2 -Meios de transmissão - ipb.pthalestino/redcom/cap2.pdf · 1 2 -Meios de transmissão Redes de Comunicações Capítulo 2 Informática de Gestão ESTiG/IPB 1 • Asseguram a transmissão

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2 - Meios de transmissão

Redes de ComunicaçõesCapítulo 2

1Informática de Gestão ESTiG/IPB

• Asseguram a transmissão física entre o emissor e o receptor

• Meios guiados e não guiados (sem fios)– Guiados: par entrançado, cabo coaxial, fibra óptica– Não guiados: Microondas (terrestres e via satélite), radiodifusão, infravermelhos

• As características e a qualidade da transmissão são determinadas pelo meio e pelo sinal

• Em meios guiados as ondas electromagnéticas são “guiadas” através de um meio sólido

• Em meios não guiados as ondas electromagnéticas propagam-se mais ou menos livremente através da atmosfera

Redes de ComunicaçõesMeios de transmissão


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• Transmissão via terrestre– diferem quanto aos seguintes parâmetros

• Capacidade• Potencial para ligações ponto a ponto ou multiponto• Limitação geográfica devido à atenuação característica do meio

• Imunidade a ruídos• Custo• Disponibilidade de componentes

– meios físicos mais utilizados em redes locais • par entrançado - metálico• cabo coaxial - metálico• fibra óptica - óptico

Redes de ComunicaçõesMeios de transmissão (2)


Redes de ComunicaçõesEspectro Electromagnético


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• Twisted Pair – par de cobre entrançado– Dois condutores de cobre isolados– Aproximadamente 1 mm de espessura– Cada par contém 2 fios enrolados helicoidalmente o que conduz a uma redução do ruído e do crosstalk

– Usado para sinais analógicos ou digitais– Distância entre repetidores: 2 a 3 km– Bastante maleáveis

• Aplicações– Rede telefónica (lacete de assinante)– Dentro de edifícios (central telefónica local)

– Em redes locais (LANs a 10, 100 e 1000 Mbit/s)

Redes de ComunicaçõesTwisted Pair


• Vantagens– Mais económico– De menor diâmetro– Mais fácil de instalar

• Desvantagens– Mais propenso a EMI/RFI que outros cabos

– Menores distâncias

• O mais usado em redes Ethernet

Redes de ComunicaçõesPar entrançado não blindado (UTP) - Unshielded Twisted Pair


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• Protecção de interferências externas, incluindo crosstalk, EMI e RFI

• Blindagem ajuda a diminuir a interferência electromagnética– aumenta a taxa de transferência obtida na prática

• Desvantagens:– Dispendioso– Mais difícil de utilizar

• Pouco usado (apenas com grandes EMI e RFI)

Redes de ComunicaçõesPar entrançado blindado (STP) - Shielded Twisted Pair


• Híbrido de UTP com STP• Blindagem ajuda a diminuir a

interferência electromagnética– aumenta a taxa de transferência obtida na prática

• As blindagens necessitam de estar convenientemente ligadas à terra– Ou fica mais susceptível ao ruído (funcionam como antenas, captando ruído electromagnético)

• Pouco usado– apenas com grandes EMI e RFI

Redes de ComunicaçõesScreened Twisted Pair (ScTP) ou Foil Twisted Pair (FTP)


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• Categoria 3– Já instalado em muitos edifícios (instalação telefónica): “Cablagem de voz”– Cabos UTP, STP ou FTP– Largura de banda: 16 MHz – Débito máximo 17 Mbps

• Categoria 4– Cabos UTP, STP ou FTP– Largura de banda: 20 MHz– Débito máximo 20 Mbps

• Categoria 5 e Categoria 5e– Primeira verdadeira “cablagem de dados”

• aparece nos edifícios a substituir a categoria 3

– Cabos UTP, STP ou FTP– Largura de banda: 100 MHz– Débitos até 1000 Mbps (Categoria 5e)

• Categoria 6– Cabos UTP ou FTP– Largura de banda até 250 MHz

• Categoria 7– Cabos STP– Largura de banda até 600 MHz

Redes de ComunicaçõesCategorias


– par entrançado é o meio de transmissão de menor custo por comprimento

– ligação de nós ao cabo é também extremamente simples, e portanto de baixo custo

Redes de ComunicaçõesPar entrançado - Vantagens


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– Susceptibilidade a ruídos• podem ser minimizados com uma blindagem adequada

– Provocados por interferência electromagnética • se o cabo tiver de passar por fortes campos electromagnéticos,

– especialmente motores, quadros de luz, etc.

• campo electromagnético impedirá um correcto funcionamento daquele trecho da rede

– Se for necessário instalar a rede num parque industrial -onde a interferência é inevitável • outro tipo de cabo deve ser escolhido para a instalação da rede

– cabo coaxial ou a fibra óptica

Redes de ComunicaçõesPar entrançado - Desvantagens


• Constituição– condutor interno cilíndrico

• no qual é injectado o sinal

– Malha de cobre• separado do condutor interno por um elemento isolante

– revestimento externo• evita irradiação e a captação de sinais

Redes de ComunicaçõesCabo Coaxial


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• Dois tipos de cabo coaxial– Cabo coaxial grosso (praticamente já não utilizado)

– Cabo coaxial fino (conectores BNC)

Redes de ComunicaçõesCabo coaxial - tipos


– Melhores desempenhos que os pares entrançados • possui características eléctricas que lhe permitem suportar maiores distâncias que o par entrançado sem necessidade de regeneração do sinal e sem distorções ou ecos

– cabos de mais alta qualidade não são maleáveis • são difíceis de instalar

– cabos de baixa qualidade • podem ser inadequados para altas velocidades e distâncias maiores

– comparado ao par entrançado• cabo coaxial tem uma imunidade a ruído bem melhor• cabo coaxial é mais caro do que o par entrançado

– mais elevado custo das interfaces para ligação ao cabo

Redes de ComunicaçõesCabo coaxial - Características


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• É muito versátil – Distribuição de televisão (TV por cabo) –centenas de canais a algumas dezenas de quilómetros

– Comunicações telefónicas de longa distância• até 10000 canais de voz simultâneos via FDM

– Redes locais de computadores• Redes Ethernet em barramento a 10 Mbps (as iniciais)

• Actualmente em desuso

Redes de ComunicaçõesAplicações


– Desvantagens• problema de mau contacto nos

conectores utilizados

• difícil manipulação do cabo – como ele é rígido, dificulta a instalação em ambientes comerciais

» por exemplo, passá-lo através de condutas

• problema da topologia– mais utilizada com esse cabo é a topologia linear (em bus)

– fica difícil determinar o ponto exacto onde está o problema

– No passado esse era o tipo de cabo mais utilizado• por causa de suas desvantagens está cada vez mais caindo em desuso

Redes de ComunicaçõesDesvantagens


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– núcleo e a bainha são feitos de sílica dopada ou plástico• no núcleo é injectado um sinal de luz proveniente de um LED ou laser que percorre a fibra (elimina-se assim o problema das interferências eléctricas)

• ao redor existem outras substâncias de menor índice de refracção– faz com que os raios sejam reflectidos internamente– minimizando assim as perdas de transmissão

• Na recepção um fotodíodo gera um impulso eléctrico quando éatingido por um raio de luz

Redes de ComunicaçõesFibras ópticas


• 2 fibras de vidro independentes– Uma transmite de A para B

– Outra transmite de B para A

• Permite um canal de comunicação full-duplex

Redes de ComunicaçõesCabo de fibra óptica


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• Fibra óptica multimodo– Afectada pela dispersão modal o que limita o débito de transmissão– Facilidade relativa de interligação pelo que são preferidas sempre que as

distâncias a cobrir e os débitos a suportar o permitem– Mais barata, maior durabilidade

• Fibra monomodo– Não é praticamente afectada pela dispersão modal (a fibra “conduz em linha

recta”)– As operações de interligação são bastante delicadas e dispendiosas– Maiores distâncias e maiores débitos

Redes de ComunicaçõesTipos de fibra óptica


• Conectores SC (subscriber

connector)

– Usado frequentemente em fibra

multimodo

– “Stick and Click”

• Conectores ST (straight tip)

– Usado frequentemente em fibra

monomodo

– “Stick and Turn”

Redes de ComunicaçõesConectores


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• Vantagens– Débitos de transmissão até centenas de Gbit/s– Leves, flexíveis e pouco volumosas (espessura de 2 a 125µm) facilitam a instalação e exigem menos suporte estrutural

– Baixa atenuação (maior espaçamento de repetidores)– Imunidade a interferência electromagnética

• Desvantagens– Interfaces óptico-eléctricas (custo)– Terminação difícil (perdas)– Difícil de ser remendada– Multiponto difícil

• Aplicações– Ideal para instalação de redes em ambientes com muitas interferências– Transmissão a grande distância (intercontinentais e cabos submarinos)

– Nas redes de trânsito dos operadores de comunicações– Ligações de backbone

Redes de ComunicaçõesFibra óptica


• Utilizadas quando o uso de cabo éimpraticável

• Banda: 2 - 40 GHz• Transmissão direccional, em linha de vista• Antenas parabólicas

– Diâmetro depende do comprimento de onda

• Máxima distância entre antenas em km

h – altura da antena (m)

• Débitos de transmissão elevados → atécentenas de Mbit/s

• Atenuação

• Repetidores → 10 – 100 km• Aplicações

– Comunicações de voz e imagem de longa distância

d= 7 .144/3h

(dB)λ

=L

24ππ

10log

)h(=d 3/47.14

Redes de ComunicaçõesMicroondas terrestres


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• Satélites geoestacionários (órbita a 36 000 km da superfície da Terra) que funcionam como “repetidores de microondas”

• Satélite recebe numa frequência (uplink) e retransmite noutra (downlink)

• Largura de banda – centenas de MHz• Atrasos de propagação elevados (270

ms)• Aplicações

– Circuitos telefónicos intercontinentais– Distribuição de TV– Redes privadas (VSAT)

Redes de ComunicaçõesMicroondas por satélite


• Transmissão omnidireccional (VLF, VF e MF)• Transmissão “mais direccional” nas bandas HF e VHF

• Banda: 30 MHz – 1 GHz• Distância entre antenas e atenuação

• Aplicações– Rádio– Televisão– Algumas redes de dados

)h(=d 3/47.14 (dB)λ

=L

24ππ

10log

Redes de ComunicaçõesRadiodifusão


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• Distâncias curtas– Aplicações: controlo remoto de equipamento, LANs

• Transmissão em linha de vista, directa ou por reflexão em superfícies– Radiações infravermelhas não atravessam paredes

• Boa segurança

• Ausência dos problemas de interferência presentes em sistemas de microondas

• Espectro não licenciado

Redes de ComunicaçõesInfravermelhos


• Transmissão sem fios– Bandas 2,4GHz e 5Ghz– Débitos 11Mbps e 54Mbps

• Vantagens– Escalabilidade e flexibilidade– Mobilidade– Rapidez e facilidade de instalação

• Aplicações– Edifícios antigos/históricos– Redes de suporte a eventos– Extensão a armazéns ou zonas de produção

– Instituições de ensino, hospitalares e conferências

15 m30 m50 mAlcance (interior)

54 Mbps54 Mbps11 MbpsDébito

5 GHz2,4 GHz2,4 GHzFrequência

IEEE 802.11a

IEEE 802.11g

IEEE 802.11b

Redes de ComunicaçõesWi-Fi


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• Saber as necessidades de largura de banda das aplicações que correm na rede

• Conhecer o ambiente de instalação– Existência de interferências

– Possibilidade de incêndios

– Presença de roedores

– Dificuldade ou impossibilidade de instalação de cabos

• Custos do meio de transmissão e da instalação

Redes de ComunicaçõesCritérios para selecção do meio de transmissão


• Tempo de Propagação (Tp)– Tempo necessário para um bit percorrer o sistema de um extremo ao outro

• Tempo de Transmissão (Tx)– Tempo necessário para emitir todos os bits para o meio de transmissão

V – velocidade de propagação (m/s)D – distância física percorrida (m)n – nº de bits transmitidosR – débito de informação

(s)V

D=TP

(s)R

n=Tx

Redes de ComunicaçõesTempos de propagação e transmissão


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