Meios Físicos para Redes (Cabeamento) Prof. Marciano dos Santos Dionizio

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Meios Físicos para Redes

(Cabeamento)

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Visão Geral

• Cabos de cobre são usados em quase todas as redes locais.

• Estão disponíveis em diferentes tipos de cabos de cobre, cada tipo tem suas vantagens e desvantagens.

• Uma seleção cuidadosa de cabeamento é a chave para uma operação eficiente de redes. • Haja visto que o cobre transporta informações

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Visão Geral

• A fibra óptica é o meio mais freqüentemente usado para as transmissões ponto-a-ponto a grandes distâncias e com alta largura de banda necessárias para backbones das redes locais e em WANs.

• Usando um meio óptico, usa-se luz para transmitir dados através de uma fibra fina de vidro ou plástico.

• Os sinais elétricos fazem com que o transmissor de fibra óptica gere os sinais de luz que são enviados através da fibra.

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Visão Geral

• O host receptor recebe os sinais de luz e os converte em sinais elétricos na extremidade mais distante da fibra.

• No entanto, não existe eletricidade no próprio cabo de fibra óptica.

• Aliás, o vidro usado no cabo de fibra óptica é um isolante muito bom.

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Visão Geral

• A conectividade física permitiu um aumento na produtividade tornando possível o compartilhamento de impressoras, servidores e software.

• Os sistemas de redes tradicionais exigem que as estações de trabalho permaneçam estacionárias permitindo movimentação apenas dentro dos limites dos meios e da área de escritórios.

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Visão Geral

• A apresentação de tecnologia sem fio elimina essas restrições e oferece uma portabilidade verdadeira ao mundo da computação.

• Atualmente, a tecnologia sem fio não fornece transferências a alta velocidade, segurança ou confiabilidade no tempo de atividade nas redes cabeadas.

• Portanto, a flexibilidade da tecnologia sem fio justifica o sacrifício.

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Meios de cobre:

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Meios de cobre:

• Questionamentos que devem ser feitos antes de iniciar um projeto de redes :

• Quais são as velocidades para transmissão de dados que podem ser alcançadas quando se usa um determinado tipo de cabo?

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Meios de cobre (cabos)

• Tipos mais comuns :

• Coaxial de 50 e 75 Ohms;

• Par Trançado(UTP, FTP e STP);

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Cabos Coaxiais

• Os cabos coaxiais se dividem em :

• Cabo coaxial fino (Thin Ethernet, 50 Ohms);

• Cabo coaxial grosso (Thick Ethernet, 75 Ohms).

• Taxa de transmissão : de 10 a 50 Mbps(Thin Ethernet);

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Cabo coaxial fino :

• Principais características :

• Apenas um camada de malha e blindagem;

• Tamanho máximo do segmento (distância da rede) : 185 Metros;

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Cabo coaxial fino :

• Número máximo de segmentos : 5;

• Tamanho máximo total com repetidores : 925 Metros;

• Capacidade por segmento : 30 Hosts; • Operava apenas em Half-Duplex;

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Cabo coaxial grosso (Thick Ethernet, 75

Ohms)

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Cabo coaxial grosso (Thick Ethernet, 75

Ohms)

• Principais características :

• Duas malhas e duas lâminas metálicas; • Maior resistência mecânica;

• Trabalha em dois :caminhos : Transmissão (Inbound), e Recepção (OutBound);

• Primeiro cabo a transmitir a 100 Mbps (2 canais de 50Mbps).

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Cabo coaxial grosso (Thick Ethernet, 75

Ohms)

• Era o cabo mais utilizado para a conexão de redes em ambientes industriais, devido a sua maior resistência mecânica e maior resistência á ruídos, atenuação, diafonia e latência.

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BNC - Bayonet Neill and Concelman

• Conector BNC para cabos coaxiais (ponta de cabo).

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BNC - Bayonet Neill and Concelman

• Conector BNC para cabos coaxiais (conector ponto-a-ponto).

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CABOS UTP (Unshielded Twisted Pair )

• Cabos de rede de par trançado sem blindagem;

• É um meio de fio de quatro pares usado em uma variedade de redes;

• Cada um dos 8 fios individuais de cobre no cabo UTP é coberto por material isolante;

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CABOS UTP (Unshielded Twisted Pair )

• Esse tipo de cabo usa apenas o efeito de cancelamento, produzido pelos pares de fios trançados para limitar a degradação do sinal causada por EMI e RFI.

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CABOS UTP (Unshielded Twisted Pair )

• O cabo de par trançado não blindado tem muitas vantagens.

• Ele é fácil de ser instalado e mais barato que outros tipos de meios de rede.

• Aliás, o UTP custa menos por metro do que qualquer outro tipo de cabeamento de redes locais.

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CABOS UTP (Unshielded Twisted Pair )

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CABOS UTP (Unshielded Twisted Pair )

• Vantagens : • Baixo custo;

• Fácil manutenção; • Diâmetro reduzido;

• Utilizado em vários tipos de rede;

• Encontrado em quase todos os locais especializados em equipamentos de rede e/ou informática.

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CABOS UTP (Unshielded Twisted Pair )

• Desvantagens :

• Muito mais propenso a ruídos externos e interferências externas EMI e RFI.

• Não tem muita resistência física (não se pode puxar demais o cabo).

• Mais susceptível á latência, diafonia, atenuação e ruídos;

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Cabos UTP (Unshielded Twisted Pair )

• Existem cabos de CAT1 até CAT7.

• Como os cabos cat 5 são suficientes tanto para redes de 100 quanto de 1000 megabits, eles são os mais comuns e mais baratos;

• Geralmente custam em torno de 1 real o metro.

• Os cabos CAT5 (comuns atualmente) seguem um padrão um pouco mais restrito, por isso dê preferência a eles na hora de comprar.

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Cabos Par Trançado STP:

• Os cabos 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:

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Cabos Par Trançado FTP:

• Os cabos 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, mas sem fazer nada com relação ao crosstalk, ou seja, a interferência entre os pares de cabos:

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Cabos Par Trançado FTP:

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Cabos STP e FTP

• o STP e FTP reduz o ruído elétrico dentro dos cabos;

• Os ruídos externos são também conhecidos como

– EMI(Interferência Eletromagnética);

– RFI(Interferência por Freqüência de Rádio); • Reduz também a DIAFONIA ou CROSSTALK.

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Cabos Par Trançado SSTP:

• 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 pares, o que torna os cabos especialmente resistentes a interferências externas.

• Eles são mais adequados a ambientes com fortes fontes de interferências:

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Conector RJ 45 Blindado

• 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;

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Conector RJ 45 Blindado

• Quanto maior for o nível de interferência, mais vantajosa será a instalação de cabos blindados.

• Entretanto, em ambientes normais os cabos sem blindagem funcionam perfeitamente bem; justamente por isso os cabos blindados são pouco usados.

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Cabo Solido x Flexível

• Existem também cabos de rede com fios sólidos e também cabos stranded (de várias fibras, também chamados de patch), onde os 8 fios internos são compostos por fios mais finos.

• Os cabos sólidos são os mais comuns e são os recomendados para uso geral, pois oferecem uma menor atenuação do sinal (cerca de 20% menos, considerando dois cabos de qualidade similar):

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Cabo Solido x Flexível

• A única vantagem dos cabos stranded é que o uso de múltiplos fios torna os cabos mais flexíveis, o que faz com que sejam muitas vezes preferidos para cabos de interconexão curtos (patch cords), usados para ligar os PCs à tomadas de parede ou ligar o switch ao patch panel.

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Cabo Solido x Flexível

• Dentro do padrão, os cabos de rede crimpados com cabos stranded não devem ter mais de 10 metros.

• Você pode usar um cabo sólido de até 90 metros até a tomada e um cabo stranded de mais 10 metros até o micro, mas não pode fazer um único cabo stranded de 100 metros.

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Cabo Solido x Flexível

• Embora seja um detalhe pouco conhecido, existiram conectores RJ-45 próprios para cabos stranded, onde as facas-contato internas tinham a ponta arredondada.

• Estes conectores não funcionavam muito bem com cabos sólidos (o formato da faca-contato tornava o contato deficiente).

• Tínhamos então conectores específicos para cabos sólidos, que utilizavam facas-contato com três lâminas.

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Cabo Solido x Flexível

• Estes dois tipos foram logo substituídos pelos conectores atuais, onde as facas-contato são pontudas, de forma a funcionarem bem com os dois tipos de cabos.

• Os conectores RJ45 com este tipo de contato (que são praticamente os únicos usados atualmente) são também chamados de conectores universais:

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Categorias de Cabos de Par trançado:

• Categoria 1: Utilizado em instalações telefônicas, porém inadequado para transmissão de dados.

• Sem blindagem, apenas uma capa de plástico protegendo os fios de cobre, contém apenas 2 pares.

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Categorias de Cabos de Par trançado:

• Categoria 2: Outro tipo de cabo obsoleto. Permite transmissão de dados a até 2.5 megabits e era usado nas antigas redes Arcnet e thickNet (AUI).

• Sem blindagem, apenas uma capa de plástico protegendo os fios de cobre também apenas 2 pares de fios.

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Categorias de Cabos de Par trançado:

• Categoria 3: Era o cabo de par trançado sem blindagem mais usado em redes há uma década.

• Pode se estender por até 100 metros e permite transmissão de dados a até 10 Mbps. • A principal diferença do cabo de categoria 3

para os obsoletos cabos de categoria 1 e 2 é o entrançamento dos pares de cabos.

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Categorias de Cabos de Par trançado:

• Enquanto nos cabos 1 e 2 não existe um padrão definido.

• Cada par de cabos tem um número diferente de tranças por metro, o que atenua as interferências entre os pares de cabos.

• Praticamente não existe a possibilidade de dois pares de cabos terem exatamente a mesma disposição de tranças.

• A partir do cabo CAT3 começou-se a utilizar os cabos com 4 pares de fios.

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Categorias de Cabos de Par trançado:

• Categoria 4: Cabos com uma qualidade um pouco melhor que os cabos de categoria 3.

• Este tipo de cabo foi muito usado em redes Token Ring de 16 megabits.

• Em teoria podem ser usados também em redes Ethernet de 100 megabits, mas na prática isso é incomum, simplesmente porque estes cabos não são mais fabricados

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Categorias de Cabos de Par trançado:

• Categoria 5: Este é o tipo de cabo de par trançado usado atualmente, que existe tanto em versão blindada quanto em versão sem blindagem, a mais comum.

• A grande vantagem sobre esta categoria de cabo sobre as anteriores é a taxa de transferência: eles podem ser usados tanto em redes de 100 megabits, quanto em redes de 1 gigabit

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Categorias de Cabos de Par trançado:

• Categoria 6: Utiliza cabos de 4 pares, semelhantes aos cabos de categoria 5.

• Este padrão não está completamente estabelecido, mas o objetivo é usa-lo (assim como os 5e) nas redes Gigabit Ethernet.

• A diferença entre o o CAT5 e o CAT6 é a qualidade.

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Categorias de Cabos de Par trançado:

• Categoria 7: Os cabos cat 7 também utilizam 4 pares de fios, porém utilizam conectores mais sofisticados e são muito mais caros.

• Tanto a frequência máxima suportada, quanto a atenuação de sinal são melhores que nos cabos categoria 6.

• Está em desenvolvimento um padrão de 10 Gigabit Ethernet que utilizará cabos de categoria 6 e 7.

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Por que o cabo UTP, o STP e o FTP são

trançados?

• Os cabos de categoria 3 (assim como os de categoria 4 e 5) possuem pelo menos 24 tranças por metro e por isso são muito mais resistentes a ruídos externos.

• O trançamento faz o chamado cancelamento dos campo magnéticos gerados pelos pares.

• Quando um par envia e outro recebe, os campo magnéticos positivos e negativos se anulam com as tranças do cabo.

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DIAFONIA ou CROSSTALK:

• A diafonia ocorre quando um sinal transmitido em um fio interfere ou até mesmo corrompe o sinal que está sendo transmitido no fio adjacente.

• Fisicamente falando, isto ocorre porque quando um dado está sendo transmitido em um fio, ele gera um campo eletromagnético ao seu redor, e um fio posicionado dentro deste campo eletromagnético funciona como uma antena, capturando o sinal e, assim, modificando o sinal que estava sendo transmitido por este fio.

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Como a diafonia interfere no

desempenho da rede ?

• A diafonia oriunda do meio físico (cabos) que embaralham o fluxo de sinais elétricos dentro do meio físico.

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Ruído:

• O ruído é caracterizado pela interferência de meios externos á rede, ou seja podem ser oriundos de geradores (interferência eletromagnética EMI, fios elétricos etc..) ou pode ainda ser de gerado por fontes de rádio frequência RFI.

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Lembrete:

• Sempre que forem lançados cabos de rede deve-se tomar muito cuidado com os fatores externos que podem comprometer o desempenho da rede.

• O ruído é causado por fontes externas, a

diafonia ou crosstalk é causada por meios internos (cabos despadronizados, crimpagem

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O que pode causar interferência eletromagnética em uma rede ?

• Fontes de Luz Fluorescente; • Motores Elétricos;

• Motores de combustão; • Fontes de energia elétrica;

• Fontes Magnéticas (eletroímãs)

• Antenas de TV, AM/FM e telefonia. • Indutância Elétrica;

• Fontes de Raios X;

• Fontes de Raios Gama;

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O que pode ser feito para evitar estes

problemas?

• Evitar ao máximo expor cabos de rede ás fontes eletromagnéticas;

• Se necessário expor, usar cabos blindados se necessário.

• Sempre, identifique as canaletas que se encontram os cabos de rede;

• Alertar as demais pessoas (eletricistas) sobre o problema do ruído e como evitá-lo;

• Sempre supervisionar o trabalho de lançamento de cabos;

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Latência:

• A latência pode ser dita como o atraso na troca de mensagens de ida e volta, ou seja, tanto o envio como a confirmação do recebimento do pacote tem de ser semelhantes) quando ocorre uma diferença entre ambos, podemos dizer que está ocorrendo a LATÊNCIA.

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Latência:

• As causas de latência ou atraso em uma rede podem ser várias :

• Placa de rede defeituosa;

• Segmento de cabo muito longo; • Cabo de má qualidade;

• Excesso de ruídos externos; • Diafonia;

• Concentrador (HUB ou SWITCH) com porta defeituosa.

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Latência:

• Quando ocorre muita latência na rede, ocorre também colisões de pacotes, devido a solicitação de reenvio por parte dos hosts.

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Interferência por meios da luz:

• Lâmpadas fluorescente também geram interferência nas redes, deve-se observar quando for feito um cabeamento para não passar perto de lâmpadas.

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