Pequeno estudo sobre par trançado

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Um pequeno estudo sobre para trançado
Prof Jorge http://go.to/professorjorge
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Introdução
Em um projeto de redes vários fatores são levados em consideração, desde os aplicativos necessários às exigências dos usuários, passando pela demanda de recursos até o tipo de cabeamento e infra-estrutura.
Os investimentos para sua implantação terão longa duração, os SWs passam sempre por upgrades, o HW tem vida útil de 5 anos, no entanto o projeto de cabeamento duram cerca de 15 anos. De acordo com as pesquisas, entre as causas de downtime de uma rede, 70% dos casos devem-se por cabeamentos mal projetados. O tempo por uma hora parada de rede está estimado entre 1000 e 20.000 reais. A especificação do cabeamento delimita ou determina quais tecnologias são passiveis de serem utilizadas. Por exemplo UTP cat 3 restringe tecnologias de altas taxas de transmissão, tais como ATM 155Mbits/s ou fast ethernet.
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Projeto de Cabeamento 
taxas de transmissão
largura de banda
facilidade de instalação
imunidade a ruídos
limites de emissão eletromagnética
atenuação do sinal
confiabilidade
disponibilidade
custo total
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Custo
É o componente de menor custo de uma rede local
representa de 5 a 7% do custo total da rede
Tipos de Cabeamento
Par trançado
cabos STP - confere melhor imunidade às interferências externas eletromagnéticas/radiofrequência, possui blindagem, impedância de 150 ohms, largura de banda de 300 Mhz em 100 metros.
cabos UTP - possuem baixo custo, padronizados pela recomendação 568.
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AWG - americam wire guage
CDDI - copper data distributed interface
IEEE - institute of electrical and eletronic engineers
EIA/TIA - eletronic industry association / telecom ind . association
STP - shielded twisted pair
TPDDI - twisted pair data distributed interface
UTP - unshield twisted pair
Divisão em 6 tipos de categorias - recomendação 568
Impedância
(bitola AWG)
Referência
(banda passante)
Aplicações
(telefonia e dados)
150 Ohms
26 AWG
EIA/TIA cat 1
Telefonia analógica (4K)
e digital (64K)
100 Ohms
26 AWG
EIA/TIA cat 2
Até 1 Mhz
ISDN 2046 Mbits
IBM 3270, AS 400
100 Ohms
UTP – 24 AWG
EIA/TIA cat 3
Até 16 Mhz 
IEEE 10baseT
Token Ring 4M
Ethernet 10 M
100 Ohms
UTP – b. perda
24 AWG
EIA/TIA cat 4
Até 20 Mhz
IEEE 10baseT
TokenRing 16M
Ethernet 10M
100 Ohms
UTP f. estendida 24 AWG
EIA/TIA cat 5
Até 100 Mhz
IEEE 10baseT e 100baseT
T.Ring 4 e 16M
100Mbits TPDDI/CDDI
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Cabo UPT custa menos por metro 
Como está se tornando comum a utilização de cabos coaxiais de 75 ohms para transmissão de TV a cabo, os custos de mão de obra com técnicas de instalação para estes cabos e para a própria fibra ótica estão caindo muito.
Uma grande vantagem do UTP é a flexibilidade e a espessura de cabos. 
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Níveis de EMI (Eletromagnetic interference)
Existe um plano mundial para controle de interferência eletromagnética gerada pelos equipamentos elétricos, isto vem inviabilizando os planos de projetistas de redes instalarem cabos UTP que acomodem tráfego LAN de alta velociadade.
Transmitir e receber EMI pelos condutores possibilita a potencialidade de agirem como antenas de rádio, o que explica porque os problemas de emissão de EMI se agravam em redes que operam em altas velocidades.
Qdo a emissão ultrapassa determinados limites ela pode causar uma série de problemas que nunca são notados de imediato, tais como degradação de desempenho, falhas em software, corrupção de dados.
A Comissão da Comunidade Européia possui fiscalização que cumpre determinações para colocar fora do ar as redes que excederem limites da EMI.
 Ainda existem dúvidas sobre o desempenho real de cada um dos tipos de cabeamento. Alguns fabricantes, como a AT&T, grande fabricante de cabos UTP categoria 5, diz que seus cabos suportam tráfego de ATM a 155Mbit/s sem exceder os limites de EMI. Apesar de outro laboratório afirmar que o nível de EMI de cabos UTP cat5 ultrapassar o limite de 40 db permitido, sob tráfego de FastEthernet de 100 Mbit/s.(cabos STP os níveis são de 20 db) . 
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Propileno-etileno-fluoretado
O suprimento disponível de UTP cat 5 resistente ao fogo está próximo de terminar.
Existe uma crise mundial na produção da resina fluorpolimerada, componente essencial dos cabos UTP categoria 5 Plenum.
Esse componente é um isolante elétrico, extremamente eficiente, que controla níveis de radiação eletromagnética, mesmo qdo o cabo é submetido a taxas elevadas, tais como 100 Mbit/s; é resistente ao fogo, tornando o cabo extremamente seguro quando colocado nas instalações dos edifícios.
As duas únicas cias no mundo fabricante desse produto não têm planos de expansão de produção imediato. Novas opções estão sendo estudadas.
A fibra óptica é o tipo de cabeamento para o futuro, o principal fator negativo nas especificações desse produto em projetos era seu alto custo, isto em tempos passados, tanto na instalação, como nos conectores e dos outros dispositivos interfaces que a utilizam. 
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Fibra Óptica
Vantagens
podem transportar dados a maiores distâncias (de centenas de metros a Kms)
podem transportar dados mais rápido (a vários Gbit/s)
podem transportar dados de maneira imune a interferência eletromagnética
alta disponibilidade no mercado
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O cabo de par trançado blindado (STP) combina as técnicas de blindagem, cancelamento e trançamento de fios. Conforme especificado para uso nas instalações de rede Ethernet, o STP fornece resistência à interferência eletromagnética e à interferência de freqüência de rádio sem aumento significativo do peso ou do tamanho do cabo. O cabo de par trançado blindado tem todas as vantagens e desvantagens do cabo de par trançado não blindado. No entanto, o STP permite maior proteção contra todos os tipos de interferências externas, mas é mais caro do que o cabo de par trançado não blindado. 
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O cabo de par trançado não blindado (UTP) é um meio de fio de quatro pares - composto de pares de fios - usado em várias redes. Cada par de fios é isolado dos outros. Esse cabo usa apenas o efeito de cancelamento, produzido pelos pares de fios trançados para limitar a degradação do sinal causada por interferência eletromagnética e por interferência da freqüência de rádio. Para reduzir ainda mais a diafonia entre os pares no cabo UTP, o número de trançamentos nos pares de fios varia. Como o cabo STP, o cabo UTP deve seguir especificações precisas no que se refere a quantos fios torcidos ou tranças são permitidos por metro de cabo. 
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Há, no entanto, um número de desvantagens no uso de cabeamento de par trançado. O cabo UTP é mais propenso ao ruído elétrico e à interferência do que outros tipos de meios de rede. Além disso, o UTP já foi considerado mais lento na transmissão de dados do que outros tipos de cabos. No entanto, isso não é mais verdade. Na realidade, hoje, o UTP é considerado o mais veloz meio baseado em cobre. A distância entre os repetidores de sinais é menor para o UTP do que para o cabo coaxial.
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Para as LANs, o cabo coaxial oferece muitas vantagens. Ele pode ser estendido, sem muito esforço dos repetidores a distâncias maiores entre os nós de rede do que o cabo STP ou do UTP. Os repetidores geram novamente os sinais em uma rede para que eles possam cobrir distâncias maiores. O cabo coaxial é mais barato do que o cabo de fibra óptica e a tecnologia é bem conhecida. Ele foi usado por muitos anos para todos os tipos de comunicação de dados. Você consegue imaginar outro tipo de comunicação que utilize o cabo coaxial?
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O cabo de fibra óptica é um meio de rede capaz de conduzir transmissões de luz modulada. Comparado
a outros meios de rede, ele é mais caro, no entanto, não é suscetível à interferência eletromagnética e permite taxas de dados mais altas que qualquer um dos outros tipos de meios de rede aqui discutidos. O cabo de fibra óptica não carrega impulsos elétricos, como acontece com outras formas de meios de rede que empregam o fio de cobre. Em vez disso, os sinais que representam os bits, são convertidos em feixes de luz. Embora a luz seja uma onda eletromagnética, a luz nas fibras não é considerada sem-fio porque as ondas eletromagnéticas são guiadas na fibra óptica. O termo sem-fio é reservado às ondas eletromagnéticas irradiadas, ou não guiadas. 
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A aplicação mais comum de comunicações de dados sem-fio é para usuários móveis. Isso inclui: 
 Pessoas em automóveis ou aviões ; Satélites ; Sondas espaciais remotas ; Ônibus espaciais ; Qualquer pessoa/coisa que precise de comunicação de dados em rede, sem ter de contar com cabos de cobre ou de fibra óptica 
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De todas as organizações aqui mencionadas, a TIA/EIA foi a que teve o maior impacto nos padrões dos meios de rede. Especificamente, o TIA/EIA-568-A e o TIA/EIA-569-A foram e continuam a ser os padrões de desempenho técnico dos meios de rede mais amplamente usados. 
Os padrões TIA/EIA especificam os requisitos mínimos para ambientes de vários produtos e de vários fabricantes. Eles permitem o planejamento e a instalação de sistemas de LANs sem ditar o uso de equipamentos específicos, o que dá aos projetistas de LANs a liberdade de criar opções de aperfeiçoamento e expansão.
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De acordo com o TIA/EIA-568-A, a distância máxima para lances de cabo em cabeamento horizontal é de 90 metros. Isso vale para todos os tipos de meios de redes reconhecidos CAT 5 UTP. O padrão também especifica que patch cables ou jumpers de conexão horizontal localizados na conexão horizontal não podem ultrapassar seis metros de comprimento. O TIA/EIA-568-A também permite três metros para os patch cables que são usados para conectar equipamentos na área de trabalho. Os comprimentos totais dos patch cables e dos jumpers de conexão horizontal usados no cabeamento horizontal não podem ultrapassar dez metros. Uma especificação final para cabeamento horizontal contida no TIA/EIA-568-A requer que todos os aterramentos e ligações estejam em conformidade com o TIA/EIA-607, assim como com qualquer outro código aplicável.
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O cabo 10Base-T padrão é um cabo de par trançado CAT 5 composto por quatro pares trançados que reduzem os problemas de ruído. O CAT 5 é fino, barato e fácil de instalar. A função do cabo CAT 5 é transportar bits, portanto, é um componente da camada 1. 
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Os patch panels são agrupamentos convenientes de conectores RJ-45. Eles vêm com 12, 24 e 48 portas e são normalmente montados em rack. Os lados da frente são conectores RJ-45 . Os lados de trás são blocos punchdown que fornecem conectividade ou caminhos condutores. São classificados como dispositivos da camada 1.
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Os repetidores são dispositivos de internetworking existentes na camada física (camada 1) do modelo OSI. Eles podem aumentar o número de nós que podem ser conectados a uma rede, e assim, a distância que a rede pode alcançar. Os repetidores remodelam, geram novamente e retemporizam os sinais antes de enviá-los pela rede
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Os repetidores multiportas combinam a conectividade com as propriedades de amplificação e de retemporização dos repetidores. É normal ver 4, 8, 12 e até 24 portas em repetidores multiportas. Isso permite que muitos dispositivos sejam interconectados de forma mais fácil e econômica. Os repetidores multiportas são freqüentemente chamados de hubs, em vez de repetidores, quando nos referimos aos dispositivos que servem como o centro de uma rede de topologia em estrela. Os hubs são dispositivos de internetworking muito comuns. Como o hub não gerenciável típico requer apenas energia e conectores RJ-45 conectados, eles são ótimos para se configurar rapidamente uma rede. Da mesma forma que os repetidores nos quais são baseados, eles só lidam com bits e são dispositivos da camada 1. 
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Todos esses dispositivos - passivos e ativos - criam ou atuam nos bits. Eles não reconhecem nenhum padrão de informação nos bits, nem endereços, nem dados. Sua função é simplesmente mover os bits de um lado para o outro. A camada 1 é fundamental para a solução de problemas de rede e não deve ser subestimada. Muitos problemas de rede podem ser atribuídos às terminações RJ-45, aos conectores, às perfurações, aos repetidores, aos hubs ou aos transceivers danificados. 
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Algumas redes são conectadas indiretamente, significando que alguns dispositivos de rede da camada superior e/ou alguma distância geográfica estão entre os dois hosts em comunicação. Existem dois tipos: 
Comutado por circuito - uma rede conectada indiretamente na qual os circuitos elétricos reais são mantidos durante toda a comunicação. O sistema de telefonia atual ainda é, em parte, comutado por circuito, embora em muitos países os sistemas telefônicos estejam atualmente concentrando-se menos nas tecnologias de comutação de circuitos.
Comutado por pacote - em vez de dedicar um link como uma conexão exclusiva de circuito entre dois hosts em comunicação, a origem envia mensagens em pacotes. Cada pacote contém informações suficientes para que possam ser roteados para o host de destino correto.
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Problemas sérios podem ocorrer como resultado de muito tráfego na rede. Se houver apenas um cabo interconectando todos os dispositivos em uma rede ou se os segmentos de uma rede estiverem conectados apenas por dispositivos sem filtro, como os repetidores, a possibilidade de haver mais de um usuário tentando enviar dados pela rede ao mesmo tempo, é muito alta. A Ethernet permite apenas que um pacote de dados acesse o cabo a qualquer momento. Se mais de um nó tentar transmitir ao mesmo tempo, ocorrerá uma colisão e os dados de cada dispositivo serão afetados.
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A regra dos quatro repetidores na Ethernet afirma que não mais de quatro repetidores ou hubs de repetição podem ficar entre dois computadores na rede. Exceder a regra dos quatro repetidores pode levar à violação do limite de delay máximo. Quando esse limite de delay for excedido, o número de colisões retardadas aumentará muito. Os conjuntos de chips nas placas de rede não são necessários para retransmitir automaticamente quando uma colisão retardada ocorre. Esses quadros de colisão retardada adicionam delay chamados de delay de consumo. À medida que o delay de consumo e a latência aumentam, o desempenho da rede diminui. Essa regra fundamental da Ethernet é também conhecida como a regra 5-4-3-2-1. Cinco sessões de rede, quatro repetidores ou hubs, três seções da rede são segmentos "de mistura" (com hosts), duas seções são segmentos de link (para fins de link) e um grande domínio de colisão. 
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Embora os repetidores e os hubs sejam dispositivos de redes úteis e econômicos, eles estendem domínios de colisão, portanto, prejudicam o desempenho da rede por causa do excesso de colisões. O tamanho dos domínios de colisão podem ser reduzidos usando-se dispositivos de rede inteligentes que interrompem os domínios. Exemplos desse tipo de dispositivo de rede são as bridges, os switches e roteadores. Esse processo é chamado de segmentação. 
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A bridge pode eliminar o tráfego desnecessário em uma rede sobrecarregada dividindo a rede em segmentos e filtrando o tráfego baseado no endereço da estação. O tráfego entre os dispositivos no mesmo segmento não atravessa a bridge e afeta outros segmentos. Isso funciona bem enquanto o tráfego entre os segmentos não se torna pesado. Do contrário, a bridge pode virar um gargalo e retardar a comunicação
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Uma rede pode ter um tipo de topologia física e um tipo completamente diferente de topologia lógica. Por exemplo, a Ethernet
10Base-T usa uma topologia física em estrela estendida, mas atua como se usasse uma topologia em barramento lógica. A Token Ring usa uma estrela física e um anel lógico. A FDDI usa um anel físico e lógico. 
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