Elementos de Projeto de Redes Locais Estruturadas

(1)

Universidade Federal do Pará

Instituto de Tecnologia (ITEC)

Faculdade de Engenharia da Computação (EngComp)

Elementos de Projeto de Redes

Locais Estruturadas

Prof. Marcelo Barretto

barretto@ufpa.br

Agenda

• Introdução

• Infraestrutura de Redes Locais

• Redes Cabeadas

• Redes sem Fio

Conclusões

• Conclusões

• Perguntas

(2)

Introdução

Micros para

CPD

Mainframe

Micros

Evolução

CIs ainda

“fechados”

Redes mal

fabricadas e mal

compradas

Micros para

Usuários

Leigos

CPDs para

alguns

“escolhidos”

REDES

UFPA\ITEC\EngComp\Semana dos Calouros-2011

Introdução

Nomes

Redes de

Transmissão

REDES

Redes de

Comunicação

Redes de

de Dados

ç

de Dados

Computadores

(3)

Introdução

Definição:

“Rede de Computadores é

coleção interconectada de

computadores autônomos”

p

Andrew Tanenbaum

Introdução

Classificação, segundo o Tanenbaum

Distância entre

Processadores

localizados no(a)

( )

mesmo(a)

1 m

Metro quadrado

10 m

Sala

100 m

Prédio

1 Km

Campus

10 Km

Cidade

PAN

LAN / WLAN

MAN / WMAN

10 Km

Cidade

100 Km

País

1000 Km

Continente

MAN / WMAN

WAN

(4)

Introdução

Redes de Computadores

LAN

Gateway

WAN _WAN WAN MAN

LAN WAN

Introdução

Modelo de Aplicações

(5)

Introdução

Uma rede vista de fora

Mainframe

Servidores Intel

Supercomputador Servidores RISC

Introdução

Uma rede vista de dentro

Aplicação Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Rede Apresentação Sessão Transporte Rede Rede

(6)

Agenda

9Introdução

• Infraestrutura de Redes Locais

• Redes Cabeadas

• Redes sem Fio

• Conclusões

• Perguntas

Infraestrutura

Então, a infraestrutura física não pode estar assim !

(7)

Infraestrutura

Nem assim !

Infraestrutura

Nem assim !

(8)

Infraestrutura

Deve estar

assim !

Infraestrutura

Objetivo do projeto estruturado:

“O

i

ifi

i t

d

“Organizar e unificar o sistema de

cabeamento existente e de novos sistemas

que forem adotados”

Obs: Unificar significa usá-lo para dados, voz e imagem

(9)

Infraestrutura

Existem normas a seguir !

• IEEE Std 802 – Overview and Architecture

IEEE Std 802 1B

802 1K LAN/MAN M

t

• IEEE Std 802.1B e 802.1K– LAN/MAN Management

• IEEE Std 802.1D – MAC Bridges

• IEEE Std 802.1E – System Load Protocol

• IEEE Std 802.1F – Common Definition and Prodedures for IEEE 802

management Information

• IEEE Std 802.1G – Remote Media Access Control Bridging

• IEEE Std 802.1H - LAN/MAN Management

g

• IEEE Std 802.1Q – Virtual Bridged Local Area Networks (VLANs)

• IEEE Std 802.2 – Link Logical Layer (LLC)

••

IEEE

IEEE Std

Std 802.3

802.3 –

– CSMA/CD

CSMA/CD

• IEEE Std 802.4 – Token-Bus

Ethernet

Infraestrutura

Existem normas a seguir ! (cont.)

• IEEE Std 802.5 – Token-Ring

• IEEE Std 802.6 – DQDB (MAN)

• IEEE Std 802.7 – IEEE Recommended Practice for Broadband LANs

• IEEE Std 802.10 – LAN/MAN Security – SDE

••

IEEE

IEEE Std

Std 802.11

802.11 –

– WLAN (MAC + PHY)

WLAN (MAC + PHY)

• IEEE Std 802.12 – Demand Priority Access Method

••

IEEE

IEEE Std

Std 802.15

802.15 –

– WPAN (MAC + PHY)

WPAN (MAC + PHY)

••

IEEE

IEEE Std

Std 802 16

802 16

Standard

Standard Air

Air Interface for

Interface for Fixed

Fixed Broadband

Broadband

Bluetooth

Wi-Fi

••

IEEE

IEEE Std

Std 802.16

802.16 –

– Standard

Standard Air

Air Interface for

Interface for Fixed

Fixed Broadband

Broadband

Wireless Access (BWA) Systems

• IEEE Std 802.17 – Resilient Packet Ring Acces Method and Physical

Layer Specifications

(10)

Infraestrutura de Redes

Ambiente-alvo das Redes Locais

REDES

Redes p/

REDES

LOCAIS

Redes p/

Automação

Redes p/

Automação

Industrial

Automação

Predial

Redes p/

Automação

Residencial

Infraestrutura de Redes

Área física das Redes Locais

REDES LOCAIS

p/ Automação

Predial

Em um único

prédio

Em planta de

Campus

Em poucos

prédios

(11)

Infraestrutura de Redes

Infraestrutura física das Redes Locais

Cabeadas

REDES

LOCAIS

Sem Fio

De

Computação

Móvel

Usando fibras

ópticas

Usando pares

metálicos

Infraestrutura de Redes

Combinações de Redes Wireless e Computação Móvel

Wi

l

Wi

l

Mó

l

A li

õ

Wireless

Móvel

Aplicações

Sim e Não

Não

Desktops em escritórios

Sim e Não

Sim

Notebook numa sala de hotel

Sim

Não

Redes não cabeadas em prédios antigos

Sim

Escritório Portátil ou Fones móveis

Sim

Escritório Portátil ou Fones móveis

(12)

Agenda

9Introdução

9 9Infraestrutura de Redes Locais

• Redes Cabeadas

• Redes sem Fio

• Conclusões

• Perguntas

Redes Cabeadas

Antigamente ...

Topologia em Barra

Cabeamento em Barra

(13)

Redes Cabeadas

Antigamente ...

Transceptor

Cabo Coaxial Ethernet Grosso

Ethernet 10 Base 5

Cabo Transceiver Ethernet sob encomenda Pla

c a de R e d e Cabo Transceiver Ethernet (< 50 metros)

Cabo Coaxial Ethernet Grosso

Conector AUI

Topologia em Barra

Cabeamento em Barra

Redes Cabeadas

Depois ...

Topologia em Barra

Cabeamento em “Estrela”

(14)

Redes Cabeadas

Hoje ...

Switch

Central

Switches de

Borda

Redes Cabeadas

Hoje ...

Backbone

de

Servidores

_Backbone

da

Rede

(15)

Redes Cabeadas

Hoje ...

Rede

Primária

Rede Secundária

Redes Cabeadas

Norma para Par Trançado não Blindado (UTP)

24 U

Cabeamento Horizontal – 90 m

2 U Patch Panel 1 U Switch PC Cable Patch Cord

Área de Trabalho

Armário de Telecomunicações

(16)

Redes Cabeadas

Par Trançado não Blindado (UTP)

PC Cable ou Patch Cord

Tomada 4x2

4 pares trançados

Redes Cabeadas

Par Trançado não Blindado (UTP)

(17)

Redes Cabeadas

Fibra óptica

Multimodo

Monomodo

Redes Cabeadas

Fibra óptica

Conectores ópticos mais usados hoje

Conector MT-RJ

(18)

Redes Cabeadas

UTP e Fibra óptica

Switch usando 2 meios físicos diferentes

Switch Central

Fibra

Switch 1

Switch 2

UTP

Switch Central

Fibra

Switch 1

Switch 2

UTP

Rack Central

Switch 3

Rack Central

Switch 3

Redes Cabeadas

Exemplo de Projeto Executado

Seduc 2002

Antes e depois

(19)

Redes Cabeadas

Exemplo de Projeto Executado

Patch Panel

e

Guia de Cabos

Redes Cabeadas

Exemplo de Projeto Executado

Switch de

Borda

Switch

Central

DIO

e

Guia de

Cordões Ópticos

(20)

Redes Cabeadas

Exemplo de Projeto Executado

Prefeitura de Parauapebas - 2001

Rack de Transceptores

Redes Cabeadas

Lembrando ... existem normas

• ANSI/TIA/EIA 568-C.0, C.1, C.2, C.3 – Cabeamento para edifícios

comerciais

• ANSI/TIA/EIA 569 – Infra-estrutura para suportar o cabeamento

• TIA/EIA – 606-A – Identificação de Infra-estrutura

• ISO/IEC 11.801 – Cabeamento genérico para um raio de até 3 km

• ANSI-J-STD-607-A – Aterramento para informática

• NBR-5415 – Instalação Conjunta de Cabos de Telecomunicações e

Cabos de Energia

• NBR-14565 – Procedimento Básico para Elaboração de Projetos

de Cabeamento Estruturado

(21)

Redes Cabeadas

Mais normas ...

Boletins Técnicos

• TSB – 67 – Testes de Desempenho de Transmissão

TSB

75 E

itó i

M d l

t

d

lti

á i

• TSB – 75 – Escritórios Modulares com tomadas multiususário

• TSB – 72 – Cabeamento de Fibra Óptica Centralizado

• TSB – 95 – Novos parâmetros de Teste para uso com Gigabit Ethernet

ISO Categoria Utilização

Cat1 Serviços telefônicos e dados de baixa velocidade

Cat 2 RDSI e circuitos T1/E1 - 1,536 Mbps/2,048 Mbps

C C C D d té 16 MH i l i d 10B T 100B T

Normas ISO e EIA

Classe C Cat 3 Dados até 16 MHz, incluindo 10Base-T e 100Base-T

Classe B Cat 4 Dados até 20 MHz, incluindo Token-Ring e 100Base-T

Classe D Cat 5 Dados até 100 MHz, incluindo 100Base-T4 e 100Base-TX

Cat 5e Dados até 100 MHz, incluindo 1000Base-T e 1000Base-TX

Classe E Cat 6 Dados até 250 MHz, incluindo 1000Base-T e 1000Base-TX

Classe F Cat 7 Dados até 600 MHz

Agenda

9Introdução

9 9Infraestrutura de Redes Locais

9Redes Cabeadas

• Redes sem Fio

• Conclusões

• Perguntas

(22)

Redes sem Fio

••

WLAN

WLAN - Do termo em inglês Wireless

Wireless Local

Local Area

Area Network

Network aplicado

especificamente

para

redes

locais.

WLANs

não

devem

ser

confundidas com:

Alguns nomes

confundidas com:

• WMANs

(Wireless

Metropolitan

Area

Networks):

redes

metropolitanas, usando transmissão de pacotes via rádio ou

• WWANs (Wireless Wide Area Networks): redes de longa

distância, usando transmissão de dados via telefone celular ou

• WPANs (Wireless Personal Area Networks): redes domésticas.

••

Wi

Wi--Fi

Fi é uma logomarca registrada da Wireless Ethernet Compatibility

Alliance, um grupo fundado pela Cisco, 3Com, Intersil, Agere, Nokia e

Symbol.

Produtos Wi-Fi são baseados no padrão IEEE 802.11b

Redes sem Fio

Distâncias cobertas

N-WAN

WLAN

WPAN

B-WAN

B-WAN - Broadband WAN

N-WAN - Narrowband WAN

(23)

Redes sem Fio

Dados Comparativos

WPAN

WLAN

B-WAN

N-WAN

WPAN

WLAN

B WAN

N WAN

Padrões

Bluetooth

802.11a,11b, 11g

802.11 LMDS, MMDS

GSM,

CDMA,GPRS,

2.3-3G

Velocidade

< 1 Mbps

2–54 Mbps

1–10 Mbps

10-384Kbps

Range

Curto

Médio

Médio-Longo

Longo

Aplicações

Peer-to-peer Redes de empresas

Area

Metropolitana

PDAs, Fones

móveis,

celulares

Redes sem Fio

Praticidade

(24)

Redes sem Fio

Praticidade

Zona de Cobertura AP 1 AP 2 AP 3 AP 4 AP 6 AP 7 AP 5

Redes sem Fio

Viabilidade

(25)

Redes sem Fio

Popularidade

• Notebooks, handhelds, palmtops, smartphones, máquinas digitais atuais já

incorporam interface wireless 11a/b/g

••

Solução

Solução rápida

rápida para redes locais itinerantes

••

Solução

Solução simples

simples para redes de planta de Campus

• Wi-Fi é estrela no campo da comunicação sem fio

• Raio de cobertura típico

típico de 100 m para ambientes indoor

• Raio de cobertura típico

típico de 500 m para ambientes outdoor

M i d 1 bilhã d

já

di

iti

i l

• Mais de 1 bilhão de pessoas já usam dispositivos wireless

• Solução de bridges sem fio para redes cabeadas muito utilizada

Redes sem Fio

Produtividade

AP ou Bridge sem fio

(26)

Redes sem Fio

Queda no Custo e Aumento da Velocidade

Custo/usuário

Wireless

LAN

Wired LAN

Ano 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Redes sem Fio

Existem padrões

Pilha de Protocolos IEEE 802.11

LLC - Controle de Enlace Lógico

Camadas Superiores

Camada de Enlace de Dados

S b d

802.11 Infrared 802.11 FHSS 802.11 DSSS 802.11a 802.11a OFDM OFDM 802.11b 802.11b HR HR--DSSSDSSS 802.11g 802.11g OFDM OFDM de Dados

Camada

Física

Sub-camada MAC

(27)

Redes sem Fio

Existem padrões na camada física

• FHSS

• DSSS

• Infravermelho Difuso (saiu do padrão!)

• OFDM

O mesmo usado no

OFDM

padrão WiMAX p/

WMANs !

Redes sem Fio

Métodos em Wi-Fi e WiMAX

IEEE 802.

11 11b 11a 11g 16 11n

IEEE 802.

11 11b 11a 11g 16 11n

FHSS

X

DSSS

X

OFDM

X

f

Infravermelho

X

Ordem cronológica

(28)

Redes sem Fio

OFDM (Orthogonal Frequence Division Multiplexing)

⇒ Técnica de transmissão multiportadora bidirecional de

⇒ Técnica de transmissão multiportadora, bidirecional, de

alta velocidade, para comunicação de dados wireless

⇒ Utilizada no padrão 802.16 (WiMAX), projetado para

redes metropolitanas

⇒ 8 canais de 20 MHz

⇒ Cada um dos canais é dividido em 52 subportadoras com

300 KH d l

300 KHz de largura

⇒ As subportadoras são transmitidas em “paralelo”,

significando que enviam e recebem simultaneamente

Redes sem Fio

OFDM (Orthogonal Frequence Division Multiplexing)

52 subportadoras 300 KHz

8 canais de 20 MHz

(na banda de 5.0 GHz)

52 subportadoras 300 KHz

enviam e recebem

simultaneamente

1 canal de 20 MHz

300 MHz

(29)

Redes sem Fio

Taxas e Frequências em Wi-Fi

IEEE 802.

11 11b 11a 11g

11n

Taxa máxima (Mbps)

2

11

54

600 Frequência (GHz)

2,4

5,0

2,4

2,4 e 5

Obs.:

54 54 Mbps

Mbps é o pico teórico para dispositivos 2,4 GHz

é o pico teórico para dispositivos 2,4 GHz

Redes sem Fio

Modos definidos pelo padrão

(30)

Redes sem Fio

Modos definidos pelo padrão

Modo Ad-hoc

Redes sem Fio

Padrões

IEEE 802.11 – até 2 Mbps @ 2,4 Ghz

IEEE 802 11b – até 11 Mbps @ 2 4 GHz

IEEE 802.11b

até 11 Mbps @ 2,4 GHz

IEEE 802.11a – até 54 Mbps @ 5 GHz

IEEE 802.11e – Padrão proposto para QoS em WLANs

IEEE 802.11f – padrão de comunicação AP-to-AP

multivendedor

IEEE 802.11g – inicia em 22 Mbps e vai a 54 Mbps @ 2,4 GHz

IEEE 802 11h (em andamento) melhorar a camada física do

IEEE 802.11h (em andamento) - melhorar a camada física do

11a para suportar 5,0 GHz

IEEE 802.11i – padrão proposto para segurança em WLANs

IEEE 802.11n – novo padrão

(31)

Redes sem Fio

Padrão 802.11n

• Taxas de transferências disponíveis: de 65 Mbps a 600

Mb

( fi i l

t 450 Mb

)

Mbps (oficialmente 450 Mbps)

• Método de transmissão: MIMO-OFDM

• Faixa de freqüência: 2,4 GHz e/ou 5 GHz

• Wi-Fi CERTIFIED™ for 802.11n draft 2.0

• Usa canais de 40 MHz que aumentam as taxas de

transmissão em relação a 11a/b/g que usa canais de 20

MH

MHz

• Opera nas taxas de: 60, 120, 180, 240, 360, 480, 540 e 600

Mbps

Redes sem Fio

Padrão 802.11n

• MIMO significa Multiple Input Multiple Output:

• Usa o efeito de Multipath para melhorar a comunicação

Usa o efeito de Multipath para melhorar a comunicação

• Usa N transmissores e M receptores

• Cada um dos N transmissores pode alcançar os M

receptores, via um path diferente no canal

• Usa múltiplas antenas

• São transmissões simultâneas no mesmo canal

• Opera na configuração máxima 4 x 4:4 onde C x A:B é:

• Opera na configuração máxima 4 x 4:4, onde C x A:B é:

• C é o número de streams de dados que o rádio pode

usar

(32)

Redes sem Fio

Padrão 802.11n

Redes sem Fio

Instalações via Rádio:

1. Prefeitura Mun. de Óbidos

2. Secretaria Mun. de Promoção Social 3. Secretaria Mun. de Infra. e terras 4. Centro Mun. De Saúde

5. Unidade de Saúde (Pref.)

Exemplo de projeto executado:

Backbone de Óbidos

6. Centro Irmã Firmina 7. Esc. Felipe Patroni 8. Esc. São Francisco 9. Seduc URE 10. Fórum

11. Rádio Missões da Amazônia 12. WC Canto

13. Charlet Nunes 14. Detran

15 Câmara Municipal de Óbidos

15. Câmara Municipal de Óbidos Instalações via Fibra Óptica:

1. Secretaria Municipal de Educação 2. Secretaria Municipal de Saúde;

3. Secretaria Municipal de Agricultura e Abastecimento 4. Delegacia de Polícia