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Tutorial sobre Rede - Cabos -Grimpagem Hub/Switch- Frederico Gimenes Leal Silva - 5ª revisão

TUTORIAL SOBRE REDE

CABOS GRIMPAGEM

HUB / SWITCH

Frederico Gimenes Leal Silva

5ª Revisão

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Capítulo

1 Introdução

Antes de iniciarmos este trabalho, é interessante termos em mente a real necessidade de padronização em nosso mundo. Antes de qualquer coisa, a padronização serve para uma montagem rápida e segura de qualquer processo, e no futuro, não haver quaisquer problemas de expansão e melhorias.

Na criação de uma rede, desde sua idealização no papel até sua concepção física, que é o que realmente fica de permanente em toda a sua vida, é a filosofia da informação que trafegará por ela. Filosofia da informação? Como assim? Teremos informação refletindo sobre algo? Exatamente o que pretendemos neste trabalho é mostrar o quão importante é conhecer seu cliente e principalmente o tipo de informação. Para que a rede realmente se destinará? Qual o investimento necessário? Que equipamentos comprar?

Obviamente quando falamos de cabos, nem pensar em trabalhar algo que não esteja ligado a boas marcas do mercado, certificadas, resistentes e sobretudo a preços justos (preço justo não significa ser caro). Não cogitamos nada fora da categoria de cabos nível 5 (como veremos adiante). Mas uma nota deve ser registrada: mesmo com massa ruim o bom pedreiro constrói.

Não pretendemos aqui tratar o assunto de forma ampla e técnica demais, mas o assunto deve abranger e preencher o conhecimento do leitor com alguns subsídios técnicos e que não estejam apenas restritos a termos meramente elegantes e charmosos de se referir a cores de cabos de cobre.

Interessante saber que este material inicialmente, apenas dizia a respeito de grimpagem de cabos e seus padrões, mas devido à importância tamanha da padronização, organização e sobretudo “carinho” com a informação, pouco a pouco abrangemos outros termos e conceitos, que abrangem toda a rede.

Para um esclarecimento rápido, vamos ver o que o dicionário diz sobre o termo grimpar, pois muitas pessoas andam por aí espalhando o termo “crimpar” como o correto, sem nunca ter pesquisado. Os mecanismos de busca estão cheios destes erros. Assim, vejamos:

GRIMPA, s.f (holl. grippem!, cp. fr. grimper). Lâmina que, girando em volta de um eixo pela ação do vento, indica a direção deste. Catavento. O ponto mais elevado de um objeto, píncaro, coruto. Fig. Lavantar a grimpa, respingar, responder com entono, insolência. Gír. O mesmo que cabeça.

GRIMPADO, adj. (de grimpar). Que tem grimpa. Que está na grimpa. no auge.

GRIMPAR, v.i. (de grimpa). Investir, arremessar-se contra alguém, Respingar, responder com insolência: o rapazinho já grimpa.

Numa definição mais simples: GRIMPAR, v. int. Escalar, subir, elevar-se.

Podemos assim entender exatamente de onde vem o termo apenas olhando o interior do conector.

Frederico Gimenes

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Capítulo

2 Redes

A função primordial de uma rede local (LAN, ou Local Area Network) é ligar fisicamente vários computadores entre si e também a um servidor (que não é nada mais que um simples micro, porém preparado para ficar 24 hs. disponível para as tarefas da rede). Isto é conseguido através de cabos de pares trançados, fibra ótica, linhas telefônicas e até mesmo sinais de rádio e infra-vermelhos! É incrível o que podemos fazer. Há várias formas de interligar computadores. Cada configuração de rede - ou topologia - precisa ainda realizar as mesmas tarefas que o computador exercia antes. A situação mais comum é o envio de mensagens de um computador para outro. A mensagem pode ser uma solicitação de dados, uma resposta de solicitação de algum outro computador ou uma instrução para executar um programa que esteja armazenado na rede. Os dados ou o programa que a mensagem solicita podem estar armazenados em um computador utilizado por um colega de trabalho em rede, em um servidor de arquivos ou por um computador específico.

Um servidor de arquivos é geralmente um computador de alto desempenho, com disco rígido grande não utilizado exclusivamente por qualquer usuário da rede. Ele existe simplesmente para atender todos os computadores em rede, fornecendo um lugar comum no qual são armazenados os dados a serem recuperados com a máxima rapidez possível. Existem grandes vantagens em se manter um servidor de rede. As principais podemos destacar como: centralização das informações proporcionando facilidade de acesso através de simples padronização de pastas, e a realização simples de backup em disco, em fita, em CD ou mesmo ZIP Disk.

A rede deve receber as solicitações de acesso através dos computadores - ou nós - ligados a ela; a rede também precisa achar uma forma de gerenciar todas essas solicitações simultâneas de seus serviços. A rede precisa gerenciar tudo o mais rápido possível, enquanto distribui seus serviços entre todos os nós. Três topologias de rede - de barramento (bus), anel (token ring) e estrela - respondem pela maioria das configurações de LAN.

A comunicação em rede vai além do envio de mensagens. Não é simplesmente um processo de transmissão de bits representando caracteres alfanuméricos. As comunicações em rede podem envolver computadores que funcionam com MS-DOS, Windows, modelos da linha Macintosh, computadores de grande porte e qualquer outra família de computadores, todos tendo sua forma própria de gerenciamento de códigos de dados e de transmissão.

Para que todos estes sistemas possam estar em comunicação eles têm que seguir um padrão: o modelo OSI (Open Systems Interconnection, ou Interligação de Sistemas Abertos), que é seguido pela maioria dos computadores em rede. Este padrão é baseado em camadas: cada componente da rede existe numa determinada camada do sistema, e cada componente pode comunicar-se somente com a camada diretamente abaixo ou diretamente acima dele. Cada camada fornece serviços à camada superior e pode solicitar os serviços da camada inferior.

Mas não vamos entrar neste assunto tão técnico assim. Apenas precisamos de saber que, tanto fisicamente quanto logicamente uma rede precisa de padronização.

Padronização é a associação de signos a símbolos que tenham significado comum, igualitário e normativo em todo o mundo. Montar uma rede em Brasília deve ser a mesma tarefa de se montar uma rede em Tóquio. Se não houvesse padronização os grandes bancos, por exemplo, nunca iriam se comunicar para realizar as milhares de operações financeiras por todo o mundo. Entendemos agora "por onde" vai nosso dinheiro. "Para onde" é o mistério.

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Capítulo

3 Conector RJ-45 (jack)

O Conector RJ-45 é o responsável pelo acabamento das pontas de nossos cabos par trançado. Abordaremos este tipo de cabeamento em especial por ser o mais comum, barato e "simples". É dentro dele que determinamos a ordem dos pares.

Aplicação

Conexões de terminações de cabos UTP de condutores sólidos (solid wire) com bitolas de 22 a 26 AWG.

Funcionamento

Conexão com conectores RJ-45 macho através do contato elétrico e de travamento mecânico (trava do conector fêmea).

Material

Corpo principal em termoplástico fosco classe UL V-0 com 8 contatos metálicos banhados com uma fina camada em ouro e terminal de contatos para os cabos UTP do tipo 110 IDC.

Dimensões (AxLxP)

(21,8x26,4x32,7) mm.

Instalação

Devem ser obedecidos os seguintes procedimentos:

1. Preparação do Cabo: Desemcapar a capa externa cerca de 50 mm com o cuidados de não danificar os condutores.

2. Observar a posição final do conector na tomada ou espelho, efetuando a acomodação do cabo.

3. Em um dos lados do conector, posicionar os dois pares dos condutores nos terminais ordenadamente segundo a correspondência de cores.

4. Inserir os condutores com a ferramenta "110 Puch Down Tool" na posição de baixo impacto - perpendicular ao conector apoiando-o contra uma base firme e com o auxílio do suporte que acompanha o produto. Com o uso da ferramenta "110 Puch Down Tool" as sobras dos fios são automaticamente cortadas.

5. Repetir os passos 3 e 4 com os outros 2 pares para o lado oposto do conector.

6. Acomodar o cabo convenientemente e encaixar as travas de segurança manualmente sobre os terminais.

7. Encaixar o conector na tomada ou espelho e identificar o ponto com os ícones de identificação.

8. Como o conector inclinado, encaixe a trava fixa na parte inferior da abertura do espelho e empurre até a trava flexível ficar perfeitamente encaixada.

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9. Após a instalação do conector RJ-45 fêmea, encaixar a tampa de proteção do conector qua acompanha o produto (dust cover).

CUIDADO - O raio de curvatura do cabo não deve ser inferior a 4 vezes o diâmetro do mesmo (21,2 mm) e evitar que o comprimento dos pares destorcidos ultrapasse 13 mm.

Abaixo, esquema de função de caba cabo dentro do conector RJ-45:

1 – Transmissão de dados (Transmit Data) TD 2 – Transmissão de dados (Transmit Data) TD 3 – Recepção de dados (Receive Data) RD 4 – Não utilizado 5 – Não utilizado 6 – Recepção de dados (Receive Data) RD 7 – Não utilizado 8 – Não utilizado

ATENÇÃO - Importante notar que esta é a ordem padrão no CONECTOR e não no padrão escolhido pelos cabos.

Lembrando que as cores somente representam uma sinalização para as vias. "Às vezes, é importante saber separar o símbolo do signo".

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Capítulo

4 O Cabo

O cabo normalmente vem em uma caixa padrão com 300m, pesando cerca de 10 Kg.

Vários fabricantes hoje se destacam como marcar assumidamente de qualidade, como Furukawa, Alcatel, Nexans, e outros. Hoje o Brasil fabrica cabos de excelente qualidade.

A disposição padrão dos cabos quando vêm de fábrica é a seguinte:

UTP Color Codes Par 1 Branco-Azul (BA)

Azul (A) Par 2 Branco-Laranja (BL)

Laranja (L) Par 3 Branco-Verde (BV)

Verde (V) Par 4 Branco-Marrom (BM)

Marrom (M)

As convenções de grimpagem dos cabos ficam por conta das categorias abordadas no capítulo 3.

Detalhe do cabo com os pares originalmente dispostos.

Alguns cabos possuem blindagem, que é uma cobertura protetora que elimina a interferência eletromagnética e interferência por rádio-freqüência.

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Capítulo

5 Categorias

O cabo par trançado foi usado durante décadas para transmitir sinais analógicos e digitais. Sua utilização permite percorrer muitos metros sem amplificação. Contudo, quando se desejar atingir maiores distâncias é necessário utilizar repetidores.

A aplicação mais comum do par trançado é o sistema telefônico. As categorias seguintes de cabos são freqüentemente usadas, mas o padrão TIA/EIA-568 reconhece apenas as categorias 3,4 e 5.

Categoria 1 - cabo de par trançado tradicional, que é o utilizado para telefonia (instalado antes de 1983). Não é recomendado para utilização em redes locais.

Categoria 2 - cabo certificado para transmissão de dados (possui 4 pares trançados). Sua utilização em redes também não é recomendável.

Categoria 3 - esta categoria suporta 10 Mbit/sec numa rede Ethernet, 4Mbit/s em uma Token Ring. Este cabo permite que até quatro telefones normais ou dois multilinhas sejam conectados ao equipamento da companhia telefônica.

Categoria 4 - esta categoria suporta taxas de transmissão de até 16 Mbit/s em uma rede Token Ring. Este cabo possui quatro pares.

Categoria 5 - possui 4 pares trançados com oito torções. Suporta taxas de transmissão de 100 Mbit/s. Sua utilização é adequada para redes Fast Ethernet e redes ATM. No início dos anos 90, 60% dos edifícios possuíam este tipo de cabo (EUA).

Categoria 6 – também possui 4 pares trançados. Suporta taxas de transmissão de até 155 Mbit/s. Sua utilização é adequada a redes Fast Ethernet para transmissão de dados e voz.

Pares Mbit/s

Categoria 1 1 n/d

Categoria 2 4 n/d

Categoria 3 4 10

Categoria 4 4 16

Categoria 5 4 100

Categoria 6 4 155

Tabela. Categorias de cabos.

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Capítulo

6 Cabos: UTP Categoria 5

O cabo Categoria 5 foi desenvolvido para tratar redes de alta velocidade podendo transmitir até 100 Mbps (mega bits por segundo). Cabos par trançado categoria 5 interligam segmentos de rede de até 100 metros (normalmente os cálculos são feitos em torno de 90m. Notar que esta distância pode tem de ser respeitada máquina a hub ou hub a hub). Vale ressaltar também que muitas tecnologias de redes podem utilizar o cabo par trançado, dentre elas, os padrões Ethernet e Token Ring. UTP – Unshielded Twisted Pair

O cabo categoria 5 foi um padrão criado em 1991 pela ANSI (American National Standards Institute), EIA (Electronics Industries Association), e TIA (Telecommunications Industry Association).

Nas redes de cabos UTP, a norma EIA/TIA padronizou o conector RJ-45 para a conectorização de cabos UTP. São conectores que apresentam uma extrema facilidade, tempo reduzido na conectorização e confiabilidade, sendo que estes fatores influem diretamente no custo e na qualidade de uma instalação. Os conectores estão divididos em 2 tipos, macho (plug) e fêmea (jack). O conector RJ-45 macho possui um padrão único no mercado, no que diz respeito ao tamanho, formato e em sua maior parte material, pois, existem vários fabricantes deste tipo de conector, portanto, todos devem obedecer à um padrão para que qualquer conector RJ-45 macho de qualquer fabricante seja compatível com qualquer conector RJ-45 fêmea de qualquer fabricante. Já o conector RJ-45 fêmea pode sofrer algumas alterações com relação à sua parte externa.

Para a conectorização do cabo UTP, a norma EIA/TIA 568 A/B determina a pinagem e configuração. Esta norma é necessária para que haja uma padronização no mercado. Contudo, existem, no mercado, duas padronizações para a pinagem categoria 5, o padrão 568 A e 568 B, que diferem apenas nas cores de dois pares de condutores dos cabo UTP (laranja e verde).

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Capítulo

7 Grimpagem do Conector

A grimpagem tem um papel muito importante e deve ser bastante considerada no planejamento de tempo de execução da rede. O alicate de grimpagem deve estar em ordem e a pessoa que for executar a grimpagem deve ter habilidade suficiente para evitar ao máximo as perdas com grimpagens erradas, pares soltos, entre outros. Boa parte do tempo da montagem da rede pode ir embora nesta fase. Devem ser obedecidos os seguintes procedimentos:

FASE 01: Desemcapar a capa externa do cabo cerca de 20 mm (pode-se utilizar um alicate comum para isso, ou um canivete ou ainda um cortador especial).

FASE 02: Destorcer os pares expostos e posicionar os condutores, conforme uma ordem que pode ser de dois tipos apresentados a seguir:

a) Padronização EIA/TIA 568A - Conhecida como "seqüência de grimpagem de normal". Utilizada para conexão de um microcomputador a um HUB ou SWITCH.

EIA/TIA-568A

1. Branco-Verde

2. Verde

3. Branco-Laranja

4. Azul

5. Branco-Azul

6. Laranja

7. Branco-Marrom

8. Marrom

ATENÇÃO - É importante lembrar que NÃO HÁ qualquer problema uma rede inteira ser montada com a trava do conector RJ-45 (jack) apontada "para cima" ou "para baixo" em relação à ordem dos cabos, pois, desde que se obedeça a ordem até o fim desta rede, a mesma estará operacional em quaisquer condições. Usualmente, a trava é apontada para baixo, como os pontilhados do esquema mostram.

As cores somente representam uma sinalização para as vias. "Às vezes, é importante saber separar o símbolo do signo".

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b) Padronização EIA/TIA-568B - Também conhecida como "seqüência de grimpagem de cross-over", onde uma das pontas está grimpada com a categoria A e a outra com a categoria B. Normalmente utilizada para conexão de duas estações sem o emprego de um HUB ou SWITCH. Alguns hubs e switches utilizam cascateamento via cabo cross-over.

EIA/TIA-568B

1. Branco-Laranja

2. Laranja

3. Branco-Verde

4. Azul

5. Branco-Azul

6. Verde

7. Branco-Marrom

8. Marrom

NOTA - O cabo "cross-over" para se estabelecer conexão micro a micro só funciona com um de seus lados grimpado com o padrão EIA/TIA-568A e o outro com o padrão EIA/TIA-568B. Notar que simplesmente os cabos das cores laranja, mudam de local com os verdes.

FASE 03: Cortar as pontas dos condutores expostos de forma que os condutores fiquem paralelos entre si.

FASE 04: Inserir o cabo no conector com a trava voltada para baixo (conforme figura abaixo). Certificar que os condutores estão nas posições corretas e totalmente inseridos no conector nas respectivas cavidades. A capa externa do cabo Multi-Lan deve ser inserida até a entrada dos condutores nas cavidades dos contatos.

Figura - Visão do conector RJ45 fêmea

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Figura - Visão do conector RJ45 macho

FASE 05: Inserir o conector no alicate apropriado para grimpagem mantendo-o devidamente posicionado.

CUIDADO - O conector pode ser grimpado somente uma vez, não permitindo uma segunda tentativa. Após a grimpagem, certifique se os condutores estão bem grimpados e a capa do cabo esteja presa firmemente. Um Conector RJ45 pode variar de R$ 0,40 a R$ 1,00 (junho/2002).

Exemplo de cabos grimpados corretamente:

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Capítulo

8 Hub x Switch

São dispositivos usados para conectar os equipamentos que compõem uma LAN. Com o Hub, as conexões da rede são concentradas ficando cada equipamento em um segmento próprio. O gerenciamento da rede é favorecido e a solução de problemas facilitada, uma vez que o defeito fica isolado em um segmento único da rede.

Comumente usa-se cabeamento categoria 5, 5e ou 6 para conseguir atingir velocidade de 100 Mbps. A grande maioria das redes de pequeno e médio porte ainda trafegam a 10 Mbps. Apenas com Hub ou Switchs de 100 Mbits (e placas que suportem esta velocidade) é possível tirar máximo proveito do cabo categoria 5 ou superior.

A diferença básica entre um Hub e um Switch (que não deixa de ser um Hub) é que um Hub possui um barramento único que distribui um único sinal por todas as máquinas da rede. Já o Switch trata o sinal em apenas um bloco de “remetente e destinatário”. Ao ligarmos várias máquinas a um Switch, ele cadastra todos os Mac Address e os associa a cada porta. Ao surgir uma requisição para determinada máquina o sinal passa diretamente para a máquina-destino. Mesmo necessitando fazer uma verificação, o Swich entrega o “pacote” mais rápido que o Hub, que precisa sair verificando todas as vezes quem é o destinatário.

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Capítulo

9 Termos Técnicos

Em muitas lojas (e até mesmo muitos mercados) encontraremos diversos termos para determinados equipamentos de rede.

Diversas lojas de rede estão em nosso mercado com infinitas possibilidade de adaptadores, conversores, tomadas, jacks (conectores) entre outros.

Vejamos termos mais comuns:

ANSI - American National Standards Institute

EIA - (Eletronic Industries Association) é uma organização de padrões nos Estados Unidos especializada nas características elétricas e funcionais de equipamentos de interface.

Jack - Também conhecido nos balcões como simplesmente "Conector RJ-45".

Patch Panel - É o painel onde os cabos se ligam até o hub. Sua função está mais ligada à estética, organização e facilidades de manutenção e operacional, que com desempenho.

TIA - Telecommunications Industry Association é uma organização de padrões nos EUA de telecomunicações.

UTP – Unshielded Twisted Pair++

Wallplate - vulgarmente chamado de "caixinha de parede". Não deixa de ser uma tradução ao pé da letra.

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