Arq_03_Fund Int Redes

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Fundamentos e Interconexão de Redes
3. Meios de Transmissão
	- Introdução;
	- Cabos Metálicos:
		Cabo coaxial;
		Cabos de par trançado: (UTP, STP, ScTP);
	- Fibras ópticas;
	- Transmissão sem fio - Wireless.
Copyright@Ricardo G. Tombi
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Introdução:
	As redes de computadores utilizam tipicamente como meio de transmissão os cabos metálicos, a fibra óptica e o próprio ar nas transmissões sem fio.
	
	Os cabos metálicos utilizados são os cabos coaxiais, pares metálicos trançados da infra-estrutura das redes de telefonia ou os cabos UTP e STP. Este cabeamento é um item crítico de projeto em uma rede e sua escolha criteriosa bem como sua perfeita instalação deverá garantir o correto funcionamento de uma rede ao longo do tempo.
	São diversos tipos que poderão ser selecionados dependendo das características da rede projetada, e cada um deles apresentam vantagens e desvantagens de acordo com o objetivo do projeto.
	Este cabos fazem parte da grande maioria das redes locais.
	Os cabos de fibra óptica normalmente compõe os backbones de grande velocidade devido sua característica de suportar grande largura de banda e altas taxas de transferência, porém também podem ser utilizados em redes locais ou redes de storage (SAN). Tipicamente seu custo é maior que os cabos metálicos mencionados acima.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	A tecnologia de transmissão sem fio (wireless) vem ganhando espaço e é importante devido sua característica de proporcionar grande mobilidade ao usuário, ou seja, o mesmo pode se deslocar em um ambiente, ou de um ambiente para outro, sem a necessidade de conectar seu equipamento em um ponto da rede.
Especificações:
	Os cabos possuem diferentes especificações relacionadas ao seu desempenho:
	- Velocidade de transmissão;
	- Tipo de transmissão (analógica ou digital);
	- Distância máxima de transmissão antes da degradação do sinal
	Ex. 10baseT  10Mbps / banda base (sinal digital) / par trançado a 100m
	 10base5  10Mbps / banda base (sinal digital) / cabo coaxial a 500m
	Ver mais especificações IEEE 802.3 no Capítulo 1. Introdução às Redes de Computadores, item Padronizações.
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Cabos Metálicos:
Cabo Coaxial:
	O cabo coaxial consiste em um condutor de cobre envolto por uma camada isolante flexível. Sobre o material isolante, há uma trança de lã de cobre ou uma folha metálica, que age como um segundo fio no circuito e como blindagem para o fio interior. Esta segunda camada, ou blindagem, também reduz a quantidade de interferência eletromagnética externa. A capa do cabo cobre esta blindagem.
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
O cabo coaxial apresenta algumas vantagens para uma rede local como:
	- Pode cobrir maiores distâncias sem a necessidade de repetidores quando comparamos com os cabos de par trançado;
	- Possui boa imunidade a ruídos externos;
	- Além das redes locais são utilizados em transmissões de TV a cabo, sistemas telefônicos/ramais de PABX, controle de iluminação, detectores de fumaça, sistemas de segurança, controles ambientais, entre outros.
Principais desvantagens do cabo coaxial:
	- Dimensões maiores;
	- Menor maleabilidade;
	- Custo mais elevado que cabos de par trançado (porém mais baratos que as fibras ópticas);
	- Interfaces com custos mais elevados.
	Exemplos:
	Thicknet: cabo coaxial grosso e bastante rígido, com boa imunidade a ruídos, porém apresenta dificuldades para a instalação devido às suas dimensões.
	Utilizado no padrão 10base5 – 10Mbps até 500m.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Thinnet: cabo coaxial com diâmetro fino, também chamado de cheapernet. Mais maleável então sua instalação se torna mais fácil.
	Utilizado no padrão 10base2 – 10Mbps até 185m.
Cabos de Par Trançado:
Cabo STP (Shielded Twisted Pair):
	O cabo de par trançado blindado (STP) combina as técnicas de blindagem e trançamento de fios, onde cada par de fios é envolvido por uma malha metálica.
	
	Este tipo de cabo possui boa imunidade a ruídos internos que podem ocorrer entre os condutores e a ruídos de fontes externas que existem no ambiente.
	
	Seu custo não é baixo e a instalação é mais difícil comparada ao seu “primo”, o cabo UTP, porém ainda é mais simples que os coaxiais.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Cabo UTP (Unshielded Twisted Pair):
	O cabo de par trançado não blindado (UTP) é um meio de fio de quatro pares usado em uma variedade de redes. Cada um dos fios individuais de cobre no cabo UTP é coberto por material isolante e, além disso, cada par de fios é trançado em volta de si.
	Esse tipo de cabo usa apenas o efeito de cancelamento, produzido pelos pares de fios trançados para limitar a degradação do sinal causada pelos ruídos. O cabo UTP deve seguir especificações precisas no que se refere a quantas torcidas ou trançados são permitidos por metro de cabo.
	É o tipo de cabo com menor custo por comprimento e as ligações aos nós da rede são simples resultando em baixo custo.
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Categorias existentes dos cabos UTP:
	Devido ao aumento das taxas de transmissão, a tecnologia dos cabos de par trançado foi evoluindo resultando na produção de cabos com melhor qualidade e desempenho.	Na tabela a seguir as principais categorias de cabos UTP:
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Cabo ScTP (Screened UTP):
	Também conhecido com FTP (Foil Twisted Pair), o ScTP é basicamente o UTP envolvido em uma blindagem de folha ou malha metálica.
	
	
	Os materiais da blindagem metálica no STP e no ScTP precisam estar aterrados nas duas extremidades. Se o aterramento for feito incorretamente ou se houver qualquer descontinuidade no comprimento inteiro do material blindado, o STP e o ScTP podem se tornar suscetíveis a grandes problemas de ruído. 
	Mais isolamento e blindagem se combinam para aumentar consideravelmente o tamanho, peso e custo do cabo. Os materiais de blindagem tornam as terminações mais difíceis e suscetíveis a más práticas de instalação. 
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Cabos de Fibra Óptica:
	As fibras ópticas são fabricadas com vidro (sílica) e o sinal trafega neste condutor em forma de luz, onde esta luz pode ser referenciada através da sua frequência, ou de forma mais comum, do seu comprimento de onda.
	
		
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Os comprimentos de onda utilizados nas transmissões ópticas estão fora da faixa visível ao olho humano e tipicamente são: 850nm, 1310nm, 1550nm e 1625nm.
	Esses comprimentos de onda foram selecionados pois se propagam pela fibra óptica melhor que outros comprimentos de onda (menor atenuação).
	
	
	
	A técnica utilizada para a propagação do sinal em uma fibra óptica é a reflexão total interna, onde a luz fica confinada no núcleo da fibra.
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Tipos de fibra óptica:
	Existem dois tipos de fibra óptica que são utilizadas, sendo sua principal diferença o diâmetro do seu núcleo e a forma de propagação do sinal.
	Fibra multimodo: devido ao tamanho do seu núcleo a luz pode entrar no mesmo em diferentes ângulos e desta forma poderá se propagar de diferentes modos.
	Fibra monomodo: o seu núcleo é muito menor do que na fibra multimodo permitindo a incidência da luz em apenas um ângulo e desta forma a propagação da mesma pelo núcleo será em um modo.
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	As fibras multimodo não alcançam grandes
distâncias comparando-as com as fibras monomodo. Atualmente são pouco utilizadas para transmissões em longa distância e podem ser encontradas em redes locais.
	
	As fibras monomodo podem alcançar distâncias bem maiores do que as alcançadas por fibras multimodo. Atualmente são utilizadas para as transmissões de longa distância em geral e aplicações que exigem grande largura de banda, incluindo os sistemas DWDM.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Exemplos:
	Multimodo: até 2km para velocidades de 622Mbps;
	Monomodo: até 40km para 565Mbps e 70Km para 140Mbps.
Principais características:
	As fibras ópticas são utilizadas em aplicações que exigem boa imunidade contra interferências elétricas para transmitir sinais com alta taxa de dados e baixa taxa de erros.
	Outras vantagens das fibras ópticas são: grande largura de banda, maiores distâncias alcançadas na transmissão, maior segurança no tráfego das informações, possibilidade de aumento da capacidade de transmissão no mesmo enlace de fibra e dimensões reduzidas.
	O custo da fibra óptica é mais elevado comparando-se com os demais meios de transmissão, porém ao se contabilizar a quantidade de largura de banda disponível que pode ser utilizada este custo é relativo e necessita ser cuidadosamente estudado.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Transmissão sem Fio (Wireless) :
	A transmissão é feita por ondas eletromagnéticas através do ar, ou seja, sem um meio como um cabo para carregar os sinais.
	Comparando-se com o sistema cabeado a transmissão wireless possui menor segurança e uma taxa de transmissão menor.
	Os sistemas mais utilizados são as ondas de rádio, o infravermelho e o laser.
	
	Rádio: possui dois tipos de transmissão sendo eles o não-direcional onde uma antena propaga os sinais para todos os lados e o direcional onde as antenas possuem visada direta e propagam o sinal diretamente de uma para outra.
	Infravermelho: também possui dois tipos de transmissão sendo elas direta e difusa. Menor potência e menor taxa de transmissão comparando-se com as ondas de rádio.
	Laser: transmissão altamente direcional com a desvantagem de não poder ter obstáculos no caminho, porém alcança distâncias maiores que o infravermelho.
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Padrões:
	O IEEE também é o responsável pela padronização das transmissões sem fio.
	Os objetivos são os mesmos das redes cabeadas como:
	- Alcançar interoperabilidade;
	- Determinar faixas de frequência utilizáveis;
	- Descrever as distâncias alcançáveis;
	- Determinar as taxas de transmissão possíveis.
	O padrão IEEE 802.11 regula as transmissões sem fio.
	O controle de acesso ao meio é o CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access – Collision Avoidance).
	
	
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Padrões nos Meios de Transmissão:
	Cabeamento estruturado: é um sistema de cabeamento genérico para telecomunicações para edifícios comerciais que suportam um ambiente multiponto e multivendor (EIA/TIA-568).
	Objetivos: suportar diversos padrões de comunicação através de um meio físico padronizado, permitir flexibilidade no lay-out para acomodar eventuais mudanças no ambiente através de interfaces de conexão padronizadas, possuir arquitetura aberta para possibilitar a conectividade entre produtos de diversos fabricantes.
	
	Os padrões EIA/TIA especificam os elementos do processo de cabeamento de redes locais (LANs):
		- Cabeamento horizontal ;
		- Salas de telecomunicações;
		- Cabeamento de backbone;
		- Salas de equipamento;
		- Áreas de trabalho;
		- Recursos de Entrada.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Cada uma destas especificações vai detalhar informações sobre os tipos de cabos utilizados, distâncias entre os elementos de rede, tipos de conectores e outras informações relevantes em uma instalação física de um cabeamento estruturado.
	
	Vamos focar a área do cabeamento horizontal com as áreas de trabalho onde temos o ambiente que se estende do quadro de distribuição do cabeamento até as estações de trabalho, incluindo as tomadas de telecomunicações, conectores, cabos de ligação e jumpers.
	Exemplo de cabeamento horizontal:
	
	
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Áreas de trabalho:
	Pelo menos dois conectores (voz e dados);
	Um deles deve ser necessariamente um conector RJ45 com cabo UTP;
	Caso seja fibra óptica o conector é o SC
	Para cabos coaxiais utiliza-se conectores BNC.
	Pinagem do cabo UTP:
	Segundo as normas o cabo UTP possui 8 fios sendo que apenas 4 deles, ou dois pares, carregam as informações. 
	Em cada um dos pares, cada fio carrega a mesma informação do seu par, porém com polaridade invertida (sinal positivo em um fio e sinal negativo no outro fio). O objetivo disto é auxiliar na diminuição da interferência nos sinal causada por ruídos.
	
	O conector RJ45 é o componente macho e o jack é o componente fêmea em um dispositivo de rede também chamado de tomada de parede.
					
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	NOTA: O RJ45 é o padrão da pinagem e não do conector.
	RJ  Registered Jack
	45  Sequencia específica de cabeamento
	
	O conector denomina-se: CM8V – Conector macho de 8 vias e CF8V – Conector fêmea de 8 vias.
	
	
	
	
	
	Outro padrão de conector comumente utilizado é o RJ11 para linhas telefônicas.
	Os padrões TIA/EIA que especificam os códigos de pinagem para o cabeamento de redes locais denominados T568A e T568B.
	
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	
	
	O código amplamente adotado nas redes locais é o T568A.
	
	A diferença entre os padrões é a inversão do par 2 com o par 3.
	
	
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Cabo direto: é o cabo confeccionado com o mesmo padrão de pinagem nas duas pontas para a comunicação entre: 
	- Comutador ao roteador;
	- Comutador ao PC/Servidor;
	- Hub ao PC/Servidor
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Cabo crossover: é o cabo confeccionado com a pinagem invertida em cada ponta ou seja, o padrão T568A em uma ponta e T568B na outra para a comunicação entre:
	- Comutador a comutador ;
	- Comutador ao hub ;
	- Hub a hub; 
	- Roteador a roteador 
	- PC a PC 
	- Roteador ao PC 
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