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Aula – 09/10/12 – Redes de Computadores e Telecom 1.

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1 Aula – 09/10/12 – Redes de Computadores e Telecom 1

2 Exercícios ( ) 1- O que é Banda Passante? 2- O que é Taxa de Transmissão? 3- O que é Atenuação do Sinal? Com o que ele está relacionado? 4- O que devemos fazer para evitar a atenuação do sinal? 5- O que é modulação? 6- Quais os 3 tipos de modulação mais comuns? 7- Quais são so tipos de comutação existentes? 8- Faça um comparativo entre Comutação de Circuitos e Comutação de Pacotes 2

3 Ruído nas Transmissões Os meios de transmissão estão sujeitos a diversos tipos de ruído com diversas origens. Designamos por ruído todos os sinais presentes que não transportam informação útil. O ruído vai afetar de modo decisivo a recepção dos sinais já que o receptor deve ter a capacidade de distinguir o sinal útil e filtrar todos os outros. Quando o ruído possui características físicas semelhantes ao sinal a filtragem é complexa e geralmente o sinal aparece ligeiramente distorcido o que pode provocar erros na interpretação da informação que está a ser transmitida. 3

4 Tipos de Ruído Ruído térmico este tipo de ruído é inevitável, deriva da agitação que os electrons têm acima do zero absoluto (0º K). Quanto maior for a temperatura maior é a agitação e logo maior é o ruído térmico. Ruído de intermodulação é originado por ineficiências dos equipamentos, os equipamentos que lidam com sinais devem manter a sua forma, quando isso não acontece produzem-se distorções no sinal. Ruído de crosstalk quando diversos sinais circulam em cabos elétricos próximos uns dos outros, existe a tendência para que os sinais passem de uns cabos para os outros, este fenômeno é tanto mais intenso quanto maior for a frequência dos sinais. Ruído de impulsos tal como o anterior, este tipo de ruído é induzido por fontes externas ao sistema de transmissão, a diferença é que consistem em picos de energia muito intensos e geralmente de curta duração. Podem ser provocados por diversos tipos de equipamentos, por exemplo o arranque de uma lâmpada fluorescente. 4

5 Meios Físicos de Transmissão Os meios físicos de transmissão podem ser Cabeados ou Sem Cabos (Wireless) Cabeados – O cabeamento é um componente importante em qualquer rede pois, a não ser que a rede seja sem fio, é assim que os dados atravessarão de uma máquina para outra Principais Tipos de Cabeamento Coaxial Par Trançado Fibra Óptica O que eles possuem em comum? Largura de Banda Classificação Comprimento máximo de segmentos por rede Número máximo de dispositivos por segmento Suscetibilidade à interferências Custos da instalação 5

6 Cabo Coaxial Primeiro tipo de cabo usado para computadores em rede Utilizado na formação da base do padrão ethernet Constituição dos Cabos Coaxiais Núcleo de Cobre Rígido Blindagem Metálica Externa para reduzir a interferência externa Normalmente a blindagem é feita de malha de cobre ou alumínio entrelaçado. Revestimento por camada plástica Exemplo de Cabo Coaxial 6

7 Principais Tipos de Cabo Coaxial Cabo 10 Base2 Também conhecido como Thinnet ou Cabo Coaxial Fino Velocidade de comunicação de 10Mbps Utiliza sinalização de Banda Base, significando que a largura de banda inteira do cabo é usada para transmitir um sinal de dados Limitação em extensão de 185 metros Utiliza conectores BNC, para unir os segmentos 10 significa taxa de transferência de 10Mbps e 2 a extensão máxima de cada segmento de rede. Utilizam a especificação RG-58 A/U Cada segmento pode ter no máximo 30nós Distância mínima de 0,5 metros entre cada nó da rede 7

8 Exemplo de Cabo Coaxial 10Base2 (1 de 2) 8

9 Conectores e Terminador 9

10 Principais Tipos de Cabo Coaxial (2 de 2) Cabo 10 Base5 Também conhecido como Thicknet ou Cabo Coaxial Grosso Velocidade de comunicação de 10Mbps Utiliza sinalização de Banda Base, significando que a largura de banda inteira do cabo é usada para transmitir um sinal de dados Limitação em extensão de 500 metros Utiliza transceptores externos (AUI – Attachment Unit Inerface), conectados à cada placa de rede 10 significa taxa de transferência de 10Mbps e 5 a extensão máxima de cada segmento de rede. Utilizam a especificação RG-213 A/U Cada segmento pode ter no máximo 100 nós Distância mínima de 2,5 metros entre cada nó da rede 10

11 Exemplo de Cabo Coaxial 10 Base5 11

12 Tipos de Conectores para Coaxial 10 Base5 12

13 Especificações Técnicas O Cabo Coaxial pertence a família de especificações de cabo chamada RG (Radio Governmet), desenvolvida pelos militares dos EUA e fabricantes de Cabo. 13 EspecificaçãoTipoImpedânciaDescrição RG - 58/U Thinnet50 ohmsU significa grau utilitário; núcleo de cobre rígido RG - 58 A/UThinnet50 ohms A/U indica centro de cobre trançado com isolador dielétrico de espuma; núcleo de cobre trançado RG - 58 C/U Thinnet50 ohms Isolamento de dielétrico sólido; versão militar da RG-58 A/U RG-59 CATV75 ohmsCabo de banda larga usado para televisão RG-6 Broadband75 ohms Um cabo de CATV com maior largura de banda e maior diâmetro que RG-59 RG-62 Broadband93 ohmsUsado para terminais IBM 3270 e ARCnet RG-8 Thicknet50 ohms0,4" de diâmetro com núcleo sólido RG-11 Thicknet75 ohms Uma linha tronco de CATV; 0,4" de diâmetro com núcleo trançado

14 Informações Importantes -Na utilização do cabo coaxial, o sinal elétrico é conduzido por um único fio no núcleo e pode ser facilmente grampeado perfurando-se o forro -A confiabilidade do cabo é discutível pois, como não existe um ponto focal envolvido, um cabo defeituoso pode interromper toda a rede -Falta de terminadores ou transceptores funcionando incorretamente podem causar desempenho fraco na rede e erros de transmissão. -Porque os cabos coaxiais não são muito utilizados atualmente? -Sujeitos a mal contato -Conectores com custo elevado -Não são flexíveis como os de par trançado -São usados apenas em redes de 10Mbps -À partir do momento em que as redes 10/100 tornaram-se populares, passou-se a usar cabos de par rtançado -Eles porém são utilizados para TVs à Cabo (CATV) 14

15 Cabos de Par Trançado -Transmitem sinais elétricos a uma frequência muito alta e a distâncias relativamente grandes -São vulneráveis a interferências eletromagnéticas externas -São classificados em categorias que indicam a qualidade do cabo e a frequência máxima suportada por ele. -Necessitam ter um mínimo de atenuação de sinal -Na fabricação dos cabos é preciso minimizar ao máximo o aparecimento de bolhas e impurezas durante a fabricação dos cabos -Neste tipo de cabos, é preciso ainda cuidar do entrançamento dos pares de cabos, que também é um fator crítico 15

16 Cabos de Par Trançado -Os cabos de par trançados são compostos por 4 pares de fios de cobre que são trançados entre si. -Este sistema cria uma barreira eletromagnética, protegendo as transmissões de interferências externas, sem a necessidade de usar uma camada de blindagem. -Originalmente, as tranças dos cabos não seguiam um padrão definido, mas com o passar do tempo número de tranças por metro, juntamente com outros detalhes técnicos foram padronizados -Isso permitiu que os cabos de par trançado, originalmente desenvolvidos para transportar sinais de voz, dessem um grande salto de qualidade, passando a atender redes de 10, 100, 1000 e recentemente de megabits 16

17 Cabos de Par Trançado -Nos cabos de par trançado, cada par de cabos utiliza um padrão de entrançamento diferente, com um número diferente de tranças por metro. Para potencializar o efeito da blindagem eletromagnética, as placas de rede utilizam o sistema balanced pair de transmissão, onde, dentro de cada par, os dois fios enviam o mesmo sinal (e não transmissões separadas, como geralmente se pensa), porém com a polaridade invertida. Para um bit "1", o primeiro fio envia um sinal elétrico positivo, enquanto o outro envia um sinal elétrico negativo 17

18 Cabos de Par Trançado -Ou seja, o segundo fio é usado para enviar uma cópia invertida da transmissão enviada através do primeiro, o que tira proveito das tranças do cabo para criar o campo eletromagnético que protege os sinais contra interferências externas, mesmo nos cabos sem blindagem. -Devido a esta técnica de transmissão, os cabos de par trançado são também chamados de "balanced twisted pair", ou "cabo de par trançado balanceado". -À primeira vista, pode parecer um desperdício abrir mão de metade dos fios do cabo, mas sem isso o comprimento máximo dos cabos seria muito menor e as redes seriam muito mais susceptíveis a interferências 18

19 Cabos de Par Trançado 19

20 Tipos de Cabos de Par Trançado 20 Unshielded Twisted Pair – UTP – É o cabo de Par Trançado Não Blindado. O cabo UTP é muito popular porque é barato e fácil de instalar

21 Tipos de Cabos de Par Trançado 21 Cabos de Par Trançados Blindados - podem ser de 3 tipos: 1- Cabo FTP (Foiled Twisted Pair) - são os que utilizam a blindagem mais simples. Neles, uma fina folha de aço ou de liga de alumínio envolve todos os pares do cabo, protegendo-os contra interferências externas.

22 Tipos de Cabos de Par Trançado Cabo STP (Shielded Twisted Pair) vão um pouco além, usando uma blindagem individual para cada par de cabos. Isso reduz o crosstalk e melhora a tolerância do cabo com relação à distância, o que pode ser usado em situações onde for necessário crimpar cabos fora do padrão, com mais de 100 metros

23 Tipos de Cabos de Par Trançado Cabo SSTP (Screened Shielded Twisted Pair), também chamados de SFTP (Screened Foiled Twisted Pair), que combinam a blindagem individual para cada par de cabos com uma segunda blindagem externa, envolvendo todos os cabos, o que torna os cabos especialmente resistentes a interferências externas. Eles são mais adequados a ambientes com fortes fontes de interferências

24 Conector RJ Para melhores resultados, os cabos blindados devem ser combinados com conectores RJ-45 blindados. Eles incluem uma proteção metálica que protege a parte destrançada do cabo que vai dentro do conector, evitando que ela se torne o elo mais fraco da cadeia:

25 Classificação de Cabos de Par Trançado 25 Categoria 1 (Cat1) – Cabo telefônico tradicional, usado antes de 1982 apenas para voz. Foi usado nas primeiras redes Token-ring Categoria 2 (Cat2) – Cabeamento para largura de banda de até 4Mbps, consistindo em quatro pares de fios Categoria 3 (Cat3) – Capacidade para velocidades de 10Mbps, com segmentos de cabo até 100metros. Este foi o primeiro padrão de cabos de par trançado desenvolvido especialmente para uso em redes. O padrão é certificado para sinalização de até 16 MHz, o que permitiu seu uso no padrão 10BASE-T, que é o padrão de redes Ethernet de 10 megabits para cabos de par trançado. Existiu ainda um padrão de 100 megabits para cabos de categoria 3, o 100BASE-T4 mas ele é pouco usado e não é suportado por todas as placas de rede.

26 Classificação de Cabos de Par Trançado 26 Categoria 5 (Cat5) – Os cabos de Categoria 5 são o requisito mínimo para redes 100BASE-TX e 1000BASE-T, que são, respectivamente, os pacotes de rede de 100 e 1000 megabits usados atualmente. Os cabos Cat 5 seguem padrões de fabricação muito mais estritos e suportam freqüências de até 100 MHz. Apesar disso, é muito raro encontrar cabos Cat 5 à venda atualmente, pois eles foram substituídos pelos cabos Categoria 5e (o "e" vem de "enhanced"), uma versão aperfeiçoada do padrão, com normas mais estritas, desenvolvidas de forma a reduzir a interferência entre os cabos e a perda de sinal, o que ajuda em cabos mais longos, perto dos 100 metros permitidos. Os cabos Cat5e devem suportar os mesmos 100 MHz dos cabos Cat5, mas este valor é uma especificação mínima e não um número exato. Nada impede que fabricantes produzam cabos acima do padrão, certificando-os para freqüências mais elevadas. Com isso, não é difícil encontrar no mercado cabos Cat5e certificados para 110 MHz, 125 MHz ou mesmo 155 MHz, embora na prática isso não faça muita diferença, já que os 100 MHz são suficientes para as redes 100BASE-TX e 1000BASE-T

27 Classificação de Cabos de Par Trançado 27 É fácil descobrir qual é a categoria dos cabos, pois a informação vem decalcada no próprio cabo: O Cat5 suporta até 1gbps de transmissão de dados, cada um de seus pares trançados podem trabalhar no máximo em transmissão e recepção de até 250Mbps

28 Classificação de Cabos de Par Trançado 28 É fácil descobrir qual é a categoria dos cabos, pois a informação vem decalcada no próprio cabo: O Cat5 suporta até 1gbps de transmissão de dados, cada um de seus pares trançados podem trabalhar no máximo em transmissão e recepção de até 250Mbps

29 Classificação de Cabos de Par Trançado 29 Categoria 6 (Cat6) - Esta categoria de cabos foi originalmente desenvolvida para ser usada no padrão Gigabit Ethernet, mas com o desenvolvimento do padrão para cabos Categoria 5 sua adoção acabou sendo retardada, já que, embora os cabos Categoria 6 ofereçam uma qualidade superior, o alcance continua sendo de apenas 100 metros, de forma que, embora a melhor qualidade dos cabos Cat 6 seja sempre desejável, acaba não existindo muito ganho na prática. Os cabos Cat6 utilizam especificações ainda mais estritas que os categoria 5e e suportam freqüências de até 250 MHz. Além de serem usados em substituição dos cabos Cat 5 e 5e, eles podem ser usados em redes 10 gigabit, mas nesse caso o alcance é de apenas 55 metros.

30 Classificação de Cabos de Par Trançado 30 Exemplo de um cabo Cat6 Para permitir o uso de cabos de até 100 metros em redes 10G foi criada uma nova categoria de cabos, a Categoria 6a ("a" de "aumented", ou ampliado). Eles suportam freqüências de até 500 MHz e utilizam um conjunto de medidas para reduzir a perda de sinal e tornar o cabo mais resistente a interferências

31 Classificação de Cabos de Par Trançado 31 Ambos possuem suporte a gigabit, mas é o par trançado Cat6 que tem como principal característica o funcionamento nesta taxa de transmissão e recepção. Para o funcionamento a nível Gigabit o Cat5 requer cancelamento complexo de echo Uma das medidas para reduzir o crosstalk (interferências entre os pares de cabos) no Cat 6a foi distanciá-los usando um separador. Isso aumentou a espessura dos cabos de 5.6 mm para 7.9 mm e tornou-os um pouco menos flexíveis. A diferença pode parecer pequena, mas ao juntar vários cabos ela se torna considerável

32 Classificação de Cabos de Par Trançado 32 Figuras de Cabo Cat 6a

33 Classificação de Cabos de Par Trançado 33 Categoria 7(Cat 7) – Capacidade para velocidades de 1Gbps, com duas camadas de blindagem. Devido à blindagem adicional, são necessários conectores especiais. Categoria 7a (CAT7a): está sendo criada para permitir a criação de redes de 100Gbps em cabos de 15m usando fio de cobre (apesar de atualmente esse tipo de rede esteja sendo usado pela rede CAT6). :Esta norma baseia-se na Classe Fa que ainda não é reconhecida pela TIA/EIA.

34 Como Funciona a Transmissão Óptica? O sinal da informação a ser transmitida é convertida em luz, através dos conversores integrados aos transmissores Sem essa conversão, os dados enviados e recebidos não poderiam desfrutar das mesmas larguras de banda Há dois modos de converter os dados: por Laser e por LED (respectivamente: fibras monomodo e multimodo São os cabos de Fibra Óptica que permitem a velocidade e a qualidade superiores às oferecidas pelos tradicionais cabos de cobre 34

35 Os cabos de Fibra Óptica são compostos das seguintes camadas: Proteção Plástica - proteção externa, para evitar que o desgaste natural ou as situações do tempo representem interferências no sistema. Geralmente, essa camada de proteção é composta por plásticos, tornando a aparência dos cabos de fibra ótica muito similar à apresentada por cabos de rede, por exemplo. Fibra de fortalecimento – Fica logo abaixo da camada plástica, e é bastante parecida com a que existe em cabos coaxiais de transmissão de sinal de televisão. A função é proteger a fibra de vidro de quebras que podem acontecer em situações de torção do cabo ou impactos no Cabos de Fibra Óptica 35

36 Cabos de Fibra Óptica Revestimento Interno- Também chamado de Coating, tem função similar à das fibras de fortalecimento. É ele que isola todos os impactos externos e também evita que a luz natural atinja as fibras de vidro internas, o que poderia resultar em interferências muito fortes em qualquer que seja o sinal. Camada de Refração - Nas duas camadas mais internas, ocorre a parte mais importante do processo de transmissão de luz. Cobrindo o filete de fibra de vidro, a camada de refração (ou Cadding) é responsável pela propagação de todos os feixes, evitando que existam perdas no decorrer dos trajetos. Em um sistema perfeito, essa camada garantiria 100% de reaproveitamento dos sinais luminosos. Núcleo - Também chamado de Core. Em suma, é onde realmente ocorre a transmissão dos pulsos de luz. Construído em vidro, é por ele que a luz viaja em suas longas distâncias. No próximo tópico mostraremos os dois tipos de fibras de vidro que podem ser utilizados nos cabos. 36

37 Cabos de Fibra Óptica Fibra Monomodo - As fibras monomodo só podem atender a um sinal por vez. Ou seja, uma única fonte de luz (na maior parte das vezes, laser) envia as informações por enormes distâncias. As fibras monomodo apresentam menos dispersão, por isso pode haver distâncias muito grandes entre retransmissores. Teoricamente, até 80 quilômetros podem separar dois transmissores, mas na prática eles são um pouco mais próximos. Outra vantagem das fibras desse tipo é a largura da banda oferecida, que garante velocidades maiores na troca de informações. Fibra Multimodo- Garantem a emissão de vários sinais ao mesmo tempo (geralmente utilizam LEDs para a emissão). Esse tipo de fibra é mais recomendado para transmissões de curtas distâncias, pois garante apenas 300 metros de transmissões sem perdas. Elas são mais recomendadas para redes domésticas porque são muito mais baratas. 37

38 38

39 Cabos de Fibra Óptica Os padrões de testes da fibra ótica apontam para velocidades de 10 Gbps, o que resulta em downloads de MB/s. Vale dizer que as conexões de 10 Gbps são muito potentes e devem custar muito caro, por isso são mais recomendadas para grandes empresas e universidades, locais em que a banda precisa ser muito dividida. Outra possibilidade é a instalação de padrões de fibra ótica em condomínios, que podem redividir a conexão para vários computadores. 39

40 Desvantagens dos Cabos de Fibra Óptica A principal delas é relacionada aos custos, tanto de produção quanto de implementação dos novos sistemas de transmissão. Produzir cabos de fibra ótica envolve processos muito complexos e caros, o que exige uma demanda muito grande de usuários dispostos a pagar um pouco mais pelos recursos oferecidos pela tecnologia. Além disso, para alimentar grandes cidades seriam necessários muitos retransmissores, e há relatos de perdas grandes de sinal em retransmissores divisores. Outros problemas estão ligados diretamente à fragilidade das fibras de vidro. Como ainda não existe uma padronização no sistema, há muitos cabos que são vendidos sem o encapsulamento protetor adequado. Isso gera instabilidade para os cabos e pode resultar em quebras dos filetes de transmissão.. 40


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