Docente: Prof. Mauro De Berardis
Lavori eseguiti dagli alunni della classe
Quinta B TIEN IPSIA Teramo
Coordinamento: Prof. Mauro De Berardis, Prof.
Loreto Giovannucci
Cavi per trasmissione dati ![](_Common/cavi.JPG) ![](_Common/indice.JPG)
![horizontal rule](../_themes/network/anetrule.gif)
Lavoro eseguito dall'alunno Danilo
Di Battuto
![](_optics/peter.JPG)
![](_Common/telec.JPG)
![horizontal rule](../_themes/network/anetrule.gif)
I CAVI PER TRASMISSIONE DATI
La rapida diffusione e il grande sviluppo tecnologico
dellInformatica avvenuti negli ultimi anni, hanno
reso il cavo un componente estremamente importante di
tutti i sistemi per elaborazione dati.
Questa tesina illustra una vasta gamma di cavi per
l'informatica in grado di soddisfare la quasi totalità
delle esigenze di installazione e collegamento.
I CAMPI DI APPLICAZIONE
Oltre i cavi per informatica, vengono descritti i cavi
per le seguenti applicazioni
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | TELECOMUNICAZIONI: trasmissioni in alta
frequenza, coassiali e multicoassiali, centrali
di commutazione, telematica, radar e pontiradio |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | STRUMENTAZIONI E CONTROLLI: impianti
petrolchimici, apparecchiature elettromedicali,
controlli di processo, impianti di rilevamento,
impianti nucleari |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | FIBRE OTTICHE: trasmissioni video audio,
dati, telecomunicazioni, impianti di sicurezza ad
alta affidabilità, cavi per impieghi militari,
cavi misti elettro ottici |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | AUDIO VIDEO: cavi per telecamere a colori,
triassiali per telecamere Broadcast, CCTV, MATV,
CATV, microfoni e impianti di sonorizzazioni |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | RICERCHE OCEANOGRAFICHE: Ombelicali per sistemi
di immersione, telecamere subacquee, controlli
veicoli subacquei, elettromeccanici ad alta
portanza, cavi galleggianti ad assetto neutro |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | MACCHINE UTENSILI E ROBOT: collegamenti
elettromeccanici ed elettronici,cavi per posa
mobile continuato, cavi per bordo macchine ad
alta resistenza meccanica, robots industriali e
manipolatori a controlli numerici |
PARAMETRI
CARATTERISTICI DEI CAVI PER TRASMISSIONE DATI
Tutte le linee per trasmissione dati sono
caratterizzate da alcuni parametri fondamentali che ne
stabiliscono le caratteristiche. Essi sono:
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Resitenza R,
misurata in Ohm/unità di lunghezza, esprime la
resistenza di materiali al flusso degli elettroni
quando è applicata una forza elettromotrice
(voltaggio). Più è alta la resistenza più il
segnale trasmesso perderà la propria forza e
quindi la capacità di arrivare a destinazione. |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Capacità C,
misurata in Farad/Unità di lunghezza, esprime la
capacità di un materiale dielettrico, posto fra
due conduttori, di conservare la carica elettrica
quando esiste una differenza di potenziale fra i
due conduttori stessi. |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Impedenza
caratteristica Z0, espressa in ohm, indica
lopposizione complessiva al flusso degli
elettroni offerta da una linea di trasmissione. |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Attenuazione
"Q", misurata in db/unità di
lunghezza, determina il livello di trasmissione
di una linea. Normalmente è il rapporto fra il
voltaggio di entrata e quello duscita.
Lattenuazione di un impulso digitale si
risolve in una degradazione e distorsione del
segnale stesso, con una perdita nel picco di
voltaggio e un rallentamento dell impulso.
I due fattori principali che causano
lattenuazione sono la perdita resistiva dei
conduttori (principalmente dovuta
alleffetto pellicolare in alta frequenza) e
la perdita nel dielettrico. La somma di questi
due fattori dà lattenuazione totale. |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Velocità di
propagazione o ritardo di propagazione Vp,
misurata in percentuale, è il tempo richiesto da
un segnale per viaggiare attraverso una linea di
trasmissione. Con Vp si intende il rapporto fra
la velocità del segnale nel suo mezzo di
trasporto (isolamento) e la velocità dello
stesso in aria, espresso in percentuale.Questo
valore è essenzialmente in funzione della
costante dielettrica del materiale
dellisolamento. |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Induttanza L, espressa
in Henry/unità di lunghezza. Quando due
conduttori (coassiale, coppia twistata, coppia
parallela) sono percorsi da correnti uguali e
contrarie, si viene a creare un campo magnetico
nello spazio tra i due conduttori. Il rapporto
tra il flusso che attraversa lo spazio tra i due
conduttori e la corrente che lo produce viene
chiamato induttanza. Linduttanza
rappresenta una costante primaria del cavo ed è
influenzata dalla distanza dei due conduttori,
dal diametro dei conduttori e dalla permeabilità
magnetica relativa dei materiali costituenti i
conduttori (rame, alluminio: permeabilità=1). |
I DISTURBI
E LE SCHERMATURE
Uno dei maggiori problemi di fronte a cui si trova chi
deve progettare o installare un sistema per trasmissione
dati, è quello di preservare quanto più possibile
lintegrità dei segnali da interferenze e disturbi
sia interni che, in particolare, esterni alla linea di
trasmissione. Il rapido evolversi della tecnologia
elettronica, la convergenza di segnali audio, video e
dati, le crescenti normative e le necessità di
installazione come costi ridotti, spesso in prossimità
di linee di potenza, hanno reso necessaria la creazione
di cavi con schermature sempre più sofisticate.Questo,
in particolare, per cavi di interconnessione fra sistemi
di trasmissione dati che, per loro natura, sono
estremamente esposti alla vasta gamma di interferenze
elettromagnetiche ed elettrostatiche
Vengono adottati per i cavi differenti soluzioni di
schermatura, illustrati di seguito, che possono essere
scelti in base al tipo di disturbo previsto, alla sua
intensità, alla sua frequenza, alla lunghezza del cavo e
alle tolleranze di perdita ammissibili. E, non ultimo, in
base ai costi.
I
PRINCIPALI DISTURBI O RUMORI
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | ESI -Rumori
Elettrostatici. La sorgente del rumore è
di origine esterna al cavo. Il disturbo è
causato dallaccoppiamento del campo
elettrico esterno con il circuito, nel cavo
dinterconnessione. In questo caso
laccoppiamento capacitativo è ostacolato
dallalta copertura dello schermo, mentre la
restitenza elettrica dello stesso non è
preminente. Importante è la messa a terra. Per
disturbi di tipo (ESI) si presta molto bene lo
schermo a nastro di alluminio\poliestere che ha
rumori intorno allo 0,1mV. Sono invece
sconsigliati schermi a treccia di rame o a
spirale di rame, che possono raggiungere valori
fino a 5mV. |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | ESD -Scariche
elettrostatiche. La sorgente del rumore è
di origine esterna al cavo. Il disturbo causa
sullo schermo del cavo un impulso di corrente a
basso tempo di salita, con componenti fino a 100
MHz. Gli schermi che si prestano meglio sono
quelli composti da alluminio/poliestere+ treccia
di rame, ripetuti anche più volte nei casi
ritenuti critici. Non sono stati presi in
considerazione, ovviamente, tubi di rame o
alluminio, non utilizzabili nella trasmissione
dati. |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | EMI Rumori
induttivi. La sorgente del rumore è
ancora di origine esterna al cavo, ed è
provocata da linee di potenza, motori,
trasformatori, ecc.Il cavo
dinterconnessione viene a trovarsi in
questo caso in un campo magnetico variabile:
sullo schermo sono indotte correnti e tensioni
che provocano delle distorsioni nel circuito del
cavo. Lefficacia dello schermo normalmente
viene misurata mediante lIMPEDENZA DI
TRASFERIMENTO definita, in una elementare
lunghezza di cavo, come il rapporto tra la
tensione misurata lungo lo schermo e la corrente
che attraversa il sistema perturbante. Per
esperienza si può dire che:
![bullet](../_themes/network/anetbul2.gif) | Per frequenze fino a 100 KHz,
limpedenza rimane pressochè
costante e il valore è determinato
dal tipo di schermo utilizzato, nel
quale si deve tener conto della
resistenza elettrica dello stesso. |
![bullet](../_themes/network/anetbul2.gif) | Per frequenze da 100 KHz a 10 MHz
cè unincremento
dellimpedenza di trasferimento
passante per un minimo (ovviamente a
parità di schermi). |
![bullet](../_themes/network/anetbul2.gif) | Da 10 MHz a 300 MHz il valore
dellimpedenza di trasferimento
è sempre influenzato dal tipo di
scherma, oltreché dalla frequenza. |
|
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Common Mode. La
sorgente del rumore è sia interna che esterna al
cavo. Le cause del disturbo sono essenzialmente:
- Potenziali di terra diversi nei vari
punti del circuito.
- Capacità tra i fili della coppia e
qualsiasi struttura metallica, sia
interna che esterna al cavo
- Sbilanciamento eccessivo della
resistenza elettrica allinterno
della coppia di trasmissione.
Il punto 1. è nettamente il più importante,
e sono ovviamente il tipo di installazione e gli
accorgimenti presi che ne condizionano
leffetto.
Gli effetti dei punti 2 e 3 sono invece
efficaciemente ostacolati da una buona
ingegnerizzazzione e realizzazione del cavo da
parte del costruttore.
|
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Diafonia. Lorigine
del disturbo è allinterno del cavo. La
causa è laccoppiamento di origine
capacitivo/induttivo provocato da una bassa
impedenza trasversale tra due coppie adiacenti.
L'entità del disturbo è determinata dal tipo di
costruzione del cavo (multipolare, coppie, coppie
schermate, coassiali) dalla frequenza, e
ovviamente, dalla lunghezza. La diafonia nei cavi
multipolari è un dato non significativo, avendo
valori molto alti a qualsiasi frequenza e
limitando quindi lutilizzazione degli
stessi per trasmissioni in corrente. Nei cavi a
coppie, invece, per ottenere una diafonia
accettabile (valore tipico fino a 10 MHz -
70/80db /300m, occorre adottare sistemi adeguati,
relativamente alla frequenza di utilizzazione.
Passi diversi di twistatura delle coppie si sono
rilevati efficaci per frequenze medie
(50KHz-500KHz-30MHz) la schermatura delle coppie
è consigliabile se non indispensabile. Valori di
diafonia estremamente bassi (>100db/30m) si
ottengono utilizzando i cavi coassiali. Questo
tipo di circuito è impiegato normalmente per
frequenze da 0.5MHz a 50MHz. Altra componente
importante per la riduzione della diafonia è la
scelta del materiale del dielettrico. I tipi di
disturbo e di rumore sopra descritti possono
però essere anche più di uno
contemporaneamente, e quindi sommarsi. Non è
ovviamente possibile stabilire un rimedio a
priori e ogni caso dovrà essere analizzato e
risolto di volta in volta.
|
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | |
Gli
schermi
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | a nastro di
alluminio |
![](_optics/pet1.jpg)
E costituito da un nastro di alluminio
laminato, accoppiato con un nastro di poliestere, che
funge da supporto, da isolante termico ed elettrico e
rende lo schermo meccanicamente più robusto. Viene
posto sul cavo sia logitudinalmente che avvolto a
elica, secondo gli impieghi. In entrambi i casi è
richiesta una certa percentuale di sormonto tale da
garantire il 100% di copertura, e un filo di
drenaggio che faciliti la determinazione e quindi la
messa a terra. La Intercond impiega normalmente
diverse soluzioni di schermature con differenti tipi
di nastro.
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | accoppiato
poliestere/alluminio normale |
Viene utilizzato quando è prevista una treccia di
rame sovrapposta, a contatto con lalluminio.
Essenzialmente è utilizzato per schermatura totale
di multiconduttori e multicoppie. E usato anche
quando il filo continuità è allesterno e, nel
caso di schermatura sulle coppie (solo per bassa
frequenza), quando il filo continuità è unico per
tutte le coppie.
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | accoppiato
poliestere/alluminio speciale |
Viene utilizzato essenzialmete per la schermatura
su coppie ove assicura fra le altre cose
lisolamento tra gli schermi, abbassando
notevolmente i disturbi della diafonia.
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | accoppiato
poliestere/alluminio/alluminio |
Viene utilizzato in alta frequenza, insieme a
treccia di rame, sui coassiali o biassiali.
![](_optics/pet2.JPG)
Gli schermi in alluminio/Poliestere oltre a
offrire una copertura al 100% occuopano minor spazio,
sono più leggeri e meno costosi rispetto a una
schermatura in rame.Presentano però diversi
svantaggi quali unalta resistenza elettrica e
una scarsa resistenza meccanica, e in particolare una
vita piuttosto breve se utilizzati in condizioni
gravose di flessibilità.
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | schermo a spirale |
![](_optics/pet3.JPG)
Consiste in una fasciatura di fili di rame avvolti
a spirale sul cavo. Offre una buona schermatura nelle
applicazioni audio e quando la flessibilità e la
durata sono i parametri più importanti. Non ha
praticamente impiego nella trasmissione dati in
quando a frequenze alte lavvolgimento a spirale
provoca un effetto induttore.
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Schermo a traccia
di rame |
![](_optics/pet4.JPG)
E costituito da gruppi di fili di rame
intrecciati fra loro in modo da formare una maglia
metallica intorno al corpo del cavo con una copertura
che normalmente và dall 80% al 95%. La
copertura del 100% non è ottenibile con una treccia.
Gli altri parametri di fabbricazione, quali il numero
e il diametro dei fili, il numero dei gruppi e
langolo di trecciatura devono essere
considerati in funzione delle prestazioni richieste.
La schermatura a treccia trova un vastissimo impiego
in quanto offre una resistenza elettrica molto bassa
e una ottima resistenza meccanica. Il maggior peso e
volume e la difficoltà di collegamento ne limitano
però, a volte, lutilizzo. Schermature a
treccia di rame con copertura al disotto
dell80%, se non accoppiate con altre
protezioni, sono del tutto inefficaci e praticamente
inutili.
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | a
schermatura mista
|
![](_optics/pet5.JPG)
I differenti tipi di schermatura già descritti,
possono essere combinati tra loro in diverse
soluzioni per ottenere lefficacia schermante
ottimale in tutto lo spettro delle frequenze.
L'abbinamento più utilizzato è il nastro di
alluminio con la treccia di rame, che unisce i
vantaggi di una copertura al 100% con una bassa
resistenza elettrica. Alte combinazioni sono:
alluminio/treccia/alluminio o doppio alluminio e
treccia, come in alcuni cavi per Local Area Network
(Ethernet). I diversi strati di schermatura possono
essere isolati fra loro o meno utilizzando gli
accoppiati Alluminio/Poliestere già descritti. La
schermatura mista è quanto di meglio ottenibile nel
campo delle schermature flessibili.
Matematica
I cavi coassiali, tra i più diffusi nel
campo delle trasmissioni dati, presentano una impedenza
caratteristica data dalla seguente formula
![](_optics/zo.jpg)
Zo è proporzionale:
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | alla radice quadrata del rapporto
tra la permeabilità magnetica relativa e la
costante dielettrica relativa del materiale
contenuto tra i due conduttori
|
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | al logaritmo naturale del
rapporto tra diametro interno del conduttore
esterno e diametro esterno del conduittore
interno
|
La funzione logaritmica
Assegnato un numero a, reale positivo e
diverso da 1, si dice logaritmo in base a di un numero b
reale positivo, lesponente c a cui si deve elevare
la base a per ottenere il numero b e si scrive:
log ab = c se e
solo se ac= b
La funzione logaritmica, funzione
inversa della funzione esponenziale, indicando, come è
consuetudine, con x la variabile indipendente e con y la
variabile dipendente.
Le proprietà dei logaritmi si ricavano
dalle proprietà delle potenze.
Dalle relazioni a0
= 1 e a1
= a,
Si ha: log a1=0 e log aa=1
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | cioè, in qualsiasi base il
logaritmo di 1 è uguale a 0 ed il logaritmo
della base è uguale a 1 |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Non esistono logaritmi di zero e
logaritmi di numeri negativi |
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Il logaritmo del prodotto di due
numeri reali positivi è uguale alla somma dei
logaritmi dei due numeri, cioè: |
log a(b*c) = log ab+log ac
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Il logaritmo del rapporto di due
numeri reali positivi è uguale alla differenza
fra il logaritmo del numeratore ed il logaritmo
del denominatore, cioè: |
log a b/c = log a b - log ac
![bullet](../_themes/network/anetbul1.gif) | Il logaritmo di una potenza con
base positiva è uguale al prodotto
dellesponente per il logaritmo della base
della potenza, cioè: |
log a bc = c* log ab
y=ln(x) si
chiama logaritmo naturale. In tale caso la base è data
dal numero di Nepero che vale: 2,72
![](_optics/logn.JPG)
Grafico dellla funzione y=ln(x)
realizzatocon ![](_Common/Excel.JPG)
Sistemi,
automazione ed organizzazione aziendale
In questa sezione, illustro i più
diffusi cavi utilizzati per costruire le reti locali di
tipo Ethernet.
RETE 10BASE 5
E il più vecchio sistema di rete Ethernet
su cavo coassiale doppio (Thick Ethernet). Il cavo,
del tipo RG-8, con impedenza caratteristica pari a 50W , deve essere ininterotto per
lintero segmento che può avere una lunghezza
massima di 500m (lunghezza del segmento). Più
segmenti (al massimo 5) possono essere connessi tra
di loro con dei ripetitori (al massimo 4),
dispositivi elettronici atti a rigenerare il segnale.
Per ogni segmento possono essere collegate al massimo
100 stazioni.Queste sono connesse lungo il segmento
con particolari connettori, muniti di opportuni
circuiti elettronici, idonei alla ricezione e
trasmissione di segnali (transceiver). I transceiver
sono collegati alle shede di rete per mezzo di cavo
multipolare di lunghezza massima pari a 50 metri. Il
10 presente sulla sigla identificativa del tipo di
rete, indica che il trasferimento dei dati può avere
ad una velocità massima pari a 10 Mbit al secondo.
La rete lavora in banda base. Questo tipo di rete è
caduto in disuso per gli alti costi e le difficoltà
di installazione.
RETE 10BASE 2.
E una rete in cavo coassiale sottile (RG58)
che trasmette a 10 Mbit/sec massimi.
Ogni segmento può essere lungo al massimo 185
metri (secondo le normative). Si raggiungono però
facilmente i duecento metri con buone schede di rete.
Ad ogni segmento possono essere connesse al massimo
30 stazioni (sono inclusi in tale numero eventuali
ripetitori). Il collegamento al cavo avviene
direttamente sulle schede ed è effettuato con
connettori BNC. In questo caso quindi il cavo è
suddiviso in tanti spezzoni ognuno dei quali collega
due stazioni adiacenti. Il cavo proveniente dalla
scheda precedente è connesso ad un connettore a T
(sempredel tipo BNC) e da esso si dirama verso la
stazione successiva. Le stazioni terminali, poste
allestremità del cavo, debbono avere il lato
del connettore a T non collegato terminato con un
adattatore con impedenza caratteristica pari a quella
del cavo (50W ) (vedere
figure 24.3 e 24.4). Come per la rete 10 BASE-5
possono essere connessi in cascata sino a cinque
segmenti utilizzando appositi ripetitori(al massimo
4) per accoppiare i vari tronchi. Dei segmenti, 2 non
debbono avere stazioni connesse, ma possonosolo
servire a collegare tra loro due ripetitori. La rete
complessivamentepuò estendersi per 925 metri.
Il costo dinstallazione della rete è basso
(basso costo delle schede di rete delcavo e dei
connettori).
RETE 10BASE-T.
E una rete che utilizza il doppino
telefonico ritorto. Occorrono due coppie distinte:
una per la trasmissioni e laltra per la
ricezione dei dati.
![](_optics/bnc.JPG)
Ogni scheda presente allinterno della
stazione è collegata alle due coppie di doppino con
una una presa di tipo telefonico denominata RJ-45.Il
cavo di collegamento, di lunghezza massima pari a 100
metri, non va direttamente ad unaltra stazione
ma ad un concentratore (HUB).SullUHB sono
presenti degli ingressi su cui vanno collegati i cavi
provenienti dai singoli sistemi.E possibile
collegare in cascata più concentratori (al massimo
4) in modo da aumentare lestensione della rete.
Per il collegamento tra due HUB si usano normalmente,
se non specificatamente previsti, gli ingressi
destinati alle stazioni.
![](_optics/retepet.JPG)
In tal caso il cavo di connessione non deve avere
lincrocio tra le coppie TX e RX, come avviene
normalmente nel caso di collegamento con le stazioni.
Il cavo denominato UTP (Unshielded Twisted Pair) è
disponibile in due diverse categorie con qualità
differenti (categoria 3 più scadente e categoria 5
migliore). La velocità di trasferimento dei dati è
di 10 Mb/s.
RETE 100BASE-T.
La rete succitata viene anche denominata FAST
ETHERNET. Conserva le stesse caratteristiche della
precedente rete. Ogni stazione può essere collegata
con un doppino ritorto (due coppie), del tipo UTP di
categoria 5, lungo al massimo 100 metri. E
ridotta sensibilmente lestensione di tutta la
rete essendo ammessi al massimo due HUB, che possono
così collegare solo tre segmenti. Inoltre è posto
un vincolo allestensione di tutta la rete che
non può superare la lunghezza massima di circa 200
m.
Le caratteristiche salienti della rete sono quindi
le stesse della precedente retetranne un aumento
della velocità di trasmissione che è teoricamente
dieci volte più grande e una riduzione della sua
estensione.
Inglese
![](_optics/datapeter.JPG)
Segmento della
User's Guide
This PnP Ethernet Card is a 16-bit
Ethernet-based network board which can fit into any
16-bit slot of IBM PC/AT/386/486/Pentium and
compatible PCs. Featuring a high data transmission
rate of 10Mbps, it conforms to the IEEE 802.3,
Ethernet II standard, and uses the CSMA//CD protocol.
When using in the full-duplex mode,
data can be sent and received on a twisted-pair
linking to a full-duplex Ethernet switching hub. This
not only increases the channel bandwidth to 20Mbps,
but also avoids the performance degradation caused by
channel contention characteristics of the Ethernet
CSMA/CD protocol.
Traduzione del
segmento
-
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