Redes Locais - Placas e Cabos

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Redes Locais: Placas e Cabos
 
Placas de redes 
Existem basicamente dois tipos de placas de rede: ISA e PCI. A diferença fica por conta da taxa de transferência máxima que pode ser obtida. A comunicação em placas de rede ISA chega a somente 10 Mbps, enquanto em placas de rede PCI a comunicação pode atingir até 100 Mbps. 
No caso de você optar por utilizar placas PCI, tome cuidado com o tipo de cabo e outros periféricos que serão utilizados (como hubs), já que nem todos trabalham com taxas acima de 10 Mbps. Por exemplo, há hubs que trabalham somente a 10 Mbps. Mesmo que sua rede seja composta somente por micros com placas de rede PCI, a taxa ficará limitada pela taxa do hub de 10 Mbps. Da mesma forma, há cabos do tipo para trançado (por exemplo, categoria 3 ou categoria 4) que não são indicados a trabalhar a 100 Mbps. 
Além disso, devemos adquirir placas de rede de acordo com o tipo de cabo a ser utilizado. Na Figura 1 você observa uma placa de rede ISA contendo 3 conectores. Nem todas as placas possuem todos esses conectores. 
Você pode encontrar em placas de rede basicamente três tipos de conectores: 
 Conector AUI: Permite a conexão de transceptores (transceivers), para a utilização de cabo coaxial do tipo grosso (10Base5) ou outras mídias. 
 Conector BNC: Para a conexão de cabos do tipo coaxial. 
Figura 1: Placa de rede ISA contendo todos os conectores. 
Quando você for comprar uma placa de rede, ela deverá vir obrigatoriamente com manual e um disquete contendo seus drivers. No caso de placas de rede com conector BNC, elas vêm também com um conector BNC do tipo "T". 
Cabos 
É claro que você deverá utilizar alguma mídia para conectar os micros de sua rede. A mídia mais utilizada é o cabo. Existem diversos tipos de cabos e estaremos discutindo os tipos mais utilizados, suas vantgens e suas desvantagens, bem como veremos como deve ser preparado o cabo para uso. 
Cabo Coaxial 
No passado esse era o tipo de cabo mais utilizado. Atualmente, por causa de suas desvantagens, está cada vez mais caindo em desuso, sendo, portanto, só recomendado para redes pequenas. 
Entre essas desvantagens está o problema de mau contato nos conectores utilizados, a difícil manipulação do cabo (como ele é rígido, dificulta a instalação em ambientes comerciais, por exemplo, passá-lo através de conduítes) e o problema da topologia. 
A topologia mais utilizada com esse cabo é a topologia linear (também chamada topologia em barramento) que, como veremos em outra aula, faz com que a rede inteira saia do ar caso haja o rompimento ou mau contato de algum trecho do cabeamento da rede. Como a rede inteira cai, fica difícil determinar o ponto exato onde está o problema, muito embora existam no mercado instrumentos digitais próprios para a detecção desse tipo de problema. 
Vantagens:
 Fácil instalação
 Barato 
Bottom of Form
Desvantagens:
 Mau contato
 Difícil manipulação
 Lento para muitos micros
 Em geral utilizado em topologia linear
Existem dois tipos básicos de cabo coaxial: fino e grosso. Na hora de comprar cabo coaxial, você deverá observar a sua impedância. Por exemplo, o cabo coaxial utilizado em sistemas de antena de TV possui impedância de 75 ohms. O cabo coaxial utilizado em redes possui impedância de 50 ohms. 
Nota: Estamos nos referindo ao padrão de redes Ethernet, o mais utilizado. Existem outros padrão esdrúxulos (e pouco usados) que utilizam cabos com outras impedâncias. Como exemplo, o padrão Arcnet, onde o cabo deve ter impedância de 93 ohms. 
Cabo Coaxial Fino (10Base2) 
Esse é o tipo de cabo coaxial mais utilizado. É chamado "fino" porque sua bitola é menor que o cabo coaxial grosso, que veremos a seguir. É também chamado "Thin Ethernet" ou 10Base2. Nesta nomenclatura, "10" significa taxa de transferência de 10 Mbps e "2" a extensão máxima de cada segmento da rede, neste caso 200 m (na verdade o tamanho real é menor). 
Figura 2: Cabo coaxial fino. 
Características do cabo coaxial fino: 
 Utiliza a especificação RG-58 A/U
 Cada segmento da rede pode ter, no máximo, 185 metros
 Cada segmento pode ter, no máximo, 30 nós 
 Distância mínima de 0,5 m entre cada nó da rede
 Utilizado com conector BNC
Nota: "Nó" (do inglês "Node") significa "ponto da rede". Em geral é uma placa de rede (um micro), mas existem periféricos que também contam como um ponto da rede. No caso do cabo coaxial, podemos citar repetidores e impressoras de rede (existem impressoras que tem um conector BNC para serem ligadas diretamente ao cabo coaxial da rede). 
Cabo Coaxial Grosso (10Base5) 
Esse tipo de cabo coaxial é pouco utilizado. É também chamado "Thick Ethernet" ou 10Base5. Analogamente ao 10Base2, 10Base5 significa 10 Mbps de taxa de transferência e que cada segmento da rede pode ter até 500 metros de comprimento. É conectado à placa de rede através de um transceiver. 
Figura 3: Cabo coaxial grosso. 
Características do cabo coaxial grosso: 
 Especificaçao RG-213 A/U
 Cada segmento de rede pode ter, no máximo, 500 metros
 Cada segmento de rede pode ter, no máximo, 100 nós
 Distância mínima de 2,5 m entre cada nós da rede
 Utilizado com transceiver 
Preparação do cabo coaxial 
Embora o cabo coaxial possa ser soldado ao seu respectivo conector BNC, esse método não é o mais apropriado. Os conectores BNC a serem utilizados com o cabo coaxial funcionam na base da pressão ("crimp"), economizando um tempo enorme na confecção de cada cabo. Para preparar um cabo coaxial, você necessitará de duas ferramentas: 
 Descascador de cabo coaxial 
 Alicate para crimp 
Figura 4: Descascador de cabo coaxial 
Figura 5: Alicate para crimp 
Cabo Par Trançado 
Esse é o tipo de cabo mais utilizado atualmente. Existem basicamente dois tipos de cabo par trançado: sem blindagem (UTP, Unshielded Twisted Pair) e com blindagem (STP, Shielded Twisted Pair). A diferença óbvia é a existência de uma malha (blindagem) no cabo com blindagem, que ajuda a diminuir a interferência eletromagnética e, com isso, aumentar a taxa de transferência obtida na prática. 
Figura 6: Par Trançado sem Blindagem (UTP). 
Figura 7: Par Trançado com Blindagem (STP). 
O par trançado, ao contrário do cabo coaxial, só permite a conexão de 2 pontos da rede. Por este motivo é obrigatório a utilização de um dispositivo concentrador (hub ou switch), o que dá uma maior flexibilidade e segurança à rede. A única exceção é na conexão direta de dois micros usando uma configuração chamada cross-over, utilizada para montar uma rede com apenas esses dois micros. 
O par trançado é também chamado 10BaseT ou 100BaseT, dependendo da taxa de transferência da rede, se é de 10 Mbps ou 100 Mbps. 
Vantagens:
 Fácil instalação
 Barato
 Instalação flexível 
Desvantagens:
 Cabo curto (máximo de 90 metros)
 Interferência eletromagnética 
Interferência eletromagnética 
Você deve ter sempre em mente a existência da interferência eletromagnética em cabos UTP, principalmente se o cabo tiver de passar por fortes campos eletromagnéticos, especialmente motores e quadros de luz. 
É muito problemático passar cabos UTP muito próximos a geladeiras, condicionadores de ar e quadros de luz. O campo eletromagnético impedirá um correto funcionamento daquele trecho da rede. Se a rede for ser instalada em um parque industrial - onde a interferência é inevitável - outro tipo de cabo deve ser escolhido para a instalação da rede, como o próprio cabo coaxial ou a fibra ótica. 
Categorias 
Ao comprar um cabo par trançado, é importantíssimo notar qual a sua categoria. Embora as categorias 3 e 4 trabalhem bem para redes de 10 Mbps, o ideal é trabalharmos somente com cabos de categoria 5, que conseguem atingir até 100 Mbps. Com isso já estaremos preparando o cabeamento para comportar uma rede de 100 Mbps: mesmo que atualmente a rede trabalhe a apenas 10 Mbps, ela já estará preparada para um futuro aumento da taxa de transferência. 
 Categoria 3: até 10 Mbps
 Categoria 4: até 16 Mbps
 Categoria 5: até 100 Mbps 
Pinagem 
Ao contrário do cabo coaxial que possui somente doisfios - um interno e uma malha metálica ao redor, que elimina a interferência eletromagnética -, o par trançado é composto de oito fios (4 pares), cada um com uma cor diferente. 
Cada trecho de cabo par trançado utiliza em suas pontas um conector do tipo RJ-45, que justamente possui 8 pinos, um para cada fio do cabo. 
Figura 8: Conector RJ-45 
Teoricamente os cabos podem ser feitos de qualquer maneira, desde que o pino 1 de uma extremidade seja conectado ao pino 1 da outra extremidade e assim sucessivamente para todos os 8 pinos dos conectores, ou seja, se você conectar o fio marrom ao pino 1 de uma extremidade, deverá conectar o pino 1 ao fio marrom da outra extremidade do cabo. 
O problema desse procedimento é que você criará um padrão de cabos só seu e que só funcionará naquela determinada rede. No futuro, se um técnico precisar fazer a manutenção em um cabo, ele ficará simplesmente perdido. 
Nota: A modificação aleatória do ordem dos fios pode causar a "Paradiafonia", que é o vazamento de energia elétrica entre pares de fios do mesmo cabo, podendo causar problemas na rede. Nós observamos que, como o própio nome diz ao cabo, os fios formam pares trançados onde estas tranças protegem os sinais da interferência externa. Esta proteção só existe quando estes pares fazem parte do mesmo circuito. (Ricardo Rodrigues) 
Para evitar esses tipos de problemas, existem dois padrão internacionais amplamente utilizados: T568A e T568B. 
Desta forma, basta optar por um dos dois padrões e fazer os cabos de acordo com a ordem dos fios impostas por eles. Assim não haverá dúvidas na hora de montar os cabos e na sua manutenção. Nas figuras 9 e 10 você observa a ordem dos fios desses dois padrões. 
Figura 9: Padrão T568A. 
Figura 10: Padrão T568B. 
Preparação do cabo 
Para preparar o cabo em si você precisará, além de conectores RJ-45, um alicate para "crimp". Da mesma forma que os conectores BNC usados no cabo coaxial, os fios do cabo par trançado são presos ao conector RJ-45 por pressão. Basta alinhar os fios do pino 1 ao pino 8 do conector de acordo com o padrão a ser utilizado (T568A ou T568B) e pressionar o conector com o alicate. Não é necessário descascar os fios, pois o próprio conector RJ-45 possui seus pinos em forma de lâmina, descascando automaticamente os fios durante a montagem do cabo. 
Figura 11: Alicate para "crimp" de conectores RJ-45. 
Instalação do cabo 
O projeto de como e por onde os cabos irão ser fisicamente instalados no ambiente onde a rede está sendo implementada é muito importante. A melhor maneira de se instalar cabos é criando pontos de rede fixos, através de caixas conectoras. Os micros serão conectados a essas caixas através de um cabo de menor comprimento, enquanto as caixas são ligadas a outras caixas conectoras perto do concentrador (hub ou switch). Este procedimento além de facilitar a instalação das estações da rede, facilita a manutenção. Como na maioria das vezes problemas de cabo partido ocorrem na porção perto da estação de trabalho, bastará substituir apenas um pequeno trecho do cabo. Na figura você observa vários modelos de caixas conectoras. Existem tanto caixas internas a serem instaladas embutidas na parede quanto modelo externos. Lembre-se de comprar caixas aprovadas para trabalhar com categoria 5. 
Figura 12: Caixas conectores para cabo de par trançado 
Para fixar os fios na caixa conectora, você precisará de uma ferramenta de inserção. 
Figura 13: Ferramenta de inserção. 
Patch Panel 
Em redes de grande porte, os cabos UTP/STP provenientes dos diversos pontos de rede (caixas conectoras junto aos micros) são conectados a blocos de distribuição fixos em estruturas metálicas. Este conjunto é denominado Patch Panel. A ligação dos blocos de distribuição citados aos hubs e/ou switches se dá através de patch cords. A utilização de Patch Panels confere melhor organização, maior flexibilidade e consequentemente, facilita a manutenção. (Otto Fuchshuber Filho) 
Fibra ótica 
A grande vantagem da fibra ótica não é nem o fato de ser uma mídia rápida, mas sim o fato de ela ser totalmente imune a interferências eletromagnéticas. Na instalação de redes em ambientes com muita interferência (como em uma indústria, por exemplo), a melhor solução é a utilização da fibra ótica. 
A fibra ótica, sob o aspecto construtivo, é similar ao cabo coaxial sendo que o núcleo e a casca são feitos de sílica dopada (uma espécie de vidro) ou até mesmo plástico, da espessura de um fio de cabelo. No núcleo é injetado um sinal de luz proveniente de um LED ou laser, modulado pelo sinal transmitido, que percorre a fibra se refletindo na casca. As fibras podem ser multimodo ou monomodo. Em linhas gerais, sem a utilização de amplificadores, a primeira tem capacidade de transmissão da ordem de 100 Mbps a até cerca de 10 km (mais empregadas em redes locais), enquanto que a segunda alcança algo em torno de 1 Gbps a uma distância de por volta de 100 km (empregadas em redes de longa distância). Além das características de transmissão superiores aos cabos metálicos, a fibra, por utilizar luz, tem imunidade eletromagnética. Em contrapartida, seu custo é superior, é mais frágil requerendo que seja encapsulada em materiais que lhe confiram uma boa proteção mecânica e necessita de equipamentos microscopicamente precisos para sua conectorização, instalação e manutenção. Em redes locais de grande porte, normalmente se emprega a fibra ótica interligando os hubs, colapsados em switches e/ou roteadores que isolam os diversos segmentos, formando assim o backbone (espinha dorsal) da rede. (Otto Fuchshuber Filho) 
Figura 14: Fibra ótica. 
Vantagens:
 Velocidade 
 Isolamento elétrico 
 O cabo pode ser longo 
 Alta taxa de transferência 
Desvantagens:
 Muito caro 
 Difícil de instalar 
 Quebra com facilidade 
 Difícil de ser remendado