Redes de Comunicações. Redes de Comunicações

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2 - Meios de transmissão

Capítulo 2

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Informática de Gestão ESTiG/IPB

• Asseguram a transmissão física entre o emissor e o

receptor

• Meios guiados e não guiados (sem fios)

– Guiados: par entrançado, cabo coaxial, fibra óptica

– Não guiados: Microondas (terrestres e via satélite), radiodifusão,

infravermelhos

• As características e a qualidade da transmissão são

determinadas pelo meio e pelo sinal

• Em meios guiados as ondas electromagnéticas são

“guiadas” através de um meio sólido

• Em meios não guiados as ondas electromagnéticas

propagam-se mais ou menos livremente através da

atmosfera

Redes de Comunicações

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• Transmissão via terrestre

– diferem quanto aos seguintes parâmetros

• Capacidade

• Potencial para ligações ponto a ponto ou multiponto

• Limitação geográfica devido à atenuação característica do

meio

• Imunidade a ruídos

• Custo

• Disponibilidade de componentes

– meios físicos mais utilizados em redes locais

• par entrançado - metálico

• cabo coaxial - metálico

• fibra óptica - óptico

Meios de transmissão (2)

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Redes de Comunicações

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• Twisted Pair – par de cobre entrançado

– Dois condutores de cobre isolados – Aproximadamente 1 mm de espessura – Cada par contém 2 fios enrolados

helicoidalmente o que conduz a uma redução do ruído e do crosstalk

– Usado para sinais analógicos ou digitais – Distância entre repetidores: 2 a 3 km – Bastante maleáveis

• Aplicações

– Rede telefónica (lacete de assinante) – Dentro de edifícios (central telefónica

local)

– Em redes locais (LANs a 10, 100 e 1000 Mbit/s)

Twisted Pair

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• Vantagens

– Mais económico

– De menor diâmetro

– Mais fácil de instalar

• Desvantagens

– Mais propenso a

EMI/RFI que outros

cabos

– Menores distâncias

• O mais usado em

redes Ethernet

Redes de Comunicações

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• Protecção de interferências

externas, incluindo crosstalk,

EMI e RFI

• Blindagem ajuda a diminuir a

interferência electromagnética

– aumenta a taxa de

transferência obtida na prática

• Desvantagens:

– Dispendioso

– Mais difícil de utilizar

• Pouco usado (apenas com

grandes EMI e RFI)

Par entrançado blindado (STP) - Shielded Twisted Pair

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• Híbrido de UTP com STP

• Blindagem ajuda a diminuir a

interferência electromagnética

– aumenta a taxa de

transferência obtida na prática

• As blindagens necessitam de

estar convenientemente

ligadas à terra

– Ou fica mais susceptível ao ruído (funcionam como antenas, captando ruído electromagnético)

• Pouco usado

– apenas com grandes EMI e

Redes de Comunicações

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• Categoria 3

– Já instalado em muitos edifícios (instalação telefónica): “Cablagem de voz” – Cabos UTP, STP ou FTP – Largura de banda: 16 MHz – Débito máximo 17 Mbps • Categoria 4 – Cabos UTP, STP ou FTP – Largura de banda: 20 MHz – Débito máximo 20 Mbps • Categoria 5 e Categoria 5e

– Primeira verdadeira “cablagem de dados”

• aparece nos edifícios a substituir a categoria 3

– Cabos UTP, STP ou FTP – Largura de banda: 100 MHz

– Débitos até 1000 Mbps (Categoria 5e)

• Categoria 6

– Cabos UTP ou FTP

– Largura de banda até 250 MHz

• Categoria 7

– Cabos STP

– Largura de banda até 600 MHz

Categorias

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– par entrançado é o meio de

transmissão de menor custo por

comprimento

– ligação de nós ao cabo é também

extremamente simples, e portanto

de baixo custo

Redes de Comunicações

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– Susceptibilidade a ruídos

• podem ser minimizados com uma blindagem adequada

– Provocados por interferência electromagnética

• se o cabo tiver de passar por fortes campos electromagnéticos,

– especialmente motores, quadros de luz, etc.

• campo electromagnético impedirá um correcto funcionamento

daquele trecho da rede

– Se for necessário instalar a rede num parque industrial

-onde a interferência é inevitável

• outro tipo de cabo deve ser escolhido para a instalação da rede

– cabo coaxial ou a fibra óptica

Par entrançado - Desvantagens

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• Constituição

– condutor interno cilíndrico

• no qual é injectado o sinal

– Malha de cobre

• separado do condutor interno por um elemento isolante

– revestimento externo

• evita irradiação e a captação de sinais

Redes de Comunicações

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• Dois tipos de cabo coaxial

– Cabo coaxial grosso (praticamente já não utilizado)

– Cabo coaxial fino (conectores BNC)

Cabo coaxial - tipos

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– Melhores desempenhos que os pares entrançados

• possui características eléctricas que lhe permitem suportar

maiores distâncias que o par entrançado sem necessidade de

regeneração do sinal e sem distorções ou ecos

– cabos de mais alta qualidade não são maleáveis

• são difíceis de instalar

– cabos de baixa qualidade

• podem ser inadequados para altas velocidades e distâncias

maiores

– comparado ao par entrançado

• cabo coaxial tem uma imunidade a ruído bem melhor

• cabo coaxial é mais caro do que o par entrançado

– mais elevado custo das interfaces para ligação ao cabo

Redes de Comunicações

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• É muito versátil

– Distribuição de televisão (TV por cabo) –

centenas de canais a algumas dezenas de

quilómetros

– Comunicações telefónicas de longa distância

• até 10000 canais de voz simultâneos via FDM

– Redes locais de computadores

• Redes Ethernet em barramento a 10 Mbps (as

iniciais)

• Actualmente em desuso

Aplicações

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– Desvantagens

• problema de mau contacto nos conectores utilizados

• difícil manipulação do cabo

– como ele é rígido, dificulta a instalação em ambientes comerciais » por exemplo, passá-lo através de condutas

• problema da topologia

– mais utilizada com esse cabo é a topologia linear (em bus) – fica difícil determinar o ponto exacto onde está o problema

– No passado esse era o tipo de cabo mais utilizado

• por causa de suas desvantagens está cada vez mais caindo em desuso

Redes de Comunicações

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– núcleo e a bainha são feitos de sílica dopada ou plástico

• no núcleo é injectado um sinal de luz proveniente de um LED ou laser que percorre a fibra (elimina-se assim o problema das interferências eléctricas)

• ao redor existem outras substâncias de menor índice de refracção

– faz com que os raios sejam reflectidos internamente – minimizando assim as perdas de transmissão

• Na recepção um fotodíodo gera um impulso eléctrico quando é atingido por um raio de luz

Fibras ópticas

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• 2 fibras de vidro independentes

– Uma transmite de A para B

– Outra transmite de B para A

• Permite um canal de comunicação full-duplex

Redes de Comunicações

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• Fibra óptica multimodo

– Afectada pela dispersão modal o que limita o débito de transmissão – Facilidade relativa de interligação pelo que são preferidas sempre que as

distâncias a cobrir e os débitos a suportar o permitem – Mais barata, maior durabilidade

• Fibra monomodo

– Não é praticamente afectada pela dispersão modal (a fibra “conduz em linha recta”)

– As operações de interligação são bastante delicadas e dispendiosas – Maiores distâncias e maiores débitos

Tipos de fibra óptica

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• Conectores SC (subscriber

connector)

– Usado frequentemente em fibra

multimodo

– “Stick and Click”

• Conectores ST (straight tip)

– Usado frequentemente em fibra

monomodo

– “Stick and Turn”

Redes de Comunicações

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• Vantagens

– Débitos de transmissão até centenas de Gbit/s

– Leves, flexíveis e pouco volumosas (espessura de 2 a 125µm) facilitam a instalação e exigem menos suporte estrutural

– Baixa atenuação (maior espaçamento de repetidores) – Imunidade a interferência electromagnética

• Desvantagens

– Interfaces óptico-eléctricas (custo) – Terminação difícil (perdas)

– Difícil de ser remendada – Multiponto difícil

• Aplicações

– Ideal para instalação de redes em ambientes com muitas interferências – Transmissão a grande distância (intercontinentais e cabos submarinos) – Nas redes de trânsito dos operadores de comunicações

– Ligações de backbone

Fibra óptica

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• Utilizadas quando o uso de cabo é

impraticável

• Banda: 2 - 40 GHz

• Transmissão direccional, em linha de vista

• Antenas parabólicas

– Diâmetro depende do comprimento de onda

• Máxima distância entre antenas em km

h – altura da antena (m)

• Débitos de transmissão elevados → até

centenas de Mbit/s

• Atenuação

• Repetidores → 10 – 100 km

• Aplicações

– Comunicações de voz e imagem de longa distância d= 7.144/3h (dB) λ = L 2 4ππ 10log       )h ( = d 7.144/3

Redes de Comunicações

Microondas terrestres

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• Satélites geoestacionários (órbita a 36

000 km da superfície da Terra) que

funcionam como “repetidores de

microondas”

• Satélite recebe numa frequência (uplink)

e retransmite noutra (downlink)

• Largura de banda – centenas de MHz

• Atrasos de propagação elevados (270

ms)

• Aplicações

– Circuitos telefónicos intercontinentais – Distribuição de TV

– Redes privadas (VSAT)

Microondas por satélite

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• Transmissão omnidireccional (VLF, VF e MF)

• Transmissão “mais direccional” nas bandas HF e

VHF

• Banda: 30 MHz – 1 GHz

• Distância entre antenas e atenuação

• Aplicações

– Rádio

– Televisão

)h

(

=

d

7.14

4 /

3

(dB)

λ

=

L

2

4ππ

10log













Redes de Comunicações

Radiodifusão

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• Distâncias curtas

– Aplicações: controlo remoto de equipamento, LANs

• Transmissão em linha de vista, directa ou por

reflexão em superfícies

– Radiações infravermelhas não atravessam paredes

• Boa segurança

• Ausência dos problemas de interferência presentes em

sistemas de microondas

• Espectro não licenciado

Infravermelhos

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• Transmissão sem fios

– Bandas 2,4GHz e 5Ghz – Débitos 11Mbps e 54Mbps

• Vantagens

– Escalabilidade e flexibilidade – Mobilidade – Rapidez e facilidade de instalação

• Aplicações

– Edifícios antigos/históricos – Redes de suporte a eventos – Extensão a armazéns ou zonas de produção – Instituições de ensino, hospitalares e conferências 15 m 30 m 50 m Alcance (interior) 54 Mbps 54 Mbps 11 Mbps Débito 5 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz Frequência IEEE 802.11a IEEE 802.11g IEEE 802.11b