Administração e Projeto de Redes Material de apoio Camada Física Cap.10 19/01/2010

Esclarecimentos Esse material é de apoio para as aulas da disciplina e não substitui a leitura da bibliografia básica. Os professores da disciplina irão focar alguns dos tópicos da bibliografia assim como poderão adicionar alguns detalhes não presentes na bibliografia, com base em suas experiências profissionais. O conteúdo de slides com o título “Comentário” seguido de um texto, se refere a comentários adicionais ao slide cujo texto indica e tem por objetivo incluir alguma informação adicional aos conteúdo do slide correspondente. Bibliografia básica: KUROSE, James F.; ROSS, Keith. Redes de Computadores e a INTERNET - Uma nova abordagem. Pearson. : , 2004.

Formas de uso do meio de comunicação Simplex – Transmissões somente em uma direção. Por exemplo, um alto falante. Half Duplex – Transmissões em ambas as direções porém alternadamente. Por exemplo, um Walk Talk. Full Duplex – Transmissões em ambas as direções simultaneamente, por exemplo, linhas telefônicas. Simplex Half-duplex ou Full-duplex

Características dos Meios de Transmissão Sinais elétricos: Guiados: cabos metálicos (par trançado, coaxial). Não guiados: comunicação via rádio (rádio-frequência, satélite). Sinais de luz: Guiados: fibra óptica. Não guiados: infra-vermelho, laser.

Comentário: Cabo de Par Trançado (Twisted Pair) Par de fios trançados de cobre isolados em cabo com 2 ou mais pares trançados: Categoria 5e: 100/1000 Mbps, 100 MHz. Categoria 6: 100/1000/10000 Mbps 250 Mhz. Tipos: Não blindados – UTP. Blindados – ScTP e FTP. Cabo UTP Cabo STP Cabo FTP

Meio físico: coaxial Cabo coaxial: Dois condutores de cobre concêntricos: condutor central e a malha metálica. Comunicação bidirecional: transmite e recebe no mesmo cabo coaxial. Tecnologias utilizadas: Banda base: um único sinal de dados presente no cabo a cada vez (p. ex. padrão Ethernet). Banda larga: cabo com múltiplos canais. Cada canal pode tratar um sinal diferente sem interferência um no outro. Capa Isoladora do Cabo Isolador Malha Metálica Condutor Central

Meio físico: fibra óptica Cabo de fibra óptica: Transporte de pulsos de luz, cada pulso é um bit. Alta velocidade com transmissão ponto-a-ponto (ex.: 5 Gbps). Baixa taxa de erros. Repetidores bem espaçados. Imunidade a ruídos eletromagnéticos. Pouco volume e peso. Utiliza LEDs (fibras multimodo) ou LASER (basicamente monomodo) como fontes luminosas.

Meio físico: fibra óptica Materiais dos cabos de fibra óptica: Sílica (vidro): Utilizado em grandes distâncias. Material tradicional. Grande largura de banda. Plástico: Menor alcance que a de sílica. Mais barato que a fibra óptica de sílica. Possível substituto para os cabos de par trançado para as redes internas, largura de banda muito maior que o cabo de par trançado. Tipos de Cabos de Fibra Óptica: Multimodo Degrau (distância até 2 km m, a 100 Mbps). Multimodo Gradual (distâncias até 3 km, a 100 Mbps). Monomodo (distâncias acima de 80 km).

Meio físico: fibra óptica Composição da fibra: Núcleo. Casca. Revestimentos (invólucro de proteção, gel ou silicone, etc). Capa. Capa Revestimento Primário Casca Revestimento Secundário Núcleo

Comentário: Fibra óptica multimodo degrau Diâmetro do núcleo – 62,5 μm / casca – 125 μm (micrômetro). Fibra óptica com um Índice de refração da fibra constante. Enviam muitos ráios ópticos simultaneamente, o que prejudica o desempenho (distância de cobertura e velocidade dos bits). Como há grande quantidade de reflexão dos ráios na interface entre a casca e o núcleo, sofre grande atenuação. Distâncias até 2000 m, a 100 Mbps. Fácil de fabricar e custo baixo. Em desuso, por conta da popularização da fibra gradual. . Perfil do índice de refração n1 n2

Comentário: Fibra óptica multimodo gradual Diâmetro do núcleo – 50 μm / casca – 125 μm (micrômetro). Devido a camadas do núcleo com índices de refração ligeiramente menor de camada para camada a partir do centro da FO, a luz não possui tanta perda de reflexão na casca como a FO degrau. Como há menos ráios na interface entre a casca e o núcleo, ela sofre menos atenuação do que a FO degrau. Distâncias até 3000 m, a 100 Mbps. Fabricação medianamente complexa, custo baixo por conta da grande quantidade fabricada.

Comentário: Fibra óptica monomodo Diâmetro do núcleo – 8 a 9 μm / casca – 125 μm (micrômetro). Núcleo tão pequeno que só passa um ráio de luz (ráio óptico central). Sofre menor problema de atenuação comparativamente às demais fibras multimodo. Alcança maiores distâncias (acima de 80 Km entre repetidores ópticos). Mais difícil de fabricar, manipular, e possui custo comparativo mais alto. Utiliza LASER, por ter capacidade de emitir um raio de luz guiado pelo núcleo da fibra. O LED não possui essa capacidade.

Redes de acesso sem fio (wireless) Rede de acesso sem fio compartilhada conecta hosts ao roteador através de um “ponto de acesso” wireless. Os hosts pertencentes a uma mesma LAN wireless compartilham um mesmo canal de rádio-frequência. Padrões Ethernet 802.11 (Wi-Fi).

Comentário: Transmissão de Rádio Sinal transportado com o campo eletromagnético. Bidirecional. O ambiente afeta a propagação: Reflexão. Obstrução por objetos. Interferência de outros sinais. Modos de propagação do sinal de rádio depende da frequência. Podem ser: Propagação acompanhando a superfície terrestre. Propaga por reflexão na ionosfera e pela curvatura da Terra.

Comentário: Transmissão por LASER ou Infra-Vermelho Sistema de transmissão ponto-a-ponto. Não sofre interferência eletromagnética, mas fontes de calor e luz podem prejudicar a comunicação. É prejudicado por obstruções no meio do enlace. Veja o efeito do calor que desalinha o sinal transmitido.

Comentário: Comunicações Satélite Comunicações satélite e algumas de suas propriedades, incluindo altitude sobre a Terra, tempo de latência do sinal satélite para um emissor terrestre, e número de satélites necessários para uma cobertura global. Qtd. Satélites p/ cobrir Terra Tipo Latência (Atraso) Geoestacionário (“parado” no espaço) Não geoestacionário

Equipamentos Nível 1: Repetidores e Hubs Repetidores e Hubs atuam no Camada 1 - Física. Os Repetidores tem a função de reforçar o sinal e repetem sinais elétricos entre seções de cabos da rede (máximo 2 repetidores entre 2 LANs). Hubs podem ser percebidas como amplificadores e distribuidores do sinal amplificado em todas as portas da Hub. Os Repetidores e Hubs retransmitem sinais em ambas as direções indiscriminadamente sinal e ruídos. Repetidores e Hubs amplificam o sinal e o ruído também. Os Switches e Bridges regeneram o sinal e dessa forma, eliminam o ruído do sinal recebido.

Equipamentos Nível 1: Placas de Redes Também chamadas de placas de interface de rede (Network Interface Cards ou NIC) ou placas adaptadoras. As interfaces de rede fazem a conexão física entre a rede e as estação de trabalho, servidores, impressoras etc.

Acesso residencial: Modem analógico Modem discado usando linha telefônica: Até 56 kbps com acesso direto ao roteador (na prática a velocidade é menor). Não é possível navegar e telefonar ao mesmo tempo: não pode estar “sempre on-line”.

Comentário: Sistema usando ADSL Modem ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) compartilhando o serviço de telefonia com o de dados banda-larga sem que um atrapalhe o outro. PSTN – Public Switched Telephone Network: sistema de telefonia pública (centrais telefônicas e entroncamentos). DSLAM - Digital Subscriber Line Access Multiplexer: multiplexador que concentra os sinais digitais dos ADSLs para encaminhar à rede de dados. Splitter: filtro que separa o sinal de voz do sinal de dados para o sistema telefônico e o da rede de dados. Casa do usuário Modem ADSL Splitter Mbps Kbps Central telefônica próxima Voz Dados DSLAM Central Linha telefônica Linha telefônica Sinal de voz Sinal de Dados

Comentário: Acesso residencial: cable modems Compartilha o serviço de TV à cabo com os sinais de dados banda-larga, sem interferência entre eles. Um canal de TV tem capacidade de comportar vários canais de dados banda-larga. Cada canal de cable modem é compartilhado entre vários assinantes de banda-larga (meio de comunicação compartilhado). Canal TV C. Dados ... Canal Dados Rede de Distribuição Cabo coaxial Central TV Head-End