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Redes de Computadores - Nível Físico e Meios de Transmissão

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Redes de Computadores
Prof. Rafael A. G. Lima
Aula 3 – Nível Físico
Conteúdo:
Prof. Rafael A. G. Lima
 Nível Físico
 Principais funções e exemplos;
 Meios físicos de transmissão.
Camada 1: Física (pag. 132, ref. 3)
Prof. Rafael A. G. Lima
 Camada que está ligada diretamente ao hardware.
 Responsável pelas características físicas, elétricas e mecânicas e de
procedimento para ativar, manter e desativar conexões físicas, para a
transmissão de bits entre entidades de nível de enlace.
 Uma unidade de dados do nível físico consiste em um bit (em uma
transmissão serial) ou n bits (em uma transmissão paralela).
 O protocolo de nível físico dedica-se a transmissão de uma cadeia de bits, se
a transmissão será half-duplex ou full-duplex, como a conexão será
estabelecida e desfeita e quantos pinos terá o conector de rede.
 A função do nível físico é permitir o envio de uma cadeia de bits pela rede
sem se preocupar com o seu significado ou com a forma como esses bits
são agrupados.
 Não é função desse nível tratar problemas como erros de transmissão.
 Ex.: 10-BASE-T, 100-BASE-TX, E1, T1, Modem, Bluetooth, Repetidor, HUB,
Fibra Ótica
Meios Físicos de Transmissão
Prof. Rafael A. G. Lima
 Com cabeamento
 Cabo coaxial
 Cabo par trançado
 Fibra ótica
 Rede Elétrica (PLC)
 Sem cabeamento
 Infravermelho
 Bluetooth
 Wi-Fi
 WiMax
 3G
Cabo Coaxial
Prof. Rafael A. G. Lima
 Cabo coaxial
 Condutor cilíndrico interno com tubo 
metálico em torno, e separados por material 
dielétrico.
 Condutor interno de cobre.
 Tubo metálico: blindagem eletrostática.
 Material dielétrico: ar seco ou plástico.
 Uso em distribuição de sinal de televisão (TV 
a Cabo)
 Telefonia de longa distância.
Cabo Coaxial
Prof. Rafael A. G. Lima
Cabo Coaxial
Prof. Rafael A. G. Lima
 Vantagens:
 Suporta taxas de transmissão maiores do que o par trançado 
para a mesma distância.
 Desvantagens:
 Mau-contato nos conectores.
 Cabo rígido – difícil manipulação.
 Problema da topologia (barramento).
 Custo/metro maior do que o par trançado.
 Hoje em dia:
 Uso muito limitado em redes.
Cabo Par Trançado
Prof. Rafael A. G. Lima
 Par trançado
 Dois fios de cobre enrolados em espiral.
 Vários pares dentro de um cabo.
 Objetivo: Reduzir ruído e manter constante as propriedades
elétricas ao longo de toda a extensão.
 Transmissão pode ser analógica ou digital.
 Taxas de transmissão – até gigabits/s.
 Depende da:
 distância, técnica de transmissão, qualidade do cabo, diâmetro,
comprimento das tranças, etc.
Cabo Par Trançado
Prof. Rafael A. G. Lima
 Tipos
 UTP – não blindado
 STP – blindado
 Malha metálica – minimiza o ruído externo.
 Vantagens
 Meio de transmissão de menor custo por comprimento.
 Ligação ao meio simples e barata.
Cabo Par Trançado
Prof. Rafael A. G. Lima
 Desvantagens
 Suscetível a ruídos.
 Gerada por interferência eletromagnética (motores, geladeiras, 
quadros de luz, lâmpadas fluorescentes, etc).
 Minimizada com a blindagem.
 Classificação quanto à taxa de transmissão suportada:
 CAT 3 – até 10 Mbps
 CAT 5 – até 100 Mbps
 CAT 5e e 6 – até 1 Gbps (EIA/TIA 568/B)
 CAT 6a – até 10 Gbps
 CAT 7 – até 40 Gbps
Cabo Par Trançado
Prof. Rafael A. G. Lima
Cabo Par Trançado (Ex: Cat 6A)
Prof. Rafael A. G. Lima
Par Trançado
Prof. Rafael A. G. Lima
 Normas:
 Padrões para o cabeamento de edifícios.
 T568A e T568B – padrão para condutores 
máquina -concentrador.
 Crossover – padrão para condutores 
máquina – máquina.
 T568A numa ponta, T568B na outra.
Fibra ótica
Prof. Rafael A. G. Lima
 Cabo composto por filamentos de sílica (matéria prima 
do vidro) ou plástico.
 Leves e finos.
 Sinal ótico, gerado por pulsos de laser ou LEDs.
 Características:
 Altíssimas taxas de transmissão – 1 Tbps em laboratório 
(100 vezes o Gigabit Ethernet).
 Isolamento elétrico completo entre transmissor e receptor.
 Atenuação não depende da freqüência.
 Imune a interferências eletromagnéticas.
Fibra ótica
Prof. Rafael A. G. Lima
 Como funciona
 Um feixe de luz é lançado numa ponta da fibra, e pelas
características óticas do meio (fibra), esse feixe percorre a
fibra por meio de reflexões sucessivas até a outra ponta.
 Tipos
 Multimodo
 Sem amplificadores.
 Pode ser comum ou gradual - diferentes níveis de refração –
possibilitam a reflexão do feixe.
 100 Mbps a 10 km de distância.
 Redes locais.
Fibra ótica
Prof. Rafael A. G. Lima
 Monomodo
 1 Gbps a 100 km de distância.
 Uso de laser.
 Redes de longa distância.
 Tipos de fontes luminosas:
 LEDs – mais barato, taxas de transmissão menores, maior
tempo de vida, menor alcance.
 Laser – mais caro, taxas de transmissão maiores, menor
tempo de vida, maior alcance.
Fibra ótica
Prof. Rafael A. G. Lima
Conversor Óptico
Prof. Rafael A. G. Lima
Rede Elétrica (PLC)
Prof. Rafael A. G. Lima
 Rede elétrica (PLC)
 Transmissão de dados via rede elétrica
 Tecnologia - existe desde os anos de 1920 – aperfeiçoada
recentemente para transmissão de dados.
 Vantagens:
 Alcance muito amplo - via rede elétrica.
 Altas taxas de transmissão.
 Desvantagens:
 Questões de regulamentação junto ao órgão competente.
 Gera interferência em outros aparelhos que usem radiofreqüência.
 Em rede elétrica com muito ruído, desempenho ruim.
 Half-duplex, com banda partilhada.
Sem Cabeamento
Prof. Rafael A. G. Lima
 IEEE 802.11 – Redes Wireless
 IEEE 802.15.1 – Bluetooth
 IEEE 802.16 – WiMax
 IEEE 802.20 – 3G
Radiofrequência
Prof. Rafael A. G. Lima
 Espectro eletromagnético
 Intervalo completo da radiação eletromagnética que contém
desde as ondas de rádio, microondas, infravermelho, luz visível,
raios ultravioleta, raios X, até a radiação gama.
 Administração do espectro é feita em cada país por um órgão 
competente.
 No Brasil – ANATEL.
Infravermelho
Prof. Rafael A. G. Lima
 Padrão IrDA – comunicação sem-fio via infravermelho.
 Taxas de até 4 Mbps.
 Baixo alcance (até 4,5 m).
 É preciso que o receptor tenha visão do transmissor –
sem obstáculos.
 Transmissão half-duplex.
 Usado em controles remotos e dispositivos simples.
 Hoje em dia está sendo substituído pelo Bluetooth.
Bluetooth (IEEE 802.15.1)
Prof. Rafael A. G. Lima
 Especificação para redes pessoais sem fio
 (Personal Area Networks - PANs)
 Uso de uma freqüência de rádio de curto alcance, globalmente
não licenciada e segura.
 Baixa taxa de transmissão e baixo custo.
 Conexão simples.
 Exemplos de uso: Celulares e fones de ouvido sem-fio, Micros,
mouses e teclados, dispositivos e receptores GPS, controles de
videogames, modems sem-fio, etc.
 Taxas de 1 Mbps (v. 1.2) a 53-480 Mbps (v. 3.0)
 Nome: Homenagem a um rei da Dinamarca que unificou a
Escandinávia na Idade Média - Harald “Bluetooth”.
Wi-Fi (IEEE 802.11)
Prof. Rafael A. G. Lima
 Transmissão de dados ocorre na faixa de ondas de rádio.
 Uso de uma das faixas ISM:
 902 a 928 Mhz / 2,4 a 2,48 Ghz / 5,72 a 5,85 Ghz.
 Um transmissor com 100mW de potência cobre uma 
área aberta de 500 m², em média.
 Rede estruturada em células, onde o receptor deve 
receber o sinal do transmissor (hotspot).
 Transmissão em todas as direções (omnidirecional), salvo 
o uso de uma antena direcional.
Wi-Fi (IEEE 802.11)
Prof. Rafael A. G. Lima
 Alguns padrões adotados:
 IEEE 802.11a – 5 Ghz, 54 Mbps.
 IEEE 802.11b – 2,4 Ghz, 11 Mbps.
 IEEE 802.11g – 2,4 Ghz,54 Mbps.
 IEEE 802.11n – 2,4 e 5 Ghz, até 300 Mbps.
 IEEE 802.11s – redes mesh (em malha).
 Problemas com obstáculos (vidro, água, paredes)
 Refletem ou absorvem parcialmente o sinal, diminuindo o 
seu alcance.
 Custo cada vez mais baixo – popularização da rede sem-
fio.
Wi-Fi (IEEE 802.11)
Prof. Rafael A. G. Lima
 Antena Wireless Direcional de 20dBi
WiMax (IEEE 802.16)
Prof. Rafael A. G. Lima
 Interface sem fio para MANs.
 Alcance de até 50 km a 1 Gbps.
 Opera na faixa ISM de 2,4 a 2,483 Ghz.
 Vantagens
 Custos mais baixos para implantação de infra-estrutura.
 Acesso à Internet em movimento.
 Suporte da indústria a esse padrão.
 Desvantagens
 Na prática, as taxas de transmissão são muito baixas.
 Interferência gerada por causas meteorológicas.
 Demora na regulamentação e na definição do uso.
WiMax (IEEE 802.16)
Prof. Rafael A. G. Lima
2G, 2,5G, 3G (IEEE 802.20)
Prof. Rafael A. G. Lima
 Padrões que abrangem toda a telefonia móvel, não só tráfego 
de dados.
 Diversos padrões:
 2G: GPRS
 2,5G: EDGE, 1XRTT
 3G: UMTS/WCDMA, EVDO, etc
 4G: ...
 Usa a infra-estrutura da rede de telefonia celular.
 Vantagens:
 Tecnologia já existente, implementada e em funcionamento.
 Desvantagens:
 Custo alto de implementação.
Cabeamento – Padrão Ethernet 
Prof. Rafael A. G. Lima
 Cabeamento Ethernet são formados:
 Taxa Máxima de Transmissão: é expressa em Mbps.
 Tipo de Transmissão: Tipo Unicanal (baseband), por isso o 
termo “Base”.
 Tipo do cabo
 Cabo Coaxial “2”;
 Cabo Par trançado sem blindagem “T”;
 Fibra Óptica (Fast Ethernet) “F”;
 Fibra Óptica (Gbps) “SX” (onda curta) “LX” (onda longa)
Cabeamento – Padrão Ethernet
Prof. Rafael A. G. Lima
 Cabeamento – Padrão Ethernet
 10Base2 – Coaxial fino com limite de 185 metros e opera
em 10Mbps
 10Base5 – Coaxial grosso com limite de 500 metros e opera
em 10Mbps
 10BaseT – Cabo par Trançado sem blindagem com limite de
100 metros e opera com 10Mbps.
 10BaseFL – Fibra Optica Multimodo com limite de Km e
opera com 10Mbps.
Cabeamento – Fast Ethernet
Prof. Rafael A. G. Lima
 Cabeamento – Fast Ethernet
 100BaseT – Cabo par trançado sem blindagem, com limite
de 100 metros.
 100BaseTX – Utiliza 8 fios e não apenas 4 fios do 100BaseT
 100BaseFX – Cabo de Fibra Óptica Multimodo, operando a
100Mbps.
 Possui limite de 412 metros por segmento em Half-Duplex.
 Com duas fibras em full-duplex o limite chega a 2Km por
segmento.
 Na fibra monomodo pode se chegar 20Km.
Cabeamento – Gigabit Ethernet
Prof. Rafael A. G. Lima
 Cabeamento – Gigabit Ethernet
 1000BaseT: Cabo par trançado sem blindagem, operando a
1Gbps com limite de 100 metros.
 1000BaseSX: Fibra multimodo operando a 1Gbps comlimite
de 220 por segmento.
 1000BaseTX: Fibras multimodo permite comprimento maior
550 metros por segmento, se for usada fibra monomodo
pode chegar a 5Km.
Exercícios
Prof. Rafael A. G. Lima
1. Quais as principais funções do nível físico do modelo
OSI?
2. Cite alguns meios físicos de transmissão.
3. Cite quais as categorias de cabo par trançado e quais
são mais comuns nos dias atuais.
4. Quais são as duas normas para crimpagem de cabos par
trançado.
5. Para interligar duas estações de rede através de um
cabo par trançado, precisamos realizar uma crimpagem
conhecida como crossover. Explique.
6. Qual o padrão das rede Wi-Fi?
7. O que significa 100BaseT e 1000BaseT?

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