello stesso istante, ricevono un avviso di collisione. In seguito a questo avviso, le trasmissioni vengono annullate (i pacchetti vanno persi) e le schede di rete degli apparati interessati dalla collisione generano ciascuna un numero casuale. Tale numero costituisce l’inizio di un conto alla rovescia al termine del quale viene ritentata una trasmissione. Dal momento che è altamente improbabile che i numeri casuali generati siano identici, le ritrasmissioni avverranno in tempi differenti. Dopo avere effettuato una trasmissione, un apparato attende per un certo periodo di tempo: se durante questo periodo non viene ricevuto nessun avviso di collisione, la trasmissione viene considerata come andata a buon fine. Non viene quindi atteso un segnale di “ricezione avvenuta” da parte dell’apparato ricevente.

Protocollo Token Ring Funziona unicamente su topologia logica ad anello Un pacchetto dati di servizio (token - gettone) viene continuamente trasmesso da un apparato al successivo Quando un apparato deve utilizzare la rete, preleva il token al suo passaggio e gli accoda il proprio messaggio (token pass) Il destinatario preleva il token, si appropria del messaggio e ritrasmette il token “vuoto” Le reti Token Ring odierne vengono spesso realizzate a “doppio anello”, vale a dire che ogni apparato dispone di due collegamenti verso il precedente ed il successivo. Questa soluzione, peraltro costosa, garantisce una maggiore tolleranza alle interruzioni di collegamento grazie alla sua ridondanza. Talvolta, non tutti gli apparati vengono inclusi nel doppio anello, ma soltanto quelli di maggiore importanza. In caso di interruzione di collegamento, la rete continuerà a funzionare soltanto per questi apparati a priorità più alta. Esistono anche reti Token Ring a fibra ottica, per le quali è stato creato lo standard FDDI (Fiber Distributed Data Interface), con trasmissioni fino a 100 Mb/s. Anche per queste reti esistono soluzioni a doppio anello, totale o parziale.

Trasmissione sincrona e asincrona

Breve introduzione del protocollo TCP/IP

Rete Ethernet LAN

Reti di computer

Cos’è una rete dati ? RETE E’ un sistema di interconnessione Consente la comunicazione tra apparati elettronici ad essa connessi Gestisce il traffico dei messaggi tra gli apparati Assicura che ogni messaggio non vada perduto e che giunga al corretto destinatario RETE

Rete locale: LAN (Local Area Network) Collega dispositivi dislocati in un’area di ampiezza modesta Uffici Centri commerciali Banche …. Il collegamento è realizzato con linee private LAN Stanze Piano Edificio

Rete geografica: WAN (Wide Area Network) Collega dispositivi(LAN o utenti singoli) anche molto lontani tra loro Il collegamento passa attraverso la rete telefonica pubblica INTERNET è un classico esempio di WAN

Topologia e Tipologia

Topologia fisica e logica Si parla di topologia FISICA quando gli apparati sono effettivamente connessi tra loro secondo una delle topologie prima descritte (per esempio, quando una rete ad anello è composta da una “ghirlanda” chiusa di computer) Si parla di topologia LOGICA quando, indipendentemente dalla topologia fisica adottata, gli apparati si comportano come se fossero connessi secondo una topologia diversa.

Topologie di rete Esistono diversi metodi di connessione tra i vari apparati di una rete LAN, che permettono così il formarsi di diverse topologie. Le topologie maggiormente utilizzate sono tre: ad anello a bus a stella

Topologia fisica e logica BUS HUB ANELLO

Topologia ad ANELLO Punto a punto da un dispositivo al successivo, formando un circuito chiuso Vantaggi Copertura di grandi distanze Possibilità di collegare numerosi apparati Svantaggi Un dispositivo guasto blocca l’intera rete

Topologia a BUS Unico collegamento lineare Vantaggi Facilmente espandibile e riconfigurabile Un dispositivo guasto non influisce sul resto della rete Svantaggi Un guasto sul collegamento principale blocca l’intera rete ed è difficilmente reperibile

Topologia a STELLA Un apparato centrale che si collega punto a punto con gli altri dispositivi Vantaggi Elevata tolleranza ai guasti Facilmente espandibile e riconfigurabile Hardware economico e facilmente reperibile Svantaggi Ridotto numero di stazioni collegabili

Reti di computer Attualmente, la maggior parte delle reti viene realizzata con topologia fisica a STELLA, in cui l’elemento centrale (HUB) effettua i collegamenti tra gli apparati La maggior parte delle reti segue la topologia logica a BUS tipica di Ethernet

Attuali standard di trasmissione

Comunicazione in rete: portata Ogni componente della rete deve avere la possibilità di colloquiare con gli altri apparati La comunicazione avviene per scambio di informazioni binarie (bit 0 e 1) organizzate in “pacchetti”, gruppi di bit codificati Il flusso di informazioni (portata) si indica in bit al secondo (b / s) e loro multipli: Mega bit al secondo: Mb / s Giga bit al secondo: Gb / s ?

Standard 10BASET Portata massima: 10Mb/s Cavo in rame a 4 coppie intrecciate (utilizzate solo 2 coppie - fili 1, 2, 3, 6 - a 16 MHz) Vengono utilizzate soltanto due coppie per simulare il funzionamento di Ethernet negli standard 10BASE2 e 10BASE5: lungo una coppia avviene la trasmissione del messaggio, lungo l’altra coppia avviene la ricezione del messaggio o dell’avviso di collisione. Dal momento che in reti 10BASE2 e 10BASE5 si ha un solo collegamento (cavo ed interfaccia AUI), in un dato istante posso soltanto ricevere o trasmettere (trasmissione half-duplex, vedere anche pagine successive).

Standard 10BASET Topologia fisica a stella, con raggi non più lunghi di 100m Connessione RJ45 HUB Max 100m

Standard 100BASETx Analogo a 10BASET, ma con portata a 100Mb/s (utilizzate le stesse 2 coppie, a 100 MHz) 100 Mb/s HUB Max 100m

Standard 1000BASET Analogo a 100BASETx, ma con portata a 1000Mb/s (1 Gb/s, tutte le 4 coppie a 125 MHz) 1000 Mb/s HUB Max 100m A 125 MHz possono essere trasmessi fino a 250 Mb/s lungo una coppia. Moltiplicando per 4 coppie, si ottengono 1000 Mb/s, “saturando” l’utilizzo del cavo (tutte le coppie rimangono coinvolte nella trasmissione). Trasmissione e ricezione possono avvenire simultaneamente (trasmissione full-duplex, vedere anche pagine successive).

Standard 1000BASETx Analogo a 1000BASET, ma a frequenza doppia (250 MHz, torno ad usare 2 sole coppie) 1000 Mb/s HUB Max 100m

Categorie 5e e 6 a confronto

Categorie 5e e 6 a confronto Categoria 5e e 6:qual è la scelta migliore?

I protocolli sono i “linguaggi” usati su una rete La rete invia e riceve pacchetti di dati,il protocollo assicura che il dato giusto sia consegnato al posto giusto I protocolli permettono a computer diversi di scambiare i dati

MHz e Mbit/s cosa significa? I MHz indicano la larghezza di banda Rappresentano la larghezza della via di comunicazione La banda dipende dal sistema di cablaggio I Mbit/s indicano la velocità di trasmissione La velocità dipende dal protocollo di trasmissione Non sempre c’è corrispondenza 1 a 1 tra i due valori Comunque al crescere delle velocità può essere necessario aumentare la banda trasmissiva

Come sono trasferiti i dati? Tutti i dati sono trasferiti in ‘pacchetti’ (frame) Trasferire i dati in piccoli pezzi offre a tutti la stessa possibilità di riceverli Pacchetti più piccoli possono essere consegnati senza errori

Trasmissione HALF DUPLEX Trasmissione e ricezione avvengono sulla stessa linea, in una direzione alla volta, su due coppie di fili Tipica degli standard 10BASET, 100BASETx e 1000BASETx 1-2 3-6 4-5 7-8 Cavo Coppie non utilizzate

Trasmissione FULL DUPLEX Trasmissione e ricezione avvengono contemporaneamente sullo stesso cavo, utilizzando tutte e 4 le coppie A 125 MHz, è possibile raggiungere una portata di 1000 Mb/s (1000BASET o Gigabit Ethernet) 1-2 3-6 4-5 7-8 Cavo Utilizzate tutte le coppie

I cavi per 10 Mb/s Ethernet Cavo Connettore Utilizzo 10Base5 AUI Half-duplex Coax Thick Ethernet 10Base2 Half-duplex Coax Thin Ethernet BNC 10BaseT Full-Duplex UTP/FTP RJ45 10BaseFL a 850 nm Full-Duplex ST/SC SG Fibra Ottica

I cavi per 100 Mb/s Ethernet Cavo Connettore Utilizzo 100BaseTX UTP/FTP RJ45 Full-Duplex ST/SC SG 100BaseFX Full-Duplex Fibra Ottica

1000 Mb/s Cat. 5e Lo standard di trasmissione 1000BASET Banda passante: 125 MHz Portata: 1000 Mbps 1000 Mb/s Cat. 5e

1000 Mb/s Cat. 6 Lo standard di trasmissione 1000BASETx Banda passante: 250 MHz Portata: 1000 Mbps 1000 Mb/s Cat. 6

La resa della trasmissione nei due casi è a favore della categoria 6 Conclusioni La categoria 5e e la categoria 6 supportano entrambe 1 GBps Non è tuttavia corretto concludere che le due categorie siano equivalenti La resa della trasmissione nei due casi è a favore della categoria 6

Resa della trasmissione (Throughput) È la quantità di informazione che viene trasmessa con successo nell’unità di tempo Esempio: portata 1 Gps A causa di errori, viene ritrasmesso il 10% dei dati 010001111110000011001000111111000011110000111011010101010101011111111100011 La resa della trasmissione (throughput) è di 900 MBps

Cavi in rame loro conformazione

Tipologie di sistema UTP (Unshielded Twisted Pair) Sistema non schermato 1-2 3-6 4-5 7-8 Guaina esterna

Tipologie di sistema FTP (Foiled Twisted Pair) Sistema a singola schermatura 1-2 3-6 4-5 7-8 Guaina esterna Foglio di alluminio

Tipologie di sistema SFTP (Shielded and Foiled Twisted Pair) Sistema a doppia schermatura 1-2 3-6 4-5 7-8 Guaina esterna Foglio di alluminio I metodi di doppia schermatura reperibili sul mercato possono differire da quello presentato in figura. Per esempio, non è insolito trovare soluzioni in cui lo schermo collettivo è costituito dalla classica rete in rame, a maglie più o meno fitte. Un’altra soluzione vede sempre utilizzato il solo foglio di alluminio, ma anziché schermare le singole coppie, vengono schermate le coppie 2 a 2 (schermatura a “quartine”). Il sistema rappresentato in figura (coppie schermate una ad una + schermo collettivo, tutto in alluminio) è quello utilizzato per la realizzazione dei prodotti SFTP del sistema di cablaggio strutturato Infra+ di Merlin Gerin.

Tabella conversione AWG mm2 I cavi più utilizzati sono 22 e 24 AWG. Le Patch cord normalmente sono 24 AWG AWG= American Wire Gage

Cavi in rame Diametro conduttori 0,4 - 0,65 mm AWG 26 /22 Diametro isolamento  1,4 mm Schermo Optional Gamma di temperatura Installazione : da 0 a +50 C° Operatività : da -20 a + 60 C° Raggio di curvatura minimo Installazione :8 volte il diametro del cavo Operatività : da 4 a 6 volte il diametro

I cavi dati…come usarli

La posa

Raggi di curvatura Il raggio di curvatura minimo deve rispettare le indicazioni del fornitore L’eccesso di curvatura può modificare la geometria del cavo L’eccesso di curvatura può causare separazione fra le coppie L’eccesso di curvatura può forzare la guaina Diafonia (NEXT) Return loss

Sguainatura Sguainare il cavo solo per la dimensione strettamente necessaria Minimizzare la separazione dei conduttori Diafonia (NEXT)

Sbinatura e separazione (Norma installativa EN50174) Mantenere la twistatura del cavo il più possibile vicino al punto di connessione sui contatti Sbinatura massima Non deve essere maggiore di 13 mm Diafonia (NEXT) Return Loss Separazione delle coppie di conduttori Non deve essere maggiore di 40 mm tra le coppie più lontane Max 13 mm

Norma di installazione EN50174 L’intreccio dei fili di una coppia non è casuale I disturbi indotti dai passaggi di segnale si elidono Aprendo eccessivamente l’intreccio, si amplificano tali disturbi IL SISTEMA DI CONNESSIONE DEVE GARANTIRE IL RISPETTO DI TALE LIMITE Max 13 mm

“Tratta bene il tuo cavo!!” Non tirare il cavo applicando una forza eccessiva Rispettare le indicazioni del fornitore Return Loss Eliminare le sollecitazioni dei cavi Come quelle causate nelle tratte di cavo sospeso Evitare il fissaggio dei cavi troppo stretto Evitare di calpestare il cavo durante l’installazione

Altri consigli Cavi di permuta Usare solo cavi di permutazione assemblati in fabbrica Non usare cavo orizzontale per costruire cavi di permuta Falsi contatti e danneggiamento pinza crimpatrice Non usare cavo piatto Elevata diafonia (NEXT) Non è possibile testare singolarmente cavi di permuta per verificare le prestazioni Non riempire di cavi le canalizzazioni Identificare sempre i cavi dopo averli tirati

Sistema di cablaggio in rame oggi Quadro dati Cavo 4 coppie Cat. 5E Patch cord Cat. 5E Non superare i 90 m Presa utente RJ45 “Cat. 5E

Componenti attivi della rete

Componenti attivi della rete Dispositivi per la gestione del flusso di informazioni in una rete Hub Bridge Switch Router Modem

Componenti attivi della rete DEFINIZIONE: Dominio di collisione (domain) Un dominio di collisione è un insieme di apparati, connessi tra loro in rete, per ciascuno dei quali è possibile rilevare una collisione ogni volta che si verifica

Componenti attivi della rete Hub In una topologia fisica a stella, l’hub è l’apparato centrale Realizza la topologia logica desiderata (anello o bus) ed ha funzione di ripetitore HUB

La normativa IEEE 802.3 dice al massimo 7 switch in cascata. Hub La normativa IEEE 802.3 dice al massimo 7 switch in cascata. ….

Componenti attivi della rete Hub Più hub possono essere connessi in cascata (es. uno per ogni piano di un edificio), ma al massimo 4 possono essere presenti nello stesso dominio di collisione Il limite di 4 hub in cascata è dato proprio dal lasso di tempo che ogni apparato attende prima di considerare una trasmissione come andata a buon fine. Se di estendesse indefinitamente una rete di soli hub in cascata, una collisione causata da apparati molto distanti tra loro potrebbe essere rilevata soltanto dopo tale tempo di attesa. Si creerebbe quindi la situazione in cui un apparato ritiene conclusa una trasmissione, mentre invece il pacchetto dati è andato perso. Agire su un altro fronte, cioè elevando il tempo di attesa degli apparati, sarebbe controproducente in quanto si aumenterebbe il tempo di inattività dell’apparato stesso. La limitazione del numero di hub in cascata è quindi un compromesso tra l’esigenza di individuare con certezza ogni collisione e quella di ottimizzare il livello di efficienza della rete. Max 4 HUB in cascata

Componenti attivi della rete Bridge Consente l’unione di più domini di collisione Seleziona i pacchetti da instradare leggendo l’indirizzo MAC del destinatario (lavora a livello ISO/OSI 2) Permette l’ottimizzazione del traffico della rete Dominio 1 Dominio 2 Tramite il bridge si può suddividere la rete in diverse “aree”, contraddistinte dal loro utilizzo. Per esempio, in una rete aziendale è inutile instradare il traffico relativo alla contabilità verso le aree dedicate alla progettazione e viceversa. Tale distinzione è possibile programmando opportunamente il bridge. Un bridge è inoltre in grado di apprendere da sé in quali aree si trovano i vari utenti, aumentando così l’efficacia della sua azione. Un bridge non interpreta i dati contenuti nei pacchetti, ma soltanto gli indirizzi MAC. Bridge

Componenti attivi della rete Switch Analogo al bridge, ma di più recente realizzazione Uguali funzionalità (lavora a livello ISO/OSI 2), maggiori prestazioni: maggior numero di porte (posso connettere più domini in confronto al bridge) maggiore velocità (espressa in pacchetti/secondo) e indipendente dal numero di connessioni possibilità di lavorare a velocità differenti su differenti porte Attualmente, gli switch si stanno sostituendo ai bridge e le reti realizzate con questi dispositivi vengono chiamate switched LAN.

Switch modulare

Componenti attivi della rete Router Funzionalità analoghe allo switch, ma a livello ISO/OSI 3 Utilizzati per interconnettere più reti Gestiscono percorsi multipli Gestiscono anche diversi protocolli (posso collegare una Ethernet a una token ring) Rete telefonica LAN Tusini Bardolino: TOKEN RING LAN ISSZ Verona: ETHERNET Router Bardolino Router Bgo Milano

Router Interconnettono reti diverse Punto “di uscita” da una rete Instradano in base all’indirizzo di rete Lan 1 Lan 2 Lan 3 A C B Lan 4 WAN ISDN Lan 5

Componenti attivi della rete Modem MOdulatore / DEModulatore Rende il segale di rete adatto ad essere trasmesso lungo una linea telefonica e viceversa Nell’esempio precedente, entrambi i router accedono alla rete telefonica pubblica tramite un modem

Telefonia Contatto della striscia normalmente aperto Si chiude mediante inserimento della spina Utilizzato per permutazione telefoni a 2 coppie nei sistemi di cablaggio strutturato

Interno di un Patch Pannel telefonico Dove connetto le coppie Ingressi RJ 45

L’impianto di terra nel cablaggio strutturato

Impianto di terra Conformità dell’impianto di terra alle normative CEI e alle leggi in vigore Continuità elettrica della schermatura Garantire una DDP inferiore a 1 V tra due punti qualunque di connessione In caso contrario usare la fibra ottica per evitare correnti eccessive sullo schermo

In presenza di disturbi sulla terra, è preferibile mantenere separata la terra del cablaggio da quella elettrica ed unirle solo al collettore di terra Creare un anello equipotenziale di rinforzo tra gli armadi di distribuzione elettrica Riduce le DDP che si possono creare tra apparati attivi alimentati da differenti armadi di distribuzione elettrica (p.es. a causa di fulmini) Solo se non c’è un unico punto di distribuzione della terra Cavo G/V di sezione minima 16 mmq

Maggiore immunità ai disturbi elettromagnetici Schermatura Vantaggi Maggiore immunità ai disturbi elettromagnetici Svantaggi e rischi Deve essere completa su tutti i componenti Necessaria una corretta messa a terra La terra deve essere a regola d’arte

Calza/flangia metallica Buono Filo di continuità Ottimo Calza/flangia metallica Barra di terra La connessione allo schermo deve essere la più corta possibile e a 360°, se possibile Lo schermo deve essere connesso ad entrambe le estremità

Anelli di terra:Raccomandazioni Equipment Equipment Equipment Signal cable Ground conductor Other ground conductor Signal cable Closest ground conductor Anello di terra Introduce disturbi elevati Anello tra conduttori di terra Non disturbante Migliora l’equipotenzialità

Cosa collego a terra Gli armadi (sempre) Conduttore di terra G/V di sezione minima 16 mmq Gli schermi dei cavi vanno collegati alla terra nell’armadio di piano Se vi sono più Rack affiancati, devono essere connessi La messa a terra dei pannelli RJ45 (se schermati) deve essere effettuata tramite cavetto G/V di sezione minima 2,5 mmq Gli apparati dei posti di lavoro (sempre) Le canalizzazioni metalliche se presenti

I disturbi elettromagnetici

Il problema dei disturbi elettromagnetici I mezzi trasmissivi in rame, per loro natura, sono soggetti a disturbi elettromagnetici

Origine dei disturbi Radar, emittenti di alta frequenza, linee ad alta tensione, fulmini Apparecchiature medicali, saldatrici, apparecchiature TACS e GSM Motori elettrici (elettrodomestici, ascensori, …) Lampade a fluorescenza Impianti per aria condizionata Etc.

Effetti dei disturbi Informatica: Rallentamento della rete dovuto a saturazione. Telefonia: Messaggio incomprensibile. Allarmi Falsi allarmi Cattive rilevazioni Esempio: stampa di un file tramite una stampante di rete Una volta dato il comando di stampa, vengono generati vari pacchetti secondo un determinato modello (es. ISO/OSI visto in precedenza), aventi come destinazione finale la stampante. Nel caso in cui dei disturbi generino degli errori nei pacchetti, questi ultimi non verranno riconosciuti come validi. Alcuni esempi di errori nei pacchetti sono: header corrotto, quindi impossibilità di identificare il destinatario e/o di ricomporre i pacchetti nel messaggio originario; parte dati corrotta, per cui il destinatario “non sa cosa fare” con quei dati. In questi casi, viene chiesto al mittente di effettuare una seconda trasmissione. Ogni rete è in grado di gestire agevolmente un certo numero di errori (BER: Bit Error Rate), ma nel caso in cui vi siano molti disturbi, le continue ritrasmissioni porteranno ad una saturazione nel traffico della rete e ad un conseguente rallentamento. Tornando all’esempio, l’attesa per la stampa potrebbe richiedere un minuto invece di 10 o 20 secondi.

Il problema dei disturbi elettromagnetici L’ambiente in cui operiamo è ricco di disturbi: si deve sempre utilizzare un sistema FTP? Come mai si utilizza ancora il sistema UTP?

Il problema dei disturbi elettromagnetici In Nord America, il 90% delle installazioni è UTP Tuttavia, la maggior parte degli edifici è nuova o di recente costruzione e realizzata con l’intento di consentire una massiccia informatizzazione: razionale disposizione delle sorgenti di disturbo basse emissioni canaline metalliche In Europa non è così…

Il problema dei disturbi elettromagnetici Un sistema FTP o SFTP assicura una notevole protezione dai disturbi elettromagnetici Tuttavia, occorre prestare attenzione alla messa a terra dello schermo: se lo schermo viene messo a terra a entrambe le estremità e le due terre sono sbilanciate AMPLIFICAZIONE DEI DISTURBI se l’impianto di massa dell’edificio è vecchio o male realizzato, allora conviene realizzare un impianto UTP

Il problema dei disturbi elettromagnetici Conclusioni Non esiste una regola precisa che definisca quale tipologia di sistema adottare Occorre decidere basandosi sulle caratteristiche intrinseche di ogni impianto (vedi tabella esemplificativa) Forti disturbi Deboli disturbi Terra edificio buona FTP / SFTP FTP / UTP Terra edificio scadente UTP ?? UTP

Il problema dei disturbi elettromagnetici In qualsiasi situazione ci si trovi: se l’impianto è FTP, mettere a terra lo schermo solo dal lato armadio installare i cavi il più lontano possibile dalle sorgenti di disturbo separare fisicamente i cavi di segnale da quelli di alimentazione (canaline a due scomparti) Canalina 220 Vac 2 cm min. Cablaggio strutturato

Abitudini del nostro mercato L’80% delle applicazioni è di tipo categoria 5e UTP La categoria 5 è in rapido disuso Si sta introducendo la categoria 6 Il rimanente 20% è di tipo FTP

Normative riguardanti l’esecuzione di un impianto dati

EN50174 Standard di installazione Procedure di qualità, installazione, sicurezza, e manutenzione per assicurare il corretto funzionamento del cablaggio Contiene un capitolo sulla compatibilità elettromagnetica

EN50174 La EMC non si può applicare al cablaggio preso singolarmente (passivo) Si applica ad un impianto completo con apparati attivi a marchio CE collegati correttamente ad un cablaggio strutturato certificato

EIA TIA 569 Distanze tra cavi dati e cavi di alimentazione CONDIZIONI Linee di potenza non schermate in prossimità di canaline aperte o non metalliche in prossimità di canaline metalliche a terra Linee di potenza schermate in prossimità di una canalina metallica a terra Trasformatori e motori elettrici Lampade a fluorescenza < 2 KVA 2-5 KVA > 5 KVA 127 mm 305 mm 610 mm 64 mm 150 mm 76mm 152mm 1016 mm Distanza Min. di Separazione

En50174-2

Tabelle utili

N° Max di cavi in base al diametro del tubo

Minima distanza dalle linee elettriche ( EIA\TIA 569)

Minima distanza dalle linee elettriche ( EN50174-2)

Consigli

Da cos’è composto un impianto a cablaggio strutturato

Problematiche del cablaggio “ad-hoc” Allarme Telefoni Lan coax Terminali

La tendenza è verso una sempre maggiore integrazione Evoluzione Reti proprietarie Hardware dedicato Architetture ad hoc Standard internazionali Tecnologia comune Topologie aperte ed espandibili La tendenza è verso una sempre maggiore integrazione

Cablaggio strutturato Evoluzione E’ oggi possibile realizzare una rete di cablaggio UNICA per diverse applicazioni (dati / fonia / allarmi /…), flessibile e facilmente riconfigurabile Coppia 1-2 e 3-6: collegamento informatico Coppia 4-5: collegamento telefonico Cablaggio strutturato

Cablaggio strutturato Il “cablaggio strutturato” è un insieme di cavi, connettori, armadi ed altri accessori tramite i quali distribuire all’interno dei locali di un edificio i segnali VDI (Voce, Dati, Immagini) Universale Adattabile Flessibile Normalizzato

Cablaggio strutturato Componenti del cablaggio strutturato Armadi, accessori, moduli telefonici Connettori RJ45 Cavi

Sistema di cablaggio strutturato Dorsale fonia Pannelli utenti Cavi orizzontali Dorsale dati Apparati attivi Armadio di piano

Patch pannel di piano

Trasmissione fonia PUNTO UTENZA ARMADIO DI PIANO PERMANENT LINK Centralino PLACCA UTENTE CAVI MULTICOPPIA PANNELLO DORSALE PANNELLO UTENZE PATCH CORD FONIA CHANNEL

Trasmissione dati ARMADIO DI PIANO PUNTO UTENZA PERMANENT LINK SERVER PLACCA UTENTE CAVI RAME O FIBRA PANNELLO DORSALE (opzionale) PANNELLO UTENZE HUB o SWITCH PATCH CORD DATI CHANNEL

Distribuzione orizzontale Distanze Consentite Il Permanent Link non può superare i 90 m. Il Channel non può superare i 100 m. Fino a 10 m possono essere aggiunti considerando il cavo di permutazione lato armadio e il cavo di collegamento della stazione di lavoro lato utenza È meglio che il cavo di permutazione non ecceda i 3 m e quello della stazione di lavoro non superi i 7 m

Dorsale in rame Cavi Categoria 5/5E/6 usati per trasmissione dati (reti informatiche) 90 m max Cavi multicoppia Cat. 3 per fonia o “dati lenti” Per solo fonia distanza max = 2000 m

Collegamenti tra RJ 45 coppia 2 coppia 3 coppia 3 coppia 4 coppia 4 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 G BL O BR O BL G BR W-G W-O W-BL W-BR W-O W-G W-BL W-BR

Glossario Cablaggio orizzontale (in rame) 90mt I ripartitori costituiscono il centro della topologia a stella SR Dorsale di cablaggio verticale (in rame o fibra ottica) 500mt Presa murale Dorsale inter-edificio (in fibra ottica) 1500mt EDIFICIO 1 Cavo multicoppia telefonico Arrivo linea telefonica RG1 RG2 EDIFICIO 2

Glossario Posto di lavoro (PdL) Punto di allacciamento dell’utenza alla rete. Composto da più connettori (in generale 3) Data l'intercambiabilità del sistema, alla stessa presa si possono connettere: apparecchi telefonici (fax, telefono, modem, etc.) apparecchi informatici (PC, stampanti, plotter, etc.)

Glossario Sotto-ripartitore (SR) Armadio in cui convergono le connessioni telefoniche ed informatiche dei PdL di un piano. Ripartitore generale (RG) Armadio di connessione della rete con l’esterno dell’edificio (rete telefonica pubblica e/o RG di un altro edificio). Può fungere anche da SR per il piano sul quale si trova.

Glossario Cablaggio orizzontale Connessione dei PdL al SR di piano, con topologia a STELLA, tramite cavo in rame a 4 coppie intrecciate. Cablaggio verticale Connessione tra SR situati su piani diversi, tramite cavo in rame o fibra ottica. DORSALI Collegamenti tra ripartitori, SR ed RG. Il Cablaggio Verticale è composto da dorsali. Collegamenti inter-edificio Connessioni tra RG di edifici diversi, sempre in fibra ottica.

Glossario Flood wiring Letteralmente “cablaggio a inondazione” In pratica, vengono installate più prese del necessario, indipendentemente dalla numerosità effettiva delle utenze Tecnica di progettazione in sovrannumero, per consentire espansioni future

Glossario Flood wiring SR Prese non utilizzate, ma ugualmente cablate

Un impianto flessibile Permutazione Il cablaggio strutturato consente una rapida riconfigurazione delle utenze. Nell’esempio a lato, un utente che sinora ha utilizzato il Pdl 22 viene trasferito al Pdl 27. Grazie alla possibilità di permutazione offerta dal cablaggio strutturato, l’utente può conservare il proprio numero di telefono e fax ed non deve riconfigurare il proprio accesso alla rete aziendale.

Permutazione Hub / connessione alla rete All’interno del SR (o RG), il collegamento relativo al Pdl 22 viene semplicemente spostato sulla presa del nuovo PdL 27. I cavi che consentono questa operazione vengono chiamati cordoni di permutazione (o patch cord). I pannelli nei quali vengono inseriti i cordoni vengono chiamati pannelli di permutazione (o patch panel) Connessione ai PdL

Enti normalizzatori

Introduzione

Norme di riferimento Regole di installazione ANSI/EIA/TIA 568 (USA/UK) EN50174-1/-2 (Europa) EN50173 (Europa) ISO/IEC 11801 (Internazionali) Classificazione dei componenti

Generale Elettrotecnica Telecomunicazioni ISO CCITT (International Standard Organisation) MONDO CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique) IEC (International Electrotechnical Commission) CEN (Comité Européen de Normalisation) ETSI (European Telecommunications Standard Institute EUROPA CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) EIA/TIA (Electronic Industry Association/ Telecommunication Industry Association USA

Standard Americani Cablaggio Strutturato EIA/TIA 568-A EIA/TIA 568-A-5 (Categoria 5E) EIA/TIA 568-B (Categoria 6) Infrastruttura di Edificio EIA/TIA 569 Collaudo EIA/TIA TSB-67 Cablaggio in ambito residenziale EIA/TIA 570

Standards Europei Infrastruttura di Edificio EN 50174 1-2-3 Cablaggio Strutturato EN 50173-1995 Nuova EN 50173 CEI EN 50173-1995 Cablaggio in ambito residenziale Guida CEI 306-2

LAN: Gli Standards LAN Protocolli standard IEEE 802.x ISO/IEC Cablaggio strutturato EIA/TIA

Classi-Categorie

Classi e Categorie Categorie (3, 4, 5, 5E, 6, 7 ??) Caratteristiche dei singoli componenti (cavi, connettori) Collaudi realizzari dal costruttore, certificazioni di laboratori independenti (LCIE, UL, SGS, ...) Classi (A, B, C, D, E, F ??) Caratteristiche dei collegamenti (cavi installati e collegati ai connettori) Collaudi condotti sull’impianto con strumenti da campo, da parte degli installatori

Classi per l’intera rete - Categoria per il componente Nelle ultime edizioni degli standard: ISO/IEC ed EN fanno riferimento alle Classi per le performance dei link e alle Categorie per le performance dell’hardware (componenti) EIA/TIA fanno riferimento alle Categorie sia per i link che per l’hardware In sintesi : Classe E  Category 6 link  250 MHz (N.B.: Category 6 link esiste solo in EIA/TIA)

Tabella Categoria-Caratteristiche delle classi LUNGHEZZA DEL LINK 100 KHz 1 MHz 16 MHz 100 MHz 250 MHz Ottica Classe A Classe B Classe C Classe D/De Classe E Categoria 3 2 Km 200 m 100 m Categoria 4 3 Km 260 m 150 m Categoria 5/5E 3 Km 260 m 160 m 100 m Categoria 6 N/A N/A N/A N/A 100 m 150 Ω cavi bilanciati 3 km 400 m 250 m 150 m N/A Fibra Ottica Multimodale N/A N/A N/A N/A N/A 2 Km Fibra Ottica Monomodale N/A N/A N/A N/A N/A 3 Km

Applicazioni delle classi CLASSE A: SPECIFICA DEL LINK 100 KHz Fonia analogica e digitale CLASSE B: SPECIFICA DEL LINK 1 MHz AS-400, IBM 3270 CLASSE C: SPECIFICA DEL LINK 16 MHz Ethernet 10 Mbit/s Token Ring 4 Mbit/s CLASSE D: SPECIFICA DEL LINK 100 MHz Token Ring 16 Mbit/s Ethernet 100 Mbit/s CLASSE De: SPECIFICA DEL LINK 100 MHz Ethernet 1 Gbit/s (1000 Base-T) CLASSE E: SPECIFICA DEL LINK 250 MHz Ethernet 1 Gbit/s (1000 Base -TX) Ethernet 2,5 Gbit/s ??

Standards per rame Categoria 5/Classe D (EIA/TIA 568-A, ISO/IEC 11801-1995) Trasmissione fino a Fast Ethernet 100 Mbps Resa obsoleta nel 2002 Categoria 5E (“Enhanced”)/Classe De (EIA/TIA 568-A-5, Nuova ISO/IEC 11801) Trasmissione di Gigabit Ethernet 1000 Mbps (1000 Base-T)

Certificazione di un impianto dati

Normative Standard del cablaggio Riguardano la certificazione delle prestazioni dell’impianto Origine internazionale Non obbligatorie Non vincolanti giuridicamente Vincolanti per le prestazioni del sistema Leggi nazionali Emesse da Ministeri o Enti Rispetto obbligatorio Possibili sanzioni

Perchè vado a certificare? Verifica della conformità agli standard del cablaggio Verifica del rispetto dei requisiti richiesti dal committente Protezione nei confronti dell’utente finale

La certificazione spetta all’impiantista Chi può certificare? La certificazione spetta all’impiantista E’ sufficiente possedere uno strumento adatto e conforme agli standard Non occorre essere in possesso di alcuna autorizzazione né essere iscritti a particolari Albi

La certificazione

Chi realizza un cablaggio?

Leggi nazionali…non norme Legge 626 Regole generali di attuazione e collaudo impianti Legge 46/90 e D.P.R. 447/91 Sicurezza impianti elettrici Il Testo unico sull’edilizia (in vigore dal 2002) ha eliminato le distinzioni tra edifici civili e non civili Legge 109/91 e D.M. 314/92 Regole per l’allacciamento di terminali Autorizzazioni ministeriali (1°, 2° e 3° grado)

Autorizzazioni ministeriali Installazione e manutenzione di apparati terminali che si interfacciano alla rete pubblica con più di 2 linee 1° grado Impianti interni di qualsiasi tipo 2° grado Impianti fino a 400 punti senza fibra ottica 3° grado Impianti fino a 120 punti solo fonia

La garanzia può essere rilasciata unicamente dal costruttore Protezione dell’investimento effettuato Garanzia sulle applicazioni Il cablaggio manterrà le prestazioni negli anni Il costruttore si fa carico dei malfunzionamenti dovuti ai materiali per una durata pluriennale

Cablaggio Strutturato I componenti di cablaggio strutturato (cavi e connettori) vengono suddivisi in: CATEGORIE (direttive ANSI/EIA/TIA 568) oppure CLASSI (norme EN50173 - ISO/IEC 11801) LE DUE DEFINIZIONI SONO EQUIVALENTI. NORMALMENTE CI SI RIFERISCE ALLA CATEGORIA

Prestazioni definite dagli standard TIA/EIA 568A EN50173 ISO/IEC 11801 Categoria 5 Classe D standard dal 1995 fino a 100 MHz da UTP a SFTP Categoria 5e Classe D 2000 standard dal 1999 fino a 125 MHz Categoria 6 Classe E ratifica imminente fino a 250 MHz Categoria 7 Classe F proposta di norma (draft) fino a 600 MHz solo SFTP

Progettare un impianto

Sistema di cablaggio strutturato Come si calcola il numero di aree di lavoro 1 - Si epura la superficie del piano da tutte le aree non utilizzabili per attività lavorative (vani, ascensori, scale, servizi, ecc.) 2 - Si definisce la densità di punti utenza richiesta (maggiore la densità minore la superficie dell’area di lavoro) 3 - Si divide l’area utile ottenuta al punto 1 per la superficie calcolata al punto 2

Sistema di cablaggio strutturato Come si stabilisce la dimensione Limiti imposti dalla Legge 626 Caratteristiche architettoniche dei locali Tipologia degli uffici (presidente, dirigente, ecc.)

Sistema di cablaggio strutturato Indicazioni sulla dimensione Ufficio: 10 mq Commerciale: 47 mq Industria: 84 mq Albergo: 23 mq Aula didattica: 5 mq Ospedale: 15 mq Sala macchine: 84 mq

Sistema di cablaggio strutturato TC TC 3,2 m 3,2 m WORK AREAS

Sistema di cablaggio strutturato Fibra Server Switch fibra rame

Il moltiplicatore di linea

Moltiplicazione di linea Talvolta sorge l’esigenza di qualche linea telefonica od informatica in più, ma che l’impianto sia già saturo tutte le linee installate sono già occupate l’impianto ha linee libere, ma non nei locali desiderati Che fare?

Duplicazione/quadruplicazione di linea Merlin Gerin mette a disposizione un prodotto il quale sfrutta le 4 coppie di un cavo da cablaggio strutturato per realizzare connessioni multiple su un singolo cavo.

Quadruplicazione di linea 4 connessioni telefoniche (connettore 45 x 45) Contatti 4-5 Contatti 4-5 1-2 3-6 Contatti 4-5 4-5 7-8 Contatti 4-5

Utilizzo misto 2 connessioni telefoniche ed una connessione informatica half duplex (connettore 45 x 45) Contatti 1-2-3-6 1-2 3-6 Contatti 4-5 4-5 7-8 Contatti 4-5

Duplicazione di linea 2 connessioni telefoniche (connettore 22.5 x 45) 1-2 Contatti 4-5 3-6 4-5 Contatti 4-5 7-8

Duplicazione di linea 2 connessioni informatiche half duplex (connettore 22.5 x 45) Contatti 1-2-3-6 1-2 3-6 4-5 Contatti 1-2-3-6 7-8

Utilizzo misto Una connessione telefonica ed una informatica half duplex (connettore 22.5 x 45) Contatti 1-2-3-6 1-2 3-6 4-5 Contatti 4-5 7-8

Moltiplicazione di linea Un moltiplicatore all’inizio del collegamento ed uno al termine consentono l’uso multiplo di un singolo collegamento Connettori Duplicatori Lato utenza Lato armadio Connettori Quadruplicatori

Moltiplicazione di linea: limitazioni NUMERO DI COPPIE Le norme prescrivono che un cavo per cablaggio strutturato debba avere 4 coppie Una linea ottenuta tramite moltiplicatore è costituita soltanto da una o due coppie UN MOLTIPLICATORE RENDE LA LINEA FUORI NORMA

Moltiplicazione di linea: limitazioni PRESTAZIONI Le prestazioni della trasmissione dipendono dall’intreccio delle coppie Un moltiplicatore deve necessariamente separare le coppie del cavo UN MOLTIPLICATORE DEGRADA LE PRESTAZIONI I MOLTIPLICATORI MERLIN GERIN GARANTISCONO LO STANDARD 100BASET (cat. 5) E SOLO SU CAVI DI ALMENO CATEGORIA 5e DELLA LINEA INFRA+

Moltiplicazione di linea: conclusioni I moltiplicatori sono adatti per applicazioni di tipo telefonico L’utilizzo per applicazioni informatiche è possibile, ma soltanto in casi in cui sia accettabile il degrado delle prestazioni a 100BASET il fatto di essere fuori norma Per l’installazione di un moltiplicatore è indispensabile utilizzare supporti che consentano l’avvitamento delle viti di cui ogni moltiplicatore è dotato: supporti LEEX980xx (per duplicatori) supporti LEEX772x e LEEX7790 (per quadruplicatori) face plate LEEX503x e LEEX5034x (per duplicatori)

Grandezze che compromettono la corretta trasmissione dei dati:

Configurazione del Link Punto utenza Armadio di piano Test Cable Test Cable Connettore lato utenza Connettore lato armadio Permanent Link Verifica del cablaggio permanente Dovrebbe essere testato in fase di installazione o ristrutturazione dell’impianto

Configurazione del Chanel Armadio di piano Patch Cord Patch Cord Connettore lato utenza Connettore lato armadio Channel

Attenuazione e NEXT (o paradiafonia) NEXT: disturbo tra le coppie (misurato all’inizio del cavo) Attenuazione: perdita di potenza del segnale Il NEXT (Near End crossTalk) Viene definita come interferenza causata da accoppiamenti elettrico-induttivo tra una linea ed un altra adiacente durante il suo utilizzo. E' la misura di quanta energia del segnale viene indotta alla sorgente (Lato TX) su una coppia collocata vicino ad un altra coppia sulla quale viaggiano dei dati.

Attenuazione Indice della perdita di potenza durante la trasmissione Si misura in dB e DEVE AVERE IL VALORE PIU’ BASSO POSSIBILE

Immunità al NEXT Indice dell’immunità al disturbo tra coppie all’inizio del cavo (dove inizia la trasmissione) Si misura in dB e DEVE AVERE IL VALORE PIU’ ALTO POSSIBILE

FEXT - ELFEXT FEXT è l’indice del disturbo tra le coppie misurato alla fine del cavo (dove termina la trasmissione) Dipende dalla lunghezza del collegamento Come il NEXT, anche il FEXT (Far End crossTalk) è una paradiafonia, i cui effetti vengono però misurati nel punto di arrivo della trasmissione. NEXT FEXT

FEXT - ELFEXT ELFEXT è il valore di FEXT normalizzato: viene eliminata la dipendenza del FEXT dalla lunghezza del collegamento Si misura in dB e DEVE AVERE IL VALORE PIU’ ALTO POSSIBILE

Return loss Return Loss Indica la quantità di segnale riflessa verso la sorgente a causa di un disadattamento dell’impedenza del cavo Ha un effetto analogo all’attenuazione Return Loss L impedenza si oppone al passaggio di corrente quindi di dati Il cavo quindi deve essere formato da cavi con identica impedenza Piu aumenta la frequenza piu aumentano i disturbi di tipo induttivo L e capacitivo C, quindi si conclude che se per la categoria 5 la riflessione era poco importante in cat. 5e e 6 è fondamentale.

Return loss E’ il rapporto tra potenza trasmessa e potenza riflessa Si misura in dB e DEVE AVERE IL VALORE PIU’ ALTO POSSIBILE

Delay skew Le coppie hanno lunghezze diverse a causa dell’intreccio Impulsi partiti nello stesso istante arriveranno in momenti diversi La differenza temporale tra il primo arrivato e l’ultimo è detta DELAY SKEW 1000 Mbps data stream from transmitter Recombined 1000 Mbps data stream into receiver Tx 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 Rx 1 01010110010 Tx 2 Rx 2 01010101010 Tx 3 Rx 3 Delay Skew Tx 4 Rx 4 Un segnale di 1Gbit viene ripartito in 4 parti da 250 Mbit e trasmesso su ciascuna coppia del cavo per poi venire ricomposto. Se il segnale non viene ricomposto nei tempi stabiliti avremmo una totale perdita del segnale. DEVE AVERE UN VALORE INFERIORE A 50 ns

Categorie 5e e 6 a confronto

La categoria 6 secondo Schneider Electric

Effetti sulla resa della trasmissione I fattori elencati provocano errori nei dati che si ripercuotono sul throughput, provocando: lentezza nel trasferimento dei dati lentezza nell’esecuzione delle applicazioni di rete (es. stampa) perdita di qualità in applicazioni multimediali (es. LAN Streaming Video, Serial Digital Video, videoconferenza) fermi immagine indesiderati (“freezing”) perdita di risoluzione effetto “neve” (pixel bianchi per perdita di dati) sonoro deteriorato immagini fantasma (es. provocate da un eccessivi delay skew)

Effetti sulla resa della trasmissione Prove sperimentali dimostrano che la differenza di prestazioni tra le due categorie è effettivamente notevole: Es: trasmissione di un file di 248 Mbytes con generazione intenzionale di errori lungo 100 m di cavo Rete in cat. 5e: trasferimento completato in 129 secondi (115 Mbytes/min) Rete in cat. 6: trasferimento completato in 72 secondi (206 Mbytes/min)

Effetti sulla resa della trasmissione Cat. 6: 44% più veloce Cat. 5e Cat. 6

Componenti di un solo costruttore! Da ricordare ... Fisicamente, le prese in categoria 6 non sono dissimili da quelle in categoria 5e. Il soddisfacimento delle stringenti condizioni della categoria 6 implica quindi un’elevata sofisticazione tecnologica. Per garantire un’elevata resa della trasmissione in un impianto di cablaggio in categoria 6 occorre che tutti i componenti siano omogenei tra loro. Componenti di un solo costruttore!

La richiesta di portata è cresciuta esponenzialmente nel tempo… 1MBit/s 10MBit/s 100MBit/s 1000MBit/s 10GBit/s Portata

Vita media a confronto Software 1 anno Computer 2 anni Rete (Software) 2 anni Rete (Hardware) 3 anni Sistema di cablaggio 7 anni Cablaggio elettrico 18 anni Costruzione dell’edificio 30 anni

Cat. 6 Categorie Il mercato richiede prestazioni sempre più spinte La rete passiva ha una vita doppia rispetto alle parti attive E’ meglio investire in un sistema di cablaggio ad alte prestazioni, perché più adatto alle evoluzioni future Cat. 6

Fibre ottiche

Caratteristiche della luce La velocità della luce nell’aria o nel vuoto è di circa 300.000 km al secondo La velocità della luce diminuisce passando in un mezzo otticamente piu’ denso La luce viene riflessa da una superficie riflettente, mentre viene rifratta passando da un mezzo ad un altro, aventi indice di rifrazione diverso Il rapporto tra la velocità della luce nel vuoto e la velocità della luce in un mezzo diverso viene chiamato indice di rifrazione

Principio di funzionamento della F.O. : Legge di Snell Raggio riflesso Raggio rifratto Interfaccia Materiale con indice n1 Materiale con indice n2 a1 a2 n1 = indice di rifrazione del core n2 = indice di rifrazione del cladding a1 = angolo di incidenza del raggio luminoso a2 = angolo di incidenza del raggio uscente Raggio incidente

Velocità luce nel vuoto Indice di Rifrazione = Velocità luce nel materiale

Vari indici di Rifrazione Vuoto………………………1.0 Aria………………………. 1.0003 Acqua……………………. 1.33 Cavo in fibra ottica (MM)… 1.457 Cavo in fibra ottica (SM)…. 1.471 Vetro……………………... 1.5-1.9 Diamante………………... 2.42

Caratteristiche della Luce La frequenza rappresenta il numero di volte che un segnale si ripete in un secondo misurata in Hertz (Hz). Per comodità e’ conveniente convertire la frequenza relativa ad ogni colore, in lunghezza d’onda La lunghezza d’onda è la distanza che l’onda elettromagnetica compie in un ciclo Ad ogni colore corrisponde una lunghezza d’onda La lunghezza d’onda viene misurata in micrometri (mm) oppure in nanometri (nm) Le fibre ottiche operano piu’ efficacemente usando la luce infrarossa, invisibile agli occhi umani. L’infrarosso parte approssimativamente da 800 nm

La luce un movimento di onde Raggi cosmici Raggi Gamma Raggi X Luce Ultravioletta Luce Visibile Luce infrarossa Radar eTV FM Radio Short-wave Radio AM Radio suono Subsonic Frequenza(Hz) 1022 –––––– 1020 –––––– 1021 –––––– 1019 –––––– 1017 –––––– 1018 –––––– 1016 –––––– 1014 –––––– 1015 –––––– 1013 –––––– 1011 –––––– 1012 –––––– 1010 –––––– 108 –––––– 109 –––––– 107 –––––– 105 –––––– 106 –––––– 104 –––––– 102 –––––– 103 –––––– 10 –––––– Ultraviolet Violet Yellow Orange Red Infrared Blue Green Wavelength (nm) 400 455 490 550 580 620 750 800 850 1300 1550 Lunghezze d’onda visibili dall’ occho umano ultravioletti infrarossi

Lo spettro elettromagnetico Lunghezza d’onda 490 nm Green 550 nm Yellow Velocità della luce 580 nm Lunghezza d’onda = Orange Frequenza 620 nm Red 750 nm 850 nm Infrared 1300 nm 1550 nm

Struttura della fibra ottica Core Nucleo di materiale dielettrico trasparente (silicio) n1 Cladding rivestimento con lo stesso materiale del core ma di diversa densità n2 Struttura della fibra ottica Primary coating rivestimento primario in acrilato dona alla fibra protezione, flessibilità e robustezza alla trazione

Caratteristiche della fibra ottica La fibra ottica è costituita principalmente da due elementi core e cladding Il cladding avente un diverso indice di rifrazione (n2 minore di n1), mantiene la luce all’interno del core

Parametri della fibra ottica Ampiezza di banda Poiche’ la frequenza dei moderni network computers e’ elevatissima, è consuetudine misurarla in Mega Hertz (MHz) o spesso Giga Hertz (GHz) 1MHz = 1.000.000 Hz 1GHz = 1.000.000.000 Hz Un cavo con maggior ampiezza di banda significa, una maggiore capacità di trasportare segnali La larghezza di banda è dipendente dalla lunghezza del cavo. La larghezza di banda si misura in MegaHertz al Kilometro (MHz.Km). Un cavo in fibra ottica ha tipicamente una larghezza di banda di 500 MHz.Km, mentre un cavo in rame in CAT5 o CAT6 presenta una larghezza di banda compresa tra 100 e 200 MHz su 100 metri

Fonti di attenuazioni Microcurvature Finitura irregolare Bolle Macrocurvature Impurita’ (Assorbimento) Irregolarita’ di densita’ nella fibra (Scattering)

Attenuazione del segnale Diminuzione in potenza di un segnale, dall’ingresso all’uscita della fibra ottica Input Output Innovation La perdita di segnale è misurata in Decibel (dB) Esempi: 3 dB = 50% trasmissione di luce 10 dB = 10% Trasmissione di luce 20 dB = 1% Trasmissione di luce

Fattori negativi Scattering: attenuazione dovuta alla disomogeneità del silicio Assorbimento: Dovute ad impurità contenute nel vetro Dispersione: disuniformità nella propagazione, modale (allargamento dell’impulso), cromatico (non perfetta monocromaticità della sorgente) Determinazione di microscopici centri di dispersone di energia Non c’è possibilità di eliminarle, si possono ridurre lavorando entro certi range Modale: ritardi via via crescenti nella ricezione degli impulsi Cromatico: velocità differenti nella propagazione, causando ritardi di tempo

Parametri Scattering La radiazione luminosa subisce un’attenuazione nell’attraversamento del materiale a causa della disomogeneità della pasta vetrosa E’ direttamente legata alla lunghezza d’onda

Parametri Assorbimento I Finestra= 800-900 nm Messa a punto di metodi di produzione che conferiscono al vetro una grande purezza Si può migliorare la caratteristica trasmissiva della fibra lavorando a determinate lunghezze d’onda, dette finestre Assorbimento di energia da parte di impurità contenute nel vetro Fenomeni di assorbimento nelle regioni dell’infrarosso e dell’ultravioletto non eliminabili, poichè dipendenti dalla natura del materiale I Finestra= 800-900 nm II Finestra= 1250-1310 nm III Finestra= 1500-1550 nm

Le tre finestre ottiche La lunghezza d’onda di 850 nm consente di coprire distanze ragionevoli (2-3 km) usando LED dal basso costo A 1300 nm i LED sono piu’ costosi ma permettono di coprire maggiori distanze grazie ad una minore attenuazione offerta dalla fibra La terza finestra (1550 nm) viene usata nelle fibre monomodali per lunghe distanze. Sono impiegati dei laser e si possono coprire distanze fino a 100 km

Dispersione cromatica Parametri Dispersione cromatica Non perfetta monocromaticità delle sorgenti Le componenti si propagano con velocità differenti, presentandosi all’uscita con tempi di ritardo variabili Più è ampio lo spettro del segnale trasmesso, più grande risulterà la perdita di segnale La dispersione è relativa alla lunghezza d’onda e quindi al colore della fonte luminosa L’abbassamento della perdita si ottiene operando sul diametro o sul profilo del Core

Fibra Multimodale Parametri Dispersione Modale Segnale in uscita Segnale in ingresso Il flusso si propaga con percorsi e modi differenti, creando ritardi crescenti, e variazione di impulsi,

Tipologie di fibre ottiche Monomodale Core 9 mm Cladding 125 mm Coating 250 mm Rivestimento esterno 600 mm Multimodale 50 mm 125 mm 250 mm 900 mm Graded index 62.5 mm 125 mm 250 mm 900 mm

Fibra Monomodale Fibra monomodale n2 n1 cladding core Segnale in ingresso n1 n2 core cladding

Fibre ottiche monomodali Aspetti positivi Propagazione del segnale solo nel modo fondamentale, (riduzione della dispersione modale) Trasmissione di segnale per lunghe tratte Aspetti negativi Difficoltà di allineamento del core nelle giunzioni e nell’accoppiamento Sorgenti di luce più sofisticate e quindi costi più elevati

Angolo di Accettazione E’ l’angolo di incidenza con cui il raggio di luce deve essere iniettato nell’estremità della fibra ottica Tutti i raggi iniettati nella fibra, all’interno di questo angolo chiamato “cono” di accettanza, si propagano nella direzione ottimale Ha valori compresi tra 0.1e 0.2

Fibra Multimodale Fibra Step Index Profilo dell’indice di rifrazione

Fibra Multimodale Sorgenti di luce realizzate a costi minori (LED) Aspetti positivi Sorgenti di luce realizzate a costi minori (LED) Maggior ampiezza di banda Aspetti negativi Brevi distanze Elevata dispersione modale,dovuta alle differenti velocità dei raggi esterni con gli interni

Fibra Multimodale Granded Index Profilo dell’indice di rifrazione Fibra Graded Index E’ una via intermedia tra la monomodale e la multimodale La costruzione del Core e del Cladding è realizzata cambiando il livello di “drogaggio” del silicio I raggi non eseguono delle vere e proprie riflessioni, ma delle continue rifrazioni Si crea una sorta di equalizzazione che riducendo la dispersione

Performance della F.O. Multimodale Attenuazione Banda < 3.5 dB/km a 850 nm < 1.5 dB/km a 1300 nm > 500 MH-Km a 850 nm > 500 MHz-Km a 1300 nm 62.5/125 < 3.5 dB/Km a 850 nm > 200 MHz-Km a 850 nm < 1.5 dB/Km a 1300 nm

Conclusioni Assenza della dispersione modale, e nucleo estremamente piccolo Uscita contemporanea dei segnali e quindi maggiore banda disponibile Minore attenuazione della fibra graded index rispetto alla step index Larghezza di banda compresa tra 150 e 1000 MHz.km, molto maggiore rispetto alle fibre step index Le fibre graded index sono le piu’ diffuse attualmente nelle reti di comunicazione locali

Test sulla fibra ottica

Metodi di misura per la perdita di luce La potenza è spesso misurata in watt ma è molto più utile la misura in decibel (dB). Il decibel è usato per esprimere il rapporto dell’intensità di luce (in watt) nei sistemi ottici. In particolare, è il rapporto tra la potenza entrante in un componente e la potenza uscente da un altro componente. La quantità di luce “persa” in un componente ottico appartenente ad un link, può essere quantificata con un numero espresso in decibels (dBs). La paerdita di luce in una fibra e’ proporzionale alla distanza percorsa. Perciò la misura significativa e’ l’attenuazione per chilometro - dB/km

Misura della potenza ottica P ingresso Watts P uscita Watts Link in fibra Attenuazione del link (dB) = -10log10 P out P in NB Il link include il tratto di fibra piu’ due connettori

Potenza assoluta e relativa Il dB e’ una misura della potenza “relativa” E’ utile avere un amisura “ assoluta da comparare, per esempio, con l’uscita di un LED oppure di un laser La potenza assoluta e’ misurata in dBm 0dBm è equivalente ad un milliwatt. -dBm è una potenza più piccola di un milliwatt +dBm e’ una potenza maggiore di un milliwatt

Scala dei dei dBm 0dBm 1mW 1000µW 100% -3dBm 0.5mW 500 µW 50% -10dBm dBm = dB basati su 1 mW 0dBm -3dBm -10dBm -20dBm -30dBm -40dBm -50dBm 1mW 1000µW 100% 0.5mW 500 µW 50% 0.1mW 100 µW 10% 0.01mW 10 µW 1% 0.001mW 1 µW 0.1% 0.0001mW 0.1 µW 0.01% 0.00001mW 0.01 µW 0.001%

Il Link ottico è formato da: Fibra Connettori (maschio e femmina) Splices (meccanici o a fusione) Si usano dei trasmettittori e dei ricevitori per inviare la luce attreverso dei patchcords connessi al link.

Il Link ottico -20 dBm -30 dBm Tx Rx Patch panel Wall outlet

Alcune caratteristiche di cavi

Lunghezze dei Link La lughezza del link dipende dalla velocità e dal tipo di applicazione usata sul sistema. Riferirsi al Design Planning and Installation Manual per una lista completa. La lunghezza massima di un Link su una fibra multimodale è 2 Km La lunghezza massima di un lik per una fibra monomodale e’ di 5 Km La lunghezza massima di un link operante ad 1 Gbit/s (Gigabit Ethernet) è 550 m per un afibra 50/125

Continuità e modalità di test Una luce bianca e’ utile ma solo per corte distanze. Una luce laser rossa su puo’ “vedere” su lunghe distanze Il laser rosso è utile per testare la continuità e trovare problemi come: Rotture di fibre tra la scatola di terminazione ed il patch panel Fibre non inserite correttamente nelle V-Grooves Trasmettittore non connesso al ricevitore (assenza di incrocio Per misuare la perdita di luce si utilizzano I power meter e light source alla lunghezza d’onda di 850 e 1300 nm.

Testare ogni link sia a 850 nm che a 1300 nm Modalità di test Testare ogni link sia a 850 nm che a 1300 nm I mezzi usati nei test devono essere usati in maniera conforme ai manuali d’uso e devono essere calibrati almeno una volta all’anno

I seguenti dati DEVONO essere inclusi nel risultato del test Modalità di test I seguenti dati DEVONO essere inclusi nel risultato del test Luogo del test Data del test Nome delle persone che hanno eseguito il test Apparecchiature usate e modalità del test Data di calibrazione e numero seriale dell’attrezzatura Dettagli della misura di attenuazione di ogni link (fibra) sia a 850 nm che a 1300 nm

Componenti attivi ottici

Media converter Costi Ridotti di Optoelettronica con maggiore densità Media Converter Tradizionale di tipo ST Costi Ridotti di Optoelettronica con maggiore densità Integrazione in un singlolo ASIC

Scheda di rete ibrida

Soluzioni Ibride Apparati attivi (switch o hub) con porte in rame Schede di rete per PC con porte in rame Distribuzione orizzontale in fibra ottica La conversione si effettua con media converter RJ45/ottico agli estremi di ciascuna tratta

Cavo orizzontale Voltion Presa utente ottica VF-45 Soluzioni Ibride Dorsale ottica Volition Cavo orizzontale Voltion Switch porte RJ45 Media converter Volition Bretella ottica Volition Media Converters Volition Patch Panel Ottico VF-45 Presa utente ottica VF-45

Fibra ottica Cavo Orizzontale F.O. Switch ottico Scheda di rete Bretella Ottica Presa Placca Cavo Orizzontale F.O. Cassetti Connettore ottico

propagazione possibili Fibra ottica MULTIMODALE MONOMODALE Infiniti angoli di propagazione possibili Propagazione lineare

Connettori per fibra ottica SC e ST simplex SC duplex e MT/RJ

Fibre preconettorizzate

Pannelli di permutazione per fibre

Dorsali telefoniche Cavo di dorsale per fonia, modem, fax Telefoni BCA (a 1 coppia) 1 coppia per ogni telefono collegato, incrementato di circa il 25% per sviluppi successivi; Telefoni digitali/speciali (a 2 coppie) 2 coppie per ogni telefono collegato Cavo di dorsale per dati Il conteggio delle coppie varia in funzione dei servizi e del posizionamento degli apparati

Glossario della rete LAN Ethernet

Grazie della vostra partecipazione La formazione......continua