Aula 1 – Infra-estrutura e Cabeamento Estruturado

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1 Aula 1 – Infra-estrutura e Cabeamento Estruturado
Faculdade Pitágoras Cursos Tecnólogos Prof. Fabrício Lana Pessoa

2 Conteúdo 1 – Introdução aos sistemas estruturados.
Retrospectiva históricas, fundamentos, panorama do mercado. 2 – Mídias de Transmissão :     Cabos metálicos e ópticos. 3- Subsistemas de cabeamento estruturado. 4- Normas  de cabeamento, de infra-estrutura, e outras normas pertinentes ao assunto.

3 Bibliografia Tanenbaum , Rede de computadores.
Pinheiro, José Maurício. Infra-Estrutura Elétrica para rede de computadores. Cabeamento estruturado – Desvendando cada passo: do projeto à instalação. Paulo Sérgio Marin. Pinheiro, José Maurício. Guia completo de Cabeamento de Redes. Sites relacionados ao tema.

4 Cabeamento estruturado?

5 Discussão 1- Cabeamento estruturado é só escolher o cabo certo e fazer a conexão? 2-No seu entendimento o que é cabeamento estruturado? 3- Qual a importância de uma infra-estrutura adequada ? 4- Cite exemplos de problemas que podem acontecer em redes de computadores.

6 Cabeamento estruturado: Introdução
Quando lidamos com cabeamento é preciso saber: como a rede irá operar (modos de transmissão) pois isto influencia na escolha dos tipos de cabos. Que é necessário identificar as necessidades que precisam ser supridas; (100Mb, 1Gb), interferências elétricas. que Topologias diferentes requerem cabos diferentes. Que Velocidades diferentes requerem cabos diferentes.

7 Comunicação Comunicação é o processo pelo qual uma informação gerada de um ponto no espaço e no tempo(fonte) é transmitida para outro ponto(destino) Deve respeitar regras (protocolos e normas)

8 Tipos de Sinais Sinal Análógico Frequência: variação ciclica de uma função no tempo, em Hz ( É a quantidade de ciclos/s) F=1/T T Período: intervalo de tempo em que uma função náo se repete. Sinal Analógico Exemplos de sinais analógicos Sensor de temperatura Voz Humana A frequência da voz humana está tipicamente entre 300Hz e 4000Hz. – Qualidade e timbre – Pouca Informação 1400 a 2400 – REconhecimento e Inteligibilidade 2400 a 3400 – Pouca informação O ouvido humano vai de 16Hz a 20000Hz Diversos valores aleatórios no tempo Comprimento de onda λ = vT , sendo T o período, f a frequência e v a velocidade de propagação Sinal Digital 1 t

9 Banda Passante A perfôrmance de um meiode tx está diretamente relacionada com a faixa de frequências em que ele opera. Esta faixa é chamada de banda passante e é defina pelo intervalo de frequências que sofrem menor atenuação e são preservadas pelo meio de transmissão. No exemplo ao lado, a largura de banda vai de 300hz a 3700khz, totalizando então uma banda passante de 3400khz. banda passante

10 Banda Passante A importância da banda passante de um meio físico está no fato de que ela determina a velocidade de transmissão dos dados. Para um canal telefônico, chegamos que a máxima velocidade de transmissão de dados em uma linha telefônica é de de bps, velocidade típica das conexões discadas. C = W log2(1+S/N) bits/s. Quanto maior a banda passante ou a largura de banda, maior a capacidade e velocidade de um meio de transmissão

11 Banda Passante A banda passante é o como um cano de água. Quanto mais largo o cano, maior quantidade de água pode passar. Ou ainda, como uma estrada, quanto mais larga, maior a quantidade de veículos que pode suportar Pequena Largura de Banda

12 Banda Passante Um canal com grande largura de banda, permite portanto a transmissão em altas velocidades. É ai que tem a origem a expressão banda larga associada a uma elevada taxa de transmissão. Entretanto, como veremos a seguir este conceito não está cientificamente correto, pois não se deve confundir os termos Banda Larga e Largura de Banda.. Grande Largura de Banda

13 Banda Passante Largura de banda é a faixa de frequências que o meio de transmissão transmite. Quanto maior esta faixa, maior a largura de banda e maior a velocidade de transmissão dos dados. A confusão reside no fato de que uma maior largura de banda permite maior velocidade de transmissão, motivo da confusão com o termo banda larga. Grande Largura de Banda

14 Banda larga" na verdade é a comunicação que utiliza técnicas de multiplexação em frequencia (FDM) para transmissão das informações. Refere–se portanto a técnica de transmissão de multiplos sinais e serviços simultâneos em um mesmo meio de tx, na forma de sinais analógicos, cada qual em sua faixa de frequência. Exemplos: Serviço Net Combo-> voz, dados e TV em um mesmo meio de tx, modulados com transmissão analógica. Velox UPLOAD DONWLOAD Telefone

15 O oposto da Banda Larga são as comunicações em "banda base“, que são feitas de forma digital.
Exemplo: BANDA BASE: Transmisão de dados em Redes Ethernet.

16 Transmissão em diferentes frequências do espectro
No cabeamento, a transmissão pode ser portanto: ANALÓGICA (Banda Base) DIGITAL (Banda Larga) Transmissão em diferentes frequências do espectro Codificação

17 A comunicação pode ocorrer de diferentes modos:

18 Modos de transmissão (analógico e/ou digital)

19 Modos de transmissão (analógico e/ou digital)

20 Topologia Física

21 Topologia Lógica As topologias lógicas descrevem a maneira como a rede transmite informações de um equipamento para outro. Ela determinará o formato do pacote de informações que passarão ao longo da rede, determinará também quanta informação ela conterá, o método de transferência, entre outras informações. Os dois padrões mais comuns para o cabeamento de rede e controle de acesso aos meios físicos são o Ethernet e suas variações e o Token Ring.

22 Para facilitar a interconexão de sistemas de computadores, a ISO desenvolveu um modelo de referência chamado OSI (Open Systems Interconection), para que os fabricantes pudessem criar seus protocolos a partir deste modelo. Quando as redes de computadores surgiram, as soluções eram, na maioria da vezes, proprietárias, isto é, uma determinada tecnologia só era suportada por seu fabricante. Não havia a possibilidade de se misturar soluções de fabricantes diferentes. Dessa forma, um mesmo fabricante era responsável por construir praticamente tudo na rede. Para facilitar a interconexão de sistemas de computadores, a ISO (International Standards Organization) desenvolveu um modelo de referência chamado OSI (Open Systems Interconnection), para que os fabricantes pudessem criar protocolos a partir desse modelo. O modelo de protocolos OSI é um modelo de sete camadas. Na transmissão de um dado, cada camada pega as informações passadas pela camada superior, acrescenta informações pelas quais ela seja responsável e passa os dados para a camada inferior.

23 Modelo OSI Modelo de comunicação baseado em sete camadas: Aplicação
Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Físico 7 6 5 4 3 2 1 C A M D S Camada Física (1): Trabalha com as características mecânicas e elétricas do meio físico definindo como bits individuais são formatados para a transmissão. Ex: Conectores, níveis de tensão, modulação, pinagem, half full duplex, Meios físicos (Cabo coaxial, Fibra óptica, Rádio, Satélite, etc). Camada de Enlace (2): Recebe/Transmite bits livres de erros de transmissão controlando o acesso ao meio e realizando controle de fluxo. Ex: Protocolo Ethernet Camada de Rede (3): Executa o roteamento de pacotes entre fonte e destino, QOS, ETC. Ex: protocolo IP Camada de Transporte (4): Divide as mensagens em tamanhos menores, efetua a multiplexação e ordenação, controle de erro e retransmisão Ex: TCP e UDP. Camada de Sessão (5): Administra e sincroniza diálogos entre processos de aplicação cliente / servidor. Ex: Sessão de comércio eletrônico, Camada de Apresentação (6): Conversão de códigos e formato dos dados, criptografia e compressão de dados. Camada de Aplicação (7): Fornece ao usuário interface que permite acesso aos diversos serviços de aplicação. Ex: HTTP, Correio Eletrônico, etc

24 Relembrando ... Camada Física Trata das seguintes questões:
Tecnicas de Transmisão Meios físicos Par trançado Cabo Coaxial Fibra Optica Conectorização Topologia física (determinada pelo tipo de cabo, barramento, estrela, anel)

25 Camada de Enlace A camada de enlace é responsável pelo
Controle de erro Controle de fluxo Encapsulamento de bits em frames ou quadros Definir meios e protocolos para acesso aos meios de transmissão

26 Os usuários transmitem sempre que quiserem
Acesso ao meio de Tx Normam Abranson e a colisão, um problema do Hawai !! Aloha puro Os usuários transmitem sempre que quiserem Escutando o canal durante a transmissão o transmissor sabe se o quadro foi destruído Se foi destruído espera um tempo aleatório e retransmite o quadro O protocolo da Aloha foi criado por Norman Abramson, um professor de engenharia em Stanford que gostava muito de surf. Como amante que era desse esporte contactou a Universidade do Hawai para saber se estariam interessados em contratar um professor de engenharia

27 Este experimento, deu origem ao protocolo CSMA/CD e ao padrão Ethernet
Nesta mesma época, Bob Metcalfe resolveu ligar computadores pessoais em um cabo coaxial e tratou o problema da colisão com uma solução simples: Antes de transmitir, verificar se já não há outra estação transmitindo. O ALOHA não podia utilizar deste artifício pois era impossível para um terminal em uma ilha detectar a transmissão de outro terminal em outra ilha a quilômetros de distância Nesta mesma época um estudante chamado Bob Metcalfe, uniu-se ao Abramson e ao observar que a Xexox havia desenvolvido aquilo que seria o primeiro computador pessoal, resolveu implementar uma forma de unir estes computadores, dando origem a primeira rede local. Para tal, utilizaram um cabo coaxial grosso. O grande aprimoramento deste sistema, foi que antes de transmitir, primeiro um computador inspecionava o cabo para ver se alguém mais já estava transmitindo. Nesse caso, o computador ficava impedido de se comunicar até a transmissão atual terminar. Isso evitava o problema das colisões. Esse mecanismo deu origem ao CSMA/CD e ao padrão ou as redes ethernet propriamente ditas Este experimento, deu origem ao protocolo CSMA/CD e ao padrão Ethernet

28 CSMA / CD Micro 1 Micro 2 Micro 3 Micro 4 O cabo está livre. Vou enviar dados. Nada a transmitir... Se o meio de transmissão está ocupado, existem vários algoritmos possíveis: CSMA persistente A estação continua a escutar o meio até que esteja livre e possa transmitir nesse instante. Se existe mais do que um nó nestas condições ocorre uma colisão. CSMA não persistente Se o meio de transmissão está ocupado espera um período de tempo aleatório e voltar a tentar. A estação não continua escutando o meio até a sua liberação. As colisões são detectadas no barramento a partir da alterações na pontência e largura do pulso do sinal transmitido e através do frame de JAM. Antes de transmitir, uma estação escuta o canal, e verifica a sua disponibilidade para transmissão Se ninguém estiver transmitindo, inicia a sua comunicação. Do contrário aguarda um tempo aleatório para nova verificação

29 CSMA / CD Micro 1 Micro 2 Micro 3 Micro 4 Dados para o Micro 3. Parem todos! Houve uma colisão! Nada a transmitir... Dados para o Micro 1. Colisão! Caso seja detectada uma colisão (alteração de potência ou largura do pulso), as estações cancelam a transmissão e param imediatamente de transmitir. Após uma colisão o nó espera um período aleatório de tempo, chamado de contenção, e volta a tentar uma transmissão. Para evitar colisões sucessivas utiliza-se uma técnica conhecida por "binary exponential backoff“, na qual aumenta sucessivamente o tempo de espera para transmissão. Como o nó emissor também escuta a rede, pode detectar a colisão, nesse caso cessa imediatamente a emissão do pacote e emite um sinal ("jam") de 48 bits que notifica todas as estações de que ocorreu uma colisão. Depois da colisão o nó espera um período de tempo aleatório e volta a tentar. Para evitar colisões sucessivas utiliza-se uma técnica conhecida por: “Binary Exponential Backoff“. -Depois da 1ª colisão, espera de 0 a 1 slot (escolha aleatória) e retransmite; - Depois da 2ª colisão, espera de 0 a 3 slots (escolha aletória) e depois retransmite -Depois da n-ésima colisão espera de 0 a 2^n –1 slots (2<n<10) (o intervalo é dobrado a cada tentativa) -Depois da 10ª tentativa escolhe um tempo aleatório de {0, 1, 2, ... ,1023 slots} Um slot é o tempo necessário para um pacote ir e voltar no cabo. Existe um aspecto importante a considerar para que as colisões sejam detectadas com sucesso, o tamanho mínimo dos pacotes deve ser tal que o seu tempo de transmissão seja superior ao dobro do atraso de propagação. Se isto não acontecer uma estação pode completar a emissão do pacote sem que o sinal produzido pela colisão chegue a tempo.

30 Varredura (pooling) Um dos nós da rede é nomeado como nó mestre ou estação controladora. Periodicamente, esta estação controladora envia msgs as outras, convidando-as a transmitir. A ordem das consultas ou varredura é estabelecida em uma lista contida na estação controladora. Utilizado em redes wireless Problema centralização do controle em uma única estação.

31 Passagem de ficha ou token
Não existe uma estação mestre ou centralizadora Um pacote específico, conhecido como token é transmitido A estação que quer transmitir retira e mantém este pacote consigo e faz a transmissão Neste momento nenhuma outra máquina pode iniciar a transmissão. Ao terminar o envio dos dados, a estação que retirou o token do barramento, coloca-o de novo em tráfego, permitindo que outras estações utilizem-se deste mesmo procedimento

32 Problema : Comunicação rede local. Como interligar os 6 micros?
O problema da comunicação Problema : Comunicação rede local. Como interligar os 6 micros?

33 Cabeamento (talvez)estruturado
É comum encontrarmos no mercado algumas variações para o cabeamento: Cabeamento não estruturado ( “sem normas”) Cabeamento Genérico ( “normas parciais”) Cabeamento estruturado( “normas completas”).

34 Cabeamento não estruturado?

35 Redes genéricas e/ou improvisadas
Parece cabeamento estruturado mas não é. É o cabeamento normalmente executado sem um planejamento prévio e o seu dimensionamento não considera modificações ou expansões futuras na rede. Normalmente apresenta a vantagem de custo inicial baixo e um tempo menor para instalação comparado ao cabeamento estruturado, porém ao longo do tempo percebe-se as deficiências do mesmo( falta de identificação, difícil manutenção,performance)

36 Cabeamento estruturado: Conceito
O conceito de cabeamento estruturado evoluiu com o objetivo de criar uma padronização (para instalação e fabricação) para a diversidade de cabos empregados independente das aplicações. Ele segue normas e padrões internacionais com o objetivo de permitir que diversos fabricantes se tornassem capacitados a construir equipamentos e componentes compatíveis entre si, que pudessem ser utilizados em conjunto em ambientes diferentes.

37 “Embora pareça simples, uma das questões mais críticas de se resolver em comunicação de dados é o cabeamento.”

38 Panorama das redes Estatisticamente, 70% dos problemas ocorrem em uma rede de computadores devido a problemas com o cabeamento. Softwares evoluem a cada 2 ou 3 anos(Win98, XP, Vista , Server) Hardware (pc, servidores, switchs) 5 anos ou mais. Cabeamento dura aproximadamente 15 anos.

39 Cabeamento estruturado : Panorama
Outra estatística é que 40% dos funcionários de uma empresa mudam fisicamente de lugar pelo menos uma vez por ano. Os custos para implantação de uma rede ficam divididos aproximadamente da seguinte forma: 54% para o software da rede. 32% para as estações de trabalho. 8% para o hardware da rede. 6% para o cabeamento estruturado, incluindo o projeto.

40 Cabeamento estruturado: Exercício
Se o custo relativo para o cabeamento é tão pequeno porque empresas utilizam o cabeamento genérico ou caseiro?

41 Cabeamento estruturado: Exercício
Se o custo relativo para o cabeamento é tão pequeno porque empresas utilizam o cabeamento genérico ou caseiro? Falta de um responsável na empresa que tenha conhecimento técnico. Pressa . Pensamento a curto prazo. Prédios impróprios para instalação do cabeamento. Outros.

42 Bibliografia Redes de Computadores - Andrew S. Tanembaum
Arquiteturas de Rede - Teresa Cristina de Melo Brito Guia de Redes - Cabeamento e Configuração - Carlos Morimoto Guia Completo de Cabeamento de Redes – José Maurício s. Pinheiro Cabeamento estruturado para telecomunicações SENAI