Mezzi Trasmissvi - Client Server - Dipartimento di Ingegneria dell

I MEZZI TRASMISSIVI
Ing. Gianluca Daino
Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
Università degli Studi di Siena
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I mezzi trasmissivi.
Per realizzare le diverse tipologie di rete (Lan, Man e Wan) è necessario collegare
fisicamente le apparecchiature di rete mediante opportuni mezzi trasmissivi. I mezzi
trasmissivi sono suddivisi in 3 categorie in funzione del tipo di fenomeno fisico
utilizzato per la trasmissione dei dati.
• Mezzi elettrici: sfruttano le proprietà dei metalli di condurre l’energia. Per
trasmettere i dati si associano ai bit particolari valori di tensione.
• Onde radio (mezzi wireless): il fenomeno fisico utilizzato è l’onda
elettromagnetica, una combinazione di un campo elettrico e ed una campo
magnetico variabili, che ha la proprietà di riprodurre a distanza una corrente elettrica
in un dispositivo ricevente.
• Mezzi ottici: laser, led e fibre ottiche, in cui il fenomeno fisico utilizzato è la luce.
Caratteristiche dei mezzi trasmissivi
Attenuazione
Tutti i fenomeni fisici utilizzati per la trasmissione dei dati si basano sul trasporto di
una qualche forma di energia che codifica l’informazione (segnale), a cui il sistema
fisico attraversato si oppone determinando una attenuazione dell’energia trasmessa.
L’attenuazione viene espressa generalmente in dB/Km (decibel al chilometro).
Banda Passante
L’attenuazione è inoltre diversa in funzione della frequenza. L’intervallo di frequenze
che possono essere trasmesse senza eccessiva attenuazione è chiamata banda passante.
Normalmente la banda passante è data dai valori di frequenza minimo e massimo in cui
la potenza del segnale si dimezza.
Distorsione
Il diverso comportamento del mezzo trasmissivo in funzione della frequenza genera
anche distorsione, cioè l’alterazione dell’andamento nel tempo del segnale.
Rumore
Ad alterare il segnale concorre anche il rumore, cioè la sovrapposizione al segnale di
energia proveniente da elementi esterni al sistema trasmissivo (disturbi
elettromagnetici).
Banda Passante
Risposta in frequenza.
Decibel
Per i fenomeni descritti non è importante quantificarne l’effetto in termini assoluti,
bensì in termini relativi, cioè determinare quanto viene alterato il segnale trasmesso. Si
usa come unità di misura il decibel (dB), grandezza che esprime il rapporto, in termini
logaritmici, di due grandezze fisiche:
attenuazionedB = 20 log Vin
Vout
Il cavo coassiale
Il cavo coassiale ha al suo interno un filo conduttore di rame. Il cavo che
ricopre il filo serve a garantire l'isolamento tra il filo di rame ed uno
schermo di metallo intrecciato. Tale schermo limita le interferenze esterne.
Per molto tempo il cavo coassiale è stato l'unica possibilità per la cablatura
di reti locali ad alta velocità, nonostante alcuni svantaggi: non si poteva
piegare facilmente ed era soggetto a frequenti rotture meccaniche ai
connettori.
Il cavo coassiale
Conduttore centrale
Dielettrico
Isolante
Conduttore esterno
• E’ costituito da due conduttori concentrici separati da dielettrico . I diversi tipi di cavi coassiali si
distinguono per il diametro del conduttore interno d e di quello esterno D e sono spesso indicati con
la sigla d/D.
I tipi di cavi coassiali per le applicazioni telefoniche sono i seguenti :
2,6 / 9,5 mm
All’aumentare del diametro
dei conduttori diminuisce
l’attenuazione e aumenta la
velocità
1,2 / 4,4 mm
0,7 / 2,9 mm
Caratteristiche dei cavi coassiali usati in telefonia
Tipo di cavo Attenuazione a 1MHz (in Db/Km)
Velocità di trasmissione(Mbit/sec)
2,6 / 9,5
2,32
140
1,2 / 4,4
5,3
34
0,7 / 2,9
8,9
8
Il doppino telefonico (Twisted Pair)
Il doppino è il mezzo trasmissivo classico della telefonia e consiste in due fili di rame
ricoperti da una guaina isolante e ritorti (o "binati" o "twisted") detti comunemente
"coppia" (pair, in inglese, da cui twisted pair o TP).
Le caratteristiche principali sono:
• Basso costo e grande maneggevolezza;
• Banda di trasmissione piccola;
• Attenuazioni medie.
Il doppino telefonico (Twisted Pair)
ESEMPIO TIPICO
DELL’ATTENUAZIONE
INTRODOTTA DA UN
DOPPINO TELEFONICO
AL VARIARE DELLA
FREQUENZA
( diametro doppino 0,6 mm)
ATTENUAZIONE
(dB/Km)
10
0,1
1
0,1
1
10
100
1000
f (KHz)
Categorie di doppini telefonici
-La categoria 1 (Telecommunication) comprende i cavi adatti unicamente a telefonia
analogica.
-La categoria 2 (Low Speed Data) comprende i cavi per telefonia analogica e digitale
(ISDN) e trasmissione dati a bassa velocità (per esempio linee seriali).
-La categoria 3 (High Speed Data) è la prima categoria di cavi adatti a realizzare reti locali
fino a 10 Mb/s (Ethernet a 10Mb/s e Token-Ring a 4Mb/s).
-La categoria 4 (Low Loss, High Performance Data) comprende i cavi per LAN Token-Ring
fino a 16 Mb/s.
- La categoria 5 (Low Loss, Extended Frequency, High Performance Data) comprende i
migliori cavi disponibili, per applicazioni fino a 100 Mb/s, su distanze di 100 metri.
LE FIBRE OTTICHE
Una fibra ottica è costituita da un cilindro interno detto nucleo (core), e da una corona esterna
detta mantello (cladding). Il materiale di costruzione è il vetro. Il vetro, se stirato a dimensioni
micrometriche, perde la sua caratteristica di fragilità e diventa un filo flessibile e robusto.
Il core ed il cladding hanno indici di rifrazione (misura della capacità di riflettere la luce)
diversi (n1 e n2), ed il primo è più denso del secondo. La differenza negli indici di rifrazione
determina la possibilità di mantenere la luce totalmente confinata all'interno del core.
ESEMPIO :
diametro nucleo : 2,5 mm, n1 =1,527
diametro mantello : 40 mm, n2 =1,517
LE FIBRE OTTICHE
Il grande successo delle fibre ottiche è dovuto a diversi fattori tra cui:
- totale immunità da disturbi elettromagnetici, non impiegando materiali conduttori, e
trasportando particelle (fotoni) elettricamente neutri;
- alta capacità trasmissiva: sono operative fibre ottiche a 2 Gb/s;
- bassa attenuazione: alcuni decimi di dB/Km;
- dimensioni ridottissime e costi contenuti.
Schema generale di un sistema di comunicazione in fibra ottica
1 0 1 0 0 1 1 0
10 1 0 0 1 1 0
10 1 0 0 1 1 0
SORGENTE
OTTICA
•
•
Sorgenti ottiche
•
LED ( Light Emittor Diode) : dispositivi con
costo ridotto, ma con basse prestazioni
•
LASER :sorgenti per reti con prestazioni
medio-alte
Rivelatori ottici
•
PIN (Positive-Intrinsic- Negative)
•
APD ( Avalanche PhotoDiode)
RIVELATORE
OTTICO
LE FIBRE OTTICHE MONOMODALI
MONOMODALE
MONOMODALE
MANTELLO
NUCLEO (CORE)
LASER
LASER
MONOMODALE
MONOMODALE
Per risolvere definitivamente il problema della dispersione modale si usano
le fibre ottiche monomodali.la fibra ottica monomodale ammette una sola
modalita’ propagativa.sulle fibre monomodali si trasmette con laser costosi,
ma si coprono distanze maggiori a velocita’ maggiori rispetto alle fibre
multimodali.
MODELLO
CLIENT/SERVER
POSSIBILI STRUTTURE DEL SISTEMA
INFORMATIVO
La struttura di un sistema informativo può essere basata su due filosofie diverse :
z
Mainframe : in questa struttura una macchina (mainframe) effettua tutte le
operazioni sui dati, memorizza i dati e li distribuisce all’utente. L’utente ha a
disposizione un terminale stupido nel senso che non richiede capacità elaborative,
ma viene usato soltanto come unità di visualizzazione e di inserimento dati.
z
Client/Server :
Il sistema è formato da due tipi di moduli : il client e il server, che generalmente sono
eseguiti su macchine diverse collegate in rete.
Il server svolge le operazioni necessarie per realizzare un servizio; ad esempio
gestisce le banche dati, gestisce l’aggiornamento dei dati e la loro integrità,....
Il client può effettuare alcune operazioni e quindi richiede un terminale con capacità
elaborative ( generalmente un PC). Tipicamente il client gestisce la porzione di
interfaccia utente dell’applicazione, verifica i dati inseriti e provvede ad inviare al
server le richieste formulate dall’utente. Inoltre gestisce le risorse locali, come la
tastiera, il monitor, la CPU, e le periferiche. In pratica il client è quella parte
dell’applicazione che l’utente vede e con la quale interagisce.
L’affermazione di questo modello è legata alla disponibilità di reti locali a basso costo
ed alla diffusione della rete Internet, in cui i servizi seguono tale struttura.
Architettura CLIENT/SERVER
La maggior parte dei servizi telematici offerti da
Internet si basano su una particolare modalita’ di
interazione denominata tecnicamente architettura
client-server. Tale nome indica un software che e’
costituito da due moduli integrati ma distinti,
residenti generalmente su calcolatori diversi.
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Cos’e’ un client/server
computing?
In un ambiente client/server, sul computer client e’ in
esecuzione un software applicativo (programma client ).
Il programma client :
– Abilita l’utente a spedire una richiesta di informazione al
server.
– Formatta la richiesta in modo che il server possa capirla.
– Formatta la risposta del server in modo che l’utente
possa leggerla
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Cos’e’ un client/server
computing?
In un ambiente client/server, sul computer server viene
eseguito un software applicativo chiamato programma server.
Il programma server :
– Riceve una richiesta da un client e processa la richiesta
– Risponde, spedendo l’informazione richiesta, al client
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Il modello client-server
z
z
z
Il termine server è applicabile a qualsiasi programma che offra
un servizio accessibile su una rete. Un server accetta una
richiesta sulla rete, esegue il suo servizio e restituisce il
risultato al mittente
Per i servizi più semplici, ogni richiesta arriva in un unico
datagram IP e il server restituisce una risposta in un altro
datagram.
Un programma in esecuzione diventa un client quando invia
una richiesta a un server e aspetta una risposta
Server side
z
z
I programmi server di solito sono molto più difficili da
scrivere dei client, perché devono gestire più richieste
simultaneamente, soprattutto se serve molto tempo per
elaborare una singola richiesta (ad esempio, si consideri un
server di trasferimento file responsabile della copia di un
file su un'altra macchina).
Tipicamente questi server sono costituiti da due parti: il
programma principale o primario, che ha il compito di
accettare nuove richieste e un insieme di moduli ausiliari o
secondari che si occupano della gestione di singole richieste.
Alternative al modello client-server
Peer-to-peer o servent: tutti i programmi agiscono sia da client
sia da server. Es: i programmi di scambi audio e video
(WinMx, Kazaa, ecc.)
Raccolta anticipata o caching; il programma client raccoglie
periodicamente tutte le informazioni potenzialmente
necessarie e le memorizza localmente