C
AMADA
F
ÍSICA
A camada Física OSI fornece os requisitos para transportar pelo
meio físico de rede os bits que formam o quadro da camada de
Enlace de Dados.
Entrega de quadros pelo meio físico local exige os seguintes
elementos da camada Física:
Meio físico e conectores ligados
Representação de bits no meio físico
Codificação de dados e informações de controle
C
AMADA
F
ÍSICA
- P
ADRÕES
A International Organization for Standardization (ISO)
O Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
O American National Standards Institute (ANSI)
A International Telecommunication Union (ITU)
A Electronics Industry Alliance/Telecommunications Industry
Association (EIA/TIA)
Association (EIA/TIA)
Autoridades de telecomunicações nacionais, como a Federal
Communication Commission (FCC) nos EUA.
F
UNÇÕES DA CAMADA FÍSICA
As três funções fundamentais da Camada Física
são:
Os componentes físicos
Codificação de dados
Sinalização
S
INALIZAÇÃO
A camada Física irá gerar os sinais elétricos, ópticos ou sem fio
que representam o "1" e "0" no meio físico.
O método de representação de bits é chamado de método de
sinalização.
M
ÉTODOS DE
S
INALIZAÇÃO
Os bits são representados no meio alterando uma ou mais das
seguintes características de um sinal:
Amplitude
Freqüência
Fase
C
ODIFICAÇÃO
Codificação é um método de converter um fluxo de bits de dados
em um código predefinido. Os códigos são grupos de bits utilizados
para fornecer um padrão previsível que possa ser reconhecido pelo
remetente e pelo receptor.
Além de criar códigos para os dados, os métodos de codificação na
camada física também podem fornecer códigos de controle, como
identificar o início e o fim de um quadro.
C
ODIFICAÇÃO
M
ANCHESTER
Em vez de representar os bits como pulsos de simples valores de voltagem, no esquema de codificação Manchester, os valores de bit são representados como transições de voltagem.
Por exemplo, uma transição de uma voltagem baixa para uma voltagem alta representa um valor de bit 1. Uma transição de uma voltagem alta para uma voltagem baixa representa um valor de bit 0.
O
S MEIOS DE TRANSMISSÃO
Função do hardware
(codificação e decodificação).
Providenciar que os dados sejam convertidos em
variações de energia para efetuar uma transmissão em
um meio qualquer;
Transparente para os programadores e usuários.
Transparente para os programadores e usuários.
Função do software
(criar protocolos e tratar erros).
Providenciar
o
tratamento
de
erros
ocorridos
na
transmissão.
O
S MEIOS DE TRANSMISSÃO
Quais são os meios de transmissão de dados que
você conhece?
Quais são os que você mais freqüentemente usa?
Quais são os que você mais freqüentemente usa?
O
S MEIOS DE TRANSMISSÃO
No nível mais baixo, a comunicação entre computadores
ocorre através da
codificação da informação em níveis
de energia.
Para transmitir informações em fios, por exemplo, basta
Para transmitir informações em fios, por exemplo, basta
variar os sinais elétricos para diferenciar o bit
“0” do “1”.
Em
transmissão
de
rádio,
a
variação
do
campo
O
S MEIOS DE TRANSMISSÃO
Os principais meios de transmissão conhecidos são:
Fios de cobre
Fibras de vidro
Rádios
O
S MEIOS DE TRANSMISSÃO
Podemos observar que os meios de transmissão
são divididos em
meios guiados
e
não guiados
:
Ex. meios guiados: fios, cabo coaxial, fibra de vidro;
Ex.
meios
não
guiados:
rádio,
microondas,
infravermelho,etc.
A qualidade dos sinais em uma transmissão de
dados em telecomunicações são determinados
ambos pelas características do meio e do próprio
sinal.
C
ARACTERÍSTICAS DOS MEIOS DE
TRANSMISSÃO
Nos
meios guiados
, as limitações são mais
influenciadas pela tipo de meio utilizado;
Enquanto que nos
meios não guiados
, a
largura de banda produzida pela
antena
pode
largura de banda produzida pela
antena
pode
determinar a qualidade de uma transmissão.
Meios guiados:
fios, cabo coaxial, fibra de vidro;
Meios
não
guiados:
rádio,
microondas,
S
URGIMENTO DOS
M
EIOS NÃO
G
UIADOS
Os usuários necessitavam de flexibilidade de acesso ao rádio,
internet e telefonia;
OS PADRÕES DO MEIO FÍSICO DE COBRE
SÃO DEFINIDOS POR
:
Tipo de cabeamento de cobre utilizado;
Largura de banda da comunicação;
Tipo de conectores utilizados;
Códigos de cor das conexões do meio físico;
Distância máxima do meio físico;
M
EIO FÍSICO DE
C
OBRE
O meio físico mais utilizado para a comunicação de dados é o
cabeamento que usa fios de cobre para sinalizar dados e controlar
bits entre os dispositivos de rede
C
ABO DE PAR TRANÇADO
-UTP
O cabeamento UTP (Unshielded twisted-pair), conforme utilizado nas LANs Ethernet, consiste em quatro pares de fios coloridos codificados que foram trançados juntos e envolvidos em um revestimento de plástico flexível.
Cada um dos 8 fios individuais de cobre no cabo UTP é coberto por material isolante. Além disso, cada par de fios étrançado em volta de si.
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. O trançado dos fios visa cancelar os sinais não desejados. Quando dois fios de um circuito elétrico são colocados juntos, os campos eletromagnéticos externos criam a mesma interferência em cada fio.
V
ANTAGENS
Ele é fácil de ser instalado e mais barato que outros tipos de meios de rede.
O UTP custa menos por metro do que qualquer outro tipo de cabeamento de redes locais.
Tem o diâmetro externo pequeno, Tem o diâmetro externo pequeno,
Não enche os dutos de cabeamento tão rapidamente quanto outros tipos de cabo.
O UTP é instalado usando-se um conector RJ, fontes potenciais de ruído na rede são muito reduzidas e uma conexão bem sólida é praticamente garantida.
D
ESVANTAGENS
O cabo UTP é mais propenso a ruído e a interferência elétrica do
que outros tipos de meios físicos de rede;
A distância entre amplificações dos sinais é menor no UTP do que
nos cabos coaxiais e de fibra óptica.
C
ABO DE PAR TRANÇADO
-UTP
As características elétricas do cabeamento de cobre são definidas pelo
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
O IEEE avalia o cabeamento UTP de acordo com o desempenho.
Os cabos são colocados em categorias de acordo com a capacidade de transportar taxas mais elevadas de largura de banda.
Por exemplo, o cabo Category 5 (Cat5) é mais utilizado nas instalações
100BASE-TX FastEthernet.
T
IPOS DE
C
ABO
UTP
Cabo Direto (Ethernet)
Cabo Cruzado ou Crossover (Ethernet)
Cabo Rollover ou de Console
C
ABO
STP
O cabo de par trançado blindado (STP) combina as técnicas de blindagem, cancelamento e trançamento de fios.
Cada par de fios é envolvido por uma malha metálica. Os dois pares de fios são totalmente envolvidos por uma malha ou folha metálica. Geralmente é um cabo de 150 Ohm.
Conforme especificado para utilização nas instalações de rede Token Ring, o STP reduz o ruído elétrico dentro dos cabos como ligação dos pares e
C
ABO
STP
O STP reduz também ruídos eletrônicos externos dos cabos, por exemplo a
interferência eletromagnética (EMI) e interferência da freqüência
de rádio (RFI).
O cabo de par trançado blindado compartilha muitas das vantagens e desvantagens do cabo de par trançado não blindado (UTP).
O STP oferece maior proteção contra todos os tipos de interferência externa, mas é mais caro e difícil de instalar do que o UTP.
C
ABO
S
C
TP
Um novo híbrido do UTP como o STP tradicional é o Screened UTP
(ScTP), também conhecido como Foil Twisted Pair (FTP). O ScTP é
basicamente o UTP envolvido em uma blindagem de folha ou malha metálica.
ScTP, como o UTP, também é um cabo de 100 Ohm.
É altamente improvável que o verdadeiro cabo STP seja usado em um trabalho de instalação de cabos.
C
ONSIDERAÇÕES SOBRE O
STP
E O
S
C
TP
Os materiais da blindagem metálica no STP e no ScTP precisam
estar aterrados nas duas extremidades. Se o aterramento for feito
incorretamente
ou
se
houver
qualquer
discontinuidade
no
comprimento inteiro do material blindado, o STP e o ScTP
podem se tornar suscetíveis a grandes problemas de ruído.
C
ABO
C
OAXIAL
O cabo coaxial consiste em um condutor de cobre envolvido por uma camada de isolamento flexível
Sobre esse material de isolamento há uma malha de fios de cobre que atua como o segundo fio do circuito e como uma proteção para o condutor interno. Essa segunda camada, ou proteção, também reduz a quantidade de interferência eletromagnética externa. Sobre esta proteção está o revestimento do cabo.
C
ABO
C
OAXIAL
O cabo coaxial oferece muitas vantagens às redes locais.
Pode cobrir maiores distâncias que o cabo de par trançado blindado (STP), cabo de par trançado não blindado (UTP), e cabo de par trançado "screened" (ScTP) sem a necessidade de repetidores.
O cabo coaxial é mais barato do que o cabo de fibra óptica e a tecnologia é O cabo coaxial é mais barato do que o cabo de fibra óptica e a tecnologia é bem conhecida.
Ele tem sido usado por muitos anos em vários os tipos de comunicação de dados inclusive televisão a cabo.
P
ROPÓSITO DO CABO COAXIAL
O projeto do cabo coaxial foi adaptado devido a diferentes propósitos. O coaxial é um tipo de cabo importante utilizado pelas tecnologias de acesso sem fio e a cabo.
O cabo coaxial transporta a energia de radiofrequência (RF) entre as antenas e o equipamento de rádio.
O coaxial também é o meio físico mais utilizado para transportar sinais de alta O coaxial também é o meio físico mais utilizado para transportar sinais de alta frequência por fio, especialmente sinais de TV a cabo. A TV a cabo tradicional, transmitida de forma exclusiva em uma direção, foi completamente forma
Os provedores de serviço a cabo estão, atualmente, convertendo os sistemas
unidirecionais para bidirecionais para fornecer conexão à Internet aos clientes. Para fornecer esses serviços, partes do cabo coaxial e dos elementos de amplificação de suporte serão substituídos por cabos ópticos multi-fibra. No entanto, a conexão final e a fiação interna no local do cliente ainda é de cabo
L
IMITANDO A INTERFERFÊNCIA
Seleção de tipos de cabo ou categorias mais adequadas à proteção
dos sinais de dados em um determinado ambiente de rede
Desenvolvimento de uma infra-estrutura de cabos para evitar
fontes conhecidas e potenciais de interferência na estrutura do
prédio
Utilização de técnicas de cabeamento que incluam a correta
manipulação e conexão dos cabos
M
EIO ÓPTICO
O cabeamento de fibra óptica utiliza vidro ou fibras de plástico para orientar os pulsos de luz da origem ao destino.
Os bits são codificados na fibra como pulsos de luz. O cabeamento de fibra óptica suporta amplas taxas de largura de banda.
A maioria dos padrões de transmissão atuais já se aproximam do A maioria dos padrões de transmissão atuais já se aproximam do potencial de largura de banda desse meio físico.
C
OMPONENTES DE UMA FIBRA
É composto de
5 partes
. As partes são:
o núcleo, o revestimento
interno, um buffer, um material reforçante, e uma capa externa.
O
núcleo
é o elemento de transmissão de luz no centro da fibra
óptica. é feito de vidro com uma combinação de dióxido de silício
(sílica) e outros elementos.
Ao redor do núcleo está o
revestimento interno
. O revestimento
interno é também feito de sílica, Ajuda na Propagação do Sinal;
interno é também feito de sílica, Ajuda na Propagação do Sinal;
Envolvendo o revestimento interno existe um material de
buffer
que geralmente é plástico. O material de
buffer ajuda a
proteger o núcleo e o revestimento interno
contra danos.
O
material reforçante
envolve o buffer, impedindo que o cabo
da fibra seja esticado quando os instaladores o puxem. O material
freqüentemente usado é Kevlar, o mesmo material usado para
produzir coletes a prova de balas.
F
IBRA
M
ULTIMODO
A parte de uma fibra óptica através da qual os raios de luz se propagam é camadanúcleo da fibra;
Uma vez que os raios tenham entrado no núcleo da fibra, existe um número limitado de caminhos ópticos que podem ser seguidos pelo raio de luz através da fibra. Estes caminhos ópticos são chamados modos.
Se o diâmetro do núcleo da fibra for suficientemente grande para que hajam muitos caminhos por onde a luz pode se propagar através da fibra, a fibra é chamada fibra "multimodo".
Cada cabo de fibra óptica usado para redes consistem em duas fibras de vidro em revestimentos separados. Uma fibra transporta dados
F
IBRA
M
ULTIMODO
Um cabo de fibra óptica multimodo padrão usa fibra óptica com um núcleo
de 62,5 ou 50 microns e um revestimento interno de 125 microns de
diâmetro. Esta é comumente designada como fibra óptica de 62,5/125 ou
50/125 microns. Um micron é um milionésimo de um metro.
A fibra multimodo (62,5/125) pode transportar dados a distâncias de até A fibra multimodo (62,5/125) pode transportar dados a distâncias de até
F
IBRA MONOMODO
Consiste nas mesmas partes que o multimodo;
A maior diferença entre a fibra multimodo e monomodo é que a
monomodo permite que somente um modo de luz se propague através
do núcleo menor da fibra óptica;
Os núcleos mais comuns são os de nove microns. Uma marcação
9/125
Os núcleos mais comuns são os de nove microns. Uma marcação
9/125
no revestimento da fibra monomodo indica que a fibra do núcleo tem
um
diâmetro de 9 microns
e o revestimento interno é de
125
microns em diâmetro
;
F
IBRA
C
OMPARADA AO
C
ABEAMENTO DE
C
OBRE
Considerando que as fibras utilizadas no meio físico não são condutores elétricos, o meio físico estará imune à interferência eletromagnética e não conduzirá correntes elétricas indesejadas. Pelo fato das fibras ópticas serem finas e terem relativamente uma perda de sinal menor, elas podem operar em distâncias muito maiores do que o meio físico de cobre, sem a necessidade de repetição do sinal. Alguns padrões de fibra óptica necessidade de repetição do sinal. Alguns padrões de fibra óptica permitem distâncias que podem chegar a quilômetros.
A implementação do meio físico de fibra óptica inclui:
Mais gasto (em geral) do que o meio físico de cobre pela mesma distância (porém, por mais capacidade);
M
EIOS
S
EM
F
IO
O meio físico sem fio transmite sinais eletromagnéticos nas
frequências de rádio e de microondas que representam os dígitos
binários de comunicação de dados.
T
IPOS DE
P
ADRÕES
Padrão IEEE 802.11 - Geralmente conhecido como Wi-Fi, é uma tecnologia Wireless LAN (WLAN) que utiliza a contenção ou sistema não-determinístico com o processo de acesso ao meio físico Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA).
Padrão IEEE 802.15 - padrão Wireless Personal Area Network (WPAN), conhecido como "Bluetooth", utiliza um dispositivo de processo em pares para conhecido como "Bluetooth", utiliza um dispositivo de processo em pares para se comunicar a distâncias entre 1 e 100 metros.
Padrão IEEE 802.16 - Mais conhecido como WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), utiliza uma topologia ponto-multiponto para fornecer acesso de banda larga sem fio.
C
ONECTORES
Diferentes padrões da camada Física especificam o uso de diferentes conectores.
Esses padrões especificam as dimensões mecânicas dos conectores e as propriedades elétricas aceitáveis de cada tipo para as diferentes implementações nas quais elas serão empregadas.
Embora alguns conectores pareçam iguais, eles podem ser conectados de forma diferente, de acordo com a especificação da camada Física para a qual eles foram desenvolvidos.
O conector RJ-45 especificado como ISO 8877 é utilizado para várias
especificações da camada Física, uma das quais é a Ethernet. Outra especificação, EIA-TIA 568, descreve os códigos de cor dos fios para
C
ONECTOR
RJ45
Os padrões EIA/TIA especificam o uso de um conector RJ-45 para cabos UTP. As letras RJ representam Registered Jack, e o número 45 se refere a uma seqüência específica de cabeamento. Um conector transparente RJ-45 mostra oito fios coloridos. Quatro desses fios transportam a voltagem e são denominados "TIP" (T1 a T4). Os outro quatro fios são aterrados e são conhecidos como "RING" (R1 a R4).
C
ONECTORES DE FIBRA ÓPTICA
Os conectores de fibra óptica existem em diversas formas. A figura mostra as mais comuns:
Straight-Tip (ST) (marca registrada da AT&T) - conector no estilo
baioneta muito utilizado com a fibra multimodo.
Subscriber Connector (SC) - conector que utiliza o mecanismo
push-Subscriber Connector (SC) - conector que utiliza o mecanismo
push-pull para assegurar a inserção correta. Esse tipo de conector é bastante utilizado com a fibra monomodo.
E
SPECIFICAÇÕES DE
C
ABOS
Quais são as
velocidades
para transmissão de dados que podem
ser alcançadas quando se usa um determinado tipo de cabo?
As transmissões serão
digitais
ou baseadas em
tecnologia
analógica
?
Qual é a
distância
que um sinal pode percorrer através de um
certo tipo de cabo antes que a
atenuação
desse sinal se torne um
problema?
E
SPECIFICAÇÕES DE
C
ABOS
Alguns exemplos de especificações Ethernet relacionadas ao tipo de cabo incluem:
10BASE-T 10BASE5 10BASE2 10BASE2
E
SPECIFICAÇÕES DE
C
ABOS
A 10BASE-T se refere à velocidade de transmissão a 10 Mbps. O tipo de
transmissão é banda de base, ou interpretada digitalmente. O T significa par trançado.
A 10BASE5-T se refere à velocidade de transmissão a 10 Mbps. O tipo de
transmissão é banda de base, ou interpretada digitalmente. O 5 transmissão é banda de base, ou interpretada digitalmente. O 5 representa a capacidade do cabo de permitir que o sinal transite aproximadamente 500 metros antes que a atenuação venha a interromper a capacidade do receptor de interpretar corretamente o sinal sendo recebido.
E
SPECIFICAÇÕES DE
C
ABOS
A 10BASE2 se refere à velocidade de transmissão a 10 Mbps. O tipo de
transmissão é banda de base, ou interpretada digitalmente.
O 2 em 10BASE2 refere-se ao máximo comprimento aproximado de um
segmento ser 200 metros, antes que a atenuação venha a interromper a capacidade do receptor de interpretar corretamente o sinal sendo recebido. capacidade do receptor de interpretar corretamente o sinal sendo recebido. O comprimento máximo do segmento é de fato 185 metros.
A 10BASE2 é geralmente conhecida como Thicknet. A Thicknet é na
realidade um tipo de rede, enquanto que a 10BASE2 é o cabeamento usado naquela rede.
