Le linee di trasmissione di reti

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I cavi comunemente impiegati nelle reti sono, in generale di due tipi: il cavo coassiale e il doppino telefonico ritorto TP (twisted pair).

Cavo coassiale: Il cavo coassiale qui adottato non è molto diverso da quello usato nel campo TV. I cavi comunemente impiegati nelle reti presentano guaina esterna protettiva in PVC o Teflon. La differenza fra i due è solo per motivi di sicurezza, giacché il PVC è infiammabile ed emette gas tossici, e pertanto va impiegato solo quando il cavo è isolato dall’ambiente (per esempio dentro opportune canaline). I cavi coassiali più comuni sono RG-8 (Z₀ = 50 Ω), RG-11 (Z₀ = 50 Ω), RG-58 (ZQ = 50 Ω).

TP: I cavi TP dedicati alle reti sono progettati per garantire una affidabile trasmissione dati. Questi cavi possono essere non schermati e allora sono contraddistinti dalla sigla UTP (Unshielded Twisted Pair), mentre se i cavi sono schermati sono indicati con l’acronimo STP (Shielded Twisted Pair). Il cavo impiegato nelle reti ha un’impedenza di 100 Ω ed è costituito da 8 fili (4 coppie).

Connettore RJ45 per cavi UTP con schema di cablaggio IEEE per reti 10BASET.

La qualità dei cavi TP è espressa attraverso la Categoria di appartenenza. Le Categorie idonee all’impiego nelle reti va dalla 3 alla 5: la Categoria 3 è quella normale, mentre l’affidabilità aumenta con le categorie 4 e 5.

Il connettore idoneo per questi cavi è il connettore RJ45, simile a quello usato nei telefoni, ma di dimensioni maggiori perché deve contenere otto fili. Questo connettore è usato in tutte le reti che funzionano su doppino.

Si noti che indipendentemente dal cavo adottato, la trasmissione in banda base su rame rimane invariata. Il segnale varia tra valori di tensione bipolari (negativi e positivi) secondo il codice Manchester (transizione -/+ o +/- in presenza rispettivamente del bit 1 o 0). Questo codice ha il vantaggio di rendere molto più sicuro il riconoscimento degli 1 e degli 0, giacché essi sono espressi non dall’ampiezza dell’impulso, ma dall’inversione di polarità, facilmente riconoscibile anche in presenza di disturbi. 

Architettura di una rete
L’architettura di una rete è definita dalla struttura e dai suoi componenti costitutivi sia hardware, che software.
Le variabili che determinano l’architettura di una rete sono: 

• il tipo di mezzo trasmissivo usato.
• la tecnica di trasmissione.
• la topologia.
• la tecnica d’accesso al mezzo.
• la velocità di trasmissione. 

Di seguito descriviamo per sommi capi due tipi di architettura di rete: la rete Ethernet e la rete Token Ring. 

Caratteristiche generali della rete Ethernet
L’architettura di una rete Ethernet presenta una topologia a bus lineare, ma può essere realizzata anche con topologia a stella e a bus/stella. La trasmissione dei dati può raggiungere velocità massime di 100 milioni di bit al secondo (100 Mbps). Qualsiasi PC della rete può accedere al mezzo per trasmettere i dati quando vuole, con l’unico vincolo che la linea deve essere libera. Tale tecnica d’accesso è del tipo casuale e viene denominata CSMA/CD. Comunemente i vari PC della rete sono collegati mediante un particolare cavo noto come UTP, che è un particolare cavo non schermato simile a quello telefonico ma ad otto fili. Questo mezzo trasmissivo, il cavo UTP, grazie alla sua facilità d’impiego e al suo basso costo, ha soppiantando ormai in modo consistente il cavo coassiale sottile.

Frame Ethernet.

Un altro mezzo trasmissivo impiegato nel cablare reti operanti in ambienti molto disturbati da interferenze elettromagnetiche (come quelle prodotte da macchine elettriche) è la fibra ottica.

Mentre, dove non esistono questi problemi di interferenza, è possibile, una tecnologia molto giovane, anzi appena nata, che permette di realizzare connessioni anche senza impiegare fili (Wireless), ma semplicemente utilizzando opportuni dispositivi ricetrasmittenti.

In ogni caso, qualunque sia la tecnica di cablaggio della rete, i dati utili da trasmettere, per garantire il recapito corretto da parte del destinatario, devono essere organizzati in un modo particolare, aggiungendo prima e dopo altri dati. Proprio come facciamo in una spedizione postale, dove il contenuto viene opportunamente impacchettato con tanto di indirizzo del destinatario e del mittente, magari descrivendo anche il contenuto. Nel campo della trasmissione dati, la struttura che infine assumono i dati dopo 1’“impacchettamento” prende il nome di trama o frame.
In figura si riporta la struttura del pacchetto (trama o frame) di tipo Ethernet. 

• Preambolo indica l’inizio del frame.
• Destinazione e Origine indicano gli indirizzi del destinatario e di chi trasmette.
• Tipo identifica il protocollo del livello di rete.
• CRC contiene un efficiente controllo di errore. 

Caratteristiche generali della rete Token Ring
La topologia nativa della rete Token Ring è ad anello fisico. Questa rete definita dal protocollo IEEE 802.5, nelle applicazioni odierne viene realizzata con cablaggio a stella. A questo scopo si impiegano degli HUB (Token Ring), che pur permettendo, come abbiamo detto, un cablaggio a stella fanno in modo che il funzionamento logico rimanga ad anello. Il Token, che circola nella rete attraversa i computer uno dopo l’altro proprio come in un collegamento ad anello.

Un HUB token ring che realizza una rete elementare con cablaggio a stella, ma connessione logica ad anello.

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