Disciplina: Princípios de Redes de Computadores Parte 1

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1 Disciplina: Princípios de Redes de Computadores Parte 1
Flávia Balbino da Costa

2 1) CAMADA FÍSICA 1.1) Meios de transmissão
Meios de transmissão são as conexões físicas entre as estações da rede. Geralmente eles diferem com relação à banda passante, tipo de conexão (se ponto-a-ponto ou multiponto), limitação geográfica, atenuação, característica do meio, imunidade a ruído, custo, disponibilidade de componentes e confiabilidade.

3 Qualquer meio físico capaz de transportar informações eletromagnéticas é possível de ser usado em redes locais. Os mais comumente utilizados são o par trançado, o cabo coaxial e a fibra ótica, que são chamados os meios guiados. Sob circunstâncias especiais, radiodifusão, infravermelho e microondas, que são os meios não-guiados.

4 Cabo Coaxial Em tempos pouco distantes, o cabo coaxial era o tipo de cabeamento mais amplamente utilizado. Havia várias razões para a ampla utilização do cabo coaxial. Era relativamente barato e era leve, flexível e fácil de manipular. A utilização era tão comum que sua instalação tornou-se segura e fácil de ser suportada.

5 Malha de cobre ou capa de alumínio
Cabo Coaxial Foi um dos primeiros tipos de cabos de rede. Possui dois fios, sendo um uma malha que envolve o cabo em toda a sua extensão. Essa malha funciona como blindagem, oferecendo uma excelente proteção contra interferências eletromagnéticas. Isolante Isolante externo Condutor central Malha de cobre ou capa de alumínio

6 Cabo Coaxial O cabo coaxial é constituído por um núcleo de cobre sólido cercado por um isolante, uma blindagem de malha metálica e uma cobertura externa. Uma camada de folha isolante e uma camada de blindagem de malha metálica constituem o que se chama de blindagem dupla.

7 Cabo Coaxial Contudo, para ambientes sujeitos a interferências mais altas, está disponível a blindagem quádrupla. Esta é constituída por duas camadas de folha isolante e duas camadas de blindagem de malha metálica.

8 Cabo Coaxial Vantagens:
Sua blindagem permite que o cabo seja longo e suficiente; Permite a utilização em redes de multi-canal (Broadband); Mais barato que o par-trançado blindado; Melhor imunidade a ruídos e contra atenuação do sinal que o par-trançado sem blindagem. Desvantagens: Por não ser flexível o suficiente, quebra e apresenta mal contato com facilidade; Difícil passá-lo através de conduítes, dificultando a instalação da rede no ambiente de trabalho; Normalmente utilizado em topologia linear, onde caso o cabo quebre ou apresente mal contato, o segmento inteiro da rede deixa de funcionar.

9 Ruído e Atenuação Ruído: Atenuação:
Fenômeno que ocorre em transmissões em forma de interferências eletromagnéticas. Quando um ruído ocorre a informação fica corrompida, sendo necessária a re-transmissão. Atenuação: Quando o sinal, a medida que vai percorrendo o cabo, o mesmo vai perdendo sua “força”, ficando mais fraco. Por este motivo, o cabo, seja ele qual for, possui limite de 185 metros. O problema de atenuação é resolvido com um dispositivo chamado repetidor.

10 Impedância O cabo coaxial possui impedância, que é medida em Ohms (Ω).
As redes Ethernet utilizam cabos coaxiais de 50 Ohms; As redes ARCnet utilizavam cabos de 93 Ohms; Os cabos de TV possuem impedância de 75 Ohms.

11 Conectores – Cabo Coaxial
O tipo mais comum de conector usado por cabos coaxiais é o BNC (Bayone-Neill-Concelman). Diferentes tipos de adaptadores estão disponíveis para conectores BNC, incluindo: Conectores T; Conectores Barril; Terminadores

12 Tipos de Cabos Coaxiais
Thinnet (fino) – Cabo coaxial fino (10base2) É um cabo coaxial flexível de cerca de 0,63 cm de espessura. Por ser flexível e fácil de manipular, este tipo de cabo coaxial pode ser utilizado em quase todos os tipos de instalação de rede. As redes que utilizam o thinnet conectam o cabo diretamente a uma placa adaptadora de rede do computador. O cabo coaxial thinnet pode transportar um sinal por até aproximadamente 185 metros, antes de o sinal começar a sofrer atenuação. O limite de máquinas conectadas por segmento é 30.

13 Tipos de Cabos Coaxiais
Thicknet (grosso) – Cabo coaxial grosso (10base5) Quanto mais espesso for o núcleo de cobre, para mais longe o cabo poderá transportar os sinais. Isso significa que o thicknet pode transportar um sinal para mais longe do que o thinnet. O thicknet pode transportar um sinal por 500 metros. Sua blindagem é dupla, diferente do cabo coaxial fino, que só possui uma blindagem. Menos flexível que o cabo fino, a instalação é um pouco dificultada. Utilizado antigamente para formar o back-bone da rede.

14 Par trançado Características:
Distância máxima de conexão por segmento de 100 metros; Taxa de velocidade variando entre 10Mbps a 100Mbps. Onde: Cabo de 10Mbps: 10baseT Cabo de 100Mbps: 100baseT Cabo de 1000Mbps: 1000baseT

15 Par trançado Dois fios de cobre enrolados helicoidalmente, para não irradiar o sinal a ser transmitido. É o cabo mais utilizado atualmente. Até 1998, era comum a existência de pares trançados de categoria 3 (a). Logo após, porém, surgiram os pares trançados de categoria 5 (b).

16 Classificação dos Pares Trançados

17 Par trançado – Classificação quanto à blindagem
Cabos sem blindagem: UTP (Unshielded Twisted Pair) Cabos com blindagem: FTP (Foiled Twisted Pair) STP (Shielded Twisted Pair) SSTP (Screened Twisted Pair)

18 Par trançado sem blindagem
(UTP – CAT 5e) Não existe blindagem física interna. Uma grande vantagem é a flexibilidade e espessura dos cabos. O UTP não preenche os dutos de fiação com tanta rapidez como os outros cabos. Isso aumenta o número de conexões possíveis sem diminuir seriamente o espaço útil. É composto por pares de fios sendo que cada par é isolado um do outro e todos são trançados juntos dentro de uma cobertura externa.

19 Par trançado sem blindagem (UTP)

20 Par trançado sem blindagem (UTP)
Vantagens Simplicidade. Baixo custo do cabo e dos conectores. Facilidade de manutenção e detecção de falhas. Fácil expansão. Gerenciamento centralizado. Desvantagens Interferência eletromagnética: Fortes campos eletromagnéticos impedindo o correto funcionamento daquele trecho da rede: Motores; Quadros de luz; Geladeiras; Condicionadores de ar; etc.

21 Pares trançados blindados
Possui uma blindagem interna envolvendo cada par trançado que compõe o cabo, cujo objetivo é reduzir a diafonia. A blindagem causa uma perda de sinal que torna necessário um espaçamento maior entre os pares de fio e a blindagem, o que causa um maior volume de blindagem e isolamento, aumentando consideravelmente o tamanho, o peso e o custo do cabo.

22 Tipos de Pares trançados blindados

23 Par trançado blindado

24 Par trançado blindado Tem todas as vantagens e desvantagens do cabo de par trançado não blindado. No entanto, o STP permite maior proteção contra todos os tipos de interferências externas, mas é mais caro do que o cabo de par trançado não blindado.

25 Par trançado blindado (STP)
Tipos de par trançado blindado: Cabos com blindagem simples – em torno de todo o conjunto de fios: Impendância de 100 Ohms; Utilizado em redes 10baseT, 100baseT. Cabos com blindagem individual – em torno de cada par de fios: Impendância de 150 Ohms; Utilizado em redes Toke Ring.

26 UTP STP

27 Pinagem O cabo Par Trançado é composto de oito fios (4 pares), cada um com uma cor diferente. Cada trecho de cabo utiliza um conector tipo RJ-45 Teoricamente os cabo podem ser feitos de qualquer maneira. Mas assim você acabará criando um padrão de cabos só seu. No futuro se um técnico precisar fazer a manutenção em um cabo, ele ficará simplesmente perdido.

28 Pinagem

29 Padrões Antes de iniciar a crimpagem, escolha um dos padrões de sequência para as pontas. Existem dois padrões mais utilizados: eles são conhecidos como EIA/TIA 568A e EIA/TIA 568B. Ambos funcionam perfeitamente.

30 Tipos de cabos Existem dois tipos de cabo: os cabos diretos e os cabos crossover. Nos diretos, ambas as pontas são feitas utilizando o mesmo padrão, enquanto nos crossover uma ponta utiliza o padrão EIA/TIA 568A e outra o EIA/TIA 568B.

31 Cabo Direto Os cabos diretos são utilizados para interligar computadores e HUBs/Switchs. Nestes cabos, as pontas devem ser exatamente iguais, pois, caso contrário, a transferência de dados não irá ocorrer. O padrão utilizado em um dos cabos deverá ser o mesmo na rede inteira.

32 Cabo Direto A figura mostra a configuração de um cabo direto utilizando nas duas pontas o padrão T658B. Mas também há a possibilidade da criação de um cabo direto utilizando nas duas pontas o padrão T568A.

33 Cabo Cross Over Cabos crossover são utilizados para interligar dois computadores diretamente, dispensando o uso de um HUB ou Switch. Nesse caso, se você precisar compartilhar a internet, será necessário que um dos dois computadores possua duas placas de rede. Em uma delas você ligará o cabo crossover e em outra o cabo da internet, o qual será um cabo direto. Os cabos crossover também são utilizados para ligar um HUB/Switch a outro.

34 Cabo Cross Over

35 Esquema de utilização de cabos diretos e cabo cross over

36 Fibra ótica Consiste basicamente de material dielétrico, em geral sílica ou plástico, transparente flexível e de dimensões reduzidas.

37 Fibra ótica Os cabos de fibra ótica são semelhantes aos cabos coaxiais, exceto por não terem a malha metálica. Normalmente os cabos de fibra terrestres são colocados no solo a um metro da superfície – problemas: podem ser atacados por pequenos animais roedores. Próximo ao litoral, cabos de fibra transoceânicos são enterrados em trincheiras por uma espécie de arado marítimo. Em águas profundas, eles são depositados no fundo - podem ser arrastados por redes de pesca ou comidos por tubarões.

38 Fibra ótica Um sistema de transmissão óptica possui 3 componentes fundamentais: A fonte de luz; O meio de transmissão; e O detector. Por convenção, um pulso de luz indica um bit 1, e a ausência de luz representa um bit zero. O meio de transmissão é um fibra de vidro ultrafina. O detector gera um pulso elétrico quando entra em contato com a luz. Permite transmissão analógica ou digital.

39 Fibra ótica Pode suportar taxas de transmissão elevadíssimas, de até dezenas ou mesmo centenas de gigabits por segundo. São imunes à interferência eletromagnética, têm baixíssima atenuação de sinal de até 100 km. É o meio preferido para a transmissão guiada de grande alcance, em particular para cabos submarinos. O alto custo de equipamentos óticos (como transmissores, receptores e comutadores) vem impedindo sua utilização para transporte a curta distância, como em LAN´s ou redes de acesso residenciais.

40 Fibra ótica - vantagens
Interferência eletromagnética não ocorre no tráfego da luz. Assim é imune a ruídos. Comunicação mais rápida (não é necessário retransmissões ...) O sinal sofre menos efeito da atenuação: cabo de fibra ótica mais longo do que os cabos convencionais. 100 metros para o par trançado. 185 metros para o cabo coaxial fino. Fibra Ótica não conduz corrente elétrica. Assim não existe problema de atrair raios, nem qualquer outro problema elétrico.

41 Dois tipos de Fibra ótica
Monomodo e Multimodo Modo: feixe de raios luminosos entrando na fibra com um determinado ângulo em relação ao seu eixo.

42 Fibra Monomodo O diâmetro reduzido do núcleo limita a propagação da luz a um único modo, não ocorrendo dispersão modal. A fibra atua como um guia de onda, permitindo a propagação de um único modo de luz paralelo ao eixo. Com isso, evita-se a dispersão modal e os sistemas monomodo têm maior capacidade (velocidades mais altas).

43 Tipos de Fibras Monomodo
Fibra Monomodo com dispersão descolada - Varia-se as dimensões da fibra monomodo (menor dispersão em 1310nm) para que a dispersão nula ocorra para um comprimento de onda onde Fibra Monomodo com dispersão descolada não zero - Foi desenvolvida para apresentar baixa dispersão e ampla área efetiva, possibilitando a transmissão de altas taxas de transmissão.

44 Fibra Monomodo O diâmetro reduzido do núcleo limita a propagação da luz a um único modo, não ocorrendo dispersão modal. A fibra atua como um guia de onda, permitindo a propagação de um único modo de luz paralelo ao eixo. Com isso, evita-se a dispersão modal e os sistemas monomodo têm maior capacidade (velocidades mais altas).

45 Fibra Multimodo O grande diâmetro do núcleo possibilita a ocorrência de diferentes modos de propagação (ou caminhos) percorridos pelo feixe de luz, criando um atraso (dispersão modal ou espalhamento de pulso). A principal vantagem é a maior facilidade de acoplamento.

46 Tipos de Fibras Multimodo
FIBRA MULTIMODO DE ÍNDICE DEGRAU - Guia os raios de luz mediante a reflexão total na fronteira entre o núcleo e a casca. O índice de refração é uniforme em todo o diâmetro do núcleo, ocasionando grande dispersão modal. FIBRA MULTIMODO DE ÍNDICE GRADUAL - O índice de refração não é uniforme, diminuindo gradualmente do centro para a fronteira com a casca. A diferença entre os tempos de propagação dos modos de mais alta e baixa ordem é menor.

47 Espessura das Fibras Monomodo e Multimodo
Nas fibras multimodo, o núcleo tem 50 mícrons de diâmetro, o que corresponde à espessura de um fio de cabelo humano. Nas fibras monomodo, o núcleo tem entre 8 e 10 mícrons.

48 Fontes de Luz e utilização:
Fonte de luz: fibras multimodo: LEDS (diodos emissores de luz) fibras monomodo: diodos de injeção a laser (altamente direcionais) Utilização: troncos telefônicos de longa distância troncos metropolitanos na medida em que a rede telefônica evolui para RDSI, a fibra ótica tende a ser mais empregada na linha do assinante redes locais, com velocidades em torno de 100 Mbps