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RC_Camada Física_Meios Físicos_150330

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Redes de Computadores
Meios Físicos / Meios de Transmissão
FTEC 1o. Semestre 2015
Prof. Ademar F. Fey
FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico
1
	Classes de Meios de Transmissão
Meio guiado
utiliza um condutor para transportar sinais
do transmissor ao receptor
Meio não-guiado (sem fios)
usa ondas de rádio em diferentes frequências
para transportar sinais do transmissor ao receptor
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		Fatores de Transmissão
Largura de Banda: mantendo todos os outros fatores
Constantes, quanto maior for a Largura de Banda (W)
de um sinal, maior poderá ser a velocidade de transmissão.
Os obstáculos à transmissão limitam dramaticamente a
 distância máxima que um sinal pode percorrer.
Número de receptores: cada “ligação” à rede introduz di-
versos níveis de atenuação e distorção, limitando a distância
e a velocidade de transmissão.
 
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Espectro das Ondas Eletromagnéticas
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		Meios de Transmissão Guiados
Fatos históricos
Um dos primeiros sistema de comunicações à distância
foi utilizado em Paris no ano de 1794. Foi o chamado
Telégrafo Óptico de Claude Chappe. 
O telégrafo elétrico, apresentado por Samuel Morse em
 6 de fevereiro de 1833, é constituído por uma Estação 
transmissora e uma Estação receptora interligadas median-
te uma linha constituída por apenas um fio condutor.
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Telégrafo Óptico de Claude Shappe (Wikipedia) 1837 
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Telégrafo Elétrico de Samuel Morse (Wikipedia) 1837
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 Meios de Transmissão Guiados
A capacidade de transmissão depende da distância
 e do fato do meio ser ponto a ponto ou multiponto
Exemplos de meios de transmissão guiados:
cabo de condutores paralelos (diafonia)
cabo de pares trançados
cabo coaxial
cabo de fibra óptica
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Cabo telefônico (ciaiberica.com.br)
1877
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Cabos de Pares Trançados
Os pares condutores de cobre, com isolamento
 individual, são enrolados em torno de si próprios,
 formando uma trança. Um cabo possui vários pares.
Essa espiral minimiza a interferência eletromagnética
 entre pares adjacentes
Meio de transmissão considerado de baixas frequências
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Tipos de Pares Trançados (1990)
STP (shielded twisted pair)
cabos com blindagem exterior envolvendo todos 
os pares e com blindagem individual em cada par
UTP (unshielded twisted pair)
cabos sem qualquer tipo de blindagem (individual
ou no cabo)
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Cabo UTP versus STP (www.lanshack.com)
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Cabo de par Trançado UTP
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Cabo STP
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Conector RJ-45 para cabo UTP
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		Cabos de Pares Trançados
Categoria 3 UTP
com largura de banda de 16 MHz
Categoria 5e UTP 
com largura de banda de100 MHz 
densidade maior de ”tranças” que na cat. 3
 Cabo STP: mais caro, mas com uma performance muito melhor.
Menos usual (caro,difícil de trabalhar com...)
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Cat5e x Cat6 ((archive.constantcontact.com)
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Categorias do cabo trançado UTP 
(Unshielded Twisted Pair)
Tipo 	 	Uso 
Categoria 1 	Só voz (fio telefônico)	
Categoria 2 	Dados até 4 Mbps (LocalTalk)	
Categoria 3 	Dados até 10 Mbps (Ethernet)	
Categoria 4 	Dados até 20 Mbps (16 Mbps Token Ring)
Categoria 5 	Dados até 100 Mbps (Fast Ethernet)
Categoria 5e	Dados até 1 Gbps (Giga Ethernet)
Categoria 6	Dados a 1 Gbps (Giga Ethernet)
Categoria 6a	Dados até 10 Gbps (10Giga Ethernet)
Categoria 7	Dados a 10 Gbps (10 Gbps Ethernet)
Categoria 8	Dados a 40 Gbps (em desenvolvimento)
	
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Cabos de Pares Trançados
Vantagens
Barato e disponível
Flexível e leve
Fácil de instalar 	
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		Cabos de Pares Trançados	
			Desvantagens
Susceptíveis
60 Hz das linhas de eletricidade
diafonia
Atenuação acentuada (1dB Km -¹)
Para Transm. analógica, repetidores a cada 5-6 Km
Para Trans. Digital, repetidores a cada 2-3 Km
Baixa largura de banda ( +/- até 100 MHz)
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Cabo Coaxial
Utilizado em LAN’s, TV cabo, redes telefônicas
Condutor metálico instalado de forma concêntrica 	relativamente a uma blindagem exterior envolvente
Ambos os condutores partilham um eixo central
comum ( co-axial )
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1929
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Cabo Coaxial
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Conector BNC
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		Vantagens de cabo coaxial
Largura de Banda
400 a 600 MHz
Pode ser “facilmente” partilhado
Muito menos susceptível a interferências elétricas
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	Desvantagens de Cabo Coaxial
 Atenuação
 Pesado
 Desuso
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		Fibra Óptica (1975)
 
Meio relativamente novo de transmissão
Publico - companhias telefônicas
Privado - redes de área local (LAN)
Requer uma fonte de luz (diodo injetor de luz ou um diodo laser). A recuperação é feita por um fotodiodo.
É constituído por um núcleo central em “vidro” envolvido por uma bainha. Tudo revestido por um material protetor.
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Camadas na Fibra Ótica
Existem 3 camadas concêntricas:
revestimento (proteção externa)
bainha (não deixa a luz sair da fibra)
fibra (meio físico para a luz)
revestimento bainha fibra (core -núcleo)
bainha = cladding
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www.foa.com
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www.answer.com
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www.answer.com
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		Tipo de Fibra Ótica
Fibra multimodo step-index
transição brusca entre os índices de refração do
 núcleo e da bainha
Fibra multimodo graded-index
o índice de refração variável e gradual da bainha
 refrata a luz na direção do núcleo da fibra
Fibra monomodo
a luz é injetada no centro de um condutor com um
diâmetro muito pequeno ( 3 - 10 μm)
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Princípio de Funcionamento
um sinal de luz é injetado na fibra através
de transceivers apropriados (diodos led ou
diodos laser)
a luz viaja pela fibra através de sucessivas 
refrações entre a casca (cladding) e o núcleo
da mesma
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Sinais em Fibra Ótica
Multimodo
step-index
Multimodo
graded-index
Monomodo
>> deformação
do sinal
< potência
> deformação
do sinal
= potência
< deformação
do sinal
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www.fibersystems.com
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		Vantagens da Fibra Óptica
	 
Grande capacidade (largura de banda até 75 Tbps)
Baixa atenuação
Imune à interferência ambiental
Alto nível de segurança:
Difícil de “grampear”
Não emite radiação do sinal
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Desvantagens da fibra óptica
Cara para curtas distancias 
Instaladores altamente qualificados 
Fragilidade mecânica
Panes causam grandes “paradas” nas comunicações
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Fonte: http://www.lascon.co.uk/images/SAN07.gif
Conectores de Fibra
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Conectores de Fibra
Fonte: http://www.interfacebus.com/fiber-connector-styles-comparison.jpg
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www.fiberoptics4sale.com
www.cablewholesale.com
LC (Lucent, Litle ou Local Conector)
MPO/MTP (Multi-fiber)
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Sumário dos Cabos em Rede Local (LAN)
Especificação	Tipo de Cabo			Comprimento Máximo
10BaseT	Unshielded Twisted Pair 	100 metros
10Base2	Thin Coaxial			185 metros
10Base5	Thick Coaxial 		500 metros
10BaseF	Fiber Optic			2000 metros
100BaseT	Unshielded Twisted Pair 	100 metros
100BaseTX	Unshielded Twisted Pair	100 metros 
1000BaseT	UTP				100 metros
10GbaseT	UTP				100 metros
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Meios Sem Fios
A transmissão e a recepção são feitas através de antenas:
direcional
feixe dirigido	
o transmissor e o receptor têm que estar alinhados
omnidirecional
o sinal é enviado em todas as direções 
pode ser recebido por muitas antenas
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Meios Sem Fios
Micro-ondas terrestres
Micro-ondas de satélites 
Emissões de radio
Infravermelho 
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Micro-ondas Terrestres 
Usado em serviços telefônicos a longa distancia
Usa o espectro-radio de 2 a 40 GHz
Parabólica transmissora, instalada em locais altos
Obriga a uma linha de visada entre a fonte e o destino
A curvatura da Terra obriga à instalação de repetidores a cada 50 Km.
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Micro-ondas por Satélite 
Televisão 
Serviços telefônicos a longa distancia 
Redes privadas
Transmissor
Receptor
33.000 km
D= V.t
t= D/V
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Desvantagens das Micro-ondas
Linha de visada
As torres e repetidores são caros
As interferências podem ser de diversos tipos, como por exemplo a passagem de aviões ou a precipitação pluviométrica forte
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Rádio 
Rádio é um termo genérico que engloba frequências na gama:
 3 kHz a 300 GHz.
O rádio pode ser omnidirecional ou unidirecional.
O rádio pode ser ponto a ponto ou ponto multi-ponto.
O rádio pode ter frequência licenciada ou pública.
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Wi-Fi 
Utilizado em redes locais sem fio com alcance de +/- 100 metros
IEEE 802.11, taxas de dados a 2 Mbps (1997)
IEEE 802.11a, dados a 54 Mbps teóricos, 5 GHz (1999).
IEEE 802.11b , dados a 11 Mbps, 2,4 GHz (1999).
IEEE 802.11g, dados a 54 Mbps, 2,4 GHz (2003).
IEEE 802.11n, dados a 100 Mbps (2009), sistema de múltiplas antenas (WHITE, 2012).
IEEE 802.11ac, dados de 87 a 866 Mbps (2014), sistema de múltiplas antenas (Wikipedia, 2014).
 (http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11)
ac
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Banda Larga sem fio (MAN)
Wi-Max, até 50 km, 70 Mbps teórico, dispositivo fixo: 802.16d (original), 802.16e (dispositivos móveis lentos), 802.20 (dispositivos móveis rápidos)
LTE (4G), até 120 km teóricos, 100 Mbps teóricos, aparece como concorrente do Wi-Max e com maiores possibilidades de qualidades técnicas para atender o mercado.
Sucessor das tecnologias 3G UMTS e HSPA, utiliza a tecnologia de acesso OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplex) e sistema de antenas MIMO (Multiple Input Multiple Output).
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Infravermelhos (curta distância)
Utiliza transmissores/receptores (transceivers) que fazem a modulação da luz
Os transceivers têm que estar em linha de visada (diretamente ou por reflexão)
Ao contrário das micro-ondas os infravermelhos não penetram em paredes 
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