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INSTITUTO FEDERAL GOIANO – CÂMPUS CERES CURSO DE TÉCNICO EM INFORMÁTICA ALUNOS: Roniel Bueno da Cruz, Talyta Alves Fernandes, Igor Cardoso Bastos, Márcia Linhares de Vasconcelos, Josimar Neves de Moraes TRABALHO DE REDES DE COMPUTADORES: MEIOS FÍSICOS DE PROPAGAÇÃO CERES – G0 2016 ALUNOS: Roniel Bueno da Cruz, Talyta Alves Fernandes, Igor Cardoso Bastos, Márcia Linhares de vasconcelos, Josimar Neves de Moraes TRABALHO DE REDES DE COMPUTADORES: MEIOS FÍSICOS DE PROPAGAÇÃO Trabalho sobre os meios físicos de propagação apresentado pelos alunos de Técnico em Informática do Instituto Federal Goiano – Câmpus Ceres, como requisito parcial para aprovação na disciplina de redes de computadores sob a orientação do Prof. Lucas Calabrez. CERES – GO 2016 No seguinte trabalho entraremos em detalhes sobre meios físicos de propagação, citando as suas principais características, funcionalidades e vantagens e desvantagens dos mesmos. A abordagem do assunto a seguir será feita sobre alguns tipos de cabos de transferências de dados entre entres estão: o cabo coaxial, par trançado, e diferentes tipos de fibra óptica como por exemplo: a monomodo e a multímodo. Cabo coaxial: Os cabos coaxiais foram criados para solucionar um problema com a transmissão de sinais de rádio de alta frequência. O cabo coaxial foi o primeiro cabo disponível no mercado, e era o meio de transmissão mais moderno que existia em termos de transporte de bits. É uma espécie de cabo condutor usado para a transmissão de sinais. Ele recebe tal nome por ser constituído de várias camadas concêntricas de condutores e isolantes. Ele possui dois fios, sendo um deles uma malha que envolve o cabo em toda a sua extensão. Essa malha funciona como uma blindagem, oferecendo uma excelente proteção contra interferências eletromagnéticas. Classificação: Existem cabos com impedância de 50 Ohms, 93 Ohms, 95 Ohms, 100 Ohms. Dois tipos de cabo coaxial são bastante utilizados: Coaxial fino (Thin Ethernet - 10Base2) Coaxial grosso (Thick Ethernet – 10Base5) 2 Cabo Coaxial Fino (10Base2): O cabo coaxial fino também é conhecido por outros nomes, como 10Base2, Thinnet, Cheapernet. É o meio mais utilizado em redes locais. Sua instalação é facilitada devido ao fato de que o cabo coaxial fino é mais maleável. Possui maior imunidade a ruídos eletromagnéticos de baixa frequência, pois sofre menos reflexões, devido às capacitâncias introduzidas na ligação das estações do cabo, do que o cabo grosso. Nesse tipo de cabo o comprimento máximo do cabo era de 185 metros por segmento de rede e possui uma limitação de estações de trabalho conectada no segmento de 30 maquinas. É possivel interligar até 5 segmentos de redes ao mesmo tempo, utilizando um periferico chamado repetidor, fazendo com que essa rede possa chegar a 925 metros de comprimento e 150 maquinas conectadas nessa rede. Em redes que usava o cabo coaxial fino, a conexão de cada micro com o cabo de rede(barramento) é feita através de conectores BNC em “T”. 3 Cabo Coaxial Grosso: O cabo coaxial grosso, também conhecido como Thicknet ou "Mangueira de jardim amarela", cabo coaxial de banda larga ou 10Base5. O cabo coaxial grosso é também é utilizado para transmissão analógico. Em redes locais, a banda é dividida em dois canais ou caminhos: caminho de transmissão (Inbound) e, caminho de recepção (Outbound).É muito utilizado para aplicações em redes locais com integração de serviços de dados, voz e imagens. Necessita de amplificadores analógicos periódicos, que transmitem o sinal num único sentido, assim, um computador que envia um pacote não será capaz de alcançar os computadores a montante dele se houver um amplificador entre eles. Para solucionar este problema foram criados os sistemas com cabo único e com cabo duplo. No cabo duplo, toda transmissão é feita no cabo 1 e toda recepção ocorre no cabo 2. No cabo único, é alocado bandas diferentes de frequência para comunicação, entrando e saindo por um único cabo. Sua instalação requer prática e pessoal especializado. O seu comprimento máximo é de 500 metros por segmento de rede, permitindo até 100 maquinas por segmento . Como no 10Base2 a conexão entre redes é de 5 segmentos desde que estejam interligados por repetidores, sendo que o comprimentos dessa rede pode chegar a 2,5 Km e 500 maquinas ligadas simultaneamente. A blindagem desse cabo é o dobro comparado a do cabo coaxial fino, porem a impedância é a mesma a do cabo coaxial fino, 50Ω(ohms). Por ser mais grosso e a blindagem maior a sua flexibilidade é mínima, dificultando a passagem por conduítes no ambiente de trabalho, por isso que esse cabo é menos utilizado que o coaxial fino. Vantagens e Desvantagens: Embora o design do coaxial elimine a maioria da interferência, a qualidade do sinal pode ser um problema em ambientes com níveis graves de ruído elétrico. Uma blindagem de cabo com defeito pode permitir a linha cruzada, com os dados saltando de uma linha para outra. Como o coaxial é eletricamente condutivo, ele torna o equipamento vulnerável a danos por descargas elétricas. O cabo de fibra óptica elimina muitos desses problemas básicos. 4 A principal vantagem dos cabos coaxiais está relacionada a sua proteção contra interferências. Graças a blindagem ele é mais resistente contra ruídos e também não gera interferência em relação ao meio externo. Atualmente eles são usados em várias ocasiões, como TVs a cabo e circuito interno de TV. Além disso esses cabos possuem baixo custo de implementação e topologia simples de implementar, sua blindagem permite que o cabo seja longo o suficiente, permite o uso de redes multicanal (broadband). A principal desvantagem está na dificuldade de instalação. Por ser rígido ele pode ser quebrado com mais facilidade além de curvas mais acentuadas influenciar no sinal. Também possuem distâncias limitadas, baixo nível de segurança, dificuldade em fazer grandes mudanças na topologia da rede. Em redes que utilizavam esse tipo de cabo, sendo a maioria topologia linear (barramento), quando um cabo venha a ser romper ou a apresentar falhas, todo o segmento também parava, comprometendo toda a rede, e a dificuldade maior era saber onde estava o problema. Com o avanço da tecnologia ele tem sido substituído por outros padrões nas redes domésticas, como os cabos de par trançado e fibra ótica. Os cabos coaxiais são usados em diferentes aplicações: Ligações de áudio Ligações de rede de computadores Ligações de sinais de radiofrequência para rádio e TV - (Transmissores/receptores) Ligações de radioamador. Cabo par trançado: O cabo par trançado surgiu com a necessidade de se ter cabos mais flexíveis e com maior velocidade de transmissão, ele vem substituindo os cabos coaxiais desde o início da década de 90. Hoje em dia é muito raro alguém ainda utilizar cabos coaxiais em novas instalações de rede, apesar do custo adicional decorrente da utilização de hubs e outros concentradores. O custo do cabo é mais baixo, e a instalação é mais simples. O nome “par trançado” é muito conveniente, pois estes cabos são constituídos justamente por 4 pares de cabos entrelaçados. Os cabos coaxiais usam uma malha de metal que protege o cabo de dados contra interferências externas; os cabos de par trançado por sua vez, usam um tipo de proteção mais sutil: o entrelaçamento dos cabos cria um campo eletromagnético que oferece uma razoável proteção contra interferências externas. Existem basicamente dois tipos de cabo par trançado Os Cabos sem blindagem chamados de UTP (Unshielded Twisted Pair) e os blindadosconhecidos como STP (Shielded Twisted Pair). A única diferença entre eles é que os cabos blindados além de contarem com a proteção do entrelaçamento dos fios, possuem uma blindagem externa 5 (assim como os cabos coaxiais), sendo mais adequados a ambientes com fortes fontes de interferências, como grandes motores elétricos e estações de rádio que estejam muito próximas. Outras fontes menores de interferências são as lâmpadas fluorescentes (principalmente lâmpadas cansadas que ficam piscando), cabos elétricos quando colocados lado a lado com os cabos de rede e mesmo telefones celulares muito próximos dos cabos. Na realidade o par trançado sem blindagem possui uma ótima proteção contra ruídos, só que usando uma técnica de cancelamento e não através de uma blindagem. Através dessa técnica, as informações circulam repetidas em dois fios, sendo que no segundo fio a informação possui a polaridade invertida. Todo fio produz um campo eletromagnético ao seu redor quando um dado é transmitido. Se esse campo for forte o suficiente, ele irá corromper os dados que estejam circulando no fio ao lado (isto é, gera Ruído). Em inglês esse problema é conhecido como cross-talk. A direção desse campo eletromagnético depende do sentido da corrente que esta circulando no fio, isto é, se é positiva ou então negativa. No esquema usado pelo par trançado, como cada par transmite a mesma informação só que com a polaridade invertida, cada fio gera um campo eletromagnético de mesma intensidade mas em sentido contrario. Com isso, o campo eletromagnético gerado por um dos fios é anulado pelo campo eletromagnético gerado pelo outro fio. Além disso, como a informação é transmitida duplicada, o receptor pode facilmente verificar se ela chegou ou não corrompida. Tudo o que circula em um dos fios deve existir no outro fio com intensidade igual, só que com a polaridade invertida. Com isso, aquilo que for diferente nos dois sinais é ruído e o receptor tem como facilmente identificá-lo e eliminá-lo. Quanto maior for o nível de interferência, menor será o desempenho da rede, menor será a distância que poderá ser usada entre os micros e mais vantajosa será a instalação de cabos blindados. Em ambientes normais, porém os cabos sem blindagem costumam funcionar bem. Existem no total, 5 categorias de cabos de par trançado. Em todas as categorias a distância máxima permitida é de 100 metros. O que muda é a taxa máxima de 6 transferência de dados e o nível de imunidade a interferências. Os cabos de categoria 5 que tem a grande vantagem sobre os outros 4 que é a taxa de transferência que pode chegar até 100 mbps, e são praticamente os únicos que ainda podem ser encontrados à venda, mas em caso de dúvida basta checas as inscrições no cabo, entre elas está a categoria do cabo, como na foto abaixo. A utilização do cabo de par trançado tem suas vantagens e desvantagens, vejamos as principais: Vantagens: Preço. Mesma com a obrigação da utilização de outros equipamentos na rede, a relação custo beneficia se torna positiva. Flexibilidade. Como ele é bastante flexível, ele pode ser facilmente passado por dentro de conduítes embutidos em paredes. Facilidade. A facilidade com que se pode adquirir os cabos, pois em qualquer loja de informática existe esse cabo para venda, ou até mesmo para o próprio usuário confeccionar os cabos. Velocidade. Atualmente esse cabo trabalha com uma taxa de transferência de 100 Mbps. Desvantagens: Comprimento. Sua principal desvantagem é o limite de comprimento do cabo que é de aproximadamente 100 por trecho. Interferência. A sua baixa imunidade à interferência eletromagnética, sendo fator preocupante em ambientes industriais. No cabo de par trançado tradicional existem quatro pares de fio. Dois deles não são utilizados pois os outros dois pares, um é utilizado para a transmissão de dados (TD) e outro para a recepção de dados (RD). Entre os fios de números 1 e 2 (chamados de TD+ e TD– ) a placa envia o sinal de transmissão de dados, e entre os fios de números 3 e 6 (chamados de RD+ e RD– ) a placa recebe os dados. Nos hubs e switches, os papéis desses pinos são invertidos. A transmissão é feita pelos pinos 3 e 6, e a recepção é feita pelos pinos 1 e 2. Em outras palavras, o transmissor da placa de rede é ligado no receptor do hub ou switch, e vice-versa. 7 Um cuidado importante a ser tomado é que sistemas de telefonia utilizam cabos do tipo par trançado, só que este tipo de cabo não serve para redes locais. Fibra óptica: Com a explosiva evolução das comunicações, motivadas pela necessidade de aumento de capacidade de tráfego de voz, vídeo e dados de alta velocidade, constantemente nos deparamos com novos conceitos em tecnologias em termo de meios de transporte das informações. É nessa ideia que surge a fibra ótica, que garante nível elevado de fiabilidade a nível de transmissão de sinais e dados, voz e vídeo. Cabos de fibra óptica estão substituindo fios de cobre para aumentar a velocidade de transmissão de informação digital. Estes cabos são feixes de “fios de vidro” extremamente puros que foram revestidas em duas camadas de plástico reflexivo. Uma fonte de luz é ligada e desligada rapidamente a uma extremidade do cabo de transmissão de dados digitais. A luz viaja através dos fios de vidro e de forma contínua reflete fora do interior dos revestimentos plásticos espelhados em um processo conhecido como reflexão total interna. Sistemas baseados em fibra óptica pode transmitir bilhões de bits de dados por segundo, e eles podem até mesmo levar vários sinais ao longo da mesma fibra usando lasers de cores diferentes. Esses cabos são tão finos quanto um fio de cabelo humano que carregam a informação digital ao longo de grandes distâncias. A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características óticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante). Fibra multímodo: A Fibra Multímodo permite a utilização de LED para emissão de luz e necessita de pouca precisão nos conectores para junções e extensões. Esta fibra é utilizada em curtas distâncias e utiliza tamanho máximo de 2 km sem perda de dados o que a configura na utilização apenas em redes domésticas. Em relação ao monomodo é desvantagem utilizar em grandes distâncias, pois usa uma luz de menor frequência – o LED, e enquanto o monomodo utiliza Laser como sinal de luz. Modelos de fibras multímodos: Modelo Degrau: o índice de refração do núcleo é uniforme e diferente da casca, a refração ocorre somente entre o núcleo e a casca. Modelo Gradual: nele o núcleo não possui índice de refração constante, mas este aumenta o eixo central até as bordas, isso faz com que ocorra refração gradual à medida 8 que os pulsos aproximam da borda, foram feitas para telecomunicação e são menores do que fibras de modelo degrau. Dispersões: Dispersão modal: nas fibras de multímodo, o diâmetro do núcleo é maior que o comprimento da onda de luz, permitindo grande quantidade de ondas individuais ou modos, essas ondas diferem na sua velocidade de propagação. Um pulso ficará na saída, mais largo do que na entrada do correspondente fio. Dispersão do material: depende da composição do material da fibra e da largura da fonte luminosa, dependendo do tipo do material a propagação não é a mesma para todos tipos de onda, fazendo com que os pulsos da fonteluminosa se propague com velocidades diferentes, causando alargamento do pulso. Fonte: www.gta.ufrj.br/grad/08_1/wdm1/tiposdefrdras.html Fibra monomodo: A fibra óptica monomodo inicialmente foi desenvolvida para transmitir sinal ópticos em uma escala de 1310 nanômetros, essa fibra têm praticamente as mesmas dimensões do revestimento da fibra óptica multímodo, porém o diâmetro do núcleo dela é significativamente menor, isso acaba deixando praticamente impossível diferenciar os dois tipos de fibra sem um equipamento adequado. Neste tipo de fibra é transmitido apenas um modo de luz que tem um comprimento específico, a taxa de envio de dados dela é limitada a dispersão de polarização que a partir de uma certa distância pode começar a afetar levemente a transferência de sinal. Vejamos agora um exemplo desse tipo de fibra: 9 Neste tipo de fibra se uma um laser infravermelho como fonte de luz, onde o mesmo entra no núcleo em um ângulo de 90 graus fazendo com que os dados sigam uma direção em linha reta proporcionando um aumento de velocidade e distância em relação os dados enviados comparados com a fibra multímodo, podendo ultrapassar a quantidade de 160 Gbits/s. Porém neste meio de propagação se torna muito difícil o alinhamento como conectores e emendas pois a dimensão do seu núcleo é extremamente reduzida, e também se têm um preço muito mais elevado comparando com outros tipos de fibras, já que tudo que a compõem e o que se precisa para fazê-la funcionar é caro. Diferença entre monomodo e multímodo: Existem várias diferenças entre as fibras ópticas multímodo e monomodo, como por exemplo seus núcleos, onde temos na fibra monomodo uma espessura de 8 à 10 micrômetros e já na multímodo esta espessura de núcleo fica em torno de 50 e 62,5. Outra diferença considerável entre as mesma é o fato da monomodo usar apenas um modo de luz proporcionando uma vasta diferença entre o comprimento em que se pode ser usada, chegando a 120 quilômetros enquanto a multímodo pode chegar no máximo a um tamanho de 2 km de distância sem sofrer nenhum tipo de alteração nos dados que transmite. Vejamos a seguir a diferença com que os feixes de luz se propagam em cada uma: 1. fibra óptica multímodo 2. fibra óptica monomodo 10 REFERÊNCIAS • http://coral.ufsm.br/gpscom/professores/Renato %20Machado/ComunicacaoDeDados/ComDados14_novo_Renato.pdf • http://www.projetoderedes.com.br/artigos/artigo_fibras_opticas.php • http://www.techtudo.com.br/artigos/noticia/2012/01/como-funciona-fibra- otica.html • http://www.alessandrobianchini.com.br/artigos/fibra_optica.pdf acesso • http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialfoIII/pagina_5.asp • http://www.dipol.pt/multimodo_e_monomodo_de_cabos_de_fibra_optica_bib 321.htm • http://www.andrecadmo.com.br/2008/09/fibra-monomodo.html • http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2015/11/cabo-coaxial-saiba- quando-usar-e-suasvantagens-e-desvantagens.html • http://www.nti.ufpb.br/~beti/pag-redes/cabos • http://www.ehow.com.br/vantagens-desvantagens-cabos-coaxiais- sobre_3299/ • http://as-tuto.blogspot.com.br/2013/02/o-que-e-cabos-coaxiais.html • https://www.oficinadanet.com.br/post/10155-o-que-e-cabo-coaxial • internet-e-redes.blogspot.com.br 11
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