Capitolul 1. Canale de comunicaŃie 3 1. CANALE DE COMUNICAłIE 1.1 EvoluŃia sistemelor de comunicaŃie Încă din cele mai vechi timpuri omenirea a… [618287]

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
3

1. CANALE DE COMUNICAłIE

1.1 EvoluŃia sistemelor de comunicaŃie

Încă din cele mai vechi timpuri omenirea a căutat soluŃii de transmitere a
informaŃiilor la distanŃă. Ruguri aprinse în locuri înalte, ștafete, clopote, tobe, buciume
au reprezentat multă vreme o soluŃie de comunicare. În 1790, francezul Claude
Chappe propunea telegraful optic , realizat dintrGun catarg înalt de 4,55 m pe care
erau fixate trei braŃe mobile, a căror poziŃie pute a fi văzută de la mare distanŃă. În
anul 1837, Samuel Morse inventează alfabetul careGi poartă numele și care
reprezintă prima codificare binară, cu puncte și li nii, a literelor. Alfabetul Morse a
permis transformarea simplă și directă a caracterel or în semnale electrice. Sistemul
de comunicaŃie bazat pe acest principiu sGa numit telegraf electric . În 1876 a urmat
telefonul lui Graham Bell (prioritatea este disputa tă cu Edison dar Bell a fost primul
care a comercializat servicii telefonice).
La începutul secolului XX sGa declanșat o nouă rev oluŃie în telecomunicaŃii.
Inventarea triodei, în 1906, de către Lee de Forest a dus la introducerea pe scară
largă a electronicii în telecomunicaŃii. Astfel sGa deschis calea realizării de staŃii de
comunicaŃii radio, capabile să transmită mesaje făr ă a avea o conexiune fizică între
emiŃător și receptor. Utilitatea unor asemenea sist eme a fost sesizată mai întâi în
sfera aplicaŃiilor militare, pentru ca mai apoi, in anii '20, să apară primele staŃii de
radiodifuziune comerciale. Începând cu anii '50, m arcaŃi de apariŃia tranzistorului, a
circuitelor integrate, telecomunicaŃiile, adică tra nsmiterea informaŃiilor la distanŃă, au
intrat întrGo nouă eră.
Odată cu dezvoltarea tehnologiilor corespunzătoare, sGau extins la scară
mondială facilităŃile de transport a unor volume im presionante de date folosind
infrastructuri performante, pe fibră optică sau baz ate pe comunicaŃii radio (reŃele fără
fir, sateliŃi de comunicaŃie). În acest context a d evenit posibil accesul utilizatorilor
individuali la serviciile publice de date , deservite de o infrastructură mondială de
comunicaŃie cunoscută sub denumirea de Internet . Acest concept include atât
infrastructura cât și tehnologiile de comunicaŃie a ferente precum și ansamblul
serviciilor asociate acestora: accesul la informaŃi i text sau grafice (pagini web ),
transfer de fișiere (servicii ftp ), mesagerie electronică dar și altele mai recente, cum
ar fi telefonia Internet (VoIP), video la cerere (V oD), difuzarea programelor de radio și
televiziune (IPTV).

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

4 Din punct de vedere istoric, începuturile reŃelelo r de comunicaŃie bazate pe
transfer de informaŃii în format binar se confundă cu primele schimburi de date
realizate între echipamente de calcul sau de proces are. Din punctul de vedere al
evoluŃiei istorice trebuie amintite câteva momente importante, cum ar fi lansarea
primului satelit, de către Uniunea Sovietică, în 19 57, sau crearea, în Statele Unite, a
AgenŃiei de Cercetare pentru Proiecte Avansate (ARP A G Advanced Research
Projects Agency) de către președintele Eisenhower, în 1958, în cadrul Pentagonului.
În 1961, în cadrul MIT (Massachusetts Institute of Technology), Leonard Kleinrock
definește pentru prima dată comunicaŃia bazată pe c omutaŃia de pachete ( packet1
switching ) ca alternativă la comutaŃia de circuite (bazată p e relee) utilizată în
centralele telefonice clasice. La nivelul reŃelei d e cercetare creată de ARPA, în 1963
J.R.C. Licklider definește o primă viziune detaliat ă a ceea ce înseamnă o reŃea de
comunicare mondială.
Prima interconectare a unor calculatoare aflate la distanŃă a avut loc în 1969
între mai multe universităŃi și institute de cercet are printre care Stanford Research
Institute, University of Utah, University of Califo rnia Los Angeles si Santa Barbara.
Cu toate neajunsurile acelui moment, reŃeaua astfel creata, numită ARPANET, este
unanim considerată ca fiind strămoșul Internetului de astăzi [19], [26].
Doi ani mai târziu, în 1971, Ray Tomlison propune u n prim sistem de
mesagerie electronică, e1mail . El introduce si simbolul consacrat, @ , cu semnif icaŃia
"la", "pe" G engl. at . Trei ani mai târziu a apărut prima versiune comer cială a unei
reŃele de date numită Telnet . Ea sGa constituit pe structura ARPANET existentă
(1974).
În aceiași perioadă (1974) au fost definite si alte elemente fundamentale care
au stat la baza dezvoltării ulterioare a Internetul ui. Printre acestea trebuie amintit și
standardul de comunicaŃie care stă la baza Internet ului modern, standard
fundamentat pe un protocol de comunicaŃie propus de o echipă din cadrul
ARPANET, Robert Kahn și Vinton Cerf și cunoscut sub denumirea de TCP/IP G
Transport Control Protocol / Internet Protocol .
Un moment foarte important în evoluŃia reŃelelor d e calculatoare a fost anul
1976, atunci când în cadrul corporaŃiei Xerox, la Palo Alto Research Center se
fundamentează primele reguli de comunicare la nivel ul unei reŃele locale de
calculatoare, reguli reunite sub denumirea Ethernet și devenite ulterior un standard
fundamental de comunicaŃie la nivelul reŃelelor loc ale. După numai un an existau
deja peste 100 de calculatoare în cadrul acestei pr ime reŃele incipiente de tip
Internet. Interesul mediului de cercetare a condus ulterior la extinderea acestei prime
reŃele astfel încât în 1984 existau deja peste 1000 de computere interconectate în
această manieră.
Creșterea rapidă a numărului de sisteme interconec tate sGa datorat în mare
parte și interesului crescut al comunităŃilor de ce rcetători din universităŃi de a avea
acces la sisteme cu mare putere de calcul, superGco mputere, cum au fost cele
introduse în această reŃea de National Science Foundation (NSFNET), în 1986 .
Serviciile de bază disponibile iniŃial în reŃelele de date constau în mesagerie
electronică (email), serviciul de știri (news), ser vicii de transfer de fișiere (ftp G file
tranfer protocol) și comenzi la distanŃă (telnet).
Conceputul de World Wide Web a apărut în 1991 în Europa, fiind propus de
Tim BernersGLee și Robert Cailliau în cadrul unor p roiecte dezvoltate în colaborare
cu reŃeaua de laboratoare de fizică CERN (OrganizaŃ ia Europeană pentru Cercetare
Nucleară), ca un sistem specializat de acces la inf ormaŃii de interes pentru o anumită
comunitate. World Wide Web G "pânza de păianjen peste întreaga lume", a deven it

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
5 un serviciu din ce în ce mai prezent, identificat p rin prescurtarea www , sau simplu
web .
Primul program de navigare, numit și web browser, a apărut în 1993 sub
numele MOSAIC, fiind introdus de Marc Andreesen de la Universitatea din Illinois. La
acel moment InternetGul cuprindea peste 2 milioane de sisteme interconectate și erau
accesibile circa 600 de locaŃii web.
Sistemele interconectate poartă denumirea de gazde ( hosts ), host Guri fiind o
denumire încetăŃenită deja în jargonul tehnic. Un s istem de tip host care oferă un
serviciu de date poartă denumirea de server . LocaŃiile web sunt găzduite de servere
web și se mai numesc și site Guri.
În condiŃiile create ulterior prin dezvoltarea infr astructurii de transport a datelor
și a puterii de procesare a acestora sGau multiplic at și diversificat serviciile electronice
oferite utilizatorilor interconectaŃi, ceea ce a de terminat ca în paralel să apară și o
explozie a aplicaŃiilor software care să faciliteze , întrGo manieră cât mai simplă,
accesul public. Astfel au apărut numeroase aplicaŃi i de tip client pentru servicii de
date dedicate : client de poștă electronică, client ftp, client w eb etc. În domeniul
programelor de navigare și acces la servicii, anul 1996 marchează declanșarea unei
competiŃii acerbe, marcată inclusiv de conflicte co merciale, ca de exemplu între
Netscape și Microsoft în legătură cu unele practici neconcurenŃiale ale celor din
urmă. În perioada respectivă Internetul depășise 12 milioane de gazde și 500.000 de
locaŃii web .
La sfârșitul anului 2000 existau peste 360 de mili oane de utilizatori și peste
200 de milioane de gazde ( hos tGuri). Astăzi Internetul a depășit 1,5 miliarde de
utilizatori [24], existând și peste 570 de milioane de gazde ( hos tGuri) [25].

ÎnŃelegând prin comunicaŃie, la modul cel mai gener al, un schimb de informaŃii
utile, rezultă că vehicularea acestora trebuie să s e facă pe baza anumitor reguli de
comunicare. Ansamblul acestor reguli este cunoscut sub denumirea generică de
protocol de comunicaŃie .
Sistemele interconectate în scopul comunicării form ează o reŃea de
comunicaŃie . Sistemele interconectate dar amplasate grupat for mează o reŃea
(network ) internă (sau locală, așa cum se va vedea mai târz iu) de tip Intranet ( intra G
net work). Un ansamblu de reŃele Intranet care comunică între ele formează reŃeaua
Internet ( inter Gnet work). La acest nivel putem defini Internetul ca fiind o reŃea
alcătuită din subreŃele . Având în vedere extinderea actuală la nivel mondi al a
Internetului și funcŃionalităŃile tehnice sau de se rvicii pe care le oferă acesta, se
poate remarca că definiŃia de mai sus reprezintă do ar un punct de plecare, nefiind
acoperitoare.

1.2 Modelul de comunicaŃie în reŃelele de date

Analiza noŃiunilor legate de reŃelele de calculatoa re presupune, înainte de
toate, clarificarea unor aspecte legate de suportul de comunicaŃie necesar.
Vehicularea informaŃiilor transmise de către o surs ă către o destinaŃie,
indiferent dacă acestea sunt operatori umani sau ma șini, presupune o abordare
complexă și o viziune de ansamblu multidisciplinară .
Tehnicile utilizate în transmiterea informaŃiilor s e referă la totalitatea
mijloacelor și metodelor de transmisie eficientă și de protejare a informaŃiei împotriva
perturbaŃiilor.

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

6 Modelul general valabil al unui sistem pentru trans miterea informaŃiei este
prezentat în figura 1.1.

SemnificaŃiile blocurilor funcŃionale din figura 1. 1 sunt:
E = emiŃător
G = generator de purtătoare
C = canal de transmisiuni
P = perturbaŃii
S = sursa de informaŃii
R = receptor
D = destinatar

În general, prin sursă de informaŃii ( S) se va înŃelege mecanismul prin care se
alege întrGun mod imprevizibil la nivelul destinata rului, un anumit mesaj ce urmează a
fi transmis. Sursa de informaŃii poate furniza o mu lŃime de mesaje ( m), dar la un
moment dat ea va alege un anumit mesaj pe careGl va transmite, fără ca destinatarul
să cunoască alegerea făcută.
În scopul transmiterii mesajelor la distanŃă este necesar un emiŃător care, în
cazul cel mai general, realizează trei operaŃii:
• traducerea
• codarea
• modularea
Deoarece natura fizică a mesajelor furnizate de o sursă este foarte diversă și
nu întotdeauna de natură electrică, în general este necesară transformarea acestor
mesaje, cu ajutorul unor traductoare, în semnale el ectrice. OperaŃiunea se numește
conversie ( sau traducere) . În scopul măririi eficienŃei transmisiunii și pro tejării
informaŃiei transmise împotriva perturbaŃiilor, sem nalele de la ieșirea traductoarelor
sunt transformate în semnale elementare prin operaŃ iunea de codare . Pentru
asigurarea posibilităŃii de propagare la distanŃă a semnalului tradus și codat, se
generează un semnal de înaltă frecvenŃă numit semnal purtător sau purtătoare ( p),
care este modulat de informaŃia mesajului prelucrat anterior prin procedura de
modulare .
Prin canal de transmisiuni se înŃelege în general, orice mediu fizic prin car e se
poate propaga informaŃia (cablu telefonic, cablu te legrafic, cablu coaxial, canal radio,
canal TV, cablu optic).
Toate canalele de transmisiuni sunt perturbate de anumite zgomote astfel
încât semnalul de la ieșirea canalului, este o sumă între semnalul transmis de
emiŃător ( s) și zgomotul ( n) ce apare inevitabil pe orice cale de transmisiune . În
transmisiunile binare, zgomotul are caracter aditiv (se sumează binar modulo 2 cu
biŃii transmiși). Acest model de abordare se bazeaz ă pe observaŃia că eronarea unui
bit înseamnă de fapt complementarea lui, operaŃiune modelată de operatorul XOR Figura 1.1 Modelul unui sistem de transmitere a inf ormaŃiei
m S s E s+n C m’ R D
G P n p

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
7 (sauGexclusiv, sumă modulo 2). Se poate deci consid era că, la nivelul unui canal de
comunicaŃie, se realizează o inversare comandată a bitului vehiculat. Bitul care
comandă inversarea se numește bit eroare .
Receptorul ( R) realizează operaŃiile inverse celor asociate emiŃ ătorului, în
scopul recuperării informaŃiei iniŃiale:
• demodularea
• decodarea
• traducerea

Receptorul ( R) trebuie astfel sintetizat, ca din semnalul recepŃ ionat și pe baza
cunoașterii statisticii zgomotului ce poate apărea pe canal, să estimeze, după un
anumit criteriu de fidelitate, ce mesaj a transmis sursa. La ieșirea receptorului se
obŃine astfel un mesaj care este, cu o anumita prob abilitate, similar cu mesajul
transmis și care este numit estimatorul mesajului transmis ( m’ ).
Între m și m’ există o anumită diferenŃă, numită eroare de estimare . Scopul
urmărit în implementarea receptorului este acela de a realiza o eroare de estimare
cât mai mică.

Unul din elementele fundamentale întrGo reŃea de da te este linia de
comunicaŃie . O linie de comunicaŃie poate conŃine mai multe canale, circuite sau
trunchiuri. Un canal de comunicaŃie poate fi defini t ca o cale de vehiculare a
informaŃiei în interiorul unei linii. La modul cel mai general, prin linie de comunicaŃie
se va înŃelege atât infrastructura fizică de transp ort asociată cât și echipamentele și
configuraŃiile aferente utilizate.
Canalele prezintă limitări în ceea ce privește posi bilităŃile de vehiculare a
informaŃiilor, limitări dependente de caracteristic ile lor electrice și fizice.
În funcŃie de posibilităŃile de vehiculare direcŃio nată a datelor, sunt cunoscute
trei tipuri fundamentale de canale: simplex, semiGd uplex ( half1duplex ) și duplex
(full1duplex ).

Considerând o legătură de tip "punct la punct" într e două puncte A și B, sunt
posibile situaŃiile:
G transmisie întrGun singur sens, de la A către B, specifică terminalelor de
supervizare. Un astfel de canal este de tip simplex .
G transmisia de la A către B sau de la B către A, dar alternativ și nu simultan,
definește canalele semi1duplex (half1duplex). În cazul circuitelor care utilizează o
pereche de conductoare, linia trebuie comutată pent ru schimbarea sensului de
transmisie. În cazul transferului bazat pe pachete de date, se permite iniŃierea
transmisiei, succesiv, de către cei doi sau mai mul Ńi corespondenŃi. Comutarea liniei
poate fi evitată dacă se utilizează circuite pe pat ru fire sau separarea benzilor de
frecvenŃă în cazul transmisiunilor modulate. simplex
A B semi0duplex
A B duplex
A B
Figura 1.2 Tipuri de canale de comunicaŃie

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

8 G transmisia simultană de la A către B și de la B către A se numește transmisie
full1duplex sau mai simplu duplex . De multe ori un canal full1duplex utilizează circuite
distincte din punct de vedere fizic, în situaŃiile uzuale folosinduGse câte o pereche de
conductoare pentru fiecare sens. Există și posibili tatea unei transmisii full1duplex pe
un circuit fizic comun, de exemplu prin divizarea s pectrului de frecvenŃă, creânduGse
astfel un canal de transmisie și un canal de recepŃ ie sau prin utilizarea de radiaŃii
optice cu lungimi de undă diferite pentru cele două sensuri, în cazul comunicaŃiilor
prin fibră optică.

Un caz particular îl constituie transmisia de tip echoplex pe canale full1duplex ,
care constă în retransmisia înapoi a caracterului r ecepŃionat, efect similar cu ecoul.
Echoplexarea este utilă pentru detectarea și corect area erorilor. De exemplu,
caracterele tastate de la o tastatură pot fi verifi cate prin vizualizare pe un monitor,
prin redirecŃionarea lor de către echipamentul rece ptor (ecou).
Transmisia informaŃiei între o sursă și u na sau mai multe destinaŃii presupune
transferarea datelor, întrGun format adecvat, prin intermediul unor semnale de natură
electrică, electromagnetică sau optică adaptate can alului de transport disponibil.
Scopul fundamental al unei transmisiuni e ste acela de a reproduce, la
echipamentul receptor, mesaje cu același conŃinut c u cele care au fost expediate.
Canalul de comunicaŃie poate fi deci privit ca fiin d alcătuit din infrastructura de
comunicaŃie (echipamente) și mediul aferent de transmitere a informaŃiei (semnale
electrice pe perechi de conductoare, radiaŃii lumi noase prin fibră optică, unde radio).

PerformanŃele unui canal de comunicaŃie sunt evalua te în principal prin
cantitatea de informaŃie care poate fi vehiculată p rintrGo secŃiune a canalului, în
unitatea de timp, parametru numit lăŃime de bandă ( bandwidth ). În cazul transmisiilor
analogice, lăŃimea de bandă se referă la intervalul de frecvenŃe ocupat în spectrul
frecvenŃelor. La nivelul transmisiunilor digitale, evaluarea cantităŃii de informaŃie
transferate se face prin volumul de informaŃie logi că vehiculată. LăŃimea de bandă de
frecvenŃă este direct corelată cu volumul binar tra nsferat. Din acest motiv, în cazul
comunicaŃiilor digitale se utilizează uneori termen ul de lăŃime de bandă a unui canal
pentru a exprima de fapt debitul binar. Se face ast fel referire la cantitatea de
informaŃie binară transferată întrGo unitate de tim p și care se măsoară în biŃi/secundă ,
bps ( bits per second ).
Transferul unui bit întrGo secundă definește unitat ea fundamentală de măsură
a lăŃimii de bandă sau a debitului informaŃional de 1 bps (sau 1 b/s) cu multiplii
specifici: 1 kbps = 10 3 bps, 1 Mbps = 10 6 bps, 1 Gbps = 10 9 bps. Uneori se utilizează
o unitate de măsură derivată, bytes/secundă , Bps și multiplii corespunzători (kBps,
MBps, GBps). În cazul în care se folosește ca unita te de măsură Bps, conversia în
bps va Ńine seama de faptul că 1B (byte, octet) = 8 biŃi. Pentru informaŃie se folosește
uneori ca unitate de măsura și 1 Kibibit = 1024 b s au 1 KibiByte = 1024 B. În mod
similar se definesc și Mibibit, Mibibyte, Gibibit, Gibibyte iar prin raportare la secundă
se obŃin și alte unităŃi de măsură pentru transferu l informaŃional.
În transmisiunile de date se folosește pe larg term enul throughput (debit util)
care se referă la lăŃimea de bandă efectivă, la un moment dat, atunci când are loc un
transfer de date. Se poate considera că termenul se referă la debitul informaŃional
net sau la informaŃia efectiv transportată în unita tea de timp, fără a lua în considerare
și informaŃiile ajutătoare care însoŃesc transferul (delimitatori de secvenŃă, informaŃii
necesare pentru identificarea/corectarea erorilor, retransmisii etc.). Factorii care
intervin în transferul de date și influenŃează lăŃi mea de bandă efectivă sunt numeroși,

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
9 fiind vorba de dispozitivele folosite, tipul de dat e transferate, topologia reŃelei,
echipamentul utilizat, numărul de utilizatori sau d e procese concurente, viteza sursei
de date, congestiile de transmisie etc. Prin urmare , debitul binar net ( throughput )
este diferit de rata de transfer a canalului de com unicaŃie.
Calitatea transportului oferit de un canal se poate aprecia și prin evaluări
legate de transportul unui anumit volum de date bin are. Se poate utiliza parametrul
numit „cel mai bun timp de transfer” (volum binar d e date / lăŃimea de bandă) sau
„timpul tipic de transfer” calculat prin raportul î ntre volumul de date utile transportat și
debitul net (volum binar de date, throughput ).
EvoluŃia calitativă a performanŃelor liniilor pent ru transmisiuni de date este
prezentată în figura 1.3.

Primele medii de transmisie utilizate pentru trans misiuni de date au fost liniile
telegrafice. Acestea deserveau un singur utilizato și permiteau viteze de aproximativ
30 cuvinte telegrafice pe minut (datagrame cu lungi mea de 5 caractere transmise în
cod Morse), adică echivalentul a aproximativ 17 bps . În prezent, mediile de
transmisie utilizate ating performanŃe remarcabile care merg până la rate de transfer
ce depășesc 10 Gbps. Principalele medii de transmis ie care prezintă interes în
transmisiunile de date vor fi descrise în capitolel e următoare.

1.3 Evaluarea capacităŃii de transport a unui canal de comunicaŃie

Harry Nyquist a arătat (1924) că, în cazul transmi terii unui semnal pe un canal
de bandă limitată (W), în absenŃa zgomotelor , este posibilă reconstruirea completă a BL = (lăŃime de bandă) x (distanŃă maximă)
1850 1900 19 50 2000 10 15

10 12

10 9

10 6

10 3

1 Telegrafie Telefonie Cablu coaxial Microunde Fibră optică Optică integrată BL [bit/sec x km]
An
Figura 1.3 EvoluŃia performanŃelor liniilor de comu nicaŃie

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

10 acestuia prin extragerea unui număr de eșantioane p e secundă NS egal numeric cu
dublul benzii de trecere a canalului, W , [19]:

NS = 2·W [eșantioane / secundă] (1.1)

Eșantionarea cu o frecvenŃă mai mare este inutilă d eoarece eșantioanele
suplimentare care ar putea fi extrase nu contribuie la creșterea preciziei de
recuperare a semnalului iniŃial deoarece componente le spectrale de ordin superior
au fost deja eliminate prin filtrarea introdusă de canal sau circuit.
Pornind de la acest raŃionament și considerând un semnal având N nivele
discrete, Nyquist a demonstrat teorema care îi poar tă numele și care determină
viteza maximă de transfer a datelor (debit, D) printrGun mediu de bandă limitată, [19],
[20], ca fiind:

][ log 22 bps N W D⋅⋅= (1.2)

Pentru o bandă de 3 kHz (aproximativ banda telefoni că vocală) și un semnal
cu două nivele (binar), rezultă o viteză maximă de 6 kbps.
Pentru a calcula capacitatea teoretică de trans port a unui canal de
comunicaŃie (viteza maximă), în prezenŃa zgomotului , se folosește teorema lui
Shannon.
Extinzând cercetările lui Nyquist, Claude Shannon a arătat (1949) că pentru
un canal ideal, caracterizat de o lăŃime de bandă W (în Hz) și un anumit raport între
puterea de semnal P S (în W) și respectiv puterea de zgomot P N (în W), capacitatea
maximă de transport a canalului, în b/s, este [20]:

][) 1 ( log2 bpsPPWC
NS+⋅= (1.3)

De obicei raportul puterilor de semnal și de zgomot , S/N , se exprimă în dB,
conversia realizânduGse după relaŃia 1.4.

][ log10 /10 dBPPNS
NS⋅= (1.4)

De exemplu, în cazul în care se urmărește transmite rea de date pe un canal
telefonic vocal de bandă limitată 300 – 3400 Hz, co nsiderând W = 3100 Hz, P S =
0,0001 W (respectiv G10 dBm) și P N = 0,0000004 W (respectiv G34 dBm), adică un
raport conform (1.4) având valoarea S/N = 24 dB, pe baza formulei lui Schannon
(1.3) se obŃine:

kbps sb C 7 ,24 / 24700)2501 ( log 31002 = ≈+⋅= (1.5)

Pentru același canal dar având un raport semnalGzgo mot îmbunătăŃit, S/N =
30 dB (corespunzător unui raport al puterilor P S/P N de 1000), rezultă o capacitate
crescută de transport a canalului, de 30,9 kbps, ia r pentru o valoare S/N superioară,
S/N = 38 dB (corespunzător unui raport al puterilor P S/P N de 6309), rezultă o
capacitate de transport a canalului care ajunge la de 39,6 kbps. ModemGurile de linie
telefonică uzuale lucrează cu viteze tipice de 33. 6 kbps.

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
11 Uneori, deoarece transmiterea datelor binare presup une împachetarea
acestora întrGun anumit format, alături de biŃii ut ili se adaugă și informaŃii de control
(biŃi de start, biŃi de stop, biŃi de paritate, sum e de control) care reduc viteza reală de
transmitere a informaŃiei utile. Prin urmare, așa c um sGa arătat și anterior, capacitatea
de transport a canalului nu este identică cu debitu l binar util ( throughput ) al acestuia.
Maniera cea mai simplă de a transmite informaŃii în format binar pe un canal
de comunicaŃie constă în alocarea a două nivele de semnal distincte biŃilor “0” și “1”.
Altfel spus, celor doi biŃi li se alocă două simbol uri de transmisie numite și simboluri
de semnalizare: pulsuri rectangulare cu amplitudini diferite. Dacă durata de
transmisie a unui bit este T b, valoare numită interval de bit , atunci numărul de biŃi
transmiși întrGo unitate de timp se va numi rată de bit sau rată binară sau debit binar .
Viteza de succedare a simbolurilor asociate biŃilor este aceeași cu cea de succedare
a biŃilor.
O astfel de transmisie se numește transmisie în banda de bază deoarece
frecvenŃa modificărilor în unitatea de timp ale for mei de undă folosită pentru
semnalizare este aceeași ca în secvenŃa de succedar e a biŃilor.

]/[ / 1 sb T Db= (1.6)

În cazul în care sistemul funcŃionează cu mai multe nivele de semnal N,
nefiind posibilă întotdeauna o conversie directă în tr1un număr întreg de biŃi , se
operează cu noŃiunea de rată de semnalizare (sau rata simbolurilor sau viteza de
modulaŃie ), R, care se definește ca fiind numărul simboluril or transmise în unitatea
de timp și care se măsoară în [Bauds] sau [Bd] (dup ă Emile Baudot). SemnificaŃia
fizică a ratei de semnalizare este numărul de schim bări (de nivel sau de altă natură)
ale semnalului în unitatea de timp. Dacă T este durata unui simbol (numit și interval
semnificativ ), atunci rata de semnalizare va fi:

][ / 1 Bd T R= (1.7)

Dacă un simbol transmis este codificat binar și exi stă N nivele, câte unul
pentru fiecare simbol, atunci numărul n de biŃi echivalenŃi transmiși pe durata unui
simbol va fi:

NTTn
b2log== (1.8)

Numărul de simboluri transmise în unitatea de timp, R, multiplicat cu numărul
de biŃi echivalenŃi pentru un simbol, n, va determi na deci numărul de biŃi echivalenŃi
transmiși în unitatea de timp, adică debitul binar:

N RTTRnR D
b2log⋅=⋅=⋅= (1.9)

RelaŃia (1.9) exprimă legătura între debitul binar și rata simbolurilor. Astfel este
evident că dacă se folosește o transmisie pe 4 nive luri, pentru aceeași rată a
simbolurilor, se obŃine un debit binar echivalent d ublu faŃă de cazul transmisiei cu 2
niveluri. Figura 1.4 evidenŃiază aceste situaŃii.

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

12
Exemplul prezentat asociază biŃilor sau grupurilor de biŃi amplitudini diferite
pentru pulsurile de semnalizare, deci este de fapt o modulaŃie în amplitudine .
Deoarece în cazul transmisiilor digitale amplitudin ea ia doar valori discrete, ea se
numește transmisiune cu comutarea amplitudinii, ASK (Amplit ude Shift Keying) . În
mod similar se pot asocia frecvenŃe, obŃinânduGse o transmisiune cu comutarea
frecvenŃei G FSK (Frequency Shift Keying) sau fazei , în cazul transmisiunilor cu
comutarea fazei – PSK (Phase Shift Keying). Cu cât secvenŃele transmise grupează
mai mulŃi biŃi, cu atât este necesar un număr de ni veluri mai mare, respectiv 2 n, unde
n este numărul de biŃi grupaŃi. Un număr mai mare d e niveluri face însă ca și
separarea acestora la recepŃie să devină mai difici lă, fiind mai apropiate. Deoarece
nivelurile absolute sunt afectate de zgomote, o sol uŃie practică constă în evaluarea
unui nivel prin diferenŃa faŃă de nivelul recepŃion at anterior ( modulaŃie diferenŃială )
sau chiar transmiterea pe canalul de comunicaŃie di rect a sensului modificării formei
de undă ( +/G, creștere/scădere), cum se întâmplă î n cazul modulaŃiei sigma1delta
sau CVSD ( Continuously Variable Slope Delta Modulation ). Toate aceste modulaŃii
reprezintă o formă de adaptare a fluxului informaŃi onal transmis la canalul de
comunicaŃie în scopul obŃinerii unei viteze de tran sfer cât mai ridicate.
Semnalul care este transmis pe canalul de comunicaŃ ie poate fi considerat ca
fiind alcătuit dintrGo alăturare a pulsurilor asoci ate biŃilor sau grupurilor de biŃi și
poartă denumirea de formă de undă de semnalizare sau uneori, semnal de linie .
Deși formula lui Shannon determină capacitatea teoretică a unui canal, în
practică capacitatea scade și datorită altor factor i, cum ar fi interferenŃa dintre două
simboluri transmise consecutiv, fenomen numit interferenŃă intersimbol (figura 1.5).
Aceste aspecte vor fi abordate întrGun capitol ulte rior. simbol simbol bit
11 0 a 3
10 0 a 2 Tb 0 1
t
T a0 a1
t
T 00 0 a 0 01 0 a 1
t 1 0 1 1 0 0 0 1
Transmisie binară cu două niveluri
Transmisie binară cu patru niveluri Transmisie binară în banda de bază
Tb=T
N=2
R=1/T
D=1/T b

2T b=T
N=4
R=1/T
D=1/T b=2/T

Figura 1.4 Transmisiuni cu două și patru niveluri

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
13

1.4 Medii fizice de comunicaŃie

Mediile de transmisie utilizate în mod curent pot f i grupate în două mari
categorii: medii ghidate și medii neghidate .
Mediile ghidate sunt cele care oferă o cale de propagare în afara căreia
semnalul nu poate să existe întrGo formă utilizabil ă, rămânând dependent de mediu.
Principalele medii ghidate de transmisie sunt:
o cablurile coaxiale
o cablurile cu perechi de conductoare torsadate
G neecranate: UTP (Unshielded Twisted Pairs)
G ecranate: STP (Shielded Twisted Pairs), ScUTP (Sc reened UTP) sau FTP
(Foiled Twisted Pairs)
o fibrele optică:
G multimod
G monomod
o ghiduri de undă pentru microunde

Transmisiunile neghidate sunt cele la care propagarea nu este restricŃionat ă la
un spaŃiu fizic, înŃelegânduGse de obicei prin acea sta propagarea în aer liber, după ce
semnalul a fost iniŃial direcŃionat corespunzător d e către sursa. Principalele semnale
purtătoare utilizate pentru transmisiunile neghida te sunt:
o undele radio
o microunde
o radiaŃia laser
o radiaŃia infraroșie

1.4.1 Cabluri coaxiale

Cablurile coaxiale sunt realizate dintrGun conducto r central îmbrăcat întrGo
manta conductoare, spaŃiul dintre ele fiind izolato r (material plastic PVC, teflon sau
aer). Mantaua exterioară poate fi continuă (folie c onductoare) sau întreŃesută
(împletitură). Mai multe linii coaxiale pot fi înmă nuncheate întrGun cablu deGa lungul
căruia pot exista și perechi de conductoare răsucit e utilizate pentru vehicularea
semnalelor de control sau de alimentare. Datorită m odului de realizare a cablurilor Impuls semnalizare Semnal la ieșirea canalului
t A
Figura 1.5 Principiul interferenŃei intersimbol Zonă interferenŃă

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

14 coaxiale, influenŃa reciprocă a două canale adiacen te (diafonie) este extrem de
redusă chiar la frecvenŃe mari ale semnalului. Acea sta se datorează distribuŃiei
sarcinilor electrice către interiorul conductorului exterior și exteriorul conductorului
central. Datorită efectului redus al diafoniei și z gomotelor, semnalul util poate fi
refăcut chiar dacă are un nivel scăzut, ceea ce nu este posibil în cazul transmisiilor
clasice folosind perechi de conductoare. Circuitele în cablu coaxial permit o viteză de
propagare ridicată, care variază foarte puŃin cu fr ecvenŃa, ceea ce implică existenŃa
unor distorsiuni de întârziere reduse. În cazul tra nsmisiunilor binare, debitul binar
scade cu creșterea distantei datorită atenuării sem nalului electric. Lungimea maximă
de propagare este limitată prin standardele de comu nicaŃie de timpul de propagare
acceptat, cu precădere în cazul comunicaŃiilor baza te pe cerere și răspuns.

În figura 1.6 este prezentată structura unui cablu coaxial. Deși cablurile
coaxiale sunt similare din punct de vedere construc tiv, ele pot avea impedanŃe
diferite („rezistenŃa” conductorului în semnal) est imate printrGo scală de grade radio,
numite RG – „radio grade”. De exemplu, varianta 10B ASE2 Ethernet (sau Thinnet)
utilizează RGG58, ce utilizează o impedanŃă de 50 d e ohmi și care, la nivel fizic, se
traduce printrGo viteză a semnalului de 10 Mbps pen tru o lungime maximă de 180 de
metri. În transmisiunile de date pe cablu coaxial, în banda de bază, se utilizează și
varianta 10BASE5 Ethernet (Thicknet sau „cablu galb en”) care are deasemena o
impedanŃă de 50 de ohmi dar care, la nivel fizic, p ermite o viteză a semnalului de 10
Mbps pentru o lungime maximă de 500 de metri.

Avantajul cablurilor coaxiale constă în faptul că o feră posibilitatea unor
comunicaŃii de bandă largă pe distanŃe relativ mari , echipamentele fiind conectate la
o magistrală unică folosind conectoare adaptoare în formă de T. Aceste conectoare
fac ca sistemele conectate să apară ca fiind, unul dupa altul, în cascadă (figura 1.7).
Mediul de comunicaŃie se comportă ca un ghid de und ă și din acest motiv trebuie
asigurată adaptarea de impedanŃă la capetele liniei dar și la nivelul punctelor de
inserare a echipamentelor de date (folosind conecto arele T care se bazează pe
impedanŃa mare către interfaŃa de reŃea conectată). Ele au fost folosite iniŃial ca
medii de transmisie dedicate pentru reŃelele de dat e tip Ethernet dar treptat au fost
înlocuite cu medii de transmisie mai performante. P rincipalele dezavantaje ale
acestui cablu, care au dus la înlocuirea sa aproape totală, sunt următoarele: este
relativ fragil și fără o rezistenŃă mecanică deoseb ită, are un cost ridicat, o dimensiune
a cablului semnificativă (grosime de 1 cm sau mai m ult, în funcŃie de tip) și nu în
ultimul rând, dificultăŃi în a asigura adaptarea de impedanŃă a magistralei de
comunicaŃie prin faptul că orice intrerupere a cont inuităŃii cablului (inclusiv conector
BNC neconectat) înseamnă deteriorarea adaptării. Li psa adaptării de impedanŃă
determină la rândul ei fenomene de reflexie a undel or electromagnetice, ceea ce

Figura 1.6 Cablu coaxial, conector BNC tip T

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
15 conduce la interferenŃe între unda incidentă și cea reflectată, respectiv alterarea
semnalului util. Pentru adaptare la capetele liniei de comunicaŃie se folosesc
conectoare de capăt (numite și conectoare de terminare ).
În cazul cablurilor coaxiale utilizate în reŃelele locale de calculatoare (Ethernet)
comunicaŃia are loc alternativ în cele două sensuri , fiind astfel de tip semiduplex .
Pentru conectarea mediilor de transmisie la echipa mentele de date se
utilizează conectori specializaŃi (mufe), pentru ca blurile coaxiale aceștia fiind de tip
BNC ( British Naval Connector dupa unii autori, Bayonet Neill Concelman sau
Bayonet Needle Connector după alŃii, existând însă și alte interpretări).
ReŃelele de comunicaŃie bazate pe cablu coaxial se pretează unor arhitecturi
organizate în jurul unei magistrale unice, la care sunt atașaŃi clienŃii reŃelei (gazde)
prin intermediul conectoarelor T. DistanŃa maximă de comunicaŃie este determinată
pe baza timpului necesar pachetului de date să călă torească între cele mai
îndepărtate două gazde, cunoscând viteza de propaga re a undei electromagnetice
pentru acel mediu (mărime constantă) și întârzierea admisă. DistanŃa maximă
depinde și de atenuarea semnalului electric pe cale a de comunicaŃie, nivelul trebuind
să rămână peste un anumit prag (un anumit raport se mnalGzgomot). Standardele de
comunicaŃie reglementează parametrii menŃionaŃi.

Pentru extinderea distanŃei de comunicaŃie este nec esar un echipament care
să preia datele de pe un segment și să le transmită pe altul (repetor de date, router).
Simpla amplificare a semnalului nu oferă o soluŃie deoarece amplificatorul utilizat ar
trebui să aibă o bandă de trecere generoasă, ceea c e înseamnă că va amplifica in
egală măsură și zgomotul.

1.4.2 Cabluri torsadate

Cablul UTP (cablu torsadat neecranat, Unshielded Twisted Pair s) este
disponibil în diferite forme, dimensiuni și grade r adio. Pentru transmiterea datelor
între echipamentele de calcul, cablul UTP folosit e ste alcătuit din patru perechi de
conductoare. Cele patru perechi de fire înseamnă op t conductoare izolate și rasucite
câte două (procedeu numit torsadare ). Torsadarea reduce efectul de degradare a
semnalului cauzat de interferenŃa cu radiaŃiile ele ctromagnetice (EMI G interferenŃe
electromagnetice sau RFI G interferenŃe ale frecven Ńelor radio) la fel ca și în telefonie.
Pasul de torsadare permite definirea gamei de frecv enŃe perturbatoare care trebuie H1 H2 H3 Hn
Conector de capăt
Magistrală de comunicaŃie pe cablu coaxial Gazde
H0
Conector “T”
Figura 1.7 ReŃea de comunicaŃie pe cablu coaxial

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

16 eliminată. Spirele conductoare alăturate care iau n aștere prin torsadare sunt similare
unor spire de bobină care își anulează reciproc cur enŃii (de sensuri contrare) ce apar
prin efect de antenă. Cu cât debitul binar este mai mare, cu atât gama de frecvenŃe
ce trebuie rejectată este situată mai sus în spectr ul de frecvenŃe și deci pasul de
torsdare va trebui să fie mai mic (figura 1.8).
În standardul Ethernet 10/100 Mbps folosit în reŃel ele locale de calculatoare,
doar patru din cele opt conductoare sunt folosite: o pereche de conductoare oferă
suport pentru transmisii întrGun sens (TD+, TDG; transmission data ), iar cealaltă
pentru transmisii în sens invers, respectiv recepŃi e (RD+, RDG; received data ). Acest
tip de cablu are o impedanŃă de 100 de ohmi. În sta ndardul Ethernet 10/100 BASE T
aceasta înseamnă o viteză de transmitere a informaŃ iei cu 10 Mbps (Ethernet) sau
100 Mbps (Fast Ethernet) pe o distanŃă de până la 1 00 de metri. Transmisia este de
tip duplex. Conductoarele neutilzate pentru comunic aŃia de date sunt destinate
telefoniei digitale care este de fapt echivalentă t ot cu un transfer de date. Aceste
perechi pot fi utilizate însă pentru a realiza un a lt canal de comunicaŃie pe același
cablu fizic. În standardul Gigabit Ethernet, toate cele opt conductoare sunt utilizate,
perechile fiind bidirecŃionale și identificate ca A +/AG, B+/BG, C+/CG, D+/DG.

Unele din avantajele acestui cablu ar fi faptul că este ieftin, ușor de instalat,
suportând curbări și îndoiri și este subŃire. În pr ezent este cel mai utilizat mediu de
transmisie în reŃelele locale (LAN). Principalele d ezavantaje sunt: susceptibilitatea la
interferenŃe electrice și în special elctrostatice în comparaŃie cu alte tipuri de cabluri,
distanŃa de transmisie a informaŃiei relativ scazut ă. Pentru interconectarea mai multor
echipamente este obligatorie utilizarea unor dispoz itive dedicate de interconectare,
numite hub Guri.
Conectorii utilizaŃi sunt de tip RJ45 ( Registered Jack 45) cu 8 contacte
(asemănători cu conectorii pentru aparate telefonic e care sunt mai mici și au 4
contacte, RJ11). Pentru interconectare există stand arde de cablare specifice (TIA /
EIA 568 A/B). Ele conŃin specificaŃiile pentru inte rconectarea dispozitivelor de reŃea
cu mediul de transmisie.

Cablul STP (cablu torsadat ecranat, Shielded Twisted Pairs) prezintă un strat
conductor suplimentar, de tip ecran, în jurul firel or torsadate. Aceste straturi de
ecranare acoperă atât fiecare pereche de conductoar e cât și separat, întregul cablu,
cu un ecran aflat imediat sub învelișul extern. Sco pul acestei ecranări este acela de a RL RL pas
Curent
indus
Câmp electromagnetic extern Pereche de
conductoare
torsadate
Fig ura 1. 8 Mediu de comunicaŃie cu perechi de conductoare tors adate

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
17 permite cablurilor torsadate să funcŃioneze în medi i predispuse la perturbaŃii
electromagnetice (EMI) și/sau interferenŃe radio (R FI). Ecranul împiedică pătrunderea
radiaŃiei externe perturbatoare dar și emisia elect romagnetică datorată efectului de
antenă al conductoarelor proprii.
Acest tip de cablu are o impedanŃă de 150 de ohmi, este mai scump, mai greu
de instalat și mai gros decât cablul UTP, având apr oximativ un centimetru diametru.
Ecranul acestui tip de cablu trebuie conectat la un potenŃial de referinŃă nul
(împamântare) la ambele capete, pentru a funcŃiona corect, în caz contrar induce un
nivel ridicat de zgomot.

Cablurile ScUTP/FTP sunt modele hibride de cabluri STP și UTP. Aceste
tipuri de cabluri sunt asemănătoare cu cablul UTP d ar sunt acoperite cu un ecran
metalic ( Screened Twisted Pairs ) sau cu o folie de metal ( Foiled Twisted Pairs ) ce
realizează ecranajul. ImpedanŃa tipică pentru acest tip de cablu este de 100 sau 120
de ohmi.

Cablurile torsadate sunt standardizate prin perfor manŃele pe care trebuie să le
asigure și nu prin parametrii fizici. În acest sens sunt definite mai multe categorii de
performanŃă . Acest fapt este un avantaj important deoarece, in diferent de producător,
ne așteptăm la performanŃe similare pentru cabluri din aceeași clasă. Principalele
organisme cu atribuŃii în domeniul standardizării ( ANSI, FCC, EIA) au definit
standarde pentru cablare sau pentru elemente conexe de infrastructură dar și
categorii de performanŃă pentru cabluri. IniŃial au existat cinci serii de test pentru a
stabili categoriile de performanŃă pentru cablurile torsadate, ulterior adăugânduGse și
altele. Aceste categorii de performanŃă sunt uzual numerotate de la 1 la 7, iar cablul
care corespunde uneia este identificat ca fiind de Categoria x (sau CATx), unde x
reprezintă numărul seriei de teste care a fost trec ut cu succes. CAT 1 și CAT 2 au
fost rapid abandonate (1995), fiind considerate per imate datorită slabelor
performanŃe. Cablurile care încă se utilizează astă zi sunt CAT 3 (16 MHz lăŃime de
bandă, 10Mbps viteza până la 100m) și CAT 5 (100 MH z lăŃime de bandă,
100/155/256 Mbps cu distanŃe de până la 100m). CAT 4 putea oferi o lăŃime de
bandă de 20MHz dar această categorie intermediară s Ga dovedit a fi neeconomică.
CAT 5e este o extensie a lui CAT 5, care permite co nexiuni 100BaseT pe 350m sau
1000BaseT pe distanŃe reduse. CAT 6 poate fi utiliz at în reŃele de viteză ridicată, tip
Gigabit, în timp ce CAT 7 a fost proiectat pentru v iteze de 10Gbps. Cablurile CAT 6 si
CAT 7 folosesc perechi de conductoare cu pas de tor sadare diferit și profile speciale
pentru menŃinerea constantă a distanŃei dintre pere chi in interiorul cablului.

Atunci când cablurile UTP se folsesc pentru a cone cta două echipamente este
necesar ca cele două perechi pentru transmisie (Tx) , respectiv recepŃie (Rx), să fie
inversate (transmisia unuia să ajungă la recepŃia c eluilalt), rezultând cablul cross1
over (inversor). Atunci când se folosesc echipamente de dicate de interconectare,
inversiunea respectivă este realizată în interiorul echipamentului (hub, switch), cablul
folosit fiind de tip 1:1 ( straight through , cablu direct). Echipamentele moderne au
capacitatea de a determina singure perechea emiŃăto are, respectiv receptoare,
funcŃie numită AutoGsensing, AutoGMDI/MDIGX, Univer sal Cable Recognition sau
AutoGuplink. În afara cablurilor menŃionate există și varianta roll1over (inversare în
oglindă).
În cazul reŃelelor Gigabit Ethernet sunt utilizate toate cele 4 perechi de
conductoare, în sistem cross1over .

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

18

1 T+ Transmit Data +
2 TG Transmit Data G
3 R+ Receive Data +
4 n/c Not connected
5 n/c Not connected
6 RG Receive Data G
7 n/c Not connected
8 n/c Not connected

Figura 1.9 Cablu UTP Fast Ethernet, conector RJ45

1.4.3 Fibre optice

Fibrele optice folosesc ca purtător de informaŃie radiaŃia electromagnetică din
spectrul 10 14 G 10 15 Hz. Ele permit o lăŃime de bandă mult mai mare și o capacitate
de transport de date net superioară altor medii de transmisie. Principiul transmiterii
datelor prin fibre optice este prezentat în figura 1.10.

DistanŃa maximă de transmisie a informaŃiei optice depinde de atenuarea
fasciculului luminos. Această atenuare depinde la r ândul ei de două elemente:
/ calitatea radiaŃiei luminoase emise (lungime de un da, putere, coerenŃă), fiind
utilizate trei lungimi de undă: 850 nm, 1320 nm, 15 00 nm
/ calitatea fibrei optice și a îmbinărilor acesteia.

Figura 1.10 Principiul comunicaŃiilor pe fibră opti că

TransmiŃător
Receptor Fibră optică

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
19
În ceea ce privește nivelul de atenuare al fibrei o ptice, acesta a evoluat
continuu, de la valori de ordinul 500 ÷ 1000 dB/km în 1966, 20 dB/km la 850 nm în
1970 sau 0,47 dB/km la 1300 nm în 1976. După 1980 a u devenit uzuale atenuări de
0,1G0,2 dB/km la 1550 nm.

Atenuarea depinde și de lungimea de undă a radiaŃie i luminoase utilizate, așa
cum se poate observa în figura 1.11. ExistenŃa unor intervale ale lungimilor de undă
cu atenuare mare, respectiv mică, se datorează inte rferenŃelor optice care au loc la
nivel molecular și depind de compoziŃia chimică a m aterialului utilizat și de
impurităŃile existente. Intervalele cu atenuare scă zută definesc astfel ferestre de
transmisie care favorizează propagarea. Cele mai bune perform anŃe se obŃin în
banda de 1550 nm unde atenuarea este minimă.

ComunicaŃiile pe fibra optică reprezintă în prezent cea mai convenabilă soluŃie
din aproape toate punctele de vedere: capacitate ma re de transport, imunitate la
zgomot, cost redus raportat la capacitatea oferită. Din punct de vedere istoric, în
dezvoltarea comunicaŃiilor pe fibră optică pot fi e videnŃiate câteva repere evolutive,
după cum urmează:
o 1965: fundamentarea teoretică a transmiterii datel or folosind fibre optice de
către Charles Kao și George Hockham.
o 1976: sGau realizat primele legături între institu Ńii, cu distanŃe de 7 km între
repetoare și viteze de 34 sau 45 Mbps la 850 nm.
o 1983: Biarritz Videocoms realizează unul din prime le experimente pentru
distribuŃia TV prin cablu optic, conectând peste de 1000 de abonaŃi, pe baza
tehnologiei de 850 nm, cu diode laser și fibre mult imodale.
o 1986: devine funcŃională legătura submarină Marsei llesGCorsica care
acoperea o distanŃă de 400km, viteza de transfer fi ind de 280 Mbps, cu 8
repetoare, tehnologie 1300 nm, linie terestră la 1. 6 Gbps. 0,6 1,0 1,4 1,8 2,2
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 Banda de
850 nm Banda de
1320 nm Banda de
1550 nm
Lungime de undă [µm] Atenuare
[dB/km]
Figura 1.11 VariaŃia atenuării cu lungimea de undă pentru o fibră optică

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

20 o 1988: intră în exploatare sistemul transatlantic T AT 8 la viteza de 280 Mbps,
tehnologie 1300 nm, 70 km distanŃa dintre repetoare , 8000 circuite telefonice
conectate optic.
o 1990: prima legătură transGmediteraneană Almeria ( Spania) G Melila (Africa),
200 km, 140 Mbps, pe 1550 nm.
o 1991: un nou sistem de comunicaŃie optică transatl antică, TAT 9, atinge
560 Mbps, folosește tehnologia 1550 nm, 130 km dist anŃa dintre repetoare,
60.000 circuite telefonice conectate optic.
o 1995/1996: alte sisteme transatlantice TAT 12 și T AT 13: 5 Gbps, 370.000
circuite, amplificare optică.
o 2000: generalizarea comunicaŃiilor pe fibră optică până la nivelul reŃelelor
locale la viteze uzuale de 1 Gbps și peste.

Așa cum se observă, comunicaŃiile prin fibră optică au ajuns la maturitate
tehnologica cu mult timp înainte de apariŃia Intern etului. Dupa anii ’90, odată cu
dezvoltarea rapidă a serviciilor de date de tip Int ernet dar și a soluŃiilor de transport
a datelor pe fibre optice, se poate considera că tr ansportul optic a devenit cea mai
eficientă solutie pentru comunicaŃiile terestre.
Fibrele optice pot avea o gamă variată de forme, di mensiuni și domenii de
lungimi de undă transportate. Tipic, un cablu cu fi bre optice are structura din figura
1.12, el inglobând mai multe fibre individuale.

Axa centrală a unei fibre optice este ocupată de că tre un mediu optic pur care
are capacitatea de a transporta în siguranŃă radiaŃ ia luminoasă pe distanŃe mari.
Lipsa semnalelor electrice și a conductoarelor de c upru flexibile face ca
transmisiunile bazate pe fibre optice să fie relati v sigure din punctul de vedere al
interferenŃelor electromagnetice. Spre deosebire de cablurile de cupru, în cazul
fibrelor optice nu este posibilă introducerea zgomo telor prin metodele clasice. Mediul
optic utilizează aproape întotdeauna un material pe bază de siliciu, asemănător

Detaliu cablu optic

Conector LC Conector MTRJ Conector ST Conecto r SC

Figura 1.12 Cabluri cu fibre optice și conectori u zuali Inveliș ProtecŃie Kevlar Tub protector Fibre optice

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
21 sticlei sau un material plastic (polimer) cu calită Ńi optice superioare. Un fascicul
luminos emis la un capăt al fibrei va fi recuperat la capătul opus, semnalul purtător
de informaŃie fiind unda luminoasă. Deoarece fascic ulul luminos se propagă de la o
sursă către receptor, rezultă că o fibră poate tran sporta informaŃia întrGun singur
sens. Pentru o transmisie duplex sunt necesare cel putin două fibre. În cazul în care
se utilizează lungimi de undă diferite, două radiaŃ ii luminoase pot călători pe aceeași
fibră cu condiŃia ca elementele optoGelectronice ut ilizate la emisie și recepŃie să aibă
capacitatea de a le separa, ceea ce presupune costu ri suplimentare sub acest
aspect. Mai multe fibre alcătuiesc un cablu optic.
Diametrul fibrei optice variază de la 5 microni pân ă la câteva sute de microni.
În cazul fibrelor optice care au diametrul miezului mult mai mare decât lungimea de
undă a luminii transmise, fasciculul luminos circul ă prin fibră reflectânduGse continuu
la suprafaŃa de separare dintre miez și înveliș. Fa sciculele care pătrund în fibră sub
diferite unghiuri sunt reflectate de un număr varia bil de ori, pe măsură ce se
deplasează de la un capăt la celalalt al fibrei și în consecinŃă, ajung la capătul
îndepărtat defazate diferit. Recompunerea semnalulu i optic din fascicule defazate
face ca ceea ce rezultă să nu fie întocmai semnalul optic transmis. Unghiurile diferite
de intrare definesc așa numitele moduri de propagare (sau pe scurt, moduri ), iar o
fibră care transportă mai multe moduri se numește fibră multimod . Propagarea
multimod face ca razele care parcurg fibra să inter fere atât întrGo manieră
constructivă cât și întrGuna distructivă. Acest efe ct este numit împrăștiere (dispersie)
modală a întârzierii . Fibrele care transportă un singur mod se numesc monomod .
Figura 1.13 prezintă modurile de propagare în fibra optică.
c. Propagare mono1mod (mod unic) n1
n2
n1
n2
n1
n2 200 µ
50 µ
10 µ a. Propagare multimod cu indice de refracŃie de tip treapt ă
b. Propagare multimod cu indice de refracŃie de tip
gradual
Figura 1.13 Moduri de propagare în fibra optică

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

22 Fibra multimod
Transmisiunea multimod este datorată propagării unu i grup de fascicule
luminoase emise de obicei de către o diodă electrol umiscentă LED. Un LED nu este
o sursă de lumină foarte concentrată, fasciculul em is având o împraștiere mare și
prin urmare necesită o cale de transmisie optică de stul de largă. Această rată de
dispersie impune mai departe și limitele maxime ale lungimii efective a fibrei optice.
După o anumită distanŃă parcursă, dispersia face ca o parte din raza emisă de
LED să se reflecte în peretele interior al mediului optic. Când se întâmplă acest lucru,
impactul are loc sub un unghi foarte mic. În consec inŃă, lumina nu trece în stratul de
protecŃie, ci este reflectată de perete sub un ungh i complementar. Această reflexie
plasează razele dispersate pe o direcŃie de coliziu ne cu razele din fasciculul iniŃial
rămase pe calea de transmisie axială. Aceste raze t ransportă în continuare același
semnal informaŃional ca și raza rămasă aliniată cu axa centrală a fibrei. Deoarece
razele sunt astfel supuse unor reflexii multiple, p entru că viteza luminii este constantă
(300.000 km/s), rezultă că transmisiunea axială aju nge la capatul fibrei înaintea
reflexiilor multiple ale aceluiași semnal. Această dispersie multimodală determină și
interacŃiuni la nivel fotonic, modurile multiple se vor intersecta inevitabil pe axa
centrală și vor interfera cu alte transmisiuni de s emnale. Datorită dispersiei modale
transmisiunile multimod sunt predispuse unor distor siuni importante ale semnalului
optic deoarece fasciculele componente sunt recupera te doar parŃial, decalate și
atenuate (figura 1.13.a). Aceste limitări le fac ut ilizabile în special pe distanŃe scurte,
unde oferă un raport preŃ/performanŃă rezonabil. Fi bra optică tipică utilizată în mod
obișnuit în reŃelele de calculatoare are diametrul de 200 microni (380 microni cu
învelșul protector) și oferă suport pentru comunica Ńii multimod comandate de un
LED, care este o componenta electronică relativ ief tină. Tipic se ating viteze de 100
Mbps pe distanŃe de 10 km și 1 Gbps pe 1 km.
Deoarece vehicularea informaŃiei presupune transmit erea unor impulsuri
luminoase, sGa descoperit că se poate reduce semnif icativ efectul dispersiei modale
dacă impulsurile optice transmise au o formă specia lă (definită prin reciproca
cosinusului hiperbolic), numite soliton1uri .

Fibra monomod
Dacă diametrul miezului fibrei este doar de câteva ori mai mare decât
lungimea de undă a luminii transmise, va fi favoriz ată propagarea doar a unui singur
fascicul (sau mod) și nu va apărea nici o interfere nŃă semnificativă între raze. Aceste
fibre, numite fibre monomod , sunt mediile utilizate în majoritatea sistemelor de
transmisie pe distanŃe mari. Fibra monomod utilizea ză de obicei o diodă laser cu
injecŃie (ILD – Injection Laser Diode). Laserele su nt binecunoscute pentru fasciculele
lor extrem de focalizate și coerente. Și aceste raz e suferă dispersii dar acestea sunt
aproape insesizabile pe distanŃele din domeniul reŃ elelor. ÎntrGun sistem de fibre
optice monomod fasciculul laser transportă informaŃ ia în lungul fibrei, reflexiile fiind
nesemnificative (figura 1.13.c). Prin urmare, fasci culul purtător transmis rămâne
aliniat cu axa centrală a fibrei deGa lungul întreg ului drum prin mediul respectiv.
Pentru a reduce cât mai mult probabilitatea reflexi ilor se utilizează medii optice cu
indice de refracŃie n variabil după un anumit profil (figura 1.13.b), as tfel încât, pe
măsură ce raza se apropie de marginea fibrei, părăs ind traseul axial, ea să sufere o
refracŃie progresivă, datorită modificării corespun zătoare a indicelui de refracŃie al
mediului. Pentru a determina fasciculele să se înto arcă către direcŃia axială înainte
de a atinge suprafaŃa de separaŃie se realizează fi bre optice a căror indice de

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
23 refracŃie nu este constant, ci variază în secŃiune după un profil progresiv care
determină o deviere progresivă de revenire.
Utilizarea diodelor laser presupune costuri mai rid icate și necesită stabilizarea
puterii emise cu temperatura dar permite obŃinerea unor rate de transfer ridicate,
limitate în principiu doar de proprietăŃile de comu taŃie ale fotodetectorului (uzual la
aproximativ 1 sau 10Gbps). DistanŃele acoperite sun t de ordinul zecilor sau sutelor
de km. Fibrele optice monomod au în general un diam etru între 5 și 10 microni și un
strat protector de 125 de microni. La distanŃe de 6 0 km se pot atinge viteze de 1
Gbps iar la 10 km 6 Gbps.

Dispersia lungimilor de undă la emisia radiaŃiei lu minoase pentru sursa laser și
LED este prezentată în figura 1.14.
O fibră optică instalată dar neutilizată (de obicei componentă a unui cablu
optic), capabilă sa preia fluxuri de date necesare unor dezvoltări ulterioare se
numește fibră întunecată , “dark fiber”.

1.4.4 Transmisiuni prin ghiduri de undă pentru micr ounde

Un ghid de undă pentru microunde este un tub metal ic cu o secŃiune
determinată și prin care se propagă unde radio de î naltă frecvenŃă. Există două tipuri
principale de ghiduri de undă: rectangulare și circ ulare.
Ghidurile de undă rectangulare sunt utilizate pentru racordarea antenelor la
echipamentele asociate, rareori fiind utilizate pen tru distanŃe mai mari de câteva sute
de metri.
Ghidurile circulare pot transmite frecvenŃe superioare celor rectangul are. Ele
pot avea structuri speciale: de exemplu pot conŃine un conductor de cupru spiralat,
înconjurat de un strat subŃire de fibră de sticlă ș i un înveliș carbonic. Această
structură este protejată de un înveliș de oŃel și r igidizată cu rășini epoxidice. O astfel
de structură permite atenuarea modurilor de propaga re nedorite. Interiorul ghidului
de undă este uneori presurizat cu aer uscat sau cu azot pentru a elimina umiditatea
din mediul de propagare, care ar putea atenua micro undele. Ghidurile de undă nu
sunt flexibile, ele având forme prestabilite.
Un sistem care folosește ghiduri de undă vehiculea ză tipic frecvenŃe între 1 și
110 GHz. Atenuarea în ghidurile de undă crește cu c reșterea frecvenŃei, fiind λ
1300 nm Intensitate luminoasă
40 nm 50%
λ
1300 nm Intensitate luminoas ă
2 nm 50%
λ LASER LED
Figura 1.14 Dispersia lungimii de undă pentru diver se surse luminoase

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

24 semnificativă la peste 100 GHz. Aceste semnale se p ot propaga și neghidat dar
pentru a reduce interferenŃele și pierderile precum și pentru a direcŃiona puteri
semnificative de semnal, se preferă ghidarea undei prin elementele descrise.

1.4.5 Medii neghidate de transmitere a informaŃiei

Așa cum sGa arătat, principalele transmisiuni neghi date ale informaŃiei se
referă la undele radio (inclusiv domeniul microunde lor), radiaŃiile laser și radiaŃiile
infraroșii. Transmisiunile care utilizează semnale purtătoare sub 1 GHz sunt
considerate în mod curent transmisiuni radio, iar cele peste 1 GHz sunt numite uzual
transmisiuni prin microunde. Prin extrapolare, în practică, se consideră de multe ori
domeniul microundelor inclus domeniului transmisiun ilor radio, ceea ce permite o
abordare globală (comunicaŃii wireless, telefonie m obilă). În acest context
comunicaŃiile prin microunde sunt asociate doar cu situaŃii particulare (comunicaŃii
prin satelit, de exemplu).

A. Transmisiuni radio

Transmisiunile ghidate prezentate necesită existen Ńa unui mediu de propagare
intrinsecă (conductoare, fibre optice, ghiduri de u ndă). În practică este necesară de
multe ori depășirea unor obstacole naturale, ceea c e a determinat utilizarea undelor
electromagnetice radio ca purtător de informaŃie. U ndele radio au avantaje
importante. Ele se pot propaga prin aer sau vid și pot traversa obstacole,
transportând date. ComunicaŃiile radio sunt utiliza te atât pentru transmisii terestre cât
și pentru transmisii prin satelit atunci când se ur mărește conectarea unor zone greu
accesibile.
ExistenŃa undelor electromagnetice a fost dedusă t eoretic de fizicianul britanic
James Clerk Maxwell, în 1865 și au fost generate și studiate experimental pentru
prima dată de fizicianul german Heinrich Hertz, în 1887. Ele sunt caracterizate de
frecvenŃa f și lungimea de undă λ (lambda). Viteza de propagare a undelor
electromagnetice în vid este viteza luminii:

Figura 1.15 Ghiduri de undă utilizate în comunicaŃi ile prin microunde, ghidate

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
25
f c⋅=λ (1.10)

Viteza de propagare a undelor electromagnetice (vit eza luminii) în vid este
cunoscută și este de 3 x 10 8 m/s. Așadar, cunoscând frecvenŃa, se poate determi na
lungimea de undă și invers. Un semnal cu frecvenŃa de 2,4 GHz, frecvent utilizat în
comunicaŃiile wireless (WiFi), va avea, de exemplu, o lungime de undă de 12,5 cm.
În figura 1.16 este reprezentată poziŃionarea comun icaŃiilor radio în spectrul
electromagnetic.

Figura 1.16 Utilizarea spectrului de frecvenŃă în c omunicaŃii

Cu cât banda de frecvenŃă a semnalului este mai lar gă, cu atât el poate
transporta mai mulŃi biŃi în unitatea de timp (debi t binar). De aceea evaluarea
eficienŃei transmisiei întrGo anumită bandă poate f i exprimată prin numărul de biŃi
transportaŃi raportat la lăŃimea de bandă disponibi lă,în biŃi/Hertz.

Derivând relaŃia (1.10) în raport cu lungimea de un dă, se obŃine:

2λλc
ddf−= (1.11)

de unde, trecând la diferenŃe finite, rezultă

2λλ∆⋅=∆cf (1.12)

relaŃie care permite evaluarea benzii de frecvenŃă a unui canal de comunicaŃie radio,
bandă care, la rândul ei, influenŃează în mod direc t debitul binar care poate fi
transportat.
Modul de utilizare a spectrului electromagnetic de către diverse categorii de
aplicaŃii este reglementat de o agenŃie internaŃion ală, ITUGR G International
Telecommunication Union 1 Radiocommunication . Există însă și alocări neconforme
acestor recomandări cum sunt, de exemplu, reglement ările FCC ( Federal f [Hz]: 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 17 10 18 10 19 10 20
radio microunde infraroșu UV raze X raze gama
lumina vizibilă
10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 F[Hz]
Cablu coaxial
SateliŃi
AM
FM

TV
Microunde
Optic
Cablu torsadat

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

26 Communication Commission ) în SUA, ceea ce face ca anumite echipamente să nu
funcŃioneze oriunde în lume.

Abr. Denumire Banda [Hz] Domeniu de utilizare
ELF FrecvenŃă extrem de joasă
(Extremely Low Frequency) 3/30 Hz ComunicaŃii submarine
SLF FrecvenŃă super joasă
(Super Low Frequency) 30/300 Hz ComunicaŃii submarine
ULF FrecvenŃă ultra joasă
(Ultra Low Frequency) 300/3000 Hz ComunicaŃii
VLF FrecvenŃă foarte joasă
(Very Low Frequency) 3/30 kHz ComunicaŃii submarine
Aparatură medicală
LF FrecvenŃă joasă
(Low Frequency) 30/300 kHz NavigaŃie, Sincronizare de timp,
radiodifuziune AM pe unde lungi
MF FrecvenŃă medie
(Medium Frequency) 300/3000 kHz Radiodifuziune AM pe unde medii
HF FrecvenŃă înaltă
(High Frequency) 3/30 MHz Radiodifuziune AM pe unde scurte și
radiocomunicaŃii radioamatori
VHF FrecvenŃă foarte înaltă
(Very High Frequency) 30/300 MHz Radiodifuziune FM pe unde ultrascurte FM ,
televiziune terestră
UHF FrecvenŃă ultra înaltă
(Ultra High Frequency) 300/3000 MHz Televiziune terestră, telefonie mobilă , reŃele
wireless
SHF FrecvenŃă super înaltă
(Super High Frequency) 3/30 GHz Transmisiuni cu microunde, reŃele wireless ,
radare
EHF FrecvenŃă extrem de înaltă
(Extremely High Frequency) 30/300 GHz Radioastronomie, radiorelee pentru
microunde
> 300 GHz Vedere nocturnă

Tabelul 1.17 Benzile de frecvenŃă utilizate
în transmisiunile din domeniul radio și al microun delor

Transmisiile radio uzuale folosesc o bandă îngustă de frecvenŃe, ∆f/f<<1,
pentru a obŃine o eficienŃă sporită. În unele cazur i, transmiŃătorul „sare” de la o
frecvenŃă la alta după anumite reguli, ocupând o ba ndă mai largă, tehnica
numinduGse cu „spectru împrăștiat” G spread spectrum . Spectre mai largi sunt
ocupate prin tehnica numită „spectru împrăștiat cu secvenŃă directă” G direct
sequence spread spectrum .
Aproape întregul spectru de frecvenŃe radio este ut ilizat pentru transmisiuni de
date, prezentând diverse particularităŃi în funcŃie de gama de frecvenŃe (lungimi de
undă). Principalele aplicaŃii ale comunicaŃiilor în radiofrecvenŃă sunt sintetizate în
tabelul din figura 1.17. FrecvenŃele de până la 3 M Hz (LF G Low Frequency , MF G
Medium Frequency ) sunt utilizate în principal pentru transmisiuni v ocale sau
radiodifuziune MA. Domeniul frecvenŃelor înalte (HF G High Frequency , 3G30MHz)
prezintă proprietăŃi de propagare variabile, transm isiunile radio în această gamă de
frecvenŃe necesitând totuși puteri de emisie relati v mici pentru arii de acoperire mari.
Aceste semnale sunt reflectate de ionosferă, ceea c e, în anumite condiŃii, este un
avantaj, mărind mult aria de acoperire (figura 1.18 ). Modificările care pot să apară la
nivelul ionosferei determină însă efecte negative a supra propagării (fading,
distorsiuni, întreruperi). Din acest motiv nu se ut ilizează pentru transmisiuni de date
la mare distanŃă, cu excepŃia transmisiunilor scurt e, de tip telegrafic (15bps, CW).
Deoarece rata erorilor este ridicată, este necesară detecŃia și corecŃia erorilor și staŃii
intermediare de retransmisie automată. Se utilizeaz ă în principal pentru telegrafie
internaŃională și telefonie navală.
În anumite condiŃii, transmisiunile radio exploate ază reflexia troposferică.
Troposfera se află la altitudine inferioară ionosfe rei (10 km faŃă de 50 km) și este

Capitolul 1. Canale de comunicaŃie
27 mult mai stabilă. Reflexia troposferică a undelor r adio (figura 1.18) este utilizată în
transmisiuni pe distanŃe de până la 1000 km, reflex ia propriuGzisă permiŃând
transmisia dincolo de orizontul vizibil. Semnalul r ecepŃionat este o sumare a mai
multor unde reflectate. Circuitele care utilizează reflexia troposferică necesită antene
de diametre mari (între 18 și 36m) și o mare putere de emisie comparativ cu
utilizarea microundelor, de exemplu. Propagarea est e însă afectată de condiŃiile
atmosferice și de fenomenul de fading (scăderea nivelului de semnal), costurile de
exploatare fiind superioare celor necesare în cazul utilizării altor medii.

Domeniul frecvenŃelor foarte înalte și ultra înalte (VHF G Very High Frequency ,
UHF G Ultra High Frequency ) este rezervat transmisiunilor radio FM și de tele viziune,
având proprietăŃi optime de acoperire pentru arii r estrânse, în limita orizontului vizibil.
La frecvenŃe suficient de mari, peste 1GHz, undele electromagnetice capătă
proprietăŃi foarte bune de propagare directivă și s unt larg utilizate în transmisiunile de
date moderne. Din acest motiv ele sunt tratate dist inct, ca microunde.

B. Transmisiuni prin microunde

Legăturile de comunicaŃie care folosesc microunde s uportă sute de canale de
comunicaŃie tip voce, date sau televiziune, capacit atea lor fiind însă inferioară
cablurilor coaxiale. Spectrul de frecvenŃe alocat e ste cuprins între 1 GHz și 15 GHz.
Datorită directivităŃii lor, microundele sunt afect ate mai puŃin de interferenŃe
dar necesită vizibilitate directă între punctul de emisie și cel de recepŃie. Luând în
calcul curbura pământului, pentru antene situate la înălŃimea de 100m, distanŃa
acoperită este de 80 km. Pentru distanŃe mai mari, comunicaŃiile prin microundele
necesită relee intermediare pentru retransmisie, si tuate uzual la distanŃe de 30G50km,
cu vizibilitate directă între antenele acestora. Su nt necesare mai puŃine
amplificatoare intermediare decât în cazul cabluril or coaxiale (care necesită
amplificare la fiecare 2G6 km), motiv pentru care s unt preferate pentru transmisiunile
TV la mare distanŃă. Un canal TV este echivalent cu 1200 canale telefonice și pot
utiliza alternativ aceeași bandă de frecvenŃă în fu ncŃie de vârfurile de solicitare.
Antenele pentru microunde trebuie riguros orientate către antena corespondentă,
fără obstacole intermediare. Unghiul fasciculului d e radiaŃie este de aproximativ 1 °,
iar diametrul tipic al antenei este de 3 m. Umezeal a și temperatura pot modifica
gradul de atenuare al radiaŃiei de microunde, iar s pontan pot să apară reflexii DestinaŃii Reflexii
ionosferice
Propagare
directă Sursă Ionosfera
SuprafaŃă terestră
Figura 1.18 Propagarea semnalelor radio

TRANSMITEREA INFORMAłIEI ÎN REłELELE DE CALCULATOAR E

28 datorate interpunerii diverselor obiecte (aparate d e zbor, stoluri de păsări etc.).
VariaŃiile de atenuare pot fi compensate automat la recepŃie.
Utilizarea microundelor pentru transmisiuni de date este foarte răspândită, așa
cum se va vedea în capitolele următoare: reŃele wireless , comunicaŃii bluetooth ,
sisteme de transport a datelor prin satelit, reŃele de comunicaŃie celulare, distribuŃie
de semnal TV și radiodifuziune pe arii largi (prin satelit), sisteme GPS, în telefonia
civilă și militară etc.

C. Transmisiuni Laser

Transmisiile bazate pe laser întrGun mediu de comun icaŃie fără fir pot fi
considerate ca fiind similare cu cele care folosesc fibre optice la care lipsește
cablarea cu fibre optice. Mai multe staŃii se pot i nterconecta cu o unitate de acces
care transmite și recepŃionează semnale laser în nu mele unui grup de staŃii. Când
laserele sunt utilizate în acest mod, dispozitivele laser trebuie să fie plasate în zone
cu vizibilitate optică (de obicei aproape de plafon , în cazul reŃelelor locale), cât mai
departe posibil de interferenŃe și obstacole. Laser ele pot fi utilizate și pentru a
interconecta reŃele LAN cablate, aflate la distanŃe de maximum câteva sute de metri.
În cazul utilizării transmisiunilor laser în aer li ber trebuie avute în vedere posibilele
interferenŃe atmosferice (particule de apă, ceaŃă, fulgi de zăpadă) care determină
fenomene optice ce pot altera fasciculul. ComunicaŃ iile care folosesc ca suport de
transport radiaŃia laser care se propagă în aer lib er au o utilizare foarte restrânsă, ele
rămânând mai mult la stadiul de experiment, o alter nativă mai fiabilă fiind însă
transmisiunile radio sau cele ghidate.

D. Transmisiuni în domeniul infraroșu

Această tehnologie de transmisie fără fir, în infra roșu, utilizează ca suport de
transmisie domeniul de frecvenŃe situat la limita v izibilă a spectrului electromagnetic.
Chiar dacă fasciculele de radiaŃii infraroșii nu po t penetra solide opace, ele pot fi
reflectate de acestea. Există două tehnologii uzual e: infraroșu difuzat și infraroșu
direct . Infraroșu difuzat se referă la emiterea unei radi aŃii infraroșii omnidirecŃional,
acoperind astfel zona de interes în care se află re ceptorii și exploatând constructiv
fenomenele de reflexie. Tehnologia cu infraroșu dir ect constă în transmiterea unui
fascicul direcŃionat către o destinaŃie, direct sau reflectat de asemenea. Zona
deservită este limitată la conul de acoperire iar p uterea necesară la emisie este mai
redusă, deoarece radiaŃiile sunt focalizate (prin s isteme optice), evitând difuzarea
semnalului în afara zonei de interes. Acest princip iu este utilizat la telecomenzile
celor mai multe dispozitive electronice casnice dar și pentru conectări unidirecŃionale
pe distanŃe scurte: tastatura fără fir, mouse fără fir, porturi IrDA.
Un exemplu particular îl constituie sistemul IrDA G Infrared Data Association .
Acesta definește un set de standarde care specifică felul în care se transmit datele,
fără fir, prin intermediul radiaŃiei infraroșii. Sp ecificaŃiile IrDA se referă atât la
dispozitivele fizice implicate în comunicaŃie, cât și la protocoalele folosite.
Dispozitivele IrDA comunică folosind LEDGuri cu emi sie în infraroșu, cu lungimea de
undă de 875 nm.
InterfeŃele IrDA fac legătura între echipamente de calcul (PC) și diverse
dispozitive, mai mult sau mai puŃin mobile, dotate cu porturi IrDA: telefonul mobil,
laptop, palm (PDA), un alt calculator (PC), imprima nte. În capitolul trei este descris
acest standard de comunicaŃie.