Livello Fisico

Lezione 5 - Il livello fisico, i mezzi di trasmissione cablati e wireless.

Nella scorsa lezione abbiamo parlato dell’architettura generale di Internet, degli ISP e delle reti a commutazione di circuito e di pacchetto. In questa lezione, invece, analizziamo il livello fisico.

Mezzi di trasmissione

Per trasferire i dati si possono usare molti mezzi trasmissivi. Si possono suddividere in due principali categorie:

  • mezzi cablati;
  • mezzi wireless.

Mezzi cablati

I mezzi di trasmissione cablati sono tutti quei mezzi che fanno uso di un supporto fisico come, ad esempio, un cavo in rame o in fibra ottica. I più usati sono:

  • coppie di cavi intrecciati Le coppie di cavi vengono intrecciate poiché, se venissero tenuti paralleli l’un l’altro, si comporterebbero come antenna. In pratica, capterebbero i segnali radio, danneggiando i dati che stanno trasportando.

    La tramissione dei dati avviene in tre modalità diverse:

    • full-duplex se trasmettono contemporaneamente in entrambe le direzioni. Si parla di full-duplex se mittente e destinatario possono comunicare allo stesso tempo;
    • half-duplex se trasmettono in entrambe le direzioni alternativamente. In altre parole, i due host possono parlarsi a vicenda, ma inviando dati solo uno per volta;
    • simplex se trasmettono in una sola soluzione. In una comunicazione simplex può parlare sempre e solo uno dei due host.

    I cavi vengono frequentemente coperti con uno scudo: si dice che vengono schermati. Questa tecnica permette di ridurre ulteriormente le interferenze e, al tempo stesso, consente di incrementare la velocità trasmissiva.

  • cavi coassiali

  • rete elettrica Questa tecnica si usa principalmente all’interno delle abitazioni; per permettere l’accesso alla rete da più stanze senza bisogno di eseguire opere murarie per posare cavi di rete dedicati, quindi, si può usare l’impianto elettrico già esistente.

    Per trasmettere i dati su un impianto elettrico si usano dei dispositivi detti powerline; questi inviano segnali elettrici con una frequenza diversa da quella usata dalla corrente che alimenta tutti i dispositivi elettrici (solitamente 50Hz o 60Hz).

    Le prestazioni delle comunicazioni di rete tramite powerline dipendono fortemente da numerosi fattori:

    • la qualità dell’impianto elettrico: se è datato o di bassa qualità si possono verificare tante perdite di dati;
    • la qualità dei powerline;
    • la distanza tra i powerline.

    Ciononostante, questa tecnica è abbastanza diffusa e permette di ampliare la rete cablata all’interno di casa in modo semplice, veloce ed economico.

  • fibra ottica La fibra ottica è categorizzata in:

    • multimode, se trasporta più fasci luminosi con frequenze diverse
    • single-mode, se trasporta un unico fascio luminoso. Questo tipo di fibra ottica ha velocità maggiore e arriva più lontano. Di contro, costa di più della multimode ed è più delicata. Si usa, di solito, per costruire le dorsali (backbone).

Mezzi wireless

I mezzi wireless più usati sono:

  • radio trasmettitori;
  • trasmettitori a microonde;
  • trasmettitori infrarossi;
  • satelliti.

A differenza di quanto accade con i mezzi trasmissivi cablati, quelli wireless devono sottostare a regolamentazioni più stringenti.

L’uso delle frequenze radio è fortemente regolamentato per evitare un eccessivo inquinamento elettromagnetico. Alcuni spettri, invece, sono lasciati liberi dai diversi Stati per permettere ai produttori di vari dispositivi di fabbricare apparecchi che operino in quelle frequenze (cosa che accade, ad esempio, con gli access point WiFi).

Per operare in uno spettro regolamentato, al contrario, serve una licenza; la licenza può costare fino a diversi milioni o miliardi di Euro, in base a vari fattori. Questo è ciò che accade, per esempio, agli operatori telefonici: le frequenze usate dalle tecnologie 3G/4G/4G+/5G sono regolamentate dallo Stato, che le concede in utilizzo agli operatori.

Livello fisico

Anche questa lezione è giunta al termine. In questa sezione abbiamo trattato il livello fisico; non ci siamo addentrati nel come vengono effettivamente trasmessi i bit sui canali trasmissivi, per una maggior semplicità.

Ciononostante, alcuni concetti verranno accennati nelle prossime lezioni, ove necessario. In particolare, la prossima lezione parleremo del livello data link, ossia del secondo livello dello stack protocollare 🤩.