Faculdade Pitágoras Cursos Tecnólogos Aula 5 - Cabos UTP e STP e suas categorias Faculdade Pitágoras Cursos Tecnólogos

Meios de Transmissão. Com o desenvolvimento da tecnologia, redes de velocidades cada vez maiores foram sendo desenvolvidas. O aumento da velocidade da comunicação de dados não seria possível se não fosse acompanhado pela evolução dos padrões de transmissão e pelo surgimento de novos meios de transmissão que suportassem maior largura de banda. 2

Meios de Transmissão. A informação, em sua forma analógica ou digital, com modulação ou codificação pode ser transmitida em meios guiados ou sem fio. Sem fio Rádio Microondas Satélites Meios Guiados Par Trançado Cabo Coaxial Fibra Óptica Nesta aula você irá conhecer um pouco mais sobre os cabos de pares trançados, suas categorias e padrões de transmissão.

Par trançado Utilizado pela maioria das redes atualmente. Utilizado tipicamente em redes com transmissão do tipo banda base a velocidades de 10Mbps, 100Mbps e 1Gbps, mas também pode ser utilizado para transmissões analógicas( telefonia) Pode ser do tipo: UTP ou STP O par trançado é o tipo de cabo de rede mais usado atualmente. Existem basicamente dois tipos de cabo par trançado: sem blindagem, também chamado UTP (Unshielded Twisted Pair), e com blindagem, também chamado STP (Shielded Twisted Pair). A diferença entre eles é justamente a existência, no par trançado com blindagem, de uma malha em volta do cabo protegendo-o contra interferências eletromagnéticas. O par trançado mais popular é o par trançado sem blindagem. Esse tipo de cabo utiliza um conector chamado RJ-45. A maioria das redes hoje em dia utiliza esse sistema de cabeamento. Vem substituindo o cabo coaxial, por ser mais barato, flexível, fácil instalação e manutenção e por suportar velocidades com taxas de até 1 Gbps

Cabos UTP (Unshilelded) Utilizado nas redes de telefonia e para comunicação de dados Não possui blindagem Um cuidado importante a ser tomado é que o sistema de telefonia também utiliza cabos do tipo par trançado, só que este tipo de cabo não serve para redes locais. Este é um par trançado de categoria 1.

Par Trançado Vantagens: Mais barato, Flexível, fácil instalação. Facilidade de manutenção especialmente quando utilizado em redes estruturadas Suporta velocidades de até 1 Gbps Adição de nova máquina não para a rede Desvantagens limite do comprimento (100 metros) baixa imunidade contra interferências eletromagnéticas (EMI) (Para a maioria dos ambientes atuais não são tão significativas ) A principal vantagem do par trançado, além do seu preço, é a sua flexibilidade de instalação. Como ele é bastante flexível, ele pode ser facilmente passado por dentro de conduítes embutidos em paredes, por exemplo. Prédios comerciais mais modernos inclusive são construídos já com a instalação do cabeamento de rede, normalmente utilizando par trançado. Juntamente com o par trançado surgiu o conceito de cabeamento estruturado, que nada mais é que um sistema de organização do cabeamento da rede utilizado em redes que possuam muitos micros. O cabeamento estruturado inclui tomadas de rede, racks e armários. Suas principais desvantagens são o limite do comprimento do cabo (100 metros por trecho) e a baixa imunidade contra interferências eletromagnéticas (somente no cabo sem blindagem, é claro). Mas na maioria dos casos do dia-a-dia esses dois fatores não são tão importantes. Em um escritório, ou mesmo em um prédio comercial, raramente a distância entre um micro e o concentrador (também chamado hub) é maior que 100 metros. E a interferência eletromagnética realmente só será preocupante em ambientes industriais, onde existam muitos motores, geradores, etc. (neste caso a fibra óptica é recomendada).

O trançamento dos pares, diminui a interferência (cross-talk) entre o sinal que trafega em cada um dos fios. Todavia, como o cabo em si, não possui blindagem externa, esta sujeito a interferências eletromagnéticas externas. 7

Proteções cabos UTP Cada par de cabos utiliza um padrão de entrançamento diferente, com um número diferente de tranças por metro, como você pode ver na foto a seguir:

Par trançado Nas conexões tradicionais das redes locais, dos quatro pares que o cabo possui, utilizam-se apenas 2. Um dos pares é responsável pela Tx e o outro pela RX. Dentro de um os pares, Tx por exemplo, cada um dos fios leva o sinal com polaridade contrária em relação ao outro, pare forçar o cancelamento do campo magnético gerado pelo fio vizinho e evitar os problemas de cross talk, conforme ilustrado na figura a seguir Como a informação é transmitida duplicada, o receptor pode facilmente verificar se ela chegou ou não corrompida. Tudo o que circula em um dos fios deve existir no outro fio com intensidade igual, só que com a polaridade invertida. Com isso, aquilo que for diferente nos dois sinais é ruído e o receptor tem como identificá-lo. Como utilizam canais separados para transmissão e para a recepção, é possível utilizar a comunicação full-duplex com esse tipo de cabo

Par trançado Cancelamento provocado pela transsagem dos cabos O par trançado sem blindagem utiliza a técnica de cancelamento para minimizar os efeitos do crostalk. Através desta técnica, as informações circulam repetidas em dois fios, sendo que no segundo fio a informação possui a sua polaridade invertida. Todo fio produz um campo eletromagnético ao seu redor quando um dado é transmitido. Se esse campo for forte o suficiente, ele irá corromper os dados que estejam circulando no fio ao lado. Em inglês este problema é conhecido como cross-talk. A direção desse campo eletromagnético depende do sentido da corrente que está circulando no fio, isto é, se é positiva ou então negativa. No esquema usado pelo par trançado, como cada par transmite a mesma informação só que com a polaridade invertida, cada fio gera um campo eletromagnético de mesma intensidade mas em sentido contrário. Com isso, o campo eletromagnético gerado por um dos fios é anulado pelo campo eletromagnético gerado pelo outro fio.

Cabos UTP (Unshilelded) Como o cabo não possui blindagem, devem-se observar algumas recomendações sobre o compartilhamento de dutos entre cabos de rede e elétricos. A norma ANSI/EIA/TIA-569-A estabelece critérios para o compartilhamento de dutos entre cabos de rede e elétricos Tensão de alimentação inferior a 480V; Canaletas com divisão física para a rede lógica e elétrica; A corrente nominal do cabeamento não deve ser superior a 20A

Cabos UTP (Unshilded) Distânciamento mínimo das fontes de EMI.

Cabos UTP Pinagem As normas foram desenvolvidas com o intuito de padronizar as instalações. Imagine se cada instalador resolvesse seguir sua própria sequência de cores? 13

Par trançado Função dos pinos no Padrão 10baseT Cabo Cross- Over Pino Cor Função 1 Branco com verde +TD 2 Verde - TD 3 Branco com laranja + RD 4 Azul Não Usado 5 Branco com azul Não Usado 6 Laranja - RD 7 Branco com marrom Não usado 8 Marrom Não usado Se você quiser montar uma rede com apenas dois micros usando par trançado sem usar um hub (isto é, ligando os micros diretamente) o cabo pino-a-pino não funcionará, pois com ele você ligará a saída de dados do primeiro micro à saída de dados do segundo micro (e não a entrada de dados, como seria o correto). Nesse tipo de situação, você precisa utilizar um cabo cross-over, que faz o cruzamento externamente no cabo. Outro uso bastante comum do cabo cross-over é na ligação de dois hubs. Se você liga dois hubs usando portas convencionais, que já façam o cross-over, um cabo pino-a-pino irá anular o cruzamento, e os sinais de transmissão do primeiro hub serão ligados aos sinais de transmissão do segundo hub, e não às entradas de recepção, como é o correto. Concuindo, o cabo cross-over, ao contrário do cabo pino-a-pino, interliga a saída de dados do primeiro micro à entrada de dados do segundo e vice-versa Cabo Cross- Over

Cabo UTP normal e Cross Over O cabo crimpado com a mesma disposição de fios em ambos os lados do cabo é chamado de cabo "reto", ou straight. Este é o tipo "normal" de cabo, usado para ligar os micros ao switch ou ao roteador da rede. Existe ainda um outro tipo de cabo, chamado de "cross-over" (também chamado de cabo cross, ou cabo cruzado), que permite ligar diretamente dois micros, sem precisar do hub ou switch. 15

Cabo CROSS funcionamento No cabo cruzado, a posição dos fios é diferente nos dois conectores, de forma que o par usado para enviar dados (TX) seja ligado na posição de recepção (RX) do segundo micro e vice-versa. De um dos lados a pinagem é a mesma de um cabo de rede normal, enquanto no outro a posição dos pares verde e laranja são trocados. Daí vem o nome cross-over, que significa, literalmente, "cruzado na ponta":                                                                                                                                                                                                   Esquema dos contatos de envio e recepção em um cabo cross-over

Na conexão direta entre dois micros, utilizamos um cabo do tipo Cross-Over, que possui uma inversão entre os pinos de TX e RX. Tx Rx Micro 1 Cabo direto pino-a-pino Micro 2 Isto porque, se utilizarmos um cabo direto para conectar dois micros, estaremos ligando a transmissão de um micro na transmissão do outro, o que impossibilitará a comunicação. Se você quiser montar uma rede com apenas dois micros usando par trançado sem usar um hub (isto é, ligando os micros diretamente) o cabo pino-a-pino não funcionará, pois com ele você ligará a saída de dados do primeiro micro à saída de dados do segundo micro (e não a entrada de dados, como seria o correto). Nesse tipo de situação, você precisa utilizar um cabo cross-over, que faz o cruzamento externamente no cabo. Outro uso bastante comum do cabo cross-over é na ligação de dois hubs. Se você liga dois hubs usando portas convencionais, que já façam o cross-over, um cabo pino-a-pino irá anular o cruzamento, e os sinais de transmissão do primeiro hub serão ligados aos sinais de transmissão do segundo hub, e não às entradas de recepção, como é o correto. Concuindo, o cabo cross-over, ao contrário do cabo pino-a-pino, interliga a saída de dados do primeiro micro à entrada de dados do segundo e vice-versa Micro 1 Micro 2 O cabo cross possui uma das pontas no padrão 568-A e outra no padrão 568-B, de modo que tenhamos a conexão da Tx de uma máquina com a RX da outra. Cabo Cross Tx Tx Rx Rx

Conexão Micro a HUB Os Hubs já fazem um cross conect internamente em suas portas tradicionais. Assim, não é necessário utilizar um cabo cross na ligação de um micro com um hub Micro Hub Transmissão TX Cross-Over Os cabos par trançado fazem uma ligação pino-a-pino entre os dispositivos que estejam interligando, por exemplo, a ligação de um micro a um hub. Como vimos anteriormente, um par de fios é usado para transmissão e outro par é usado para a recepção. O que acontece dentro do hub é que esse dispositivo conecta os sinais que estão saindo das máquinas (TD) às entradas de dados das demais máquinas (RD) e vice-versa, para que a comunicação possa ser estabelecida. Esse esquema é chamado cross-over (cruzamento). Sem o cross-over dentro do hub a comunicação não seria possível, já que os micros tentariam transmitir dados para a saída de dados dos demais micros, e não para a entrada de dados, como é o correto. Cabo pino-a-pino Cabo Direto Recepção RX Cross-Over Interno 6

Conexão entre a HUBs Os hubs também possuem uma porta chamada de up-link, utilizada para conectar um hub a outro hub (cascateamento). Essa porta não possui um cross interno. Up-Link Assim, temos que para conectar hub a hub devemos utilizar: Cabo direto de um porta tradicional com a up-link Cabo cross entre duas portas tradicionais ou duas up-link Cross-Over Os cabos par trançado fazem uma ligação pino-a-pino entre os dispositivos que estejam interligando, por exemplo, a ligação de um micro a um hub. Como vimos anteriormente, um par de fios é usado para transmissão e outro par é usado para a recepção. O que acontece dentro do hub é que esse dispositivo conecta os sinais que estão saindo das máquinas (TD) às entradas de dados das demais máquinas (RD) e vice-versa, para que a comunicação possa ser estabelecida. Esse esquema é chamado cross-over (cruzamento). Sem o cross-over dentro do hub a comunicação não seria possível, já que os micros tentariam transmitir dados para a saída de dados dos demais micros, e não para a entrada de dados, como é o correto. 9

Resumo A B CROSS CROSS DIRETO DIRETO 9 Cross-Over Os cabos par trançado fazem uma ligação pino-a-pino entre os dispositivos que estejam interligando, por exemplo, a ligação de um micro a um hub. Como vimos anteriormente, um par de fios é usado para transmissão e outro par é usado para a recepção. O que acontece dentro do hub é que esse dispositivo conecta os sinais que estão saindo das máquinas (TD) às entradas de dados das demais máquinas (RD) e vice-versa, para que a comunicação possa ser estabelecida. Esse esquema é chamado cross-over (cruzamento). Sem o cross-over dentro do hub a comunicação não seria possível, já que os micros tentariam transmitir dados para a saída de dados dos demais micros, e não para a entrada de dados, como é o correto. CROSS CROSS DIRETO DIRETO 9

Conexão com Switches Trabalhando com switches, não há que se preocupar se o cabo é do tipo cross ou direto. Estes equipamentos possuem uma função chamada auto MDI/MDIX, que detecta e ajusta a conexão ao tipo de cabo utilizado. Não confundir auto MDI/MDIX com auto-sense, que é a capacidade do switch de ajustar a velocidade da conexão .

Cabos UTP 25 pares • Sistemas de Cabeamento Estruturado para tráfego de voz, dados e imagens, segundo requisitos da norma ANSI/TIA/EIA-568B.2, São de categoria 5e e utilizados para cabeamento vertical ou primário ( backbones) entre blocos de conexão localizados nas salas ou armários de telecomunicações.

Categorias: cabos par trançado Existem cabos de cat 1 até cat 7. Como os cabos cat 5E são suficientes tanto para redes de 100 quanto de 1000 megabits, eles são os mais comuns e mais baratos, mas os cabos cat 6 e cat 6a estão se popularizando e devem substituí-los ao longo dos próximos anos. Os cabos são vendidos originalmente em caixas de 300 metros, ou 1000 pés (que equivale a 304.8 metros):

CATEGORIAS DE CABOS Categorias 1 e 2: Estas duas categorias de cabos não são mais reconhecidas pela TIA (Telecommunications Industry Association), que é a responsável pela definição dos padrões de cabos. Elas foram usadas no passado em instalações telefônicas e os cabos de categoria 2 chegaram a ser usados em redes Arcnet de 2.5 megabits, mas não são adequados para uso em redes Ethernet. Categoria 3: Este foi o primeiro padrão de cabos de par trançado desenvolvido especialmente para uso em redes. Permitiu seu uso no padrão 10BASE-T, que é o padrão de redes Ethernet de 10 megabits para cabos de par trançado.

Categoria 4 Categoria 4: Foram usados em redes Token Ring de 16 megabits. Assim como as categorias 1 e 2, a categoria 4 não é mais reconhecida pela TIA e os cabos não são mais fabricados, ao contrário dos cabos de categoria 3, que continuam sendo usados em instalações telefônicas.

Categoria 5 Categoria 5: Os cabos de categoria 5 são o requisito mínimo para redes de 100 megabits(100BASE-TX) Hoje em dia é mais raro encontrar cabos cat 5 à venda, pois eles foram substituídos pelos cabos categoria 5E

Cat 5E Os cabos Cat5E são suficientes para as redes 100BASE-TX e 1000BASE-T (1Gigabit/s). Para a velocidade de 1Gbps, é necessária a utilização dos quatro pares do cabo. Cada um dos quatro pares deve suportar uma taxa efetiva de 250Mbps em cada direção e simultaneamente (full-duplex), até uma distância de 100m.

Categoria 6 Os cabos de categoria 6 possuem banda passante ainda maior que os cabos Cat 5E. Por isso, cada um dos pares pode trabalhar com velocidades ainda mais altas. Assim, os cabos de categoria 6 podem operar com o padrão 1000baseTx, onde cada um dos pares transporta até 500Mbps, conforme ilustrado na figura abaixo. Além de serem usados em substituição dos cabos cat 5 e 5e, eles podem ser usados em redes 10G, mas nesse caso o alcance é de apenas 55 metros

Categoria 6 A Para permitir o uso de cabos de até 100 metros em redes 10G (10GBASE-T) foi criada uma nova categoria de cabos, a categoria 6a ("a" de "augmented", 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.                                                                                     

CAT 6 A Desvantagens 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: Cabo cat 6a, com o espaçador interno e comparação entre a espessura do mesmo volume de cabos cat 5e e cat 6a

Categoria 6 A É importante notar que existe também diferenças de qualidade entre os conectores RJ-45 destinados a cabos categoria 5 e os cabos cat 6 e cat 6a, de forma que é importante checar as especificações na hora da compra. Embora visualmente os conectores parecem os mesmos, os materiais empregados e a forma como são instaladas as redes CAT 6A são diferentes. Em geral os equipamentos são bem mais caros.

Categorias dos cabos UTP As categorias 1 e 2 não fazem mais parte das recomendaçoes da EIA/TIA. O cabeamento da categoria 1 é aquele utilizado atender a planta da rede pública de telefonia convencional. Alguns autores dizem que o cabeamento categoria 2 pode ser utilizado para dados até uma faixa limite de 4Mbps, apresntanto como uma de suas aplicações a sua utilização em redes Token Ring de até 4Mbps. Entretanto, a grande maioria considera que o cabeamento utilizado em redes token ring a 4 Mbps já é categoria 3. - A categoria 3 se aplica aos sistemas de cabeamento baseados em cabos de pares trançados, com impedância característica de 100 ohms. A categoria 4 é semelhante a 3 porém trabalha com frequências de até 20 Mhz A categoria 5 é semelhante a anterior, porém trabalha com frequências de até 100 Mhz. Recomendada para redes de até 100Mbps. Todavia o padão 802.3ab normatiza o 1000BASE-T - Gigabit Ethernet sobre cabos de categoria 5. No cabeamento categoria 6, o pares são mais grossos. Este tipo de cabo, é mais imune ao cross-talk e é recomendado para redes gigabit, podendo atingir 10 Gigabit na sua especificação "Augmented Category 6“, ou categoria 6a Já está em desenvolvimento o cabeamento categoria 7, que pertite até 600Mhz de banda passante

Cabos STP (Par trançado com Blindagem, Shielded) Par trançado com malha blindada para conferir maior imunidade às interferências eletromagnéticas externas e blindagem interna envolvendo cada par trançado para reduzir a diafonia. Blindagem não faz parte do sinal. Deve ser aterrada. Dois tipos (100 e 150 ohms) A blindagem, ao contrário do que ocorre no cabo coaxial, não tem qualquer relação com o sinal que está sendo transmitido através do cabo. Com isso, ela deve ser aterrada nos dois pontos de conexão do cabo. Caso isso não seja feito, a blindagem funcionará como uma antena, captando ondas de rádio e acabando por gerar interferência eletromagnética no cabo. Existem dois tipos de par trançado blindado. O mais simples possui apenas uma malha, que protege os pares trançados. Sua impedância é de 100 ohms e, portanto, não deixa de ser um cabo UTP com uma malha adicionada. Já o segundo tipo, apresenta uma malha individual para cada par trançado, além de uma malha externa protegendo todo o conjunto. Esse cabo possui uma impedância de 150 ohms. 33 33

Cabos STP Vantagens /desvantagens Um cabo STP geralmente possui os pares trançados blindados, e pode alcançar uma largura de banda de 300Mhz em 100 metros de cabos. É utilizado em ambientes com grande nível de interferência eletromagnética. Essa blindagem deve ser aterrada nas pontas Devido a blindagem o peso e volume do cabo aumentam dificultando a instalação e aumentando o custo. 34

STP e Aterramento Não é fácil aterrar cabos STP de forma adequada, especialmente se quiser usar hubs de fiação antigos não projetados para STP. Neste caso, se a blindagem não for aterrada em uma das extremidades, ela se transformará em uma antena multiplicando os problemas de interferência . O cabo STP possui um fio de aço para aterramento, por isso o conector RJ45 a ser utilizado é diferente. Nele também é crimpado este fio, para que os aparelhos conectados possuam o mesmo potencial elétrico. Numa chuva por exemplo, onde há variações de energia elétrica, um computador poderia queimar todos os demais por conta do diferencial, isto sem o devido aterramento na rede.

Principais ferramentas

Cabos FTP Os cabos FTP (Foiled Twisted Pair – Fita metalizada) possui uma fita flexível de alumínio e um condutor estanhado para facilidade do aterramento. Esta construção é ideal para instalações que podem estar sujeitas a interferências eletromagnéticas Tem menos proteção do que os STP 37