Cabos e Conectores – Meios Físicos

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1 Cabos e Conectores – Meios Físicos
Redes de Computadores Cabos e Conectores – Meios Físicos

2 Aula de Hoje Cabos e conectores – Meios Físicos
Características dos meios físicos Meios guiados metálicos Cabo Coaxial Cabo Par Trançado Meios ópticos Fibra óptica

3 Cabos e conectores - Meios Físicos
Nos sistemas estruturados de comunicação, os cabos e outros elementos são chamados "mídias físicas". Estes componentes variam com o tipo de sistema e de meio físico utilizados (mídia). Ex: Par trançado e fibra óptica usam diferentes componentes.

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As principais características de cada meio físico são: Banda Passante - Um conjunto de frequências que um sinal utiliza para transmitir os dados(Ex: frequencia 2KHz à 7KHz com largura de banda 5KHz; Atenuação do sinal - A perda da itensidade do sinal ao se propagar no meio; Imunidade a ruído - A quantidade de proteção que um meio de transmissão possui contra agentes externos; Comprimento dos segmentos (atenuação) - Tamanho do cabo sem que sofra atenuação; Facilidade de instalação e manutenção; Confiabilidade - Tolerância a erros; Custo da infraestrutura, interfaces, etc.

5 Cabos e conectores - Meios Físicos
Principais meios de transmissão: Meios Guiados Metálicos Par Trançado Cabo Coaxial Meio Guiado óptico Fibra óptica Meios Não-guiados Radiodifusão Infravermelho Micro-ondas Ondas de Luz

6 Meios Guiados Metálicos Bitola (Seção transversal dos condutores)
Cabos e conectores - Meios Físicos Meios Guiados Metálicos São compostos por fios condutores elétricos. São caracterizados pela condutibilidade do material do fio. Materiais condutores apresentam baixa resistência a passagem elétrica, enquanto que os isolantes apresentam alta resistência. Bitola (Seção transversal dos condutores) Bitola é o diâmetro do fio metálico (sem contar o isolamento). Quanto maior a bitola, menor a resistência a passagem do sinal, porém diminui-se a flexibilidade do fio. A bitola é medida em mm ou em AWG (American Wire Gauge), onde 1 AWG é Aproximadamente 7,34mm.

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Meios Guiados Metálicos São compostos por fios condutores elétricos. São caracterizados pela condutibilidade do material do fio. Materiais condutores apresentam baixa resistência a passagem elétrica, enquanto que os isolantes apresentam alta resistência. Bitola (Seção transversal dos condutores) Bitola é o diâmetro do fio metálico (sem contar o isolamento). Quanto maior a bitola, menor a resistência a passagem do sinal, porém diminui-se a flexibilidade do fio. A bitola é medida em mm ou em AWG (American Wire Gauge), onde 1 AWG é Aproximadamente 7,34mm.

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Condutores Elétricos - Condutor sólido e retorcido. O condutor sólido (rígido) é composto apenas por um fio, o que implica em uma menor resistência ao sinal. O condutor flexível é composto por vários fios, o que implica em uma maior flexibilidade (bom para manobras).

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O sinal elétrico é diretamente afetado por algumas propriedades do meio condutor, estas são: Resistência (ohm): é a força que se opõe a passagem de corrente em um condutor ou em um circuito; Capacitância (F - farad): condição que o cabo tem de acumular cargas elétricas em um campo elétrico. Autoindutância(H - Henry): Fenômeno de resistência a passagem de corrente elétrica sempre que ela muda de sentido no meio, gerando uma força eletromotriz contrária a variação do sentido da corrente. Estes fatores resultam finalmente na Impedância (ohm), que é a característica resistiva, capacitiva e indutiva que se mantém ao longo do cabo.

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Nos meios metálicos, as propriedades que afetam o sinal são: Atenuação (dB): A resistência encontrada para a passagem do sinal eletrico faz com que ele perca potência a medida que trafega no condutor. Frequência (Hz): Quanto maior a frequência suportada, maior a quantidade de informação que pode ser enviada. Porém aumenta a possibilidade de interferências e exige um condutor de melhor qualidade. Os meios metálicos mais utilizados são o Par trançado e o cabo coaxial.

11 Meios Guiados Metálicos – Cabo Coaxial
Cabos e conectores - Meios Físicos Meios Guiados Metálicos – Cabo Coaxial Já foi muito usado em redes locais, com o ethernet na topologia barramento. Hoje é muito utilizado para enviar sinais de TV a cabo, circuitos fechados de TV (câmeras), e internet via Cabo. A característica deste cabo é um núcleo de cobre, protegido por uma camada dielétrica (condutor sob um campo elétrico muito forte), circundado por um condutor externo em malha, separados por plástico flexível.

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Possui 2 tipos: Fino (10Base2) e grosso(10Base5) 10Base2: Mais maleável, usa conectores BNC (T), possui impedancia de 50 ohms, suporta até 185 metros e no máximo 20 dispositivos por segmento. 10Base5: Mais rígido, o que acarreta pior modularidade, possui impedância de 75 ohms, mais resistente a interferências eletromagnéticas e sofrem menos com a atenuação, pode utilizar conectores vampiros, suporta um comprimento de até 500m sem repetidores.

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As vantagens: Possuem uma melhor blindagem, do que o par trançado; Alta largura de banda; Atinge distancias maiores; mais barato do que o par trançado blindado; melhor imunidade contra ruídos e contra atenuação do sinal do que o UTP. As Desvantagens: Mais caro que o UTP; As ligações e os conectores são mais caros; Por não ser flexível, pode quebrar e apresentar mau contato com maior facilidade, o que dificulta a instalação; Gera problemas de Modularidade.

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16 Meios Guiados Metálicos – Cabos Par Trançado (Twisted Pair)
Cabos e conectores - Meios Físicos Meios Guiados Metálicos – Cabos Par Trançado (Twisted Pair) Cabos de par trançado são cabos com pares de fio entrelaçados por toda a extensão do cabo. A ideia principal deste formato é evitar a interferência externa ou entre os próprios condutores do cabo. Pelo efeito de cancelamento mútuo, reduz o ruído e mantém constantes as propriedades elétricas do meio em seu comprimento.

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O par trançado foi utilizado primeiramente na telefonia, em seguida foi utilizado em LANs, sendo muito usado com transmissão em banda básica. Ele atinge distâncias típicas de 100m e atualmente suporta taxas de até 10Gbps. Utiliza conexões ponto-a-ponto com um conector RJ-45. Possui comunicação duplex (normalmente full) e possui o padrão EIA/TIA 568 A ou B (Associação das Indústrias de Telecomunicações) O cabo par trançado pode ser blindado (STP - Shielded TP), possuindo uma proteção contra interferência eletromagnética, e não blindado (UTP - Unshielded TP), mais barato, porém mais susceptível a interferências eletromagnéticas.

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Os cabos UTP possuem classificação pela EIA/TIA: Categoria 1 (1MHz) e 2 (4MHz): Telefonia; Categoria 3 (16MHz): Até 10Mbps; Categoria 4 (20MHz): Até 16Mbps; Categoria 5 (100MHz): Até 100Mbps; Categoria 5e (100MHz): Até 1Gbps; Categoria 6 (250MHz): Até 1Gbps; Categoria 6a (500MHz): Até 10Gbps; Categoria 7 (600MHz): Até 10Gbps;

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As vantagens: Simplicidade; Baixo custo de cabos e dos conectores; Facilidade de manutenção. As Desvantagens: Necessidade de repetidores com distâncias limites de 100 metros; Susceptibilidade à interferência externas, provocando ruídos e perda de informação (UTP); Problemas de atenuação.

20 Meios Guiados - Meios Ópticos
Cabos e conectores - Meios Físicos Meios Guiados - Meios Ópticos São meios por onde trafegam as informações na forma de raios luminosos (em forma de luz visível ou não visível: infravermelho). Fibra óptica: Filamento de sílica ou plástico por onde é realizada a transmissão de um sinal de luz. O sinal é codificado dentro do domínio de frequência do infravermelho (10^12 a 10^14 Hz).

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Os componentes de um sistema óptico são: Fontes de luz: podendo ser de um LED (Diodo emissor de luz) ou de um Laser. Meio de transmissão: normalmente fibra de vidro ultrafina. Um detector: que é um conversor de óptico para elétrico (transceiver - Transceptor) A transmissão de luz é unidirecional, por isso normalmente se utiliza um par de fibras: Tx (transmissão) e Rx (Recepção). Porém o uso da multiplexação por comprimento de onda (Wavelenght-division Multiplexing - WDM) permite uma ligação full-duplex com o uso de apenas uma fibra.

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Os conectores mais comuns são o ST, SC e o LC. ST SC LC

23 Cabos e conectores - Meios Físicos
Os cabos de fibra óptica possuem 2 tipos: Multimodo: Fibra com o núcleo mais grosso. A luz sofre reflexão nas paredes da fibra. Composta por um núcleo e uma casca com índices de refração diferentes. Ele é baseado na reflexão total dos feixes de luz. Multimodo refere-se a existência de feixes que se propagam no núcleo em ângulos diferentes, onde os pulsos de luz seguem trajetórias diferentes na fibra, o que qualifica cada um.

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25 Cabos e conectores - Meios Físicos
As vantagens: Imune a interferências eletromagnéticas e ruídos; Alcançam enormes distâncias (dezenas de Km); Suporta taxas de transmissão altíssimas (Terabytes); Facilita a instalação pois são finas e flexíveis; As Desvantagens: A junção de fibras (fusão) ainda é tarefa bastante delicada; O Custo ainda é relativamente alto (o cabo, a infra estrutura, interfaces, fusão, etc.)

26 Prática Crimpagem cabo CAT-5

27 Prática - Ferramentas Conector RJ45 Cabo FTP (Foiled Twisted Pair)
Cabo UTP (Unshielded Twisted Pair) Alicate Decapador Cortador Alicate Crimpador 8P e 6P

28 Prática - Ferramentas Padrões de Crimpagem 568A e 568B

29 Prática - Ferramentas Efetuando a Crimpagem
Deixe uma parte da capa do fio dentro do conector Corte os fios com o alicate de crimpagem de maneira a ficarem rentes e alinhados.

30 Prática - Ferramentas Testador de cabos com conector RJ45 e RJ11
Testa o cabo para ver se os fios estão bem crimpados e funcionando

31 Referências Bibliográficas
PINHEIRO. José Maurício dos. Guia Completo de Cabeamento de Redes. RJ: Campus, 2003. LACERDA, Ivan Max Freire de. Cabeamento Estruturado: Implantação, projeto e certificação. Natal/RN, 2002. MARIN, Paulo Sérgio. Cabeamento Estruturado -Desvendando cada passo: do projeto à instalação. São Paulo: Érica, 2010. MAIA, Ronaldo. Cabeamento Estruturado – Meios físicos de transmissão. Natal/RN, 2011.

32 FIM