Aula 4 - Meios de Transmissão

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Fundamentos de Redes de Computadores - Prof. Adalberto de F. Camargo
Meios de Transmissão
Prof. Adalberto de F. Camargo
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Meios de Transmissão
• Meios Guiados
• Par Trançado
• Cabo Coaxial
• Fibra Ótica
• Meios Sem Fio
• Rádio freqüência
• Microondas
• Infra vermelho
• Luz Visível
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Par Trançado
• São pares de fios de aproximadamente 1 mm de 
espessura enrolados de forma helicoidal.
Pares Trançados
• O trançado dos fios minimiza o efeito de indução 
eletromagnética entre os pares de fios, fazendo 
com que as ondas de diferentes partes do fio se 
cancelem.
• Muito utilizados nas redes de telefonia pública e 
redes locais de computadores.
Pares Trançados
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Indução Eletromagnética
• Em 1819, o físico dinamarquês Hans 
Christian Oersted verificou que a agulha 
imantada de uma bússola era desviada 
na presença de um fio sujeito a uma 
corrente elétrica.corrente elétrica.
• Em 1831, o cientista inglês Michael 
Faraday verifica experimentalmente o 
fenômeno da indução eletromagnética.
- +
Bateria
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Cabos de Par Trançado
• São cabos formados conjuntos de 4 pares de fios 
trançados.
• Os cabos de pares trançados podem possuir uma 
blindagem comum (cabo STP - Shielded Twisted Pair) ou 
não (cabos UTP - Unshielded Twisted Pair))
Cabo Par Trançado UTP
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Cabos de Par Trançado
• A categoria de um cabo de par trançado 
depende do número de voltas por centímetro.
• Atualmente, as categorias de cabos de par 
trançado mais utilizadas são a 5 e a 6
Cabo Categoria 3
Cabo Categoria 5
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Cabos Coaxiais
• São cabos formados por um condutor interno de cobre 
encapado por um material isolante, envolvido por um 
condutor externo em malha e encoberto por uma capa 
protetora.
Cabo Coaxial
Núcleo de Cobre
Material Isolante
Condutor Externo em Malha
Capa plástica protetora
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Cabos Coaxiais
• Possui blindagem eletrostática mais eficiente que os 
cabos de pares trançados, podendo se estender por 
maiores distâncias com taxas de transmissão mais 
altas.
• Os dois tipos de cabos coaxiais mais comuns são:
• 50 Ω - utilizados em transmissões digitais
• 75 Ω - utilizados em transmissões analógicas, TV 
a cabo e Internet a cabo.
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Blindagem Eletrostática
• No século XIX, Faraday provou que 
as cargas elétricas se distribuem 
somente na superfície externa dos 
corpos carregados e não em todo o 
seu volume como era esperado.
• Para isso, Faraday inseriu um • Para isso, Faraday inseriu um 
eletroscópio descarregado dentro de 
uma gaiola metálica fortemente 
eletrizada e isolada, e verificou que o 
eletroscópio não se eletrizava
• Esse princípio é utilizado até hoje na blindagem de cabos 
elétricos e equipamentos, impedindo que ondas 
eletromagnéticas externas interfiram no elemento 
blindado.
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Fibras Óticas
• Meio de transmissão onde os sinais se propagam na forma de luz.
• Composta por um núcleo de material transparente envolvida pelo 
cladding, que também é um material transparente, porém com 
índice de refração diferente do núcleo.
• Vantagens da fibra ótica em relação aos fios de cobre: 
• Maior Segurança: A fibra ótica não emite sinais elétricos; • Maior Segurança: A fibra ótica não emite sinais elétricos; 
• Maior Confiabilidade: A fibra ótica é imune a interferências 
eletromagnéticas; 
• Maior Velocidade: A fibra ótica suporta maiores taxas de 
transmissão;
• Maior Distância de Cobertura: A fibra ótica permite a 
transmissão a distâncias de até 10 km utilizando fibras 
multimodo e distâncias ainda maiores com fibras monomodo. 
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Refração
• Refração é a mudança de direção de um feixe de luz, 
quando este atravessa a fronteira entre dois meios 
transparentes, com índice de refração diferentes. 
• O índice de refração de um meio transparente indica a 
relação entre velocidade com que a luz aparentemente se 
propaga através dele e a velocidade da luz no vácuo.
água
ar
observador
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Refração e Reflexão
Luz incidente
Meio Transparente - Ar
Meio Transparente - Água
Luz refratada
Meio Transparente - Água
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Refração e Reflexão
α
1
β
1
α
1
Luz refletida
Luz refratada
Luz incidente
Meio Transparente - Ar
Meio Transparente - ÁguaLuz refratada Meio Transparente - Água
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Refração e Reflexão
α
2
Luz refletida
Luz incidente
α
2
Meio Transparente - Ar
Meio Transparente - ÁguaMeio Transparente - Água
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Refração e Reflexão nas Fibras Óticas
β1 β2
α3
β3 =90º
luz 
luz 
refratada
luz 
refletida
luz 
refratada
luz 
refletida
α3
Fibra ÓticaFibra ÓticaFibra Ótica
Uma parte da luz é 
refletida e outra parte 
é refratada
Uma parte da luz é 
refletida e outra parte 
é refratada
Acima de um ângulo 
limite, praticamente 
toda a luz passa a ser 
refletida
luz 
refletida refletida refletida
α1 α2 α2α1
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Propagação de Luz nas Fibras Óticas
Luz
Incidente
Núcleo
Cladding
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Transmissão de Bits através de Fibras
• Um sistema de transmissão ótica é constituído de três 
componentes: a fonte de luz, o meio de transmissão e o 
receptor/detetor. 
• A fonte de luz pode ser um laser ou um LED (Light Emissor Diode). 
• O meio de transmissão é uma fibra ultrafina de vidro ou de sílica 
fundida, onde o feixe luminoso se propaga. 
• O detetor é um fotodiodo, que é capaz de gerar um pulso elétrico 
quando iluminado por um feixe de luz.
• Nesse sistema, são transmitidos dados binários, que são codificados 
com a presença ou ausência de luz, e que podem ser um sinal de 
voz, sinais de vídeo ou dados de um computador.
1011001 1011001
Fonte
de Luz
ReceptorFibra Ótica
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Modos de Luz
• Tipos de fibra ótica:
• Fibra Multimodo: Permite o tráfego de múltiplos modos de luz 
através da fibra. 
• Fibra Monomodo: Permite a propagação de apenas um modo de 
luz através da fibra. 
• Um modo consiste em um raio de luz de uma determinada freqüência 
(cor) entrando na fibra em um determinado ângulo. 
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Fibras Monomodo x Multimodo
Sessão
Transversal
Perfil do
Índice
Pulso de
Entrada
Caminho
da Luz
Pulso de
Saída
Núcleo
Cladding
Fibra
Multimodo
Degrau
Fibra
Multimodo
Gradual
Fibra
Monomodo
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Fibras Monomodo x Multimodo
Fibra
Multimodo
Fibra
Monomodo
Taxas de
Transmissão
Distância
Coberta
Centenas de Mbps Centenas de Gbps
Até 2 km (índice degrau) ou
10 km (índice gradual)
Até 100 km
(sem repetidores)Coberta
Aplicação
Comum
Fonte de
Luz
Custo
Relativo
(sem repetidores)
Redes Locais Redes de Longa Distância
LEDs LASER
Mais Baixo Mais Elevado
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Dispersão em Fibras
• Múltiplos modos se propagam pela fibra a diferentes 
velocidades, chegando ao destinos em instantes diferentes. 
Este fenômeno é denominado dispersão.
• A dispersão causa o aumento do tamanho do pulso de 
saída, exigindo a diminuição das taxas de transmissão. 
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Laser
Detector
Núcleo
Cladding
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Conectores de Fibra Ótica
• Os conectores também são responsáveis por perdas na 
energia luminosa, tanto no envio como na recepção dos 
sinais.
• Por esse motivo são contabilizados no cálculo da energia 
total perdida ao longo da transmissão.
Conector LC Conector SC Conector ST
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Meios Sem Fio
• Permitem o acesso à informações e recursos 
compartilhados em outros sistemas computacionais 
sem a necessidade de conexão física.
• Os meios de comunicação mais comuns utilizados em 
tecnologias sem fio são:tecnologias sem fio são:
• Ondas de rádio;
• Microondas;
• Infravermelho;
• Luz visível.
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Ondas Eletromagnéticas
• Em 1865, o físico escocês James Clerk Maxwell 
previu que perturbações eletromagnéticas 
geradas por uma corrente elétrica poderiam se 
propagar através do espaço.
• Esse fenômeno foi observado na prática pela 
primeira vez em 1887, pelo cientista alemão primeira vez em 1887, pelo cientista alemão 
Heinrich Hertz, confirmando as teorias 
formuladas por Maxwell.
• Em 1895, o cientista italiano Guglielmo Marconi 
executa a primeira transmissão sem fio de um 
sinal elétrico, utilizando as ondas 
eletromagnéticas. Com isso, inventou o telégrafo 
sem fio.
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Ondas Eletromagnéticas
• O número de oscilações por segundo de uma onda 
eletromagnética é denominado freqüência e é medido 
em Hz, em homenagem a Hertz.
• A distância entre dois pontos de máxima (ou mínima) • A distância entre dois pontos de máxima (ou mínima) 
intensidade de uma onda eletromagnética é denominada 
comprimento de onda, e é representada pela letra grega 
λ (lambda).
• A faixa de freqüências (banda) de uma onda 
eletromagnética determina o seu tipo de comportamento.
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Espectro Eletromagnético
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Espectro Eletromagnético
• VLF (Very Low Frequencies) Freqüências muito baixas (ou ondas muito 
longas), na faixa de 3 kHz a 30 kHz
• LF (Low Frequencies) Freqüências baixas (ou ondas longas), na faixa de 30 
kHz a 300 kHz
• MF (Medium Frequencies) Frequências médias (ou ondas médias), na faixa 
de 300 kHz a 3 MHz
• HF (High Frequencies) Freqüências Altas (ou ondas curtas), na faixa de 3 
MHz a 30 MHzMHz a 30 MHz
• VHF (Very High Frequencies) Freqüências muito altas (ou ondas muito 
curtas), na faixa de 30 MHz a 300 MHz
• UHF (Ultra High Frequencies) Freqüências ultra altas (ou ondas ultracurtas), 
na faixa de 300 MHz a 3,0 GHz
• SHF (Super High Frequencies) Freqüências super altas (ou microondas), na 
faixa de 3,0 GHz a 30,0 GHz
• EHF (Extra High Frequencies) Freqüência extremamente elevada (ou 
microondas), na faixa de 30,0 GHz a 300,0 GHz
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Transmissão por Rádio
• Utilizam ondas eletromagnéticas nas faixas de 
freqüências entre LF e UHF.
• A característica de propagação das ondas 
eletromagnéticas nessa faixa permite a transposição de 
obstáculos como paredes.
• Seu alcance pode atingir algumas dezenas de metros, 
sem a utilização de repetidores.
• Muito utilizada em redes locais sem fio, por permitir 
acesso múltiplo.
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Transmissão por Rádio
WLAN PCI CardWLAN PCI Card
WLAN PCMCIA Card
WLAN Access Point
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Transmissão por Microondas
• Utilizam ondas eletromagnéticas na faixa de freqüências 
SHF.
• Essa faixa de freqüência permite taxas de transmissão 
superiores às obtidas com rádio convencional.
• Ondas eletromagnéticas nessa faixa de freqüências • Ondas eletromagnéticas nessa faixa de freqüências 
trafegam somente em linha reta, sendo sensíveis a 
obstáculos e exigindo “visada” entre os pontos 
conectados.
• Seu alcance pode atingir algumas dezenas de 
quilômetros, sem a utilização de repetidores.
• Estão sujeitas à interferências devido à fatores climáticos 
como chuva, neblina e neve.
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Transmissão por Microondas
Visada entre Antenas
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Antena 802.16
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Transmissão por Microondas
Torre de Retransmissão Detalhe
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Transmissão por Infravermelho
• Apesar de utilizar uma faixa superior às microondas, as taxas 
de transmissão normalmente são inferiores devido à maior 
dificuldade de modulação.
• Devido ao baixo custo, são utilizadas 
normalmente em aparelhos de 
controle remoto e PANs (Personal
Area Networks), para a interconexão Area Networks), para a interconexão 
de celulares, PDAs, impressoras e 
computadores.
• Ondas eletromagnéticas nessa faixa 
de freqüências se comportam de 
forma análoga à luz visível, estando 
o seu alcance restrito a uma sala.
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Transmissão por Luz Visível
• Utilizam luz visível coerente (LASER) como portadora, 
sem a utilização de um meio guiado.
• Pouco utilizada, devido à sensibilidade a interferências por 
chuva, neblina, neve e calor.
Região de
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Fotodetector
Laser
Calor irradiado
pelo prédio.
Região de
visão turbulenta