Test Page for the Apache Web Server on Red Hat Linux

Comunicaţia fără fir

Nevoia de comunicare a oamenilor din timpurile de azi face ca de multe ori infrastructura clasică pe bază de cupru sau fibră să fie insuficientă pentru a menţine conectivitatea dintre utilizatori şi servicii. Sistemele fără fir, ca cel de transmisie radio terestră, au apărut ca un prim nivel de broadcasting de sunet şi ca un substitut al telefonului fix. Mai târziu, lansarea sateliţilor de comunicaţie a făcut posibilă eliminarea necesităţii unei linii de vizibilitate directă între receptori şi sursa serviciilor, pentru unde radio spaţiale. Sistemul de telefonie mobilă a satisfăcut nevoia de comunicare permanentă a utilizatorilor în mişcare, iar reţelele locale fără fir au apărut la fel de natural, pentru a conecta utilizatorii în reţele de date, fără a pune la punct o infrastructură complexă şi costisitoare de cablu de cupru sau fibră.

În general, comunicaţiile folosesc benzi de frecvenţă înguste, pentru o alocare a puterii cât mai

Sistemele de comunicaţie fără fir sunt proiectate astfel încât să facă uz cât mai complet de proprietăţile fizice ale benzilor de frecvenţă pe care le folosesc. În domeniul undelor radio şi microundelor (benzile cele mai folosite pentru comunicaţii fără fir), VLF (Very Low Frequency), LF (Low Frequency), MF (Medium Frequency), HF (High Frequency), VHF (Very High Frequency), SHF (Super High Frequency), EHF (Extra High Frequency))

• 
  undele de frecvenţă joasă şi medie (VLF, LF, MF) (3 KHz - 3 MHz):
  
  • 
    sunt numite şi unde terestre, pentru că se propagă la suprafaţa Pământului, ghidate de ionosferă în lungul curburii Pământului;
    
  • 
    depăşeşte obstacolele şi se propagă uşor prin clădiri datorită lungimilor de undă mari, care fac ca difracţia să fie maximă;
    
  • 
    sunt folosite în comunicarea la distanţe mari şi pentru transmisiile radio de lungime de undă mare şi medie;
    

• 
  undele de frecvenţă înaltă (HF) (3-30 MHz):
  
  • 
    sunt numite şi unde celeste, pentru ca nu tind să se propage la suprafaţa Pământului, dar nici nu se disipă în spaţiu; propagarea undelor se face prin reflexie repetată de straturile înalte ale ionosferei, astfel că undele pot parcurge distanţe mari şi pot fi recepţionate în afara liniei directe de vizibilitate;
    
  • 
    sunt folosite în comunicarea la distanţe medii (între 500 şi câteva mii de kilometri) şi pentru transmisiile radio de lungime de undă scurtă;
    
• 
  undele de frecvenţă foarte înaltă (VHF) (30-300 MHz):
  
  • 
    sunt numite unde spaţiale pentru ca nu urmează linia Pământului şi nu se reflectă de ionosferă, deci pot fi recepţionate numai în linia de vizibilitate directă;
    
  • 
    sunt folosite pentru comunicaţii de rază mijlocie (70-100 Km la sol, câteva sute de Km în aer), comunicaţii mobile şi transmisii de sunet;
    
• 
  undele de frecvenţă ultra înaltă (UHF) (300-3000 MHz):
  
  • 
    sunt unde spaţiale (numite microunde sau unde centimetrice) intens folosite în sistemele de comunicaţie actuală pentru transmisii de rază mică, transmisii TV şi legături punct la punct;
    
• 
  undele de frecvenţă super înaltă (SHF) (3-30 GHz):
  
  • 
    sunt unde spaţiale folosite în comunicaţiile pe bază de sateliţi, în sistemele radar şi pentru legături punct la punct.
    

Pentru microundele de frecvenţă mare, absorbţia în aer este destul de puternică pentru a face undele cu frecvenţa mai mare de 400GHz inutilizabile. În plus, pentru toate undele din clasa microundelor, absorbţia în aer este un factor important, fapt care limitează raza de transmisie.

Astfel, unele părţi din spectrul electromagnetic pot fi folosite pentru comunicaţie, dar mai multe părţi nu au proprietăţile necesare.

Cum undele potrivite formează o resursă finită, există instituţii care fixează legi asupra drepturilor de folosire a spectrului : FCC (Federal Communications Commission) în Statele Unite, ETSI (European Telecommunications Standards Institute) în Europa. Benzile de frecvenţă asupra cărora există legi de folosire formează spectrul licenţiat. Exemple includ benzile radio AM şi FM, benzile alocate telefoniei celulare şi transmisiei televizate, benzile aviaţiei, ale sistemului GPS şi multe altele.

Alte benzi au rămas nelicenţiate, pentru a servi anumite sisteme, cum sunt reţelele locale fără fir, sistemul Bluetooth sau telefoanele fără fir. Aceste sisteme lucrează în anumite benzi nelicenţiate, care sunt cunoscute sub denumirea de „benzile industriale, ştiinţifice şi medicale'' (ISM, Industrial, Scientific, and Medicine Bands):

Fibră optică

Fibra optică este cel mai nou mediu de transmisie dezvoltat pentru reţele de calculatoare, având numeroase avantaje faţă de cablurile de cupru, dintre care cele mai importante sunt: viteza de transmisie mult superioară pe care o suportă şi imunitatea la interferenţe electrice. Principalele dezavantaje sunt costul şi dificultatea manevrării şi instalării. Acest mediu este folosit cu preponderenţă pentru legături punct la punct la distanţe mari (peste câteva sute de metri).

Un sistem de transmisie pe fibră optică este format dintr-un emiţător (LED sau laser), fibră transportoare şi un receptor. Semnalul pe fibră optică este de fapt unda luminoasă emisă de un LED sau de un laser, în funcţie de tipul de fibră.

Structura. Fibra optică singlemode şi multimode

Interiorul fibrei optice este format din core (miez) şi clading, două tuburi concentrice de sticlă, inseparabile, având indici de reflexie diferiţi. Propagarea semnalului se bazează pe fenomenul de reflexie totală. Clading-ul, foarte subţire, cu diametrul de 125 microni, este învelit în trei straturi protectoare: un strat numit buffer, de obicei colorat, un înveliş rezistent de protecţie fabricat din kevlar (din acest material se fabrică şi vestele anti-glonţ) numit Aramid Yarn şi o jachetă exterioară din PVC. Aceste trei învelişuri au rol de protecţie pentru partea din sticlă care este foarte fragilă.



Figura 22. Structura fibrei optice
În funcţie de modul de transmisie şi implicit de dimensiunea core-ului, fibrele optice se împart în două categorii: single mode şi multimode.

Fibra multimode are dimensiunea core-ului de 50 sau 62,5 microni, acest lucru permiţând transmiterea semnalului prin reflexie în pereţii core-ului. Acest tip de fibră permite distanţe mai mici decât cea single-mode (deoarece lumina are un drum mai lung de parcurs), însă este mai ieftină şi mai uşor de folosit (mai uşor de terminat cu conectori şi de sudat). De asemenea, echipamentele care emit semnal pe fibra optică multimode sunt mai ieftine, deoarece folosesc LED-uri (light emiting diode), folosind lungimi de undă de 850 sau 1300 nanometri. Aceste echipamente cu LED-uri nu sunt periculoase omului (nu afectează ochii).

Figura 23. Structura fibrelor optice single-mode şi multimode
Fibra optică single mode are o dimensiune a core-ului de 10 microni (mai nou între 5 şi 8 microni), acesta acţionând ca un ghidaj pentru raza luminoasă a semnalului care se transmite astfel aproape fără reflexie. Fibra optică single mode permite distanţe mai mari de transmisie decât cea multi mode, însă este mult mai scumpă şi impune precauţii speciale. Echipamentele terminale folosesc lasere pentru a emite semnal luminos cu lungimi de unda de 1310 sau 1550 nanometri. Deoarece laserul emite o undă luminoasă foarte puternică şi focalizată, aceste echipamente pot produce leziuni grave ochiului (Aşa că dacă vreţi să vedeţi lumină într-o fibră optică alegeţi un echipament multimode sau o lanternă!). De asemenea, echipamentele de single mode sunt mai scumpe decât cele de multimode. Din punt de vedere al vitezei maxime de transmisie, limita fizică este impusă de tehnologia folosită de echipamentele terminale, mai exact de viteza cu care sunt convertite impulsurile electrice în semnal optic, limita teoretică a lăţimii de bandă pe fibra optică în sine fiind foarte mare (80 Tbps). Deşi, de exemplu, standardul Ethernet 802.3 pentru transmisie pe fibra optică limitează lungimea unui segment de fibră optică multimode la 2 Km şi unul de single mode la 3 Km, trebuie menţionat că aceste limite se referă la modul de funcţionare CSMA-CD (atunci când sunt posibile coliziuni - vom detalia în capitolul 3). Deoarece în cazul legăturilor de fibră optică avem de-a face cu legături punct la punct, unde transmisia este full-duplex şi nu există posibilitatea apariţiei coliziunilor, limitarea distanţei maxime la care se poate întinde un segment de fibră optică este dată numai de puterea de emitere a dispozitivelor terminale, putând ajunge în cazul transmisiei single mode şi la 120 de Km pentru FastEthernet şi mult mai mult pentru alte tehnologii.

Comparaţie între fibrele optice şi firul de cupru

La începuturile apariţiei fibrei optice au existat păreri conform cărora în "câţiva" ani, firele de cupru vor fi înlocuite cu fibră optică în totalitate. Acest lucru este greşit. Printre avantajele pe care le prezintă firele de cupru menţionăm: preţul scăzut, uşurinţa în instalare, nu necesită atenţie sporită în utilizare (nu puteţi călca zilnic pe el, însă dacă totuşi aţi călcat odată, nu se întâmplă nimic, la fibra optică însă...). Aceste avantaje fac firele de cupru mediul ideal pentru cablări în reţele mici şi mijlocii în interiorul clădirilor, unde nu se justifică fibra optică. Dintre dezavantajele majore are firelor de cupru menţionăm: sunt susceptibile la interferenţe electrice şi pot fi folosite pe distanţe relativ mici - oricum mult, mult mai mici decât echivalentul lor în fibră optică.

Fibra are multe avantaje. În primul rând, lărgimea de bandă pe care o suportă este mai mare decât a cuprului. Un singur cablu de fibră optică multimode (ce conţine mai multe fibre) poate purta acum aproape 5 milioane de convorbiri telefonice simultane. Fibra are avantajul ca nu este afectată de şocurile electrice, de interferenţa câmpului electromagnetic sau de căderile de tensiune. De asemenea, nu este afectată de substanţele chimice corozive din aer, fiind ideală pentru mediile aspre din fabrici. Companiile de telefoane preferă fibra şi din alt motiv: este subţire şi foarte uşoară. Canalele cu cabluri sunt în general pline până la refuz, iar prin înlocuirea cuprului cu fibră se golesc canalele, iar cuprul are o valoare foarte bună pe piaţă. În plus, 900 de cabluri torsadate de 1 km lungime cântăresc 7250 kg. Un cablu ce conţine 24 fibre şi are aceeaşi capacitate cântăreşte doar 60 kg, acest lucru reducând drastic necesitatea unor echipamente mecanice scumpe care trebuie întreţinute. În fine, fibrele nu pierd lumina şi sunt foarte dificil de interceptat. Acest lucru le oferă o excelentă securitate. Motivul pentru care fibra este mai bună decât cuprul este intrinsec. Electronii în mişcare dintr-un cablu interacţionează cu alţi electroni şi sunt influenţaţi de alţi electroni din afara cablului. Fotonii dintr-o fibră nu interacţionează între ei şi nu sunt afectaţi de fotonii din exterior.

Pe de altă parte, fibra este o tehnologie nefamiliară şi necesită o pregătire pe care mulţi ingineri nu o au. Terminarea fibrei (adică ataşarea conectorilor) este un procedeu delicat care necesită multă pregătire şi experienţă. De asemenea, fibra optică este suficient de pretenţioasă, necesită o utilizare mai "delicată" (nu poate fi folosită ca un cablu UTP - să fie îndoită prea tare, să fie călcată, să fie strânsă după piciorul mesei, etc) Deoarece transmisia optică este prin natura ei unidirecţională, comunicaţiile bidirecţionale necesită fie două fibre, fie două benzi de frecvenţă diferite pe aceeaşi fibră. Nu în ultimul rând, interfeţele pentru fibră costă mult mai mult decât interfeţele electrice.

Cu toate acestea, este o certitudine faptul că în viitor toate comunicaţiile de date pe lungimi mai mari de câteva zeci de kilometri se vor face prin fibră optică.

7. 
   Tipuri de conexiuni