Cabeamento Estruturado
e
Meios de Transmissão
Faculdade Pitágoras
Prof. Fabrício Lana Pessoa
[email protected]
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Meios de Transmissão.
• A informação, em sua forma analógica ou digital, com modulação ou
codificação pode ser transmitida em meios guiados ou sem fio.
• Sem fio
– Rádio
– Microondas
– Satélites
•Meios Guiados
–Par Trançado
–Cabo Coaxial
–Fibra Óptica
PVO MNS EBT, a “caminhonete do vovô”.
Meios Guiados / Cabeamento
• Os meios guiados diferem-se entre si com
relação ao modo de propagação dos sinais,
banda passante, atenuação, imunidade ao
ruído, custo, disponibilidade e
confiabilidade
– Ex: Fibra ( Propagação, Banda Passante,
disponibilidade-sílica)
Coaxial (Imunidade ao ruído )
Par trançado ( Maior confiabilidade em relação ao
coaxial)
Cabeamento
• Sob a ação de elementos externos, o sinal presente no
cabeamento pode se degradar sob o efeito de
interferências externas.
• Os tipos mais comuns de ruído são aqueles causados por:
EMI( interferência eletromagnética) e RFI (Interferência de
Rádio Frequência)
• Fontes de EMI
– Descargas atmosféricas,
– Circuitos e cabos elétricos
– Lâmpadas fluorescentes.
– Relés, comutadores
Cabeamento
• Fontes de EFI
– motores elétricos
– fonte de alimentação de alguns equipamentos
• Contramedidas:
– Blindagem dos cabos
– Aterramento elétrico
• Medida de susceptibilidade
eletromagnética
Cabo Coaxial
• Foi a mídia utilizada inicialmente nas redes
locais
Cabo Coaxial
• Vantagens sobre o par trançado:
– Oferece maior imunidade ao ruído e fuga
eletromagnética
– Permite também a transmissão a distâncias
relativamente longas sem distorção e sem
necessidade de regenerar o sinal
- Permite o uso de redes multi-canal (broadband).
- Mais barato que o par traçado blindado.
Cabo Coaxial
• Desvantagens
– Por não ser flexível o suficiente, quebra e
apresenta mau contato com facilidade.
– Mais rígido, pode dificultar a manipulação
através de canaletas
– Mau contato ou rompimento do cabo pode
paralisar toda a rede (topologia tipicamente de
barramento)
Cabo Coaxial Fino
• Também conhecido como cabo coaxial em
Banda Base ou Thin Ethernet ou 10base2.
• Mais maleável e menos susceptível a
reflexões do sinal
• Maior imunidade a ruídos eletromag. de
baixa freq.
Conexão tipo T
Utiliza a especificação RG-58 A/U
Cada segmento da rede pode ter, no máximo, 185 metros
Cada segmento pode ter, no máximo, 30 nós
Distância mínima de 0,5 m entre cada nó da rede
Utilizado com conector BNC
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Conexão tipo T
Cabo Coaxial Fino
Como vimos, o cabo coaxial fino possui um limite de 185 metros de
comprimento. É possível aumentar o comprimento da rede através de um
dispositivo chamado repetidor .
Terminações em cabos coaxiais
Conector
Barril
Conector F
Conector T
SMA
Cabo Coaxial Grosso
• Também conhecido como cabo coaxial de banda larga,
Thick Ethernet, ou 10Base5
• Blindagem dupla, ao contrário do cabo coaxial fino, que
possui apenas uma blindagem. É por esse motivo que esse
tipo de cabo é grosso.
• Menos flexivel.Difícil passagem por conduítes.
• Utilizado antigamente para backbones de redes.
Atualmente quase em desuso nas redes Ethernet. Maior
aplicação em ambientes industriais, de controle de
processo que necessitam de maior proteção a ruídos.
Cabo Coaxial Grosso
• A transmissão ocorre normalmente utilizando um cabo para tx e
outro para rx ou em um único cabo utilizando-se frequências
diferentes para tx e rx.
• Utilizado no padrão 10Base5 – Ethernet Grosso
10base5 – yelow cable
Banda Base
50 ohms
Topologia em barramento
Taxa de 10 Mbps
Seg Max. 500 metros /
2,5 metros/transciver
Caro
Rígido, difícil de passar
Cabo Coaxial Grosso
O conector vampiro é ligado a um transceptor
(transceiver), que por sua vez é ligado à placa de
rede do micro através de um cabo que pode ter
até 15 metros.
2,5 metros
MAU
(Media
Acess
UNIT)
Cabo Coaxial Grosso
Este cabo, faz a conexão entre o transciver
e a porta AUI (Attachement Unit Interface
ou DIXA (Digital Intel Xerox).
Conector
fêmea de 15
pinos
• Padrão 10broad36
– Variante banda larga do 10base5
Taxa
Max Seg
10Base5
10 Mbps
10broad36
10 Mbps
3600 - 3750
Banda Larga ( uníco cabo com
Transmissão Banda
duas freq
Base
TX e RX) ou dois cabos
Impedância 50 ohms
75 ohms
Aplicação
CATV
– Vantagem: Alcance maior e transmissão de
múltiplos sinais em diferentes freqüências
– Desvantagens: Equipamentos possuem maior
custo, devido a etapa de RF.
Cabo Coaxial Fino x Grosso
Cabo
Especificação
Impedância característica
Tamanho máximo do segmento
Tamanho mínimo do segmento
Numéro máximo de segmentos
Tamanho máximo total com repetidores
Transmissão
Acesso ao meio
Tipo
RG59 – Antena de TV
RG6 - CATV
Coaxial Fino
RG-58 A/U
50 ohms
185 metros
0,5 metros
4
925 metros
Banda Base / Manchester
CSMA/CD
Half Duplex
Coaxial Grosso
RG -9 A/U
75 ohms
500 metros
2,5 metros
4
2500 metros
Digital/Analógica
CSMA_CD/ FDM
HALF/ Full Duplex
Cabeamento Estruturado Cabo Coaxial
Utilizamos cabos coaxiais para :
Sistemas circuito interno de tv (coaxial fino)
Rádios / Antenas (coaxial fino e grosso)
Equipamentos hospitalares (coaxial fino e grosso)
Estações de tv
Sistemas de telefonia digital (Pabx interface E1)
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Cabo Coaxial
• Vantagens sobre o par trançado:
– Oferece maior imunidade ao ruído e fuga eletromagnética
– Permite também a transmissão a distâncias relativamente
longas sem distorção e sem necessidade de regenerar o sinal
- Permite o uso de redes multi-canal (broadband).
- Mais barato que o par trançado blindado.
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Cabo Coaxial
• Desvantagens
– Por não ser flexível o suficiente, quebra e apresenta mau
contato com facilidade.
– Mais rígido, pode dificultar a manipulação através de
canaletas
– Mau contato ou rompimento do cabo pode paralisar toda a
rede (topologia tipicamente de barramento)
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Par trançado
• Utilizado pela maioria das redes atualmente.
• Utilizado tipicamente em redes com transmissão do
tipo banda base a velocidades de 10Mbps, 100Mbps
e 1Gbps, mas também pode ser utilizado para
transmissões analógicas( telefonia)
• Pode ser do tipo: UTP ou STP
Cabos UTP (Unshilelded)
• Utilizado nas redes de telefonia e para
comunicação de dados
• Não possui blindagem
Par Trançado
• Vantagens:
– Mais barato,
– Flexível, fácil instalação.
– Facilidade de manutenção especialmente quando utilizado em
redes estruturadas
– Suporta velocidades de até 1 Gbps
– Adição de nova máquina não para a rede
• Desvantagens
– limite do comprimento (100 metros)
– baixa imunidade contra interferências eletromagnéticas (EMI)
(Para a maioria dos ambientes atuais não são tão significativas )
O trançamento dos pares, diminui a interferência (cross-talk) entre o sinal
que trafega em cada um dos fios.
Todavia, como o cabo em si, não possui blindagem externa, esta sujeito a
interferências eletromagnéticas externas.
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Par trançado
Cancelamento provocado pela transsagem dos cabos
+ TD
- TD
Dentro de um dos pares, Tx por exemplo, cada um dos fios leva o sinal com
polaridade contrária em relação ao outro, para forçar o cancelamento do campo
magnético gerado pelo fio vizinho e evitar os problemas de cross talk, conforme
ilustrado na figura a seguir
Cabos UTP (Unshilelded)
• Como o cabo não possui blindagem, devem-se observar algumas
recomendações sobre o compartilhamento de dutos entre cabos de
rede e elétricos.
• A norma ANSI/EIA/TIA-569-A estabelece critérios para
compartilhamento de dutos entre cabos de rede e elétricos
o
– Tensão de alimentação inferior a 480V;
– Canaletas com divisão física para a rede lógica e
elétrica;
– A corrente nominal do cabeamento não deve ser
superior a 20A
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Cabos UTP (Unshilded)
– Distânciamento mínimo das fontes de EMI.
29
Cabos UTP Pinagem
As normas foram desenvolvidas com o intuito de padronizar
as instalações.
Imagine se cada instalador resolvesse seguir sua própria
sequência de cores?
30
Par trançado
Função dos pinos no Padrão 10baseT
Cabo Cross- Over
Pino
1
2
3
4
5
6
7
Cor
Branco com verde
Verde
Branco com laranja + RD
Azul
Branco com azul
Laranja
Branco com marrom
Função
+TD
- TD
8
Marrom
Não usado
Não Usado
Não Usado
- RD
Não usado
RJ – 45 Macho / Fêmea
Rj- 45
Rj- 45 / Blindado
Rj- 45 Fêmea
Cabo UTP normal e Cross Over
O cabo crimpado com a mesma disposição de fios em ambos os lados do cabo é
chamado de cabo "reto", ou straight.
Este é o tipo "normal" de cabo, usado para ligar os micros ao switch ou ao
roteador da rede.
Existe ainda um outro tipo de cabo, chamado de "cross-over" (também chamado
de cabo cross, ou cabo cruzado), que permite ligar diretamente dois micros, sem
precisar do hub ou switch.
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Cabo CROSS funcionamento
No cabo cruzado, a posição dos fios é diferente nos dois conectores, de
forma que o par usado para enviar dados (TX) seja ligado na posição de
recepção (RX) do segundo micro e vice-versa. De um dos lados a
pinagem é a mesma de um cabo de rede normal, enquanto no outro a
posição dos pares verde e laranja são trocados. Daí vem o nome crossover, que significa, literalmente, "cruzado na ponta":
Esquema dos contatos de envio e recepção em um cabo cross-over
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Conexão Micro a HUB
• Os Hubs já fazem um cross conect internamente em suas
portas tradicionais. Assim, não é necessário utilizar um cabo
cross na ligação de um micro com um hub
Micro
Hub
Transmissão
TX
Cabo pino-a-pino
Cabo Direto
Recepção
RX
Cross-Over Interno
6
Conexão entre a HUBs
• Os hubs também possuem uma porta chamada de up-link,
utilizada para conectar um hub a outro hub (cascateamento).
Essa porta não possui um cross interno.
Up-Link
Assim, temos que para conectar hub a hub devemos
utilizar:
–Cabo direto de um porta tradicional com a up-link
–Cabo cross entre duas portas tradicionais ou duas
up-link
9
Resumo
A
CROSS
9
B
DIRETO
CROSS
DIRETO
Conexão com Switches
• Trabalhando com switches, não há que se preocupar
se o cabo é do tipo cross ou direto.
• Estes equipamentos possuem uma função chamada
auto MDI/MDIX, que detecta e ajusta a conexão ao
tipo de cabo utilizado.
• Não confundir auto MDI/MDIX com auto-sense, que
é a capacidade do switch de ajustar a velocidade da
conexão .
Categorias: cabos par trançado
• Existem cabos de cat 1 até cat 7.
• Como os cabos cat 5E são
suficientes tanto para redes de 100
quanto de 1000 megabits, eles são
os mais comuns e mais baratos, mas
os cabos cat 6 e cat 6a estão se
popularizando e devem substituí-los
ao longo dos próximos anos.
• Os
cabos
são
vendidos
originalmente em caixas de 300
metros, ou 1000 pés (que equivale a
304.8 metros):
Cat 5E
Os cabos Cat5E são suficientes para as redes 100BASE-TX e
1000BASE-T (1Gigabit/s).
Para a velocidade de 1Gbps, é necessária a utilização dos quatro
pares do cabo.
Cada um dos quatro pares deve suportar uma taxa efetiva de
250Mbps em cada direção e simultaneamente (full-duplex), até
uma distância de 100m.
40
Categoria 6
• Os cabos de categoria 6 possuem banda passante ainda maior que os cabos
Cat 5E. Por isso, cada um dos pares pode trabalhar com velocidades ainda
mais altas. Assim, os cabos de categoria 6 podem operar com o padrão
1000baseTx, onde cada um dos pares transporta até 500Mbps, conforme
ilustrado na figura abaixo.
Além de serem usados em substituição dos cabos cat 5 e 5e, eles podem ser
usados em redes 10G, mas nesse caso o alcance é de apenas 55 metros
Categoria 6 A
Para permitir o uso de cabos de até 100 metros em redes 10G (10GBASE-T) foi
criada uma nova categoria de cabos, a categoria 6a ("a" de "augmented", ou
ampliado).
Eles suportam freqüências de até 500 MHz e utilizam um conjunto de medidas
para reduzir a perda de sinal e tornar o cabo mais resistente a interferências.
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CAT 6 A Desvantagens
Uma das medidas para reduzir o crosstalk (interferências entre os pares de
cabos) no cat 6a foi distanciá-los usando um separador. Isso aumentou a
espessura dos cabos de 5.6 mm para 7.9 mm e tornou-os um pouco menos
flexíveis. A diferença pode parecer pequena, mas ao juntar vários cabos ela se
torna considerável:
Cabo cat 6a, com o espaçador interno e comparação entre a espessura do
mesmo volume de cabos cat 5e e cat 6a
Categoria 6 A
É importante notar que existe também diferenças de qualidade entre os conectores
RJ-45 destinados a cabos categoria 5 e os cabos cat 6 e cat 6a, de forma que é
importante checar as especificações na hora da compra.
Embora visualmente os conectores parecem os mesmos, os materiais empregados
e a forma como são instaladas as redes CAT 6A são diferentes. Em geral os
equipamentos são bem mais caros.
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Categorias dos cabos UTP
Categoria Impedância
1
150 ohms
2
100 ohms
Banda passante
n/d
até 1 Mhz
3
4
100 ohms
100 ohms
até 16 Mhz
até 20 Mhz
5/5E
6
100 ohms
100 ohms
100 / 125 Mhz
até 250 Mhz
Velocidade
n/d
1Mbps
4Mbps
10Mbps
100Mbps
16 Mbps
100Mbps
1Gbps
1Gbps
Aplicações
Telefonia analógia
Dados a baixa velocidade
Token Ring (4Mbps)
10BaseT
100BaseT4
Token Ring (16 Mbps)
100BaseTX (2pares)
1000BaseT (4Pares)
Gigabit e 10 Gigabit
Cabos STP (Par trançado com Blindagem, Shielded)
• Par trançado com malha blindada para conferir maior imunidade às
interferências eletromagnéticas externas e blindagem interna
envolvendo cada par trançado para reduzir a diafonia.
• Blindagem não faz parte do sinal. Deve ser aterrada.
• Dois tipos (100 e 150 ohms)
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Cabos STP Vantagens /desvantagens
• Um cabo STP geralmente possui os pares trançados blindados, e
pode alcançar uma largura de banda de 300Mhz em 100 metros de
cabos.
• É utilizado em ambientes com grande nível de interferência
eletromagnética.
• Essa blindagem deve ser aterrada nas pontas
• Devido a blindagem o peso e volume do
cabo aumentam dificultando a instalação e
aumentando o custo.
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Principais ferramentas
Fibra Optica
• Histórico
– 1830 –Grand Bell e o “telefonte de luz solar” (alcance
de 200km)
– 1870 - Transmissão de luz em um jato fino de água
– 1958 – Invenção do laser. Tx a longas distâncias
– 1976 –Primeiro grande sistema de comunicação óptica
na Inglaterra. Um enlace de 1,4 km distribuia sinais de
tv a cabo para 34000 assinantes.
– 1988 – Primeiro cabo intercontinental EUA Europa
7500km
Fibra Optica
• Meio
de
transmissão,
normalmente
constituído de material plástico ou vidro, que
transmite dados na faixa de frequência do
sinal infravermelho.
• Uma vidraça feita com esse vidro poderia ter
até 1 km de espessura e ser perfeitamente
transparente.
• Sem limite de velocidade. Limite prático 10
Gbps. Testes em laboratório já atingiram a
taxa de 100G. Alcatel 25 Tbps.
• Alcance 50km, sem repetidoras.
.Distância.....
Fibra
50km
...Largura de Banda... ...Canais de Voz...
2,5 Gbit/s
32000
• Em redes locais o tamanho do segmento
varia de 550 a 5000 metros dependendo do
padrão.
Padrão
10 Base F
100Base-FX
1000Base-SX
1000Base-Lx
Tamanho Max Seg
2000
2000
550
5000
Fibra Optica
Utilização de Cabos Fibra óptica FO
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Fibra Optica
Transmissores e receptores ópticos
Transmissores
• LED
• Diodo LASER
Receptores
• fotodiodos( fotoionização )
• fotodetectores
Tipos de Fibra
Fibra Multimodo
• Multimodo
– Vários feixes de luz em diferentes comprimentos de onda e
diferentes ângulos de incidência
– Mutimodo Índice Degrau
• Reflexão Total
• Mudança brusca, em degrau, no índice de refração do núcleo
na fronteira com a casca
• Fabricação mais simples, baixa banda passante, maior
atenuação
– Multimodo Índice Gradual
• Mudança Gradativa e Contínua do índice de refração
Multimodo
CARACTERÍSTICAS
•Baixo custo, quando comparado a outros tipos de Fibra,
não só da Fibra em si, mas também dos materiais
agregados, como conectores, componentes eletrônicos e,
outros.
•O Núcleo sendo de grande diâmetro torna mais fácil o
alinhamento, que é o caso de emendas, conectores, etc.
Monomodo
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Multimodo x Monomodo
Multimodo
LED ou Laser
Alta
Baixa
Curta
Baixo
Monomodo
Laser
Baixa
Alta
Alta
Alto
Sensibilidade
a Temperatura
Baixa
Alta
Durabilidade
Alta
Menor
Fonte
Atenuação
Velocidade
Distância
Custo
Video- Princípios, conectores, fusão
Fibra Optica
Vídeo Fabricação
Perdas no Cabeamento Optico
• São ocasionadas tipicamente por atenuação e dispersão
dos sinal
• Causas:
– Absorção do sinal
– Espalhamento
– Deformações mecâncias (Irradiação devido as
curvaturas)
– Atenuações em emendas e conectores
• Perdas por acoplamento no início e no final da fibra
Conectores
Vídeo fabricação conector_
Montaje_de_conector_ST
Vantagens da Fibra
•
•
•
•
•
•
•
Maior largura de banda que os fios de cobre
Repetidores a cada 50 km
Imune a EMI e RFI
Imune a corrosão
Fina e leve
Isolamento elétrico entre transmissor e receptor
Desvantagem: interfaces mais caras, fragilidade,
dificuldade de conexão.
Normas relacionadas a FO
• IEC 60793-1 e -2 Fibras ópticas (contendo várias seções)
• IEC 60794-1, -2, e -3 Cabos de fibra óptica
• O ITU-T (antes CCITT) publica outras normas, tais como:
• G.650 Definição e Métodos de teste para parâmetro relevantes de fibras
monomodo,
• G.651 Características de fibras multimodo de índice gradual com 50/125 μm ,
• G.652 Características de cabo de fibra monomodo,
• G.653 Características de cabo de fibra monomodo com dispersão deslocada,
• G.654 Características de cabo de fibra monomodo de 1550 nm com perda
minimizada