Introdução

Meios FísicosEm uma arquitectura de redes, o objectivo da camada física é transmitirum fluxo de bits de uma máquina para outra através de um canal deComunicação. Vários meios físicos podem ser usados pela transmissão de dados Os meios físicos diferem entre si devido a vários factores: largura banda do sinal, largura de banda do meio e defeitos na transmissão.Geográfica, imunidade a ruído, custo, confiabilidade. A partir do modelo OSI desenvolvido pela ISO os fabricantes implementam tecnologias de comunicação com base nas camadas mais baixas (enlace de dados e física). Essas tecnologias classificam os meios físicos, quanto a sua natureza, em dois tipos: encapsulados e não encapsulados. Este último é o meio mais comum, e o melhor exemplo é o próprio ar propagando a informação na forma de ondas electromagnéticas (como no caso da fala, que utiliza o ar para emitir som na forma de ondas sonoras). Os meios de transmissão encapsulados são aqueles no qual a informação trasfega sem contacto com o ar, estando atada às propriedades físicas do mesmo. Sistemas baseados em meios físicos encapsulados são representados por par trancado, cabo coaxial, fibra óptica.

Cabo Coaxial

Características

O cabo coaxial é constituído de dois condutores dispostos axialmente(na forma de eixo), separados entre si e envoltos por material isolante. Ocondutor interno, mais rígido, é feito de cobre e pode ser torcido ou sólido (ocondutor sólido é mais indicado em redes locais, já que os dados fluem commais facilidade num meio homogêneo). O condutor externo é uma malhametálica que, além de atuar como a segunda metade do circuito elétrico,também protege o condutor interno contra interferências externas (camposeletromagnéticos estranhos).

1 2 3 4

1 Capa Plástica Protetora2 Camada Isolante3 Camada Condutora4 Fio de Cobre

Quando esta malha externa é feita de alumínio o cabo coaxial é dito cabo coaxial grosso (especificação RG-213 A/U), oude banda larga, pois possui uma resistência de 75 ohms, transmitindodados numa velocidade de até 10 mbps (megabits por segundo) efreqüência de 10 Ghz (gigahertz).

Coaxial Grosso Os cabos coaxiais de banda larga obedecem ao padrão 10Base5, e são muito utilizados em circuitos internos de TV.

Este tipo de cabo é indicado para instalações externas, comoaquelas que fazem a conexão de redes de computadores situadas emdiferentes prédios num mesmo campus universitário.

Se a malha externa for de cobre a resistência obtida é de 50 ohms, o que permite a transmissão de dados à velocidade de 10 mbps a uma freqüência de 2 Ghz. Este cabo é chamado de cabo coaxial fino (especificação RG-58 A/U), ou cabo coaxial de banda base. Este tipo de cabo obedece ao padrão 10Base2, sendoutilizado em redes padrão Ethernet em redes com um propósito baixo de atuação.

Coaxial Fino

Existem cinco tipos de conectores para serem utilizados com caboscoaxiais em redes de computadores: conector BNC, padrão macho para aspontas do cabo coaxial

CONECTOR BNC MACHO

e fêmea para as placas de rede (que, ao serem instaladas, atrelam as estações de trabalho à rede);

Conector - BNC Fêmea

conector BNC tipo "T",liga dois conectores BNC macho (dois segmentos de cabo coaxial, cada umcom destino a uma outra estação) ao conector BNC fêmea da placa derede, logo é formado de duas entradas (BNC fêmea) e uma saída (BNCmacho);

ADAPTER BNC "T"

conector BNC tipo "I", que serve para ligar as extremidades de doissegmentos de cabo coaxial, muito utilizado para aumentar a distância entreum nó e outro.

; conector Transceiver (ou conector "Vampiro") que serve paraligar um cabo coaxial grosso à estação;

e finalmente conector BNC de terminação, ou simplesmente terminador, que deve ser colocado na extremidade final localizada no último segmento de rede. Uma atenção especial deve ser dada à este último conector.

Numa rede padrão Ethernet os dados trafegam serialmente através de uma linha única de dados, linha esta hora formada pelos segmentos de cabo coaxial, hora pelos conectores que fazem a ligação destes com as placas de rede ou entre si. De modo a evitar que um sinal seja refletido de volta ao se chocar na extremidade darede, utilizamos os terminadores, que "absorvem" os sinais para um perfeitocasamento de impedância. Esses terminadores podem ser de 50 ou 75ohms, variando de acordo com o cabeamento. Os cabos coaxiaispossibilitam uma taxa de transferência de até 10 mbps, e se foreminstalados adequadamente oferecem uma boa resistência contrainterferências externas, ou ruídos (EMI - Eletromagnetic Interference,Interferência Eletromagnética; RFI - Radiofrequency Interference,Interferência de Radiofreqüência). Não obstante, o seu processo deinstalação é mais complicado e também tem custo elevado.

USO

No passado esse era o tipo de cabo mais utilizado. Atualmente, porcausa de suas desvantagens, está cada vez mais caindo em desuso,sendo, portanto, só recomendado para redes pequenas. Entre essasdesvantagens está o problema de mau contato nos conectores utilizados, adifícil manipulação do cabo e o problema da topologia.A topologia mais utilizada com esse cabo é a topologia linear(também chamada topologia em barramento) que faz com que a rede inteirasaia do ar caso haja o rompimento ou mau contato de algum trecho docabeamento da rede. Como a rede inteira cai, fica difícil determinar o pontoexato onde está o problema, muito embora existam no mercadoinstrumentos digitais próprios para a detecção desse tipo de problema.

Cabos de par trançados

CARATERISTICAS

Os cabos de par trançados são compostos por 4 pares de fios de cobre que, como o nome sugere, são trançados entre si. Este sistema cria uma barreira eletromagnética, protegendo as transmissões de interferências externas, sem a necessidade de usar uma camada de blindagem. Este sistema sutil de proteção contrasta com a "força bruta" usada nos cabos coaxiais, onde o condutor central é protegido de interferências externas por uma malha metálica.

Para evitar que os sinais de um cabo interfiram com os dos vizinhos, cada par de cabos utiliza um padrão de entrançamento diferente, com um número diferente de tranças por metro, como você pode ver na foto a seguir:

Para potencializar o efeito da blindagem eletromagnética, os dois fios enviam o sinal com a polaridade invertida. Para um bit "1", o primeiro fio envia um sinal elétrico positivo, enquanto o outro envia um sinal elétrico negativoOu seja, o segundo fio é usado para enviar uma cópia invertida da transmissão

enviada através do primeiro, o que tira proveito das tranças do cabo para criar o campo eletromagnético que protege os sinais contra interferências externas, mesmo nos cabos sem blindagem. Devido a esta

técnica de transmissão, os cabos de par trançado são também chamados de "balanced twisted pair", ou "cabo de par trançado balanceado".

Os cabos sem blindagem são chamados de UTP (Unshielded Twisted Pair, que significa, literalmente, "cabo de par trançado sem blindagem").

Unshielded Twisted Pair - UTP ou Par Trançado sem Blindagem: é o mais usado atualmente tanto em redes domésticas quanto em grandes redes industriais devido ao fácil manuseio, instalação, permitindo taxas de transmissão de até 100 Mbps com a utilização do cabo CAT 5e; é o mais barato para distâncias de até 100 metros Sua estrutura é de quatro pares de fios entrelaçados e revestidos por uma capa de PVC. Pela falta de blindagem este tipo de cabo não é recomendado ser instalado próximo a equipamentos que possam gerar fortes campos magnéticos (fios de rede elétrica, motores, inversores de frequencia) e também não podem ficar em ambientes com umidade.

Os cabos blindados, por sua vez, se dividem em três categorias: FTP, STP e SSTP.

Os cabos FTP (Foiled Twisted Pair) são os que utilizam a blindagem mais simples. Neles, uma fina folha de aço ou de liga de alumínio envolve todos os pares do cabo, protegendo-os contra interferências externas, mas sem fazer nada com relação ao crosstalk, ou seja, a interferência entre os pares de cabos:

Cabo FTP

Os cabos STP (Shielded Twisted Pair) vão um pouco além, usando uma blindagem individual para cada par de cabos. Isso reduz o crosstalk e melhora a tolerância do cabo com relação à distância, o que pode ser usado em situações onde for necessário crimpar cabos fora do padrão, com mais de 100 metros:

Cabo STP

Finalmente, temos os cabos SSTP (Screened Shielded Twisted Pair), também chamados de SFTP (Screened Foiled Twisted Pair), que combinam a blindagem individual para cada par de cabos com uma segunda blindagem externa, envolvendo todos os pares, o que torna os cabos especialmente resistentes a interferências externas. Eles são mais adequados a ambientes com fortes fontes de interferências:

Cabo SSTP

Categoria

Os cabos UTP foram padronizados pelas normas da EIA/TIA-568-B e são divididos em 8 categorias, levando em conta o nível. abaixo um resumo simplificado dos cabos UTP.

Categoria do cabo 1 (CAT1): Consiste em um cabo blindado com dois pares trançados. São utilizados por equipamentos de telecomunicação e rádio. Foi usado nas primeiras redes Token-ring mas não é aconselhável para uma rede par trançado.

(CAT1 não é mais recomendado pela TIA/EIA).

Categoria do cabo 2 (CAT2): É formado por pares de fios blindados (para voz) e pares de fios não blindados (para dados). Também foi projetado para antigas redes token ring E ARCnet chegando a velocidade de 4 Mbps.

(CAT2 não é mais recomendado pela TIA/EIA).

Categoria do cabo 3 (CAT3): É um cabo não blindado (UTP) usado para dados de até 10Mbits com a capacidade de banda de até 16 MHz. Foi muito usado nas redes Ethernet criadas nos anos noventa (10BASET). Ele ainda pode ser usado para VOIP.

(CAT3 é recomendado pela norma EIA/TIA-568- B ).

Categoria do cabo 4 (CAT4): É um cabo par trançado não blindado (UTP) que pode ser utilizado para transmitir dados a uma frequência de até 20 MHz e dados a 20 Mbps. Foi usado em redes que podem atuar com taxa de transmissão de até 20Mbps como token ring. Não é mais utilizado pois foi substituido pelos cabos CAT5 e CAT5e.

(CAT4 não é mais recomendado pela TIA/EIA).

Categoria do cabo 5 (CAT5): usado em redes fast ethernet em frequências de até 100 MHz com uma taxa de 100 Mbps.

(CAT5 não é mais recomendado pela TIA/EIA).

Categoria do cabo 5e (CAT5e): é uma melhoria da categoria 5. Pode ser usado para frequências até 125 MHz em redes 1000BASE-T gigabit ethernet. Ela foi criada com a nova revisão da norma EIA/TIA-568-B.

(CAT5e é recomendado pela norma EIA/TIA-568-B).

Categoria do cabo 6 (CAT6): definido pela norma ANSI EIA/TIA-568-B-2.1 e banda passante de até 250 MHz e pode ser usado em redes gigabit ethernet a velocidade de 1.000 Mbps.

(CAT6 é recomendado pela norma EIA/TIA-568-B).

Categoria: CAT 6a: é uma melhoria dos cabos CAT6. O a de CAT6a significa augmented (ampliado). Os cabos dessa categoria suportam até 500 MHz e podem ter até 55 metros no caso da rede ser de 10.000 Mbps, caso contrario podem ter até 100 metros. Para que os cabos CAT 6a sofressem menos interferências os pares de fios são separados uns dos outros, o que aumentou o seu tamanho e os tornou menos flexíveis. Essa categoria de cabos tem os seus conectores específicos que ajudam à evitar interferências.

Categoria 7 (CAT7): foi criado para permitir a criação de rede 10 gigabit Ethernet de 100m usando fio de cobre (apesar de atualmente esse tipo de rede esteja sendo usado pela rede CAT6).

É fácil descobrir qual é a categoria dos cabos, pois a informação vem decalcada no próprio cabo, como na foto:

USO

Quanto ao uso É importante que a sequência de cores seja respeitada ao se montar um cabo. Caso contrário, pode haver perda parcial ou total de pacotes, principalmente em cabos de mais de 3 metros.

A norma EIA/TIA-568-B prevê duas montagens para os cabos, denominadas T568A e T568B. A montagem T568A usa a sequência branco e verde, verde, branco e laranja, azul, branco e azul, laranja, branco e castanho, castanho.

A montagem T568B usa a sequência branco e laranja, laranja, branco e verde, azul, branco e azul, verde, branco e castanho, castanho.

As duas montagens são totalmente equivalentes em termos de desempenho, cabendo ao montador escolher uma delas como padrão para sua instalação. É boa prática que todos os cabos dentro de uma instalação sigam o mesmo padrão de montagem.

Um cabo cujas duas pontas usam a mesma montagem é denominado Direto (cabo), e serve para ligar estações de trabalho e roteadores a switches ou hubs. Um cabo em que cada ponta é usado uma das montagens é denominado Crossover, e serve para ligar equipamentos do mesmo tipo entre si.

Obs: Existem cabos com diferentes representações destes códigos de cores.

O fio com a cor branca pode ser a cor mais clara (verde-claro, azul-claro, laranja-claro, castanho-claro);

Fio branco com uma lista de cor; Fio completamente branco. Neste caso é necessário ter atenção aos cabos que estão

entrelaçados; Fio dourado representando o fio "branco e castanho".

Existem também limites de comprimentos para esse tipo de cabo. Quando o cabo é usado para transmissão de dados em Ethernet, Fast Ethernet ou Gigabit Ethernet, o limite para o enlace (distância entre os equipamentos nas duas pontas do cabo) é de no máximo 100 metros. Caso seja necessário interligar equipamentos a distâncias maiores, é preciso usar repetidores, ou instalar uma ponte de rede ou switch no meio do caminho, de forma que cada enlace tenha no máximo 100 metros.

Fibra óptica

CARACTERISTICAS

A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas.

A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo e o revestimento. No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refracção entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total.

As fibras ópticas são utilizadas como meio de transmissão de ondas electromagnéticas (como a luz) uma vez que são transparentes e podem ser agrupadas em cabos. Estas fibras são feitas de plástico ou de vidro. O vidro é mais utilizado porque absorve menos as ondas electromagnéticas. As ondas electromagnéticas mais utilizadas são as correspondentes à gama da luz infravermelha.

Estes cabos transmitem os dados em forma de luz, e não de eletricidade. Existem dois tipos principais de cabos de fibra óptica: as fibras de modo múltiplo e as fibras de modo simples.

Os cabos de modo múltiplo (ou multi-modais) são aqueles que possuem diâmetro entre 50 e 100 micrometros (um micrometro é um milésimo de milímetro). Por terem um diâmetro relativamente grande, os raios de luz não fazem dentro dele um caminho em linha reta. A luz é continuamente refletida pela parede interna do cabo. Com isso, existem alguns feixes de luz que fazem um percurso menor e outros que são mais refletidos e com isso fazem um percurso maior. Isso gera uma maior dispersão da luz, o que causa distorção do sinal.

Já as fibras de modo simples são mais caras e mais finas. Elas medem apenas algo entre 7 e 9 micrometros. Por serem tão finas, os raios de luz percorrem a fibra em linha reta e isso torna este tipo de fibra mais rápida e sem problemas de distorção de sinal.

Deve-se lembrar que nem sempre o mais sábio é optar pelo tipo de transmissão mais rápido. Em curtas distâncias, a diferença de velocidade entre uma fibra óptica multimodal e monomodal é praticamente imperceptível. A diferença só costuma ser notada em cabos que atravessam longas distâncias Portanto, se em um projeto uma pessoa for montar uma rede típica em um edifício ou campus universitário utilizando cabos de fibra óptica, o mais sábio é optar pela mais barata (no caso, a multimodal).

Tipos de Fibra Óptica. A de cima é monomodal e a de baixo é multimodal.

USO

O meio de transmissão por fibra óptica é chamado de "guiado", porque as ondas eletromagnéticas são "guiadas" na fibra, embora o meio transmita ondas omnidirecionais, contrariamente à transmissão "sem-fio", cujo meio é chamado de "não-guiado". Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas, da ordem de dez elevado à nona potência a dez elevado à décima potência, de bits por segundo (cerca de 1Gbps), com baixa taxa de atenuação por quilômetro. Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente.

Cabos fibra óptica atravessam oceanos. Usar cabos para conectar dois continentes separados pelo oceano é um projecto monumental. É preciso instalar um cabo com milhares de quilómetros de extensão sob o mar, atravessando fossas e montanhas submarinas. Nos anos 80, tornou-se disponível, o primeiro cabo fibra óptica intercontinental desse tipo, instalado em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas, usando tecnologia digital. Desde então, a capacidade dos cabos aumentou. Alguns cabos que atravessam o oceano Atlântico têm capacidade para 200 milhões de circuitos telefônicos.

Multimodo:

Permite o uso de fontes luminosas de baixa ocorrência tais como LEDs (mais baratas). Diâmetros grandes facilitam o acoplamento de mais fontes luminosas e requerem pouca

precisão nos conectores. Muito usado para curtas distâncias pelo preço e facilidade de implementação.

Monomodo:

Permite o uso de apenas um sinal de luz pela fibra. Dimensões menores que as fibras multimodo. Maior largura do meio passante por ter menor dispersão. Geralmente é usado laser como fonte de geração de sinal.

Devido a este desenho, a fibra monomodo é capaz de taxas mais altas de transmissão de dados (largura de banda) e maiores distâncias de lances de cabo que a fibra multimodo. A fibra monomodo pode transportar dados de rede local até 3000 metros. Apesar de esta distância ser considerada um padrão, novas tecnologias aumentaram esta distância e ainda é causa de discução entre os fabricantes.

 A multimodo é capaz de transportar só até 2000 metros. As fibras laser e monomodo são mais caras que as fibras multimodo e LEDs. Devido a essas características, a fibra monomodo é freqüentemente usada para conectividade inter continental e entre países diferentes.

COMPARAÇÃO ENTRE OS MEIOS

O cabo coaxial possui vantagens em relação aos outros condutores utilizados tradicionalmente em linhas de transmissão por causa de sua blindagem adicional, que o protege contra o fenômeno da

indução, causado por interferências elétricas ou magnéticas externas. Essa blindagem constitui-se de uma malha metálica (condutor externo) que envolve um condutor interno isolado

Desvantagem é a sua velocidade máxima de transmissão é de 10 Mbps

o cabo coaxial começou a ser substituído pelo cabo par trançado. As principais vantagens de uso do cabo par trançado são: uma maior taxa de transferência de arquivos, baixo custo do cabo e baixo custo de manutenção de rede.

As taxas usadas nas redes com o cabo par trançado são:

10 Mbps (Ethernet); 100 Mbps (Fast Ethernet); ou 1000 Mbps (Gigabit Ethernet).

Os cabos par trançado são muito comuns em equipamentos para internet banda larga como ADSL E TVCABO.

Em Virtude das suas características, as fibras ópticas apresentam bastantes vantagens sobre os meios de transmição acima citados :

- Dimensões Reduzidas

- Capacidade para transportar grandes quantidades de informação ( Dezenas de milhares de conversações num par de Fibra);

- Atenuação muito baixa, que permite grandes espaçamentos entre repetidores, com distância entre repetidores superiores a algumas centenas de quilómetros.

- Imunidade às interferências electromagnéticas;

- Matéria-prima muito abundante;

Desvantagens

- Custo ainda elevado de compra e manutenção;

A aplicação de fibras ópticas em sistemas de comunicações militares a longa distância, além das motivações básicas das aplicações civis (maior alcance e capacidade de transmissão), busca usufruir das suas qualidades operacionais e de segurança. Por exemplo, nos EUA um enlace óptico 147km suporta o sistema primário de comunicações para controle e testes de mísseis MX e na Coréia do Sul foi construída uma rede de comunicações táticas com 667km de cabos ópticos.

Em nível local, uma das grandes aplicações de fibras ópticas em sistemas militares de comunicações é na realização de barramentos de dados em navios e aviões. Além da melhor performance, este tipo de aplicação das fibras ópticas tem na redução de volume e peso uma das suas principais motivações. Um avião bombardeiro, por exemplo, pode ter seu peso reduzido de 1 tonelada se na sua cabeação interna forem utilizadas apenas fibras ópticas. Nos EUA está sendo desenvolvido um helicóptero, o HLX (light helicopter, experimental), onde os sistemas de controle de vôo, de armamentos e de dados internos são totalmente baseados na tecnologia de fibras ópticas.

Aplicações Específicas

Uma aplicação específica das fibras ópticas no domínio militar é a dos mísseis teleguiados por cabo. Neste tipo de sistema, ilustrado na figura abaixo, um enlace com fibra óptica de alta resistência à tração liga (bidirecionalmente) o míssil a um centro de controle, permitindo um melhor controle de pontaria através da monitoração visual do alvo. As qualidades das fibras ópticas em termos de grande banda passante, imunidade a interferências e não vulnerabilidade face aos radares inimigos são essenciais a este tipo de aplicação. Considerando atualmente o  maior mercado militar da tecnologia de fibras ópticas, este tipo de aplicação, considerando-se apenas o programa FOG-M (Fiber Optic Guided Missible) nos EUA, deve consumir cerca de 300000km de fibras ópticas até 1990.

Sistemas sensores com fibras ópticas também têm encontrado uma variedade de aplicações no domínio militar. Um dos mais utilizados é o giroscópio óptico que oferece vantagens com aos mecânicos, em termos de maior precisão, peso reduzido e maior segurança. A aplicação militar de giroscópios ópticos inclui sistemas de navegação automática em aviões, navios, submarinos, mísseis, espaçonaves, satélites, etc. um outro sistema

sensor de interesse para a Marinha é o acústico. Acoplados a redes de cabos ópticos submarinos, os sensores acústicos permitirem implantar, por exemplo, sofisticados sistemas de defesa submarina.