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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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 2 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. FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 3 Espectro das Ondas Eletromagnéticas FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 4 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. FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 5 Telégrafo Óptico de Claude Shappe (Wikipedia) 1837 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico Telégrafo Elétrico de Samuel Morse (Wikipedia) 1837 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 8 Cabo telefônico (ciaiberica.com.br) 1877 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 10 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) FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 11 Cabo UTP versus STP (www.lanshack.com) FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico Cabo de par Trançado UTP FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 13 Cabo STP FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 14 Conector RJ-45 para cabo UTP FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 15 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...) FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 16 Cat5e x Cat6 ((archive.constantcontact.com) FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 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) FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 18 Cabos de Pares Trançados Vantagens Barato e disponível Flexível e leve Fácil de instalar FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 19 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) FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 20 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 ) FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 21 1929 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 22 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 23 Cabo Coaxial FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 24 Conector BNC FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 25 Vantagens de cabo coaxial Largura de Banda 400 a 600 MHz Pode ser “facilmente” partilhado Muito menos susceptível a interferências elétricas FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 26 Desvantagens de Cabo Coaxial Atenuação Pesado Desuso FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 27 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. FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 28 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 29 www.foa.com FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico www.answer.com FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico www.answer.com FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 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) FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 33 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 34 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 35 Sinais em Fibra Ótica Multimodo step-index Multimodo graded-index Monomodo >> deformação do sinal < potência > deformação do sinal = potência < deformação do sinal FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 36 www.fibersystems.com FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 38 Desvantagens da fibra óptica Cara para curtas distancias Instaladores altamente qualificados Fragilidade mecânica Panes causam grandes “paradas” nas comunicações FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 39 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 40 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 41 Fonte: http://www.lascon.co.uk/images/SAN07.gif Conectores de Fibra FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico Conectores de Fibra Fonte: http://www.interfacebus.com/fiber-connector-styles-comparison.jpg FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico www.fiberoptics4sale.com www.cablewholesale.com LC (Lucent, Litle ou Local Conector) MPO/MTP (Multi-fiber) FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 45 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 46 Meios Sem Fios Micro-ondas terrestres Micro-ondas de satélites Emissões de radio Infravermelho FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 47 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. FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 48 Micro-ondas por Satélite Televisão Serviços telefônicos a longa distancia Redes privadas Transmissor Receptor 33.000 km D= V.t t= D/V FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 49 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 50 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. FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 51 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 52 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). FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 53 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 FTEC 2015 - Camada Física – Meios Físico 54
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