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Tipos de cabos utilizados para Interligar uma rede

Prof. Marciano dos Santos Dionizio

Visão Geral

• Cabos de cobre são usados em quase todas as redes locais.

• Estão disponíveis em diferentes tipos de cabos de cobre, cada tipo tem suas vantagens e desvantagens.

• Uma seleção cuidadosa de cabeamento é a chave para uma operação eficiente de redes.

• Haja visto que o cobre transporta informações usando corrente elétrica.

Visão Geral

• A fibra óptica é o meio mais freqüentemente usado para as transmissões ponto-a-ponto a grandes distâncias e com alta largura de banda necessárias para backbones das redes locais e em WANs.

• Usando um meio óptico, usa-se luz para transmitir dados através de uma fibra fina de vidro ou plástico.

• Os sinais elétricos fazem com que o transmissor de fibra óptica gere os sinais de luz que são enviados através da fibra.

Visão Geral

• O host receptor recebe os sinais de luz e os converte em sinais elétricos na extremidade mais distante da fibra.

• No entanto, não existe eletricidade no próprio cabo de fibra óptica.

• Aliás, o vidro usado no cabo de fibra óptica é um isolante muito bom.

Visão Geral

• A conectividade física permitiu um aumento na produtividade tornando possível o compartilhamento de impressoras, servidores e software.

• Os sistemas de redes tradicionais exigem que as estações de trabalho permaneçam estacionárias permitindo movimentação apenas dentro dos limites dos meios e da área de escritórios.

Visão Geral

• A apresentação de tecnologia sem fio elimina essas restrições e oferece uma portabilidade verdadeira ao mundo da computação.

• Atualmente, a tecnologia sem fio não fornece transferências a alta velocidade, segurança ou confiabilidade no tempo de atividade nas redes cabeadas.

• Portanto, a flexibilidade da tecnologia sem fio justifica o sacrifício.

Meios de cobre

• Especificação de cabos :

Banda Base x Banda Larga

• Base band ou banda base é uma transmissão em que o sinal utiliza toda a largura de banda do canal para uma única transmissão.

• Broad band ou banda larga é uma transmissão em que a largura de banda pode ser utilizada para varias transmissões em simultâneo(multiplexação).

Meios de cobre:

• Questionamentos que devem ser feitos antes de iniciar um projeto de redes :

• Quais são as velocidades para transmissão de dados que podem ser alcançadas quando se usa um determinado tipo de cabo?

Meios de cobre (cabos)

• Tipos mais comuns :

• Coaxial de 50 e 75 Ohms;

• Par Trançado(UTP, FTP e STP);

Cabos Coaxiais

• Os cabos coaxiais se dividem em :

• Cabo Coaxial fino (Thinnet) – 10 Base 2;

• Cabo coaxial grosso (ThickEthernet) – 10 Base 5.

• Taxa de transmissão : de 10 a 50 Mbps (Thin Ethernet);

Cabo Coaxial fino (Thinnet) – 10 Base 2


• É um cabo fino usado no inicio das redes locais em topologia de barramento.

• Foi padronizado pela IEEE passando a ser chamado de 10Base2.

• É descrito como RG-58, com uma impedância de 50 Ohms.


• O tamanho máximo desse cabo é 185 metros, com 30 conexões distanciadas entre as estações de 0,5 metros no mínimo ou múltiplo desse valor.

• A velocidade máxima de transmissão é de 10 Mbps para transmissões digitais onde a informação é inserida diretamente no cabo.


• Para conectar a um computador é necessária a utilização de um conector chamado de BNC “T”.

• Comparado ao cabo coaxial grosso é mais maleável, fácil de instalar e possui maior imunidade a ruídos eletromagnéticos de baixa frequência.

• Com o desenvolvimento das topologias anel e estrela esse cabo passou a ser substituído pelos cabos UTP.


• Número máximo de segmentos : 5;

• Tamanho máximo total com repetidores : 925 Metros;

• Capacidade por segmento : 30 Hosts;

• Operava apenas em Half-Duplex;

• Mais sensível a ruídos, atenuação e latência.

Cabo coaxial grosso (Thick Ethernet) – 10 base 5


• Conhecido como cabo coaxial grosso ou 10 base 5, esse cabo foi utilizado em redes de computadores de industrias onde a distancia era superior a 200 metros ou havia interferência eletromagnética.

• Com uma impedância de 75 Ohms devido a dupla blindagem, esse cabo foi utilizado também na transmissão de voz e imagens analogicas e, em backbones devido ao alto custo das fibras ópticas.


• As principais características desse cabo são:

• Velocidade máxima de transmissão 10 Mbps;

• Alcance máximo do cabo 500 metros;

• Comporta no máximo 100 computadores no barramento com distância entre as estações de 2,5 metros ou múltiplos;


• Duas malhas e duas lâminas metálicas;

• Maior resistência mecânica;

• Trabalha em dois caminhos : Transmissão (Inbound), e Recepção (OutBound);

• Primeiro cabo a transmitir a 100 Mbps (2 canais de 50Mbps).


• Era o cabo mais utilizado para a conexão de redes em ambientes industriais, devido a sua maior resistência mecânica e maior resistência á ruídos, atenuação, diafonia e latência.

BNC - Bayonet Neill and Concelman

• Conector BNC para cabos coaxiais (ponta de cabo).

BNC - Bayonet Neill and Concelman

• Conector BNC para cabos coaxiais (conector ponto-a-ponto).

Cabos UTP (Unshielded Twisted Pair )

• Cabos de rede de par trançado sem blindagem;

• É um meio de fio de quatro pares usado em uma variedade de redes;

• Cada um dos 8 fios individuais de cobre no cabo UTP é coberto por material isolante;


• Esse tipo de cabo usa apenas o efeito de cancelamento, produzido pelos pares de fios trançados para limitar a degradação do sinal causada por EMI e RFI.


• O cabo de par trançado não blindado tem muitas vantagens.

• Ele é fácil de ser instalado e mais barato que outros tipos de meios de rede.

• Aliás, o UTP custa menos por metro do que qualquer outro tipo de cabeamento de redes locais.


• Modelo de construção :


• Vantagens :

• Baixo custo;

• Fácil manutenção;

• Diâmetro reduzido;

• Utilizado em vários tipos de rede;

• Encontrado em quase todos os locais especializados em equipamentos de rede e/ou informática.


• Desvantagens :

• Muito mais propenso a ruídos externos e interferências externas EMI e RFI.

• Não tem muita resistência física (não se pode puxar demais o cabo).

• Mais susceptível á latência, diafonia, atenuação e ruídos;

• Distância máxima: 100 Metros.


• Existem cabos de CAT1 até CAT7. • Como os cabos cat 5 são suficientes tanto para

redes de 100 quanto de 1000 megabits, eles são os mais comuns e mais baratos;

• Geralmente custam em torno de 1 real o metro.

• Os cabos CAT5 (comuns atualmente) seguem um padrão um pouco mais restrito, por isso dê preferência a eles na hora de comprar.

Cabos STP (Shielded Twisted Pair)

• Os cabos STP (Shielded Twisted Pair) vão um pouco além, usando uma blindagem individual para cada par de cabos.

• Isso reduz o crosstalk e melhora a tolerância do cabo com relação à distância, o que pode ser usado em situações onde for necessário crimpar cabos fora do padrão, com mais de 100 metros:

Cabos STP (Shielded Twisted Pair)

Cabos FTP (Foiled Twisted Pair)

• Os cabos FTP (Foiled Twisted Pair) são os que utilizam a blindagem mais simples.

• Neles, uma fina folha de aço ou de liga de alumínio envolve todos os pares do cabo, protegendo-os contra interferências externas, mas sem fazer nada com relação ao crosstalk, ou seja, a interferência entre os pares de cabos:


• Esquema de construção :

Cabos STP e FTP

• O STP e FTP reduz o ruído elétrico dentro dos cabos;

• Os ruídos externos são também conhecidos como

– EMI(Interferência Eletromagnética);

–RFI(Interferência por Freqüência de Rádio);

• Reduz também a DIAFONIA ou CROSSTALK.

Cabos SSTP (Screened Shielded Twisted Pair)

• SSTP (Screened Shielded Twisted Pair), também chamados de SFTP (Screened Foiled Twisted Pair), que combinam a blindagem individual para cada par de cabos com uma segunda blindagem externa, envolvendo todos os pares, o que torna os cabos especialmente resistentes a interferências externas.

• Eles são mais adequados a ambientes com fortes fontes de interferências:

Cabos SSTP (Screened Shielded Twisted Pair)

Conector RJ 45 Blindado

• Para melhores resultados, os cabos blindados devem ser combinados com conectores RJ-45 blindados.

• Eles incluem uma proteção metálica que protege a parte destrançada do cabo que vai dentro do conector, evitando que ela se torne o elo mais fraco da cadeia;

Conector RJ 45 Blindado

• Quanto maior for o nível de interferência, mais vantajosa será a instalação de cabos blindados.

• Entretanto, em ambientes normais os cabos sem blindagem funcionam perfeitamente bem; justamente por isso os cabos blindados são pouco usados.

Conector RJ 45 Fêmea Blindado

Conector RJ 45 Macho Blindado

Cabo Solido x Flexível

• Existem também cabos de rede com fios sólidos e também cabos stranded (de várias fibras, também chamados de patch), onde os 8 fios internos são compostos por fios mais finos.

• Os cabos sólidos são os mais comuns e são os recomendados para uso geral, pois oferecem uma menor atenuação do sinal (cerca de 20% menos, considerando dois cabos de qualidade similar):


• A única vantagem dos cabos stranded é que o uso de múltiplos fios torna os cabos mais flexíveis, o que faz com que sejam muitas vezes preferidos para cabos de interconexão curtos (patch cords), usados para ligar os PCs à tomadas de parede ou ligar o switch ao patch panel.


• Dentro do padrão, os cabos de rede crimpados com cabos stranded não devem ter mais de 10 metros.

• Você pode usar um cabo sólido de até 90 metros até a tomada e um cabo stranded de mais 10 metros até o micro, mas não pode fazer um único cabo stranded de 100 metros.

Categorias de Cabos de Par trançado

• Categoria 1: Utilizado em instalações telefônicas, porém inadequado para transmissão de dados.

• Sem blindagem, apenas uma capa de plástico protegendo os fios de cobre, contém apenas 2 pares.


• Categoria 2: Outro tipo de cabo obsoleto. Permite transmissão de dados a até 2.5 megabits e era usado nas antigas redes Arcnet e thickNet (AUI).

• Sem blindagem, apenas uma capa de plástico protegendo os fios de cobre também apenas 2 pares de fios.


• Categoria 3: Era o cabo de par trançado sem blindagem mais usado em redes há uma década.

• Pode se estender por até 100 metros e permite transmissão de dados a até 10 Mbps.

• A principal diferença do cabo de categoria 3 para os obsoletos cabos de categoria 1 e 2 é o entrançamento dos pares de cabos.


• Enquanto nos cabos 1 e 2 não existe um padrão definido.

• Cada par de cabos tem um número diferente de tranças por metro, o que atenua as interferências entre os pares de cabos.

• Praticamente não existe a possibilidade de dois pares de cabos terem exatamente a mesma disposição de tranças.

• A partir do cabo CAT3 começou-se a utilizar os cabos com 4 pares de fios.


• Categoria 4: Cabos com uma qualidade um pouco melhor que os cabos de categoria 3.

• Este tipo de cabo foi muito usado em redes Token Ring de 16 megabits.

• Em teoria podem ser usados também em redes Ethernet de 100 megabits, mas na prática isso é incomum, simplesmente porque estes cabos não são mais fabricados


• Categoria 5: Este é o tipo de cabo de par trançado usado atualmente, que existe tanto em versão blindada quanto em versão sem blindagem, a mais comum.

• A grande vantagem sobre esta categoria de cabo sobre as anteriores é a taxa de transferência: eles podem ser usados tanto em redes de 100 megabits, quanto em redes de 1 gigabit


• Categoria 6: Utiliza cabos de 4 pares, semelhantes aos cabos de categoria 5.

• Este padrão está completamente estabelecido, e o objetivo é usa-lo nas redes Gigabit Ethernet.

• A diferença entre o o CAT5 e o CAT6 é a qualidade.


• Categoria 7: Os cabos cat 7 também utilizam 4 pares de fios, porém utilizam conectores mais sofisticados e são muito mais caros.

• Tanto a frequência máxima suportada, quanto a atenuação de sinal são melhores que nos cabos categoria 6.

• Está em desenvolvimento um padrão de 10 Gigabit Ethernet que utilizará cabos de categoria 6 e 7.

Por que o cabo UTP, o STP e o FTP são trançados?

• Os cabos de categoria 3 (assim como os de categoria 4 e 5) possuem pelo menos 24 tranças por metro e por isso são muito mais resistentes a ruídos externos.

• O trançamento faz o chamado cancelamento dos campo magnéticos gerados pelos pares.

• Quando um par envia e outro recebe, os campo magnéticos positivos e negativos se anulam com as tranças do cabo.

Diafonia ou Crosstalk

• A diafonia ocorre quando um sinal transmitido em um fio interfere ou até mesmo corrompe o sinal que está sendo transmitido no fio adjacente.

• Fisicamente falando, isto ocorre porque quando um dado está sendo transmitido em um fio, ele gera um campo eletromagnético ao seu redor, e um fio posicionado dentro deste campo eletromagnético funciona como uma antena, capturando o sinal e, assim, modificando o sinal que estava sendo transmitido por este fio.

Como a diafonia interfere no desempenho da rede ?

• A diafonia oriunda do meio físico (cabos) que embaralham o fluxo de sinais elétricos dentro do meio físico.

Ruído

• O ruído é caracterizado pela interferência de meios externos á rede, ou seja podem ser oriundos de geradores (interferência eletromagnética EMI, fios elétricos etc..) ou pode ainda ser de gerado por fontes de rádio frequência RFI.

Lembrete

• Sempre que forem lançados cabos de rede deve-se tomar muito cuidado com os fatores externos que podem comprometer o desempenho da rede.

• O ruído é causado por fontes externas, a diafonia ou crosstalk é causada por meios internos (cabos despadronizados, crimpagem incorreta, emendas, entre outros....

O que pode causar interferência eletromagnética em uma rede ?

• Fontes de Luz Fluorescente;

• Motores Elétricos;

• Motores de combustão;

• Fontes de energia elétrica;

• Fontes Magnéticas (eletroímãs)

• Antenas de TV, AM/FM e telefonia.

• Indutância Elétrica;

• Fontes de Raios X;

• Fontes de Raios Gama;

• Fontes de Raios Ultravioleta.

O que pode ser feito para evitar estes problemas?

• Evitar ao máximo expor cabos de rede ás fontes eletromagnéticas;

• Se necessário expor, usar cabos blindados se necessário.

• Sempre, identifique as canaletas que se encontram os cabos de rede;

• Alertar as demais pessoas (eletricistas) sobre o problema do ruído e como evitá-lo;

• Sempre supervisionar o trabalho de lançamento de cabos;

Latência

• A latência pode ser dita como o atraso na troca de mensagens de ida e volta, ou seja, tanto o envio como a confirmação do recebimento do pacote tem de ser semelhantes) quando ocorre uma diferença entre ambos, podemos dizer que está ocorrendo a LATÊNCIA.

Latência

• As causas de latência ou atraso em uma rede podem ser várias :

• Placa de rede defeituosa;

• Segmento de cabo muito longo;

• Cabo de má qualidade;

• Excesso de ruídos externos;

• Diafonia;

• Concentrador (HUB ou SWITCH) com porta defeituosa.

Latência

• Quando ocorre muita latência na rede, ocorre também colisões de pacotes, devido a solicitação de reenvio por parte dos hosts.

Interferência por meios da luz

• Lâmpadas fluorescente também geram interferência nas redes, deve-se observar quando for feito um cabeamento para não passar perto de lâmpadas.

Crimpando os cabos

• Ao crimpar os cabos de rede, o primeiro passo é descascar os cabos, tomando cuidado para não ferir os fios internos que são frágeis.

• Eles são enrolados em quatro pares que por sua vez são diferenciados por cores.

• Um par é laranja, outro é azul, outro é verde e o último é marrom.

• Um dos cabos de cada par tem uma cor sólida e o outro é malhado, misturando a cor e o pontos de branco.

• É pelas cores que diferenciamos os 8 fios.

Crimpando os cabos

• O segundo passo é destrançar os cabos, deixando-os soltos.

• É preciso organizá-los numa certa ordem para colocá-los dentro do conector e é meio complicado fazer isso se eles estiverem grudados entre si .

• É preferível descascar um pedaço grande do cabo, uns 6 centímetros para poder organizar os cabos com mais facilidade e depois cortar o excesso, deixando apenas os 2 centímetros que entrarão dentro do conector.

• O próprio alicate de crimpagem inclui uma guilhotina para cortar os cabos, mas você pode usar uma tesoura se preferir.

Padrões de Cabos

• Existem 2 padrões de crimpagem de cabos:

• O padrão EIA/TIA 568A; • O padrão EIA/TIA 568B;

• EIA significa - Electronic Industries Alliance; • TIA significa Telecommunications Industries

Association.

O padrão EIA/TIA 568A

• É o padrão utilizado nas Américas, a sequencia dos fios neste padrão é a seguinte :

1- Branco com Verde 2- Verde 3- Branco com Laranja 4- Azul 5- Branco com Azul 6- Laranja 7- Branco com Marrom 8- Marrom

O padrão EIA/TIA 568A

O padrão EIA/TIA 568B

• É o padrão utilizado pelo restante do mundo principalmente Europa e Ásia, a sequencia dos fios neste padrão é a seguinte :

1- Branco com Laranja 2- Laranja 3- Branco com Verde 4- Azul 5- Branco com Azul 6- Verde 7- Branco com Marrom 8- Marrom

O padrão EIA/TIA 568B

EIA/TIA 568A x EIA/TIA 568B

Referencias Bibliográficas

• WANDERLEY, Alex.; et al. Redes de Computadores e Comunicação. In: Livro Didático do Curso Técnico em Informática para Internet – Módulo 3. Anhanguera Publicações.

• TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. 4ª ed. Rio de Janeiro: Campus - Elsevier, 2008.

• FOROUZAN, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 3a ed. – São Paulo: Bookman, 2004.

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