CABE DE REDE
Existem basicamente 3 tipos diferentes de cabos de rede: os cabos de par trançado (que são, de
longe, os mais comuns), os cabos de fibra óptica (usados principalmente em links de longa
distância) e os cabos coaxiais, ainda usados em algumas redes antigas.
Existem vários motivos para os cabos coaxiais não serem mais usados hoje em dia: eles são mais
propensos a mal contato, os conectores são mais caros e os cabos são menos flexíveis que os de par
trançado, o que torna mais difícil passá-los por dentro de tubulações. No entanto, o principal motivo
é o fato de que eles podem ser usados apenas em redes de 10 megabits: a partir do momento em que
as redes 10/100 tornaram-se populares, eles entraram definitivamente em desuso, dando lugar aos
cabos de par trançado. Entre eles, os que realmente usamos no dia-a-dia são os cabos "cat 5" ou "cat
5e", onde o "cat" é abreviação de "categoria" e o número indica a qualidade do cabo.
Fabricar cabos de rede é mais complicado do que parece. Diferente dos cabos de cobre comuns,
usados em instalações elétricas, os cabos de rede precisam suportar freqüências muito altas,
causando um mínimo de atenuação do sinal. Para isso, é preciso minimizar ao máximo o
aparecimento de bolhas e impurezas durante a fabricação dos cabos. No caso dos cabos de par
trançado, é preciso, ainda, cuidar do entrançamento dos pares de cabos, que também é um fator
crítico.
Existem cabos de cat 1 até cat 7. 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 cat5e (os mais comuns atualmente) seguem um padrão um pouco mais estrito, por
isso dê preferência a eles na hora de comprar.
Em todas as categorias, a distância máxima permitida é de 100 metros. O que muda é a freqüência
(e, conseqüentemente, a taxa máxima de transferência de dados suportada pelo cabo) e o nível de
imunidade a interferências externas.
Abaixo segue uma descrição de todas as categorias de cabos de par trançado existentes:
Categoria 1: Utilizado em instalações telefônicas, porém inadequado para transmissão de dados.
Categoria 2: Outro tipo de cabo obsoleto. Permite transmissão de dados a até 2.5 megabits e era
usado nas antigas redes Arcnet.
Categoria 3: Era o cabo de par trançado sem blindagem mais usado em redes no passado. 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, 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. 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.
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: A grande vantagem desta 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 5e: Os cabos de categoria 5e são os mais comuns atualmente, com uma qualidade um
pouco superior aos cat 5. Eles oferecem uma taxa de atenuação de sinal mais baixa, o que ajuda em
cabos mais longos, perto dos 100 metros permitidos. Estão disponíveis tanto cabos blindados,
quantos cabos sem blindagem, os mais baratos e comuns.
Além destes, temos os cabos de categoria 6 e 7, que ainda estão em fase de popularização:
Categoria 6: Utiliza cabos de 4 pares, semelhantes aos cabos de categoria 5 e 5e. Este padrão não
está completamente estabelecido, mas o objetivo é usá-lo (assim como os 5e) nas redes Gigabit
Ethernet.
Categoria 7: Os cabos cat 7 também utilizam 4 pares de fios, porém usam conectores mais
sofisticados e são muito mais caros. Tanto a freqüência máxima suportada, quanto a atenuação de
sinal são melhores do que nos cabos categoria 6. Está em desenvolvimento um padrão de 10 Gigabit
Ethernet que utilizará cabos de categoria 6 e 7.
Você pode comprar alguns metros de cabo e alguns conectores e crimpar os cabos você mesmo, ou
pode comprá-los já prontos. Em ambos os casos, os cabos devem ter no mínimo 30 centímetros e no
máximo 100 metros, a distância máxima que o sinal elétrico percorre antes que comece a haver uma
degradação que comprometa a comunicação.
Naturalmente, os 100 metros não são um número exato. A distância máxima que é possível atingir
varia de acordo com a qualidade dos cabos e conectores e as interferências presentes no ambiente.
Já vi casos de cabos de 180 metros que funcionavam perfeitamente, e casos de cabos de 150 que
não. Ao trabalhar fora do padrão, os resultados variam muito de acordo com as placas de rede
usadas e outros fatores. Ao invés de jogar com a sorte, é mais recomendável seguir o padrão, usando
um hub/switch ou um repetidor a cada 100 metros, de forma a reforçar o sinal.
Os cabos são crimpados usando-se um alicate de crimpagem. Ele "esmaga" os contatos do conector,
fazendo com que eles entrem em contato com os fios do cabo de rede.
Os cabos de rede transmitem sinais elétricos a uma freqüência muito alta e a distâncias
relativamente grandes, por isso são muito vulneráveis a interferências eletromagnéticas externas.
Um cabo de rede deve ser instalado a uma distância de pelo menos 50cm dos cabos elétricos,
quando eles são colocados paralelamente.
Outras fontes menores de interferências são as lâmpadas fluorescentes (principalmente lâmpadas
cansadas, que ficam piscando), e mesmo telefones celulares muito próximos dos cabos. Este tipo de
interferência não chega a interromper o funcionamento da rede, mas pode causar perda de pacotes.
No final de cada pacote TCP são incluídos 32 bits de CRC, que permitem verificar a integridade dos
dados. Ao receber cada pacote, a estação verifica se a soma dos bits "bate" com o valor do CRC.
Sempre que a soma der errado, ela solicita a retransmissão do pacote, o que é repetido
indefinidamente, até que ela receba uma cópia intacta. Graças a esse sistema é possível transmitir
dados de forma confiável mesmo através de links ruins (como, por exemplo, uma conexão via
modem). Porém, quanto mais intensas forem as interferências, mais pacotes precisam ser
retransmitidos e pior é o desempenho da rede.
Nos cabos coaxiais (tanto os de rede quanto os usados em antenas de TV) é usada uma malha de
metal que protege o cabo de dados contra interferências externas. Os cabos de par trançado, por sua
vez, usam um tipo de proteção mais sutil: o entrelaçamento dos cabos cria um campo
eletromagnético que oferece uma razoável proteção contra interferências externas. Cada um dos
quatro pares segue um padrão diferente de entrançamento, o que faz com que as transmissões de um
não interfiram com as dos vizinhos.
(esquema do antigo cabo de rede coaxial)
Além dos cabos sem blindagem, conhecidos como UTP (Unshielded Twisted Pair), existem os
cabos blindados conhecidos como STP (Shielded Twisted Pair). A única diferença entre eles é que
os cabos blindados, além de contarem com a proteção do entrelaçamento dos fios, possuem uma
blindagem externa (assim como os cabos coaxiais) e por isso são mais adequados a ambientes com
fortes fontes de interferências, como grandes motores elétricos ou grandes antenas de transmissão
muito próximas.
Quanto maior for o nível de interferência, menor será o desempenho da rede, menor será a distância
que poderá ser usada entre os micros e mais vantajosa será a instalação de cabos blindados. Em
ambientes normais, porém, os cabos sem blindagem funcionam perfeitamente bem. Na ilustração
temos um exemplo de cabo com blindagem, com proteção individual para cada par de cabos.
Existem também cabos mais "populares", que utilizam apenas uma blindagem externa que envolve
todos os cabos.
Cabos de fibra ótica
A fibra ótica não envia dados da mesma maneira que os cabos convencionais. Para garantir mais
velocidade, todo o sinal é transformado em luz, com o auxílio de conversores integrados aos
transmissores. Há dois modos de converter os dados: por laser e por LED (respectivamente: fibras
monomodo e multimodo. Ambas serão explicadas mais adiante).
(Fonte da
imagem: Wikimedia Commons / BigRiz)
Sem essa conversão, os dados enviados e recebidos não poderiam desfrutar das mesmas larguras de
banda. Nesse momento, surge a necessidade dos cabos de fibra ótica, pois são eles que permitem a
velocidade e a qualidade superiores às oferecidas pelos tradicionais cabos de cobre. O motivo disso
nós vamos explicar mais à frente neste artigo.
O cabo de fibra ótica é constituído de várias camadas que fazem parte da estrutura essencial dele.
São elas:
Proteção plástica
Como todo cabo, a fibra ótica também precisa de proteção externa, para evitar que o desgaste
natural ou as situações anômalas do tempo representem interferências no sistema. Geralmente, essa
camada de proteção é composta por plásticos, tornando a aparência dos cabos de fibra ótica muito
similar à apresentada por cabos de rede, por exemplo.
Fibra de fortalecimento
Logo abaixo da camada plástica, existe uma fibra de fortalecimento, bastante parecida com a que
existe em cabos coaxiais de transmissão de sinal de televisão para proteger a fibra de vidro de
quebras que podem acontecer em situações de torção do cabo ou impactos no transporte.
Se a camada de fortalecimento não existisse, qualquer movimento brusco que atingisse os cabos de
fibra ótica resultaria em quebra da fibra principal e, consequentemente, na perda total do sinal
transmitido.
Revestimento interno
Também chamado de “Coating”, o revestimento interno tem função similar à das fibras de
fortalecimento. É ele que isola todos os impactos externos e também evita que a luz natural atinja as
fibras de vidro internas, o que poderia resultar em interferências muito fortes em qualquer que seja
o sinal.
Camada de refração
Nas duas camadas mais internas, ocorre a parte mais importante do processo de transmissão de luz.
Cobrindo o filete de fibra de vidro, a camada de refração (ou “Cadding”) é responsável pela
propagação de todos os feixes, evitando que existam perdas no decorrer dos trajetos. Em um
sistema perfeito, essa camada garantiria 100% de reaproveitamento dos sinais luminosos.
Núcleo
Também chamado de “Core”. Em suma, é onde realmente ocorre a transmissão dos pulsos de luz.
Construído em vidro, é por ele que a luz viaja em suas longas distâncias.
Modelos de cabos de fibra ótica
Os dois nomes que abrem este tópico representam os dois principais modelos de fibras óticas
existentes atualmente. Eles são diferenciados em vários aspectos, desde o custo de produção até as
melhores possibilidades de aplicação.
Monomodo
Como o nome já diz, as fibras monomodo só podem atender a um sinal por vez. Ou seja, uma única
fonte de luz (na maior parte das vezes, laser) envia as informações por enormes distâncias. As fibras
monomodo apresentam menos dispersão, por isso pode haver distâncias muito grandes entre
retransmissores.
Teoricamente, até 80 quilômetros podem separar dois transmissores, mas na prática eles são um
pouco mais próximos. Outra vantagem das fibras desse tipo é a largura da banda oferecida, que
garante velocidades maiores na troca de informações.
Multimodo
Fibras multimodo garantem a emissão de vários sinais ao mesmo tempo (geralmente utilizam LEDs
para a emissão). Esse tipo de fibra é mais recomendado para transmissões de curtas distâncias, pois
garante apenas 300 metros de transmissões sem perdas. Elas são mais recomendadas para redes
domésticas porque são muito mais baratas.
Isso sim é velocidade
A fibra ótica garante velocidades muito maiores do que as oferecidas pelos fios de cobre comuns, .
Hoje, uma conexão banda larga de alta velocidade é oferecida com cerca de 10 Mbps, o que permite
downloads a quase 1,25 MB/s.
Os padrões de testes da fibra ótica apontam para velocidades de 10 Gbps, o que resulta em
downloads de 1.280 MB/s. É um aumento considerável, que pode ser extremamente importante para
games online, baixar muitos arquivos pela internet e para tarefas mais nobres tais como cirurgias a
distância, etc..
(Fonte da imagem: Wikimedia Commons / Hustvedt)
Vale dizer que as conexões de 10 Gbps são muito potentes e devem custar muito caro, por isso são
mais recomendadas para grandes empresas e universidades, locais em que a banda precisa ser muito
dividida. Outra possibilidade é a instalação de padrões de fibra ótica em condomínios, que podem
redividir a conexão para vários computadores.
Desvantagens da fibra ótica
A principal desvantagem delas é relacionada aos custos, tanto de produção quanto de
implementação dos novos sistemas de transmissão.
Produzir cabos de fibra ótica envolve processos muito complexos e caros, o que exige uma
demanda muito grande de usuários dispostos a pagar um pouco mais pelos recursos oferecidos pela
tecnologia. Além disso, para alimentar grandes cidades seriam necessários muitos retransmissores, e
há relatos de perdas grandes de sinal em retransmissores divisores.
Outros problemas estão ligados diretamente à fragilidade das fibras de vidro. Como ainda não existe
uma padronização no sistema, há muitos cabos que são vendidos sem o encapsulamento protetor
adequado. Isso gera instabilidade para os cabos e pode resultar em quebras dos filetes de
transmissão.
EXERCÍCIOS:
1. Quais são três tipos principais de cabos de rede?
2. Qual é o motivo pelo qual o cabo coaxial não é mais usado?
3. Qual é a distância máxima para uma conexão de rede usando par trançado?
4. Cite a vantagem do cabo CAT5 em relação aos anteriores.
5. Quando é vantajoso usar um cabo CAT5e?
6. Quais os tamanhos mínimo e máximo recomendável para um cabo de rede par trançado?
7. Cabos de rede são sensíveis a interferências. Quais fatores causam estas interferências?
8. O que as interferências causam na rede?
9. Quais são os modelos de cabos de fibra ótica? Quais as diferenças?
10. Qual dos modelos de fibra ótica é mais recomendado para a construção de redes de internet?
11. Cite as vantagens e desvantagens do uso dos cabos de fibra ótica