Redes de Computadores Curso de Eng. Informática

Curso de Eng. de Electrónica e Computadores

Trabalho de Laboratório Nº1

Cablagem estruturada

Redes de Computadores Trabalho nº 1

2

1 Introdução

Vivemos em plena segunda revolução industrial, ao contrário da primeira, feita com base em

maquinaria pesada cuja força motriz era no início o vapor e em seguida os derivados de petróleo,

esta segunda revolução industrial é baseada na informação, na movimentação e processamento de

quantidades maciças de informação.

O que tornou possível esta revolução foi a conjugação de duas tecnologias: Computadores e

Telecomunicações. Os computadores permitem o processamento de quantidades de informação

cada vez maiores enquanto os sistemas de telecomunicações permitem o seu transporte a uma escala

global com velocidades de transmissão cada vez maiores.

A rápida diminuição dos custos dos computadores aliada ao aumento das suas capacidades de

processamento levou ao aparecimento de um grande número de meios informáticos. O grande

número de meios informáticos leva a uma grande dispersão da informação e a uma grande

necessidade de movimentação da informação.

2 Cablagem estruturada

As redes locais são sistemas que permitem a troca de informação e a partilha de meios informáticos

em distâncias normalmente inferiores a 1 Km. Para a realização de redes locais são utilizados

sistemas de cablagem normalizadas denominada cablagem estruturada. Esta cablagem é baseada na

norma ISO/IEC 11801 – Generic Cabling for Costumer Premises Cabling.

A norma define ISO/IEC 11801 define a estrutura de um sistema de cablagem, um conjunto de

especificações e recomendações sobre o tipo de cablagem a usar, comprimentos máximos. Também

são definidas sete tipos de aplicações em função da largura de banda necessária.

Tabela 1 – Classes de aplicações ISO/IEC 11801

Classe Capacidade Aplicação

A 100 KHz Voz B 1 MHz Dados de baixo débito C 16 MHz Dados de médio débito D 100 MHz Dados de alto débito E 200 MHz Dados de alto débito F 600 MHz Dados de muito alto débito

Óptica > 600 MHz Débitos acima das capacidades da cablagem de cobre

Redes de Computadores Trabalho nº 1

3

O tipo de cabo recomendado depende da distância e da velocidade de transmissão. Para distâncias

que necessitem de comprimentos de cabo inferiores a 90 metros utiliza-se normalmente cablagem

de cobre. Para distâncias maiores ou para velocidades de transmissão acima das suportadas pela

cablagem de cobre, utilizam-se fibras ópticas.

2.1 Cabos de pares entrançados

Nas cablagens estruturadas em cobre os sinais eléctricos são transmitidos com o recurso a pares de

condutores de cobre enrolados em torno de si próprios de modo a formarem uma trança. Colocando

vários pares entrançados dentro de um isolamento comum obtém-se um cabo de pares entrançados.

Os pares entrançados tendem a ter uma grande atenuação e a serem bastantes sensíveis ao ruído

quando colocados perto de fontes de campos electromagnéticos fortes. Devido ao efeito pelicular, a

condução nos fios de cobre faz-se tanto mais à superfície quanto mais alta for a frequência do sinal,

logo a área útil do condutor diminui tendo como consequência o aumento da sua resistência

eléctrica.

Nos pares entrançados é utilizada transmissão diferencial, um dos condutores transporta o sinal

enquanto o outro transporta o sinal invertido.

VV

V

Figura 1 – Transmissão diferencial num par entrançado

No receptor é recuperada a diferença de potencial entre os dois condutores. Qualquer interferência

externa afecta igualmente os dois condutores e na recepção ao efectuar-se a diferença, a

interferência é substancialmente reduzida.

Um outro problema dos pares entrançados é a emissão de radiação electromagnética. A utilização

de transmissão diferencial também reduz substancialmente este problema porque a radiação emitida

por um condutor de um par tende a anular a radiação emitida pelo outro condutor do par.

A emissão de radiação electromagnética e a protecção contra interferências electromagnéticas

podem ser melhoradas com o recurso a blindagens. Os cabos são designados de acordo com o tipo

de blindagem utilizada.

UTP Unshielded Twiested Pair: Cabo sem qualquer tipo de blindagem

STP Shielded Twiested Pair: Cabo com blindagem individual em cada par e blindagem

exterior envolvendo todos os pares

Redes de Computadores Trabalho nº 1

4

S/UTP Screened Unshielded Twiested Pair, ScTP Screened Twiested Pair, FTP Foiled

Twiested Pair: Cabo com blindagem exterior envolvendo todos os condutores mas sem

blindagem individual dos pares.

Os cabos normalmente utilizados possuem quatro pares entrançados.

Tabela 2 – Código de cores dos cabos de quatro pares entrançados

Par Cor

1 Azul + Azul/Branco 2 Laranja + Laranja/Branco 3 Verde + Verde/Branco 4 Castanho + Castanho/Branco

Figura 2 – Cabo FTP de quatro pares

A norma ISSO/IEC 11801 define sete categorias de cabos:

Categoria Cat1 Cat2 Cat3 Cat4 Cat5 Cat5e Cat6 Cat7

Classe suportada A B C C D D E F Largura de Banda (MHz) - 1 16 20 100 100 250 600

A categoria 5e resulta de um melhoramento da categoria 5 para tornar possível o suporte da Gigabit

Ethernet. Qualquer instalação nova deverá ser realizada com o recurso a cabo de categoria 5e ou

superior.

Na figura encontra-se esquematizada uma pequena rede estruturada. O comprimento máximo do

cabo entre o equipamento informático e o equipamento activo da rede nunca poderá exceder

100 metros. Como se pode observar existem três troços de cabo, o cabo de ligação entre o

computador e a tomada de rede, o cabo horizontal entre a tomada e o patch panel e o patch cable

entre o patch panel e o equipamento activo. Segundo a norma, o cabo horizontal não pode exceder

90 metros de modo a dar uma margem de 10 metros para as restantes ligações.

Redes de Computadores Trabalho nº 1

5

Tomada de Rede(RJ45)

Cabo Horizontal

Patch Cable

Patch Panel

Equipamento Activo

Cabo de Ligação

Figura 3 – Rede de pequena dimensão com cablagem estruturada

Nos cabos são utilizados conectores RJ45 macho e na tomada conectores RJ45 fêmea.

Figura 4 – Conector RJ45 e código de cores EIA/TIA 568B

Tabela 3 – Código de cores para conectores RJ45

Cor Pino

EIA/TIA 568A EIA/TIA 568B

1 Verde/Branco Laranja/Branco 2 Verde Laranja 3 Laranja/Branco Verde/Branco 4 Azul Azul 5 Azul/Branco Azul/Branco 6 Laranja Verde 7 Castanho/Branco Castanho/Branco 8 Castanho Castanho

O entrançamento dos pares de fios protege-os de interferências externas dos sinais que passam pelos

outros pares. No entanto, este efeito só ocorre se o sinal diferencial passar por um cabo entrançado.

Se os sinais passarem por pares diferentes, o efeito de anulamento mutuo já não ocorre. A

consequência é um aumento da diafonia.

Redes de Computadores Trabalho nº 1

6

Figura 5 – Cablagem correcta

Figura 6 – Cablagem incorrecta com pares divididos

2.2 Teste de cablagens

Depois de montada a cablagem tem de ser testada e certificada de modo a ser possível verificar se

opera a um nível aceitável. O teste não termina apenas porque a instalação está certificada por estar

de acordo com as normas. A rede deve ser testada periodicamente para se confirmar se continua

com um desempenho aceitável. Isto pode ser feito comparando as medições actuais com as

medições previamente registadas. Uma alteração significativa é uma indicação de que algo está

errado.

Um exemplo de um testador de cabos é o MicroScanner Pro da Fluke. Este testador permite a

verificação dos condutores dos cabos (verifica a continuidade da blindagem, abertos, curtos, pares

cruzados, pares rompidos e pares invertidos), medir o comprimento de cabos, determinar se o cabo

está aberto, em curto ou conectado a um equipamento activo.

Redes de Computadores Trabalho nº 1

7

Figura 7 – Testador de cabos MicroScanner Pro da Fluke

Os testadores de cabos variam quanto ao tipo de funções que fornecem. Alguns fornecem relatórios

impressos, outros ligados a um PC guardam os resultados numa base de dados.

3 Realização experimental

Pretende-se montar uma pequena rede local com o recurso a cablagem estruturada. Como primeiro

passo é construído um cabo transparente ou directo para a ligação de um computador a uma tomada

de rede que normalmente se encontra embutida numa calha. O passo seguinte é efectuar a cablagem

horizontal, ligação entre a tomada de rede e a distribuidor de cabos (patch panel).

Distribuidor ou patch panelHub 10/100 Mb/s

Hub 1Tomada na calha técnica

PC com adaptador de

rede1 2

1 2

Cabo TransparenteCabo transparente

Cabo Horizontal

Pretende-se ainda construir um cabo cruzado.

3.1 Etapa 1 - Cabo UTP transparente

Nesta configuração os pinos das fichas têm a mesma correspondência nas duas extremidades do

cabo.

Redes de Computadores Trabalho nº 1

8

Laranja/Branco 1

1

Laranja 2

2

Verde/Branco 3

3

Azul 4

4

Azul/Branco 5

5

Verde 6

6

Castanho/Branco 7

7

Castanho

Ficha

RJ45

8

8

Ficha

RJ45

Figura 8 – Ligações num cabo transparente

Material necessário:

• cabo UTP categoria 5 de 4 pares;

• fichas RJ45;

• alicate de cravar fichas RJ45;

• testador de cabos MicroScanner Pro.

Procedimentos:

• cortar o cabo UTP com a dimensão adequada;

• colocar os 8 condutores na ficha na ordem correcta;

• verificar se os condutores chegam ao topo da ficha e cravar utilizando o alicate adequado;

• testar as ligações entre as duas fichas utilizando o testador de cabos.

3.2 Cabo horizontal

Pretende-se ligar uma tomada RJ45 fêmea a um distribuidor de cabos (patch panel) através de um

cabo UTP de quatro pares.

Material necessário:

• cabo UTP categoria 5 de 4 pares;

• fichas RJ45 fêmeas;

• patch panel;

• ferramenta de impacto;

• testador de cabos MicroScanner Pro.

Redes de Computadores Trabalho nº 1

9

Figura 9 – Ficha RJ45 fêmea

Figura 10 – Distribuidor de cabos (Patch Panel)

Figura 11 – Ferramenta de impacto

Procedimentos:

• cortar o cabo UTP com a dimensão adequada;

• colocar os 8 condutores na ficha na ordem correcta;

• cravar os condutores com a ferramenta de impacto;

• testar as ligações entre as duas fichas utilizando dois cabos transparentes e um testador de cabos;

• meça o comprimento total dos cabos.

3.3 Etapa 3 - Cabo UTP cruzado

Os dispositivos que comunicam através de uma rede 10BaseT ou 100BaseTX utilizam um dos pares

entrançados para a transmissão de informação e outro para a sua recepção. O tipo de cabo utilizado

depende do tipo de dispositivo que se pretende interligar. A regra a seguir é de o par entrançado de

transmissão de um dos dispositivos tem de ser ligado ao par de recepção do outro dispositivo.

Os computadores utilizam os pinos 1 e 2 para a transmissão de informação e os pinos 3 e 6 para a

recepção de informação. Os equipamentos activos utilizados nas redes, switches e hubs, utilizam os

pinos 1 e 2 para a recepção de informação e os pinos 3 e 6 para a transmissão de informação. Para

estes casos utilizam-se cabos transparentes.

Quando se pretende a interligação de computadores, switches ou hubs torna-se necessário a

utilização de cabos cruzados. A ligação cruzada difere da transparente na correspondência dos

pinos nas duas fichas. Assim teremos a seguinte relação entre pinos:

Redes de Computadores Trabalho nº 1

10

Ficha 1 Ficha 2

Pino Cor Pino Cor 1 Laranja/Branco 1 Verde/Branco 2 Laranja 2 Verde 3 Verde/Branco 3 Laranja/Branco 4 Azul 4 Azul 5 Azul/Branco 5 Azul/Branco 6 Verde 6 Laranja 7 Castanho/Branco 7 Castanho/Branco8 Castanho 8 Castanho

Função Ficha 1 Ficha 2

12345678

12345678

Tx+ ->Tx- ->Rx+ ->

Rx- ->

Figura 12 – Ligações num cabo cruzado

Depois da construção deste cabo, não se esqueça de testar os contactos e as correspondências através do um testador de cabos.

4 Questões Finais

1) Que tipo de transmissão é utilizada num cabo de pares entrançados? ___________________

2) Preencha a tabela seguinte, considerando os vários tipos de cabo de pares entrançados

apresentados.

Tipo de cabo Blindagem exterior Blindagem individual nos pares

3) Qual o objectivo da introdução da blindagem nos cabos de pares entrançados? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4) Porque se devem utilizar dois condutores do mesmo par na transmissão e na recepção? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5) Qual o erro associado ao não cumprimento dessa regra? _____________________________

6) Porque existem dois tipos de cabo para interligação entre dispositivos de rede? Quais são? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7) Considerando os tipos de cabo de interligação, preencha a tabela seguinte?

PC Hub Switch

PC

Hub

Switch