Cabeamento de Rede

Nesta aula iremos estudar alguns meios físicos de transmissão guiados, veremos algmas definições dos principais tipos de cabos, sua construção, recursos e operação, de maneira a determinar o melhor tipo de cabeamento para qualquer situação de utilização de rede. Além disso, iremos confeccionar um path cord, conectorizando RJ45s machos e fêmeas em cabos par trançados categorias 5 e 6. Apresentaremos também testadores de cabos par trançado, fibra ópticas, cabos coaxiais utilizados pelas operadoras de TV a cabo e um cabo multipares utilizados apra telefonia e cabeamento estruturado de rede.

Objetivos

  • Definição de termos relacionados ao cabeamento tais como, blindagem, diafonia e atenuação;
  • Identificação dos principais tipos de cabeamento de rede;
  • Distinção de transmissão de banda base e banda larga;
  • Determinação do tipo de cabeamento e hardware de conexão para ambientes de rede específicos.

Principais tipos de cabo e conectores

Há diversos tipos de cabos que podem atender às várias necessidades e tamanhos de redes, de pequenas a grandes.

Cabeamento pode ser um assunto complexo. A Belden, importante fabricante de cabos, publica um catálogo que lista mais de 2.200 tipos. Felizmente, apenas três principais grupos de cabos são usados nas conexões da maioria das redes:

  • Coaxial (fino e grosso);
  • Par trançado (blindado e não blindado)
  • Fibra óptica (mono e multi-modo)

A compreensão das diferenças o ajudará a determinar quando utilizar cada tipo.

Cabo Coaxial

Em certa época, cabo coaxial era o tipo de cabeamento de rede mais amplamente utilizado. Havia várias razões para a ampla utilização do cabo coaxial. Era relativamente barato, leve, flexível e fácil de manipular. A utilização era tão comum que sua instalação tornou-se segura e fácil de ser suportada.

Em sua forma mais simples, o cabo coaxial é constituído por um núcleo de cobre sólido cercado por um isolante, uma blindagem de malha metálica e uma cobertura externa. Uma camada de folha isolante e outra camada de blindagem de malha metálica constituem o que se chama de blindagem dupla. Contudo, para ambientes sujeitos a interferências mais altas, está disponível a blindagem quádrupla. Esta é constituída por duas camadas de folha isolante e duas camadas de blindagem de malha metálica.

 

Define-se a blindagem como a malha metálica (ou de outro material) entrelaçada ou retorcida que cerca alguns tipos de cabos. A blindagem protege os dados transmitidos, absorvendo sinais eletrônicos dispersos, chamados de ruídos, para que não cheguem ao cabo e distorçam os dados.

O núcleo de um cabo coaxial transporta os sinais eletrônicos que constituem os dados. Esse núcleo do cabo pode ser sólido ou trançado. Se o núcleo for sólido, geralmente será de cobre. O núcleo é cercado por uma camada isolante que o separa da malha de fio. A malha de fio trançada funciona como um fio terra e protege o núcleo contra ruídos elétricos e diafonia. Diafonia é o transbordamento de sinal de um fio adjacente. O núcleo condutor e a malha de fio sempre devem estar separados entre si. Se entrarem em contato, o cabo estará sujeito a um curto-circuito e ruídos ou sinais dispersos da malha fluirão para o fio de cobre. Isso destruirá os dados.

O cabo inteiro é cercado por uma blindagem externa não condutora, geralmente de borracha, Teflon ou plástico. O cabo coaxial é mais resistente à interferência e atenuação que o cabo de par trançado. Atenuação é a perda de intensidade de sinal que começa a ocorrer conforme o sinal viaja ao longo de um cabo de cobre.

Há dois tipos de cabos coaxiais:

  • Fino (thinnet)
  • Grosso (thicknet)

O tipo que você selecionar depende da necessidade da sua rede específica.

Thinnet, Cabo Fino ou 10Base2

thinnet é um cabo coaxial flexível de cerca de 0,63 cm de espessura. Por ser flexível e fácil de manipular, este tipo de cabo coaxial pode ser utilizado em quase todos os tipos de instalação de rede. As redes que utilizam o thinnet conectam o cabo diretamente a uma placa adaptadora de rede do computador. O cabo coaxial thinnet pode transportar um sinal por até aproximadamente 185 metros, antes de o sinal começar a sofreratenuação.

Os fabricantes de cabo chegaram a um consenso sobre algumas designações para tipos de cabos diferentes. O thinnet está incluído em um grupo citado como família RG-58 e tem uma impedância de 50 ohm. A impedância é a resistência, medidas em ohms, para a corrente alternada que flui em um fio. A principal diferença da família RG-58 é o núcleo central de cobre.  Este pode ser um núcleo de trançado ou de cobre sólido.

Thicknet, Cabo Grosso ou 10Base5

thicknet é um cabo coaxial relativamente rígido, com cerca de 1,25 cm de diâmetro. Às vezes é chamado de Ethernet padrão porque foi o primeiro tipo de cabo utilizado com a arquitetura de rede bastante conhecida, Ethernet. O núcleo de cobre é mais espesso do que um thinnet.

 

Figura 2.2: Transceptor do cabo thicknet com detalhe de um conector vampiro

Quanto mais espesso for o núcleo de cobre, para mais longe o cabo poderá transportar os sinais. Isso significa que o thicknet pode transportar sinais para mais longe que o thinnet. O thicknet pode transportar um sinal por 500 metros. Portanto, devido à capacidade do thicknet para suportar transferência de dados ao longo de maiores distâncias, algumas vezes ele é mais utilizado como backbone, para a conexão de várias redes menores baseadas em thinnet. Um dispositivo transceptor conecta o cabo coaxial thinnet ao cabo coaxial thicknet maior.

Hardware da conexão coaxial

Tanto o thinnet como o thicknet utilizam o componente de conexão conhecido como conector naval britânico (BNC, British Naval Connector) para a conexão entre o cabo e os computadores. Há vários componentes importantes na família BNC, inclusive os seguintes:

  • Cabo com conector BNC: O cabo com conector BNC é soldado ou ajustado à extremidade do cabo.
  • Conector T BNC: Este conector une a placa de interface de rede do computador ao cabo de rede.
  • Conector Barrel BNC: Este conector é utilizado para unir dois cabos thinnet para formar um cabo de tamanho maior.
  • Terminador BNC: Em cada extremidade do cabo de barramento, é colocado um terminador BNC para absorver sinais  ambientes. Sem os terminadores BNC, uma rede de barramentos não funcionará.

Considerações:

O cabeamento coaxial participa em uma grande fatia do mercado quando é necessário atender uma das situações descritas abaixo:

  • Transmitir voz, vídeo e dados;
  • Transmitir dados por distâncias maiores do que os cabeamentos mais baratos conseguem;
  • Uma tecnologia bem conhecida que ofereça razoável proteção aos dados.

Porém com a redução nos custos da fibra óptica e melhoria de qualidade nos cabos de par trançado o mercado está migrando para as novas tecnologias deixando de lado o cabo coaxial. Outro problema do cabo coaxial era verificado com quedas da rede provocada por mau contato em qualquer um dos pontos da rede, a identificação dessa falha é difícil e também contribuiu para o crescimento na utilização do cabo de par trançado.

Cabo de par trançado

Em sua forma mais simples, o cabo de par trançado é constituído por dois filamentos isolados de cobre torcidos. Há dois tipos de cabos de par trançado: par trançado não-blindado (UTP, Unshielded Twisted-Pair) e par trançado blindado (STP, Shielded Twisted-Pair).

Figura 2.3: Cabos de par trançado não-blindado e par trançado blindado

Freqüentemente, vários fios de par trançados são agrupados e fechados em um revestimento protetor para formar um cabo. O número real de pares em um cabo varia. A torção elimina o ruído elétrico dos pares adjacentes e de outras fontes, como motores, relés e transformadores.

Par trançado não-blindado (UTP), 10BaseT

O UTP que utiliza a especificação 10BaseT é o tipo mais popular de cabo de par trançado e é sem dúvida o mais popular cabeamento de LAN. O comprimento máximo de segmento de cabo é de cerca de 100 metros. O UTP é constituído por dois fios de cobre isolados. Dependendo da finalidade, há especificações de UTP que controlam o número de torções permitidas por metro de cabo. No continente norte-americano, o cabo UTP é o mais normalmente utilizado nos sistemas telefônicos existentes e já está instalado em muitos prédios de escritório.

O UTP é especificado no Commercial Building Wiring Standard (padrão cabeamento de prédios comerciais), da Associação de Indústrias Eletrônicas e Associações de Indústrias de Telecomunicações (EIA / TIA,Electronic Industries Association / Telecommunications Industries Association) 568. A EIA /TIA 568 utilizou o UTP para criar padrões que se aplicam a várias situações de construção e cabeamento e garantir a compatibilidade de produtos para os clientes. Esses padrões incluem cinco categorias de UTP:

Categoria 1: Refere-se ao cabo telefônico UTP tradicional que pode transportar voz, mas não dados. A maioria dos cabos telefônicos anteriores a 1983 era de cabos pertencentes à Categoria 1.

Categoria 2: Esta categoria certifica o cabo UTP para transmissões de dados de até 4 Mbps (megabits por segundo). Contém quatro pares trançados.

Categoria 3: Esta categoria certifica o cabo UTP para transmissões de dados de até 10 Mbps. Contém quatro pares trançados com cerca de nove torções por metro.

Categoria 4: Esta categoria certifica o cabo UTP para transmissões de dados de até 16 Mbps. Contém quatro pares trançados.

Categoria 5: Esta categoria certifica o cabo UTP para transmissões de dados de até 100 Mbps. Contém quatro pares trançados de fio de cobre.

Categoria 5e e 6: Esta categoria certifica o cabo UTP para transmissões de dados em Gigabit Ethernet. Contém quatro pares trançados de fio de cobre.

A maioria dos sistemas telefônicos utiliza um tipo de UTP. Na realidade, um motivo de o UTP ser tão popular é o fato de muitos prédios serem cabeados previamente por sistemas telefônicos de par trançado. Como parte deste cabeamento prévio, geralmente é instalado cabo UTP adicional, para atende às necessidades futuras de cabeamento. Se o par trançado previamente instalado for de uma categoria apropriada para suportar transmissão de dados, poderá ser utilizado em uma rede de computador. Contudo, deve-se ter cuidado porque o fio telefônico comum pode não ter a torção e outras características elétricas necessárias à transmissão de dados de computador sem ruídos e segura.

Um problema potencial com todos os tipos de cabos é a diafonia. Você deve se lembrar que a diafonia é definida como sinais de uma linha que se misturam com sinais de outra. O UTP é especificamente suscetível à diafonia. A blindagem é utilizada para reduzi-la.

Par trançado blindado (STP)

O STP utiliza uma proteção de cobre entrelaçada de maior qualidade e mais protetora do que a do UTP. O STP também utiliza um envoltório de folha metálica entre e em torno dos pares de fio e, internamente, entre as torções dos pares. Isso proporciona ao STP ótimo isolamento para proteger os dados transmitidos contra interferências externas. Isso significa que o STP é menos suscetível à interferência elétrica e suporta taxas de transmissão maiores, ao longo de distâncias maiores, do que o UTP.

Componentes do Cabeamento de Par Trançado

O par trançado utiliza o conector telefônico RJ-45 para conectar-se a um computador. Esse conector é semelhante ao conector telefônico RJ-11 (conector utilizado na telefonia). Embora pareçam iguais à primeira vista, há diferenças essenciais entre os dois. O RJ-45 é ligeiramente maior e não se ajustará à tomada telefônica RJ-11. O RJ-45 aloja oito conexões de cabo, ao passo que o RJ-11 só aloja quatro.

Considerações sobre o cabo de par trançado:

  • Utilize cabo de par trançado se:
    • A área a ser coberta pela rede for relativamente pequena;
    • Desejar uma instalação relativamente fácil de manejar em que as conexões do computador sejam simples.
  • Não utilize o cabo de par trançado se:
    • Em ambientes externos, instalações subterrâneas e áreas com grande influência eletromagnética.

Cabo de fibra óptica, 100BaseFL

Em cabo de fibra óptica, as fibras ópticas transportam sinais de dados na forma de pulsos modulados de luz. Esse é um meio relativamente seguro de enviar dados porque nenhum impulso elétrico é transportado no cabo de fibra óptica. Isso significa que não é possível interceptar o cabo de fibra óptica e subtrair seus dados, o que pode acontecer com qualquer cabo baseado em cobre que transporta dados na forma de sinais eletrônicos. O cabo de fibra óptica é apropriado para transmissão de dados a grande velocidade e alta capacidade, devido à ausência de atenuação e à pureza do sinal.

Vantagens

  • LARGURA DE BANDA: É a medida da capacidade de transportar informações, as fibras têm capacidade de largura de banda aproximado de 1 THz, excedendo amplamente os cabos de cobre.
  • BAIXA PERDA: As perdas comprometem a distância para os link’s, nos casos de cabos de cobre, a atenuação aumenta de acordo com a freqüência. E na fibra óptica as perdas são as mesmas para qualquer distância.
  • Imunidade eletromagnética (EMI): A fibra não irradia e nem recebe radiação eletromagnética, resolvendo os problemas de diversos ambientes.
  • Segurança: É extremamente difícil interferir em uma fibra sem que umas de suas pontas seja inutilizada, por isso é muito usada em aplicações militares.
  • Baixo peso: Uma fibra é muito mais leve que um fio de cobre.
  • Cabo de cobre
  • 200 pares (0,5-EAP).
  • Diâmetro Exterior: 30 mm
  • ~1000 Kg por Km
  • Cabo de Fibra
  • 12 fibras (CDI).
  • Diâmetro Exterior: 6,5 mm
  • ~37 Kg por Km

Composição da fibra óptica

Uma fibra óptica é constituída por um cilindro de vidro extremamente fino, chamado de núcleo, cercado por uma camada concêntrica de vidro, conhecida como revestimento. As fibras algumas vezes são feitas de plástico. O plástico é mais fácil de instalar, mas não pode transportar os pulsos de luz para tão longe quanto o vidro.

Cada filamento de vidro transporta o sinal somente em uma direção, portanto, um cabo é constituído de dois filamentos com invólucros separados. Um filamento transmite e outro recebe. Uma camada de plástico de reforço circunda cada filamento de vidro e fibras kevlar. As fibras kevlar do conector óptico são colocadas entre os dois cabos, que são revestidos com plástico.

Figura 2.5: Cabo de fibra óptica

As transmissões via cabo de fibra óptica não estão sujeitas à interferência elétrica e são extremamente velozes (atualmente são transmitidas cerca de 100 Mbps, atingindo Tbps). Podem transportar um sinal – pulso de luz – por quilômetros.

Estrutura da Fibra Óptica

A espessura da fibra indica se a mesma é mono ou multi-modo. A Fibra multi-modo é mais grossa e consequentemente os feixes de luz refletem dentro da fibra de vidro perdendo potênica mais rapidamente. Em compensaçao a fibra mono-modo é mais fina e conduz o sinal de luz mais homogêneamente reduzindo a atenuação, no entanto esta fibra mais fina é mais cara que a fibra multi-modo.

Conectores

Considerações sobre a fibra óptica:

  • Utilize cabo de fibra óptica se:
    • Tiver que transmitir dados a velocidade muito altas, ao longo de grandes distâncias, em uma mídia extremamente segura.
  • Não utilize cabo de fibra óptica se:
    • Estiver sujeito a um orçamento bastante limitado;
    • Não tiver o conhecimento especializado para a instalação e para a conexão correta dos dispositivos.

É importante observar que apenas empresas autorizadas por órgãos do governo podem instalar fibras ópitcas fora de suas instalações físicas, ou seja, nas ruas, avenidas, passeios, etc.

Cabeamento Estruturado mesclando tipos de cabos distintos

Montagem de Cabo

Usando o material disponível e as orientações do professor confeccione seu cabo e teste-o adequadamente com o testador disponível em aula.


 

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