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Infra-Estrutura de Redes Estudo da Camada física Unidade 4 Coaxial e Par Trançado

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Page 1: Estudo da Camada física - · PDF fileInfra-Estrutura de Redes Meios de transmissão Para os meios de comunicação com fio, tem-se 2 grupos de classificação de atributos físicos

Infra-Estrutura de Redes

Estudo da Camada física

Unidade 4

Coaxial e Par Trançado

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Infra-Estrutura de Redes

Meios de comunicação

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Infra-Estrutura de Redes

Meios de transmissãoPara os meios de comunicação com fio, tem-se 2 grupos de

classificação de atributos físicos e elétricos.Características físicas

Possui 3 elementos: condutor, isolante e capa externa.Condutor: é o meio do sinal físico. É composto de cabos de

cobre ou fibras de vidro ou plástico.Isolante: serve como “barreira protetora” para o condutos, para

evitar que o sinal “escape” e que nenhuma interferência elétrica “entre”.

Capa externa: feita de PVC ou Teflon.Condutor

Capa Plástica

Isolante

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Infra-Estrutura de Redes

Características físicas

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Infra-Estrutura de Redes

Cabo coaxial

Mais utilizado no início das redes;

Quanto maior a qualidade, menor sua maleabilidade, dificultando instalações para redes de computadores; Quanto menor a qualidade, maior o comprometimento com velocidades e distâncias;

Trabalham com velocidades na casa de Mbps;

Vantagens: resistência, melhor imunidade a ruídos, menor fuga eletromagnética.

Desvantagem: velocidade, preço, maior custo das interfaces para ligação ao cabo.

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Infra-Estrutura de Redes

Isolamento externo Malha metálica Isolamento flexível Condutor central

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Infra-Estrutura de Redes

Características de TransmissãoAnalógica

Muitos amplificadores em poucos kmSuperior a 500MHz.

Digital Repetidores a cada 1 Km Distâncias menores para altas taxas

Cabo coaxial

Aplicações do Cabo Coaxial

Distribuição de Televisão: TV a CaboTransmissões telefônicas de longas distâncias: Está sendo

substituído por fibraEnlaces de redes locais de curta distância

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Infra-Estrutura de Redes

Conhecido como 10Base5 é utilizado para transmissão com integração de serviços de dados, voz e imagens, com impedância de 75Ω. Características:

Utilização especificação RG-213 A/U.Tamanho máximo do segmento: 500 metros.Tamanho mínimo do segmento: 2,5 metros.Número máximo de segmentos: 5Tamanho máximo: 2.500 metros.Transmissão em banda base, código Manchester em modo

full-duplex.Taxa de transmissão: 100 a 150 MbpsAcesso ao meio: FDM.

Cabo coaxialTipos de cabo coaxial – Coaxial Grosso

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Infra-Estrutura de RedesCabo coaxialTipos de cabo coaxial – Coaxial Grosso

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Infra-Estrutura de Redes

Conhecido como 10Base2 é utilizado para transmissão digital, com impedância de 50Ω. Características:

Utilização especificação RG-58 A/U.Tamanho máximo do segmento: 185 metros.Tamanho mínimo do segmento: 0,45 metros.Número máximo de segmentos: 5Tamanho máximo total com repetidores: 925 metros.Tamanho máximo sem repetidores: 300 metros.Capacidade de equipamentos por segmento: 30.Transmissão em banda base, código Manchester em modo

half-duplex.Taxa de transmissão: 10 a 50 MbpsTopologia mais comum: barramentoAcesso ao meio: CSMA/CD.

Cabo coaxialTipos de cabo coaxial – Coaxial fino

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Infra-Estrutura de Redes

O Conector Coaxial BNC (Bayonet- Naur Conecter)

Os conectores BNC podem ter pequenos curtos-circuitos intermitentes que frustram as tentativas de diagnóstico das falhas, pois desaparecem quando são tocados.

Na comprar de um tipo de conector BNC recomenda-se evitar os do tipo "sem pressão". Os mesmos utilizam seções aparafusadas para prendê-los ao cabo, e, não são tão confiáveis quanto um bom conector de pressão.

O preparo cuidadoso do cabo é importantíssimo para estabelecer uma conexão adequada do conector ou uma conexão, que não tenha um circuito aberto entre o conector e a malha de cobre do cabo.

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Infra-Estrutura de Redes

O Conector Coaxial BNC

Conector “T”Conector “BNC”

Conector “Terminador”

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Infra-Estrutura de RedesLigação na rede

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Infra-Estrutura de Redes

Cabo par trançadoO cabo par trançado surgiu com a necessidade de se ter cabos mais

flexíveis e com maior velocidade de transmissão. Este cabo consiste em um par de fios elétricos de cobre ou aço

recoberto de cobre. Os fios são recobertos de uma camada isolante, geralmente de plástico, e entrelaçados em forma de trança. Este entrelaçamento é feito para se evitar a interferência eletromagnética entre cabos vizinhos e para aumentar a sua resistência.

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Infra-Estrutura de Redes

Cabo Par trançado

(a) Categoria 3(b) Categoria 5

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Infra-Estrutura de Redes

Além da aplicação de cabo de rede atualmente utilizada, o cabo partrançado é muito utilizado em telefonia, ligando aparelhos telefônicosa centrais ou a um centro de comutação privado (PABX).

Cabo Par trançado

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Infra-Estrutura de Redes

Categoria Suporte e aplicação

Categoria 1 Sistemas de telefonia (transmissão de voz, inadequado para transmissão de dados)

Categoria 2 UTP tipo 3 (IBM), baixo desempenho, uso para voz e dados em baixa velocidade de transmissão, até 4Mbps

Categoria 3 Transmissão até 16MHz, voz, taxa até 10Mbps - 10Base-T, pode ser usado em redes Ethernet, Fast Ethernet, e Token Ring.

Categoria 4 Dados e voz, transmissão até 20MHz, taxa até 16Mbps - Ethernet, Fast Ethernet, e Token Ring.

Categoria 5 Dados e voz, transmissão até 100MHz, taxa até 100Mbps 100Base-TX (Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring e ATM de 155 Mbps)

Categoria 5e Dados e voz, taxa de 200 MHz e Taxa de transmissão até 1000Mbps1000Base-T (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring e ATM de 155 Mbps)

Categoria 6 Gigabit com eletrônica simplificada e vídeo até canal 28

Categoria 7 Aplicações com vídeo CATV (600 a 1000 MHz)

CategoriasSão divididos em 5 categorias, levando em conta o nível de segurança e a

bitola do fio (AWG), onde os números maiores indicam fios com diâmetros menores.

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Infra-Estrutura de RedesEIA/TIA - 568

Especifica somente cabos de pares, trançados ou não, sem blindagem.Descreve especificações de desempenho do cabo e sua instalação.É um padrão aberto, não contendo marca de nenhum fabricante.

EIA - Categorias 1 e 2

Categoria 1Especificações técnicas pouco precisas. Cabos não trançado AWF 22 ou 24. Grande variação de impedância e atenuação.Não recomendado para taxas de sinalização superiores a 1 Mbps.

Categoria 2Pares trançados AWG 22 ou 24.Largura de banda máxima de 1 MHz.Não é testado com relação à paradiafonia.Derivado da especificação de cabo Tipo 3 da IBM.

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Infra-Estrutura de Redes

EIA - Categorias 3 e 4

Categoria 3Pares trançados sólidos AWG 24.Impedância de 100 ohms.Testado a 16 MHz para atenuação e paradiafonia.Utilizável até 16 Mbps.Padrão mínimo para 10Base-T.Bom para token ring a 4 Mbps.

Categoria 4Pares trançados sólidos AWG 22 ou 24.impedância de 100 ohms.testado para largura de banda de 20Mhz

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Infra-Estrutura de Redes

EIA - Categoria 5Pares trançados AWG 22 ou 24.Impedância de 100 ohms.Testado para largura de banda de 100 MHz.Pode ser usado para taxas de 100 Mbps.É recomendado para as novas instalações, de modo a ser aproveitado em futuros aumentos de taxa de transmissão.

EIA - Categoria 6Pode ser usado para taxas de 1 Gbps.

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Infra-Estrutura de Redes

Cabos são agrupados em pares (4 ou 25 para redes de computadores, 10,20,30,50...3600 para a telefonia) e revertidos por uma camada plástica.

O cabo de par trançado é o meio de transmissão de menor custo por comprimento no mercado. A ligação de nós ao cabo é também extremamente simples e de baixo custo.

A desvantagem é a sensibilidade à interferência e ao ruído (eletromagnéticos e radio frequência) inclusive "cross-talk" (cruzamento de conversas) de fiações adjacentes. Esses efeitos podem, entretanto, ser minimizados com blindagem adequada.

Tipos de cabo par trançado:Par trançado sem blindagem (UTP)Par trançado com blindagem (STP).

Vale destacar que várias empresas já perceberam que, em sistemas de baixa frequência, a imunidade a ruídos é tão boa quanto a do cabo coaxial.

Cabo Par trançado

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Infra-Estrutura de Redes

Par Trançado sem Blindagem (UTP-Unshielded Twisted Pair)

O cabo UTP é composto por pares de fios, sendo que cada par é isolado um do outro e todos são trançados juntos dentro de uma cobertura externa. Como não possui uma blindagem física, sua proteção se dá através do efeito de cancelamento que reduz a diafonia entre os pares de fios e diminui o nível de interferência eletromagnética.

Este cabo também está sujeito a um grau maior de atenuação (diminuição de sinal com a distância). Esta distância não pode exceder 100 metros de comprimento. Essa atenuação faz com que os sinais se tornem ilegíveis após as distâncias especificadas, a menos que um repetidor seja usado.

Cabo UTP Cabo STP

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Infra-Estrutura de Redes

UTP – Vantagens

Não tem blindagem, portanto não necessita de Aterramento.Mantém impedância constante de 100 OHMS sem terminadores.Cabo leve, fino, de baixo valor por metro (R$ 1,00) e de

conectores baratos para 8 (oito) contatos (R$ 1,00).No cabeamento estruturado para o cabo UTP, quando há mal

contato ou o cabo é interrompido, apenas um micro pára de funcionar, enquanto o resto da Rede continua funcionando normalmente.

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Infra-Estrutura de Redes

Par Trançado com Blindagem (STP – ShieldedTwisted Pair)

Possui uma blindagem interna envolvendo cada par trançado componente do cabo, cujo objetivo é reduzir a diafonia.

Um cabo STP geralmente possui 2 pares trançados blindados e podem alcançar uma largura de banda de 300 Mhz em 100 metros de cabo.

As taxas de transmissão e restrições de distância do STP são idênticas às do UTP. Uma desvantagem em relação ao UTP é que a blindagem torna o cabo menos flexível e requer aterramento elétrico.

Cabo UTP Cabo STP

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Infra-Estrutura de RedesConector MJ-8V (Modular Jack de 8 vias)

O conector MJ-8V de oito fios é a alma dos sistemas de cabeamento com cabo par-trançado. O clique de um MJ-8V praticamente garante uma boa conexão entre o plugue e o soquete. Esse conector é pequeno, barato e fácil de instalar.

O conector MJ-8V depende da força física aplicada para fixar uma conexão mecânica, que normalmente é obtida com uma ferramenta de pressão. A ferramenta de pressão do MJ-8V com freqüência é chamada de "pressionador de plugue" devido a suas características de funcionamento. Ao acoplar o conector plástico ao cabo, você o coloca na ferramenta, prende os fios dentro dele e depois aperta a ferramenta para forçar a junção.

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Infra-Estrutura de RedesConector MJ-8V (Modular Jack de 8 vias)

Dimensões

Numeração dos pinosConector Macho

Conector Macho

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Infra-Estrutura de RedesConector MJ-8V (Modular Jack de 8 vias)

Ilustraçãoconector Fêmea

Conector Fêmea

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Infra-Estrutura de Redes

Padrões de Conectorização:

Branco-Marrom/Marrom4Branco-Verde/Verde3Branco-Laranja/Laranja2Branco-Azul/Azul1

CorPar

Cód

igo

de C

ores

:

Marrom8Branco-marrom7Laranja6Branco-azul5Azul4Branco-laranja3Verde2Branco-Verde1

ParPosiçãoPadrão T568A

Marrom8Branco-marrom7Verde6Branco-azul5Azul4Branco-verde3Laranja2Branco-laranja1

ParPosiçãoPadrão T568B

Conector MJ-8V

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Infra-Estrutura de RedesCabo par-trançado

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Infra-Estrutura de Redes

Avaliando as Interferências na

Transmissão

Unidade 3

Meios metálicos

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Infra-Estrutura de Redes

Problemas na Comunicação de Dados

Ruído

Energia eletromagnética indesejada que e inserida em algum lugar entre o transmissor e receptor.

Principal fator limitador no desempenho dos sistemas de comunicações.

A quantidade é medida em termos da razão entre a potência do sinal e a potência do ruído, chamada Relação Sinal/Ruído (SNR), que normalmente é medida em dB (decibel). Quanto maior for a SNR, melhor será a comunicação.

S/N = 10 log10 (S/N)

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Infra-Estrutura de Redes

Ruído

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Infra-Estrutura de Redes

Categorias do ruído

Ruído Térmico (ruído branco)Agitação térmica dos elétrons em um condutorSempre presente;Gerado por equipamentos internos, inerentes à

transmissão de dados na rede (repetidores, receptores, transmissores) ou através de fontes externas (transformadores, aparelhos elétricos, etc);

Não pode ser eliminado.

Ruído de Impulso:Sinal do tipo não contínuo, consistindo em pulsos

irregulares ou picos de ruído de curta duração e amplitude relativamente alta;

Gerado por distúrbios eletromagnéticos externos (relâmpagos e falhas no sistema de comunicação)

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Infra-Estrutura de Redes

Ruído

O que o computador lêSinal Digital e Ruído

Sinal Digital

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Infra-Estrutura de Redes

Categorias do ruído

Ruído de IntermodulaçãoSinais de diferentes frequencias compartilham o mesmo

meio de transmissão;Por exemplo: 2 sinais (um de 4 KHz e outro de 8 KHz)

podem produzir energia de 12 KHz. Pode interferir num sinal de 12 KHz;

Linha cruzada (crosstalk)Bastante comum em sistemas telefônicos.Ocorre quando um sinal gera interferência entre

computadores próximos.Possui ordem de magnitude igual ou menor que o ruído

térmico.

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Infra-Estrutura de Redes

Queda de um sinal com a distância, em qualquer meio físico de transmissão. Normalmente é expressa em dB/unidade de tempo.

Ocorre pela perda da energia por calor e por radiação.Nas transmissões analógicas utiliza-se amplificadores de

sinal. Nas transmissões digitais pode ser contornada pelo uso de

repetidores que realizam a regeneração do sinal original, desde que a atenuação não ultrapasse um determinado valor máximo.

O número de repetidores não deve exceder o limite máximo determinado pelo tipo de meio físico.

Atenuação

Problemas na Comunicação de Dados

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Infra-Estrutura de Redes

Atenuação

Problemas na Comunicação de Dados

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Infra-Estrutura de Redes

São alterações determinísticas e sistemáticas da forma de onda do sinal, causadas pelas características de transmissão imperfeitas do canal.

Mudança indesejada na forma da onda.Assim como o ruído também causa degradação na qualidade

e o desempenho do canal.É passível de compensação pela adição de componentes

elétricos passivos e/ou ativos ao canal, que eliminem ou minimizem seus efeitos.

Problemas na Comunicação de DadosDistorção

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Infra-Estrutura de Redes

Ocorre sempre que é transmitido o sinal sobre um certo canal.Conhecendo o canal, pode-se predizer o que irá acontecer

sobre qualquer sinal que seja transmitido por ele.Resistência: característica do materialCapacitância: capacidade de armazenamento de energia.

Cresce com o comprimento do cabo.Indutância: resistência por campo magnético criado em

torno do fio pela passagem de corrente elétrica.

Problemas na Comunicação de DadosDistorção

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Infra-Estrutura de Redes

Distorção - Tipos

Por Atenuação

Por Retardo

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Infra-Estrutura de Redes

Por atenuação: perda da potência do sinal emitido, diminuindo, em consequencia, a relação sinal/ruído.

Por retardo: mudança da fase do sinal. As componentes do sinal sofrem saltos de fase não linear provocando um atraso maior nas freqüências que estão à margem da banda de passagem.

Distorção - Tipos

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Infra-Estrutura de Redes

Reflexão do sinal pela linha de transmissão, podendo corromper os sinais que estão sendo transmitidos, devido a alta impedância da linha.

Impedância: resistência à passagem de um sinal quando energizado.

Para diminuir o efeito da impedância utiliza-se terminadores e transceptores.

Para transmissões pela linha telefônica é comum o uso de canceladores de eco em pontos onde a impedância não pode ser alterada.

Eco

Problemas na Comunicação de Dados

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Infra-Estrutura de Redes

AtenuaçãoDiafoniaAtraso de propagação ou DELAYPerda de retorno ou RL (Return Loss)Paradiafonia ou NEXT (Near End Crosstalk)Telediafonia ou FEXT (Far End Crosstalk)PSNEXT (Power Sum NEXT)ELFEXT (Equal Level Far End Crosstalk)PSELFEXT (power Sum ELFEXT)

Parâmetros de transmissão em cabos metálicos

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Infra-Estrutura de Redes

Atenuação: Perda de potência que o sinal sofre ao percorrer o meio entre o transmissor e o receptor, expressa em dB.

Diafonia: Medida da interferência elétrica gerada em um par pelo sinal que está trafegando em um par adjacente dentro de um mesmo cabo. Menor interferência melhor desempenho.

Parâmetros de transmissão em cabos metálicos

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Infra-Estrutura de Redes

Atraso de Propagação ou DELAY: Tempo que o sinal leva para percorrer o meio de transmissão, expresso em nanosegundos.

Perda de Retorno ou RL (Return Loss): Medida do sinal refletido causado por defeitos na fabricação ou dobra dos cabos metálicos ou ainda pelo descasamento de impedância entre o cabo e os dispositivos de conexão de rede, expresso em dB.

Parâmetros de transmissão em cabos metálicos

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Infra-Estrutura de Redes

Paradiafonia ou NEXT (Near End Crosstalk): Imunidade à interferência dos pares de um cabo em relação ao sinal de entrada que trafega em um par específico no mesmo cabo e na mesma extremidade, expressa em dB.

Telediafonia ou FEXT (Far End Crosstalk): Semelhante ao NEXT só que na extremidade oposta à entrada do sinal, expressa em dB.

PSNEXT (Power Sum NEXT): Somatório dos níveis de ruído gerado entre 3 pares do cabo metálico, expresso em dB.

ELFEXT (Equal Level Far End Crosstalk NEXT): É a interferência de um sinal que trafega por um determinado par, sobre um par vizinho na outra extermidade do cabo, em dB.

PSELFEXT (Power Sum ELFEXT): Somatório dos níveis de ruído gerado por múltiplas fontes de sinal na extremidade distante do cabo, com referência ao sinal de entrada nesse mesmo cabo, expresso em dB.

Parâmetros de transmissão em cabos metálicos

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Infra-Estrutura de Redes

Blindagem: em cabo blindado, cada par de fios ou grupo de pares de fios é envolto por uma trança ou malha metálica.

Cancelamento: o fluxo de corrente de um fio cria um pequeno campo eletromagnético circular ao redor dele. Utiliza-se então a trança dos fios para oferecer uma autoblindagem para os pares de fios contidos em um cabo.

Técnicas de proteção para cabos metálicos

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Infra-Estrutura de Redes

Estudo da Camada física

Unidade 4

Fibra Óptica

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Infra-Estrutura de Redes

Fibra ópticaDesde que foram desenvolvidas, as fibras ópticas representam

uma revolução na forma de transmitir informações.Em 1966, num comunicado dirigido à Bristish Association for the

Advancement of Science, os pesquisadores K. C. Kao e G. A . Hockham da Inglaterra propuseram o uso de fibras de vidro e luz, em lugar de eletricidade e condutores de cobre na transmissão de mensagens telefônicas.

A transmissão de sinais de dados ocorre na forma de fachos modulados de luz.

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Infra-Estrutura de Redes

A fibra óptica é um filamento de vidro, material dielétrico, constituído de duas partes principais, o núcleo, por onde se propaga a luz, e a casca que serve para manter a luz confinada no núcleo. Cada um destes elementos, núcleo e casca, possuem índices de refrações diferentes fazendo com que a luz percorra o núcleo refletindo na fronteira com a casca.

Fibra óptica

coberturacascanúcleo

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Infra-Estrutura de RedesFibra óptica

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Infra-Estrutura de RedesFibra óptica

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Infra-Estrutura de Redes

AplicaçõesRedes de telecomunicações;Conexões de redes locais LANs e WANs;Redes de comunicações em ferrovias e metrôs;Redes para controle de distribuição de energia elétrica;Redes de transmissão de dados;Redes de distribuição de sinais de radiodifusão e televisão;Redes de estúdios, cabos de câmeras de televisão;Redes industrias, em monitoração e controle de processos;Interligação de circuitos dentro de equipamentos;Aplicação de controle em geral como em fábricas e

maquinários ;Em veículos motorizados, aeronaves, trens e navios.

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Infra-Estrutura de Redes

As fontes de transmissão de luz podem ser diodos emissores de luz (LED) ou lasers semicondutores. O cabo óptico com transmissão de raio laser é o mais eficiente em potência devido a sua espessura reduzida. Já os cabos com diodos emissores de luz são muito baratos, além de serem mais adaptáveis à temperatura ambiente e de terem um ciclo de vida maior que o do laser.

Os sinais elétricos do computador emissor são convertidos para sinais ópticos por uma fonte luminosa.

Quando a fonte é de LED, a presença de luz representa o 1 e a ausência o 0.

Na fonte laser, que emite luz continuamente em nível baixo, um 0 é representado pelo nível baixo e um 1 é representado por um pulso de alta intensidade.

Este tipo de conversão é chamado de modulação de intensidade.

Fibra óptica

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Infra-Estrutura de Redes

Para criarmos um sistema de comunicação através de fibras ópticas, precisamos de alguns elementos, além da fibra tais, como receptores e transmissores, que transformam o sinal elétrico em luminoso, e vice versa.

Os transmissores ópticos são responsáveis pela conversão dos sinais elétricos em sinais ópticos que serão transportados pela fibra.

Apesar de terem um custo mais elevado, os cabos de fibra óptica não sofrem interferências com ruídos eletromagnéticos e com radio frequências e permitem um total isolamento entre transmissor e receptor. Portanto, quem deseja ter uma rede segura, preservar dados de qualquer tipo de ruído e ter velocidade na transmissão de dados, os cabos de fibra óptica são a melhor opção do mercado.

O tipo de cabeamento mais usado em ambientes internos é o de par trançado, enquanto o de fibra óptica é o mais usado em ambientes externos.

Fibra óptica

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Infra-Estrutura de Redes

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Infra-Estrutura de Redes

Fibra óptica – Vantagens

Banda passante: alta, na ordem de Mbps, Gbps, Tbps.Perdas de transmissão baixa: é apenas reduzido ligeiramente após a

propagação de grandes distâncias;Pequeno tamanho e peso: resolve o problema de espaço e de

congestionamento de dutos no subsolo das grandes cidades e em grandes edifícios comercias. Ideal em aviões, navios e satélites;

Imunidade a interferências: não sofrem interferências eletromagnéticas;

Isolação elétrica: não precisa se preocupar com aterramento e problemas de interface de equipamento, uma vez que é constituída de vidro ou plástico, que são isolantes elétricos;

Matéria-prima abundante: é constituída por sílica, material abundante e não muito caro.

Maiores distâncias de transmissão (250km);

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Infra-Estrutura de Redes

Fibra óptica – Desvantagens

Fragilidade das fibras ópticas: deve-se tomar muito cuidado ao manusearmos uma fibra óptica, pois elas quebram facilmente;

Dificuldade de conexões das fibras ópticas: por ser de pequena dimensão, exigem procedimentos e dispositivos de alta precisão na realização de conexões e emendas;

Impossibilidade de alimentação remota de repetidores: requer alimentação elétrica independente para cada repetidor, não sendo possível a alimentação remota através do próprio meio de transmissão;

Falta de padronização dos componentes ópticos: o contínuo avanço tecnológico e a relativa imaturidade não têm facilitado o estabelecimento de padrões.

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Infra-Estrutura de Redes

Tipos de fibra ópticaAs categorias são definidas de acordo com a forma como a luz se

move dentro do cabo. Podem ser:monomodomultimodo.

Modo Múltiplo (multimodo)Diâmetro do núcleo varia de 50µm a 100µm.Raios de luz de diferentes ângulos refletidos ao longo da fibra

viajam pelo núcleo. Como consequencia alguns raios chegarão na outra extremidade do cabo mais tarde do que outro. Para a informação pode ocorrer uma certa porção de distorção de sinal na ponta receptora de uma transmissão.

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Infra-Estrutura de Redes

Modo simples (monomodo)

Diâmetro do núcleo varia de 7µm a 9µm, bem mais finas que a múltiplo.

Neste caso não acontece o reflexo da luz pela parede interna da fibra e apenas um raio de luz pode ser transmitido, tendo como consequencia pouca distorção do sinal que sai, mesmo em grandes distâncias e alta taxa de dados.

A diferença prática os tipos de fibras é que a simples transportará sinais por distâncias maiores e em velocidades mais altas, porém é mais cara e mais difícil de instalar. A simples também é mais fina, o que a torna ainda mais difícil de manusear. Os do tipo múltiplo são comumente usados em redes locais e em campus universitários.

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Infra-Estrutura de Redes

Tipos de Cabos de fibra ópticaPodem ser:

LooseTight

Loose (modo solto): Nesta técnica, um tubo longo, com diâmetro muito maior do que a fibra, contém a mesma, isolando-a das tensões do cabo. O tubo é preenchido, geralmente, com um material viscoso. Esta técnica é boa para cabos ópticos submetidos a tensões durante a instalação ou operação (cabos aéreos e submarinos).

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Infra-Estrutura de Redes

Tipos de Cabos de fibra óptica

Tight (modo compacto): Neste tipo de cabo, uma camada protetora de plástico duro é colocado sobre a fibra revestida. Apesar dos problemas com tensões, este cabo apresenta uma espessura menor e maior resistência ao esmagamento. São utilizados, geralmente, quando se necessita dimensões pequenas e cabos que precisem muita resistência ao esmagamento.

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Infra-Estrutura de Redes

Conectores para Cabos de FibraDos 8 tipos de conectores de fibra ótica existentes, o mais comuns:

ST, SMA e SC.

ST: é o conector mais comumente usado em instalações comerciais. Originalmente projetado pela AT&T, ele foi adotado por muitas empresas. A maioria dos cursos ensina as técnicas de instalação de conectores ST. O centro do conector ST é uma ponteira de ferro de 2,5 mm que é colada à fibra. A própria fibra aparece na extremidade da ponteira de ferro. Para transmitir o maior volume possível de luz, a fibra deverá ser lixada manualmente ou com uma máquina até que fique sem rebarbas. O invólucro externo do conector ST é semelhante ao invólucro do conector coaxial BNC no sentido de que a conexão do plugue à tomada é feita da mesma forma nos dois.

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Infra-Estrutura de Redes

Conectores para Cabos de FibraSMA: Semelhante ao ST, mas utilizado em alguns equipamentos de

fabricantes europeus. Contêm um invólucro externo aparafusado. Esse tipo de conexão é mais resistente principalmente sob grandes vibrações. É desenvolvido pela AMP e padronizado pela NATO e pelas forças armadas americanas. Existem dois estilos de conector SMA, um com uma ponta grossa, como o conector ST e outro com uma ponta mais fina, que permite um melhor alinhamento.

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Infra-Estrutura de Redes

SC: proporciona uma conexão "a prova de puxões" que às vezes é usada em cabos onde há divisões. A exemplo do SMA, o conector SC pode conter duas fibras e garante uma conexão adequada entre elas. No entanto, trata-se de um conector de difícil instalação. A melhor opção é usar cabos inteiros, sem divisões.

Conectores para Cabos de Fibra

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Infra-Estrutura de Redes

A norma que rege que a atenuação máxima de emendas ópticas não pode exceder o valor de 0,3 dB, independente do tipo de emenda. Podem ser:

Por FusãoMecânicas

Por Fusão: neste tipo de emenda as duas extremidades a serem unidas são aquecidas até o ponto de fusão, enquanto uma pressão axial adequada é aplicada no sentido de unir as partes. Importante deixar ambas as extremidades separadas por uma distância de 10 a 15um, para permitir a dilatação do vidro.

Emendas

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Infra-Estrutura de RedesEmendas

1= Eletrodo de ligação

2 = Fio Níquel - cromo

3 = Fibras visão frontal

3´= Fibras visão traseira

Obs: Na prática tem-se conseguido atenuação em torno de 0.05 dB

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Infra-Estrutura de Redes

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Infra-Estrutura de Redes

Mecânica: Este tipo de emenda encontra muita aplicação no reparo emergencial de cabos ópticos. Consiste na utilização de conectores mecânicos, com a utilização de cola e polimento. Alguns tipos não se baseiam no polimento, devendo neste caso as fibras serem muito bem clivadas.

Emendas

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Infra-Estrutura de RedesQuadro de resumo

UTP STP COAXIAL FIBRA ÓPTICA

Instalação Fácil Relativamentefácil

Relativamentefácil

Difícil

Capacidadeutilizada emredes

100Mbps 16Mbps 10Mbps 2Gbps

Capacidadepotencial

155Mbps 500Mbps 100Tbps

Nodos porsegmento

2 2 30 (10base2)100 (10base5)

2

Atenuação Grande(alcance decentenas demetros)

Grande(alcance decentenas demetros)

Menor do que opar trançado(alcance dealgunsquilômetros)

Baixa (alcance dedezenas dequilômetros)

Interferênciae invasão

Vulnerável ainterferência einvasão

Menosvulnerável doque o UTP

Menosvulnerável doque o STP

Não é afetado porinterferênciaseletromagnéticase invasão

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Infra-Estrutura de RedesQuadro de resumo

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Infra-Estrutura de Redes

Avaliando as Interferências na

Transmissão

Unidade 3

Meios Ópticos

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Infra-Estrutura de Redes

Interferências

Atenuação: perdas na transmissão do feixe de luz. Varia deacordo com o comprimento de onda de luz utilizado e as perdasligadas ao material utilizado na fabricação da fibra.

Definida pela relação entre a potência luminosa na entradada fibra e a potência luminosa na sua saída.

Deve-se levar em conta também as perdas de emendas econexões entre segmentos de fibra e no acoplamento das fibrascom as fontes e detectores luminosos.

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Infra-Estrutura de Redes

Interferências

Absorção: dissipação de parte da energia transmitida numafibra óptica em forma de calor (absorção material) ou emcomprimentos de onda óptica específicos.

Espalhamento: desvio de parte da energia luminosa pelosvários modos de propagação em várias direções.

Deformações mecânicas: Perdas causadas pormicrocurvaturas e macrocurvaturas, originados de esforços naconfecção e/ou instalação dos cabos.

Dispersão: alargamento dos pulsos transmitidos em umafibra óptica

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Infra-Estrutura de Redes

Interferências

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Infra-Estrutura de Redes

Perda de Retorno: também conhecida como reflectância, consiste na quantidade de potência óptica refletida na conexão, sendo que essa luz retorna até a fonte luminosa.

Margem de Desempenho: é o balanço entre as perdas admitidas no sistema e a atenuação do segmento. Se for maior que zero o sistema opera com qualidade.

Faixa dinâmica do receptor: é a atenuação ao longo do meio de transmissão para não ocorrer a saturação do receptor, prejudicando o desempenho de todo o sistema. É medido em dB.

Parâmetros de transmissão em cabos ópticos

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Infra-Estrutura de Redes

Estudo da Camada física

Unidade 4

Meios sem fio

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Infra-Estrutura de RedesWireless

“rede de computador sem a necessidade de usar cabos”ou simplesmente

“rede sem fio”

A infra-estrutura: o ar ou o vácuo.

Tecnologias destinadas à transmissão de dados:Raios infravermelhos: presente no controle remoto.Bluetooth: telefone celularWi-fi: notebook e PDA.WiMax

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Infra-Estrutura de RedesInfravermelho

Raios próximos à luz visível.Não ultrapassam paredes.Estão sujeitos a interferênciasRestringida a ambientes fechadosOperando a 1 Mbps ou 2 Mbps.

Formas de realização:reflexão (difusão): comunicação entre o emissor e um ou

mais receptores é realizada através de um ponto dereflexão. não deve existir obstáculo

linha direta (direta): focados e dirigidos diretamente a umreceptor sem ponto intermediário.

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Infra-Estrutura de Redes

Conversor IR - Serial

Notebook com porta IRTeclado IR para Palm

IR Wireless Access Point

AP para Palm

Infravermelho

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Infra-Estrutura de Redes

Baseia-se em transmissão de RF (rádio-frequencia), ondas onidirecionais.Composto por estações terrestres (antenas parabólicas) e meios de

transporte orbital (satélite).Sinal enviado da unidade da terra = uplink;Sinal recebido enviado do satélite = downlink;

Órbita geossíncrona ou geoestacionária (GEO)= 22.000 milhas ou36.000 Km distante da linha do equador;Satélite Estacionário = satélite GEO que completa sua volta em

torno da Terra ao mesmo tempo que esta contorna seu eixo;Delay 274, 470, 1050 ms. Microondas: atraso de 3ms/km. Cabo

coaxial: atraso de 5ms/km.

Ondas de Satélite

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Infra-Estrutura de Redes

Linha Equador

Terra

downlinkuplink

órbitaSatélite GEO estacionário

Antena parabólica

transmissora

Antena parabólica receptora

Curvatura da Terra

Ondas de Satélite

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Infra-Estrutura de Redes

A capacidade da largura de banda depende da frequencia do satélite.

Freqüências\ uplink downlinkC 6 GHz 4GHzKa 28GHz 18GHzKu 14GHz 12GHzV Acima de 30GHz Em estudo

VantagemAtingem áreas geograficamente remotas.Não há taxas de aluguel de linhas para os donos do satélite.

DesvantagemAtraso da propagação (alta latência).Número limitado de satélites.Alto custo de implementação e manutenção.Período limitado de operação.Interferências.Suscetíveis a intrusão.

Ondas de Satélite

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Infra-Estrutura de Redes

Projetos

Teledesic Network: 840 satélites de órbita baixa (entre 300 e 1200 milhas) para voz, dados e video. Possui baixo atraso de propagação.

Iridium: serviço de telefonia celular via satélite. Custo alto.

Globalstar: cobre algumas áreas do planeta (entre as latitudes 700

norte e 700 sul).

Satélites de área metropolitana: usam aeronaves que voam a 52.000 pés para prover comunicação sem fio para áreas supermetropolitanas.

Ondas de Satélite

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Infra-Estrutura de Redes

Órbita dos satélites Iridium

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Infra-Estrutura de Redes

Globalstar

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Infra-Estrutura de RedesMicro-ondasOndas RF mais alta: 2 a 40GHz;Transmissão de linha visada;Possui pequeno comprimento: sofre degradação ao encontrarem

obstruções;A curvatura da terra pode tornar-se um fator limitante;

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Infra-Estrutura de RedesMicro-ondasO tamanho da antena influencia na atenuação do sinal. As freqüências são controladas pelo governo (necessário

autorização)Os canais trabalham tipicamente com velocidades de 1 a 10Mbps. Utiliza antenas parabólicas direcionais. Desvantagens

Propagação afetada por tempestades e fenômenos atmosféricos. Interferências eletromagnéticas e monitoração do sinal.

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Infra-Estrutura de RedesBluetoothUso de ondas RF permanente, de curto alcance e de baixa potência;Criado pelo Ericson (1994): chamadas de portáteis via telefone

celular.Banda de 2,4 GHz, em uma distância de 10 m compartilham até

720 kbps;Aplicações:

fone de ouvido de um telefone celular;impressoras, teclado e mouse;MP3 player;redes domésticas para monitorar aparelho de ar-condicionado,

forno.

Fone de ouvido

Cartão de PDA

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Infra-Estrutura de Redes

Access Point

Adaptador para USBAdaptador para USB

PC Card

Adaptador para impressora

Bluetooth

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Infra-Estrutura de RedesOndas de Rádio

Sinais de RF são sinais de alta frequencia que se propagampor um condutor de cobre e são irradiados no ar através de umaantena.

Uma vez ao ar livre, se propagam em linha reta e em todas asdireções.

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Infra-Estrutura de Redes

EspectroDistribuição das frequências de uma radiação.

A luz visível pelo olho humano: 400 THz a 750 THz.A luz ultravioleta: 750THz a 30.000 THz.Radiação infravermelha: abaixo de 400 THzOndas de rádio AM/FM, telemetria, radar: abaixo de 400 THz.Controles remotos de garagem: 40 MHzTelefones sem fio: 900 MHz ou 2,4 GHz.

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Infra-Estrutura de Redes

Espectro

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Infra-Estrutura de Redes

Espectro

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Infra-Estrutura de Redes

WirelessVantagens:

MobilidadeInstalação rápida.Redução de custo.Escalabilidade.

Desvantagens:Menor imunidade a interferênciaAumento da energia eletromagnética.Menor largura de banda.

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Infra-Estrutura de Redes

Wireless – Aplicações

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Infra-Estrutura de RedesWireless – Aplicações

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Infra-Estrutura de RedesWi-Fi (Wireless Fidelity)

Nome comercial para o comitê 802.11 do IEEE.

Divide-se em 3 padrões, que integram a chamada arquitetura802.11x:

802.11b802.11a802.11g

802.11b: frequencia de 2,4 GHz. Taxa de transferência: 11 Mbps(real: 5,2 Mbps).

802.11a: frequencia de 5 GHz. Taxa de transferência: 54 Mbps(real: 28 Mbps). Não pode ser utilizada no continente europeu.

802.11g: frequencia de 2,4 Ghz. Taxa de transmissão: 54 Mbps.Dispositivos com compactação de dados: 108 Mbps.

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Infra-Estrutura de Redes

Topologia da Rede

Cada computador é chamado de estação, indicado pela sigla STA(station).

Pode ser configurada como:

Ponto-a-ponto (peer-to-peer), neste caso chamada de rede Ad-Hoc, em que 2 ou mais STA falam diretamente uma com a outra.

Modo infraestrutura, em que um ponto de acesso é envolvido etoda a comunicação entra as STA é realizada por este ponto deacesso.

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Infra-Estrutura de RedesTopologia da Rede Ad-Hoc

Vem do latim e significa “apenas para este propósito”.Comunicação entre equipamentos, sem o uso de um concentrador

para redes sem fio.Nestes modo qualquer máquina pode se comunicar com qualquer

outra máquina, desde que uma esteja situada dentro da zona de alcancede sinal da outra.

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Infra-Estrutura de Redes

Topologia da Rede – Infra-estruturaQuando os nós são interconectados entre si ou entre outras redes

através de um Access Point (AP).Pontos de acesso são utilizados para todas as comunicações em redes

nesta topologia.A comunicação entre 2 estações é a seguinte: primeiro a estação

origem envia os dados ao AP e em seguida este transfere os pacotes àestação destino.

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Infra-Estrutura de Redes

Tecnologia de rede sem fio para abrangência de uma cidade.WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

Estudo de caso:Montar uma rede WiFi para 49 pontos de uma empresa,

espelhadas em uma área urbana com raio de 35Km.Como obstáculos prédios, lagos, topografia acidentada,

distâncias superiores a 8 Km, com mais de 25 usuários e em áreas com alta poluição de espectro.

Inicialmente constatou-se que muitos dos pontos não têm visada entre si.

Alguns estão em áreas em que não há um prédio no qual se poderia instalar uma antena e em diversos seriam necessárias obras civis para a instalação de torres para antenas.

WMAN´s

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Infra-Estrutura de Redes

O padrão 802.16 está em desenvolvimento e deve ser publicado em breve. Esse padrão define novas tecnologias de redes sem fio que serão utilizadas nas comunicações sem fio metropolitana dentro de alguns anos.

50 km de distância em área livre com acesso à internet sem fio, em velocidade de até 74 Mbps. 8 a 10 km em áreas de alta densidade populacional.

Capacidade de atender milhares de usuários com 1 única estação base.

Conforme indica a Intel, o grupo de trabalho do padrão IEEE 802.16 estão investindo na evolução da operação fixa à portabilidade e mobilidade. A 802.16e corrigirá a especificação base para habilitar a operação fixa, a portátil e a móvel. Os grupos 802.16f e 802.16g se encarregam das interfaces de administração da operação fixa e móvel.

A modulação utilizada (OFDM) é capaz de transmitir múltiplos sinais simultaneamente e em diferentes frequencias.

WMAN´s – WiMaxCaracterísticas

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Infra-Estrutura de Redes

Os impulsionadores da tecnologia WiMax (Intel, Nokia, NEC e Alcatel) não chegaram a um acordo sobre as especificações de um padrão que permita certificar os equipamentos. Isto, somado a outras questões, atrasa a adoção da tecnologia.

A primeira versão do WiMax, pensada para distribuir Internet sem fio de banda larga, foi aprovada em 2004 mas as provas de certificação e interoperabilidade entre equipamentos ficaram atrasadas até agora. Por isso, os primeiros produtos comerciais ""certificados"" poderão estar prontos apenas em 2006.

Mesmo assim, equipamentos já estão em desenvolvimento e antenas estão sendo instaladas.

WMAN´s – WiMaxProblemas

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Infra-Estrutura de Redes

A Intel criou uma rede de internet sem fio de alta velocidade em Parintins (AM). Em parceira com o governo a companhia instalou uma rede WiMAX em um centro de saúde, 2 escolas públicas, um centro comunitário e na universidade locais.

Tem como objetivo oferecer melhorias em saúde e educação com a tecnologia. Estima-se que a rede servirá cerca de 1,5 mil estudantes e 10 mil membros da comunidade de Parintins, que tem 114 mil habitantes.

Participam do projeto CISCO, CPqD. Embratel, Proxim, Fundação Bradesco, Universidade Estadual da Amazônia, Universidade Federal da Amazônia e Universidade de São Paulo.

Possui investimento de US$ 1 bilhão nos próximos cincos anos, que visa acelerar o acesso a tecnologia em comunidades em desenvolvimento.

Fonte: Information Week – 13 de outubro de 2006

WMAN´s – WiMaxCaso brasileiro

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Infra-Estrutura de Redes

Rede celular: ser wireless e oferecer distribuição das áreas decobertura.

Celular: rede formada por células. As células são estações rádio-base ou antenas com capacidade de cobertura limitada a uma determinada região.

Para formar uma rede com cobertura abrangente utilizam-se várias células, como mostra a figura abaixo.

WWAN´s

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Infra-Estrutura de RedesRede Celular – Componentes

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Infra-Estrutura de Redes

Radio Frequency Identification – RFIDTermo genérico para tecnologias que utilizam ondas de radio como

meio para identificação automática de itens individuais. É composto por:

Tags – composto por chip + antena sendo fixado no item a ser identificado.

Leitor – Captura e/ou altera as informações armazenadas nos tags.

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Infra-Estrutura de RedesRFIDAplicações

Controle de Acesso.Cadeia de Suprimentos – Logística.Pedágios (Sem Parar)Vale Transporte (ônibus).Comandas (Restaurantes / Casas Noturnas)Informações sobre o produto (roupas).Histórico de manutenções.

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Infra-Estrutura de RedesRFID

Frequencias de Operação

Baixa – 125 KHz. (alcance ~ até 30cm)Alta – 13,56 MHz. (até 90 cm)UHF – 850-900 MHz.(de 3m à 6m)Microondas – 2.45 GHz.Ativos – (> 90 metros)

ProblemasLeitores: Colisões / Duplicidade.Tags: Colisões vários tags respondendo

simultaneamente.Metal e água.interferência com rede 802.11

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Infra-Estrutura de RedesRFID

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Infra-Estrutura de RedesRFIDRFID x Código de Barras

Características RFID Código de BarrasResistência Mecânica Alta BaixaFormatos Variados EtiquetasExige Contato Visual Não SimVida Útil Alta BaixaPossibilidade de Escrita Sim NãoLeitura Simultânea Sim NãoDados Armazenados Alta BaixaFunções Adicionais Sim NãoSegurança Alta BaixaCusto Inicial Alto BaixoCusto de Manutenção Baixo AltoReutilização Sim Não

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Infra-Estrutura de RedesRede Mesh

Redes com topologia dinâmica, variável e crescimento orgânico, constituída por nós cuja comunicação, no nível físico, é feita através de variantes do padrão IEEE 802.11 e 802.16, e cujo roteamento é dinâmico. Sua evolução é a partir das redes móveis ad-hoc.

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Infra-Estrutura de RedesRede Mesh

O backbone da rede mesh é sem fio e o acesso dos nós clientes podem ocorrer com ou sem fio.Exemplos de projetos pilotos:

Niterói (RJ)MIT (EUA)Califórnia (EUA)Grécia

Objetivos:Oferecer acesso a internet a Universidades e escolas próximas.Construção de cidades digitais (Dublin, Taipei, Pittsburgh e Filadélfia).Construção de redes de acesso comunitárias permitindo acesso à Internet para os que não podem arcar com altos custos de conexão de faixa larga tradicional.

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Infra-Estrutura de RedesRede Mesh

A maioria das redes 802.11 requer que o cliente se desconecte e reconecte aos pontos de acesso à medida que percorre uma área de cobertura.Com uma rede mesh, não há a queda ou atraso típicos de sistemas que demandam a reconexão. As redes mesh também evitam o efeito de latência e a redução em largura de banda vistos usualmente na maioria dos sistemas 802.11 à medida que o usuário se afasta de pontos de acesso.

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Infra-Estrutura de Redes

Avaliando as Interferências na

Transmissão

Unidade 3

Meios sem fio

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Infra-Estrutura de RedesTipos

Perda de espaço livre: Em qualquer ambiente sem fio o sinal se dispersa com a distância.Absorção atmosférica: absorção do sinal, e consequente atenuação, entre a antena transmissora e a antena receptora, por agentes externos, como vapor d’água e oxigênio.Multicaminho: uso da várias antenas para levar o sinal, para evitar que obstáculos interfiram na transmissão do sinal, gerando cópias indesejadas ou ainda a não chegada do sinal, principalmente em ambientes móveis.Refração: uso da refração para propagação do sinal. Influencia na velocidade do sinal pela altitude e condições atmosféricasRuído térmico: inevitável, devido aos dispositivos envolvidos.

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Infra-Estrutura de Redes

Sempre será um aspecto de preocupação perante os usuários, sendoassim devemos tomar cuidado com:

Motores de elevadoresCopiadorasTelefones sem fio na mesma frequênciaAlarmes de segurança na mesma frequênciaFornos de microondas

Interferência

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Infra-Estrutura de Redes

O Magnetron dos fornos de microondas tem a freqüência central defuncionamento em 2450~2458 MHz (Interfere com 802.11b/g)

Intensidade de sinal de 18 dBm. Consegue corromper todos os sinaisde WLAN.

SoluçõesTentar utilizar canais diferentesAumentar a distância entre o forno e os equipamentos sem fioUtilizar materiais bloqueadores de RFUtilizar 802.11a

Interferência – Microondas

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Infra-Estrutura de RedesInterferência – Bluetooth

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Infra-Estrutura de Redes

Um dos mantras repetidos à exaustão pelos manuais de pontos deacesso se refere a localização do equipamento. Quanto mais altas asantenas estiverem posicionadas, menos barreiras o sinal encontrará nocaminho até os computadores. Trinta centímetros podem fazer enormediferença.

Interferência – Antenas baixas

Nas casas e nos escritórios, a maioria dos telefones sem fio operam nafreqüência de 900Mhz. Mas há modelos que já trabalham na de 2.4GHz,justamente a mesma usada pelos equipamentos 802.11b e 802.11g. Emambientes com esse tipo de telefone, ou próximos a áreas com eles, aqualidade do sinal Wireless pode ser afetada. Mas isso não acontecenecessariamente em todos os casos.

Interferência – Telefones sem fio

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Infra-Estrutura de Redes

Eis uma combinação explosiva para a rede Wireless. Se o concreto eas plantas mais vistosas já costumam prejudicar a propagação das ondasquando estão sozinhos, imagine o efeito somado. Pode ser umverdadeiro firewall.

Interferência – Concreto e trepadeira

O principio das antenas dos pontos de acesso que quanto mais altamelhor, também vale para as placas e os adaptadores colocados nosmicros. Se o seu desktop é do tipo torre e fica no chão e o seudispositivo não vier acompanhado de um fio longo, é recomendável usarum cabo de extensão USB para colocar a antena numa posição maisfavorável.

Interferência – Micro no chão

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Infra-Estrutura de Redes

Grandes recipientes com água, como aquários e bebedouros, sãoinimigos da boa propagação do sinal de Wireless. Evite que esse tipo dematerial possa virar uma barreira no caminho entre o ponto de acesso éas maquinas da rede.

Interferência – Água

O vidro é outro material que pode influenciar negativamente naqualidade do sinal. Na ligação entre dois prédios por wireless, eles sesomam a árvores altas, o que compromete a transmissão do sinal de umaantena para outra.

Interferência – Vidros e árvores