Rețele de calculatoare

În cazul transmiterii unui semnal pe un canal de bandă limitată (W), in absența zgomotelor, este posibilă reconstruirea completă a acestuia prin extragerea unui număr de esantioane pe secundă NS egal numeric cu dublul benzii de trecere a canalului W .

NS = 2・W [esantioane / secundă].

Considerând un semnal având N nivele discrete, Nyquist a demonstrat teorema care îi poartă numele si care determină viteza maximă de transfer a datelor (debit, D) printr-un mediu de bandă imitată, ca fiind: D=2*W*log2*N [bps]

Pentru o bandă de 3 kHz (aproximativ banda telefonică vocală) si un semnal cu două nivele (binar), rezultă o viteză maximă de 6 kbps.

Pentru a calcula capacitatea teoretică de transport a unui canal de comunicație (viteza maximă), in prezența zgomotului, se foloseste teorema lui Shannon.

unde Ps – putere semnal, PN- putere zgomot, W - latime de banda

Maniera cea mai simplă de a transmite informații în format binar pe un canal de comunicație onstă în alocarea a două nivele de semnal distincte biȚilor “0” si “1”. Altfel spus, celor doi biți li se alocă două simboluri de transmisie numite si simboluri de semnalizare: pulsuri rectangulare cu amplitudini diferite. Dacă durata de transmisie a unui bit este Tb, valoare numită interval de bit, atunci numărul de biți transmisi într-o unitate de timp se va numi rată de bit sau rată binară sau debit binar. Viteza de succedare a simbolurilor asociate biților este aceeasi cu cea de succedare a biților.

O astfel de transmisie se numeste transmisie in banda de bază deoarece frecvenȚa modificărilor în unitatea de timp ale formei de undă folosită pentru semnalizare este aceeasi ca în secvența de succedare a biților D= 1/Tb [b / s].

Dacă un simbol transmis este codificat binar si există N nivele, câte unul pentru fiecare simbol, atunci numărul n de biți echivalenți transmisi pe durata unui simbol va fi:

Numărul de simboluri transmise în unitatea de timp, R, multiplicat cu numărul de biȚi echivalenți pentru un simbol, n, va determina deci numărul de biți echivalenți transmisi în unitatea de timp, adică debitul binar:

Cabluri torsadate

Cablul UTP (cablu torsadat neecranat) este disponibil în diferite forme, dimensiuni si grade radio. Pentru transmiterea datelor între echipamentele de calcul, cablul UTP folosit este alcătuit din patru perechi de conductoare. Cele patru perechi de fire înseamnă opt conductoare izolate si rasucite câte două (procedeu numit torsadare).

Torsadarea reduce efectul de degradare a semnalului cauzat de interferența cu radiațiile electromagnetice la fel ca si în telefonie. Pasul de torsadare permite definirea gamei de frecvențe perturbatoare care trebuie eliminata. Spirele conductoare alăturate care iau nastere prin torsadare sunt similare unor spire de bobină care îsi anulează reciproc curenții (de sensuri contrare) ce apar prin efect de antenă.

În standardul Ethernet 10/100 Mbps folosit în rețelele locale de calculatoare, doar patru din cele opt conductoare sunt folosite: o pereche de conductoare oferă suport pentru transmisii într-un sens (TD+, TD-; transmission data), iar cealaltă pentru transmisii în sens invers, respectiv recepție (RD+, RD-; received data). Acest tip de cablu are o impedanță de 100 de ohmi. În standardul Gigabit Ethernet, toate cele opt conductoare sunt utilizate, perechile fiind bidirecȚionale si identificate ca A+/A-, B+/B-, C+/C-, D+/D-.

Unele din avantajele acestui cablu ar fi faptul că este ieftin, usor de instalat, suportând curbări si îndoiri si este subțire. În prezent este cel mai utilizat mediu de transmisie în rețelele locale (LAN). Principalele dezavantaje sunt: susceptibilitatea la interferențe electrice si în special elctrostatice în comparație cu alte tipuri de cabluri, distanța de transmisie a informației relativ scazută.

Cablul STP (cablu torsadat ecranat) prezintă un strat conductor suplimentar, de tip ecran, în jurul firelor torsadate. Aceste straturi de ecranare acoperă atât fiecare pereche de conductoare cât si separat, întregul cablu, cu un ecran aflat imediat sub învelisul extern. Scopul acestei ecranări este acela de a permite cablurilor torsadate să funcționeze în medii predispuse la perturbații electromagnetice (EMI) si/sau interferențe radio (RFI). Ecranul împiedică pătrunderea radiației externe perturbatoare dar si emisia electromagnetică datorată efectului de antenă al conductoarelor proprii.

Cablurile ScUTP/FTP sunt modele hibride de cabluri STP si UTP. Aceste tipuri de cabluri sunt asemănătoare cu cablul UTP dar sunt acoperite cu un ecran metalic sau cu o folie de metal ce realizează ecranajul. Impedanța tipică pentru acest tip de cablu este de 100 sau 120 de ohmi.

Fibre optice

Fibrele optice folosesc ca purtător de informație radiația electromagnetică din spectrul 1014 - 1015 Hz. Ele permit o lățime de bandă mult mai mare si o capacitate de transport de date net superioară altor medii de transmisie. Principiul transmiterii datelor prin fibre optice este prezentat în figura 1.10. Distanța maximă de transmisie a informației optice depinde de atenuarea fasciculului luminos. Această atenuare depinde la rândul ei de două elemente:

- calitatea radiaȚiei luminoase emise (lungime de unda, putere, coerenȚă), fiind utilizate trei lungimi de undă: 850 nm, 1320 nm, 1500 nm

- calitatea fibrei optice si a îmbinărilor acesteia.