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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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