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Cabos e Conectores – Meios Físicos

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Aula de Hoje

•Cabos e conectores – Meios Físicos

•Características dos meios físicos

•Meios guiados metálicos

•Cabo Coaxial

•Cabo Par Trançado

•Meios ópticos

•Fibra óptica

Cabos e conectores - Meios Físicos

Meios Físicos

Nos sistemas estruturados de comunicação, os cabos e outros elementos são chamados "mídias físicas". Estes componentes variam com o tipo de sistema e de meio físico utilizados (mídia).

Ex: Par trançado e fibra óptica usam diferentes componentes.


As principais características de cada meio físico são:

• Banda Passante - Um conjunto de frequências que um sinal utiliza para transmitir os dados(Ex: frequencia 2KHz à 7KHz com largura de banda 5KHz;

• Atenuação do sinal - A perda da itensidade do sinal ao se propagar no meio;

• Imunidade a ruído - A quantidade de proteção que um meio de transmissão possui contra agentes externos;

• Comprimento dos segmentos (atenuação) - Tamanho do cabo sem que sofra atenuação;

• Facilidade de instalação e manutenção;

• Confiabilidade - Tolerância a erros;

• Custo da infraestrutura, interfaces, etc.


Principais meios de transmissão:

• Meios Guiados Metálicos• Par Trançado• Cabo Coaxial

• Meio Guiado óptico• Fibra óptica

• Meios Não-guiados• Radiodifusão• Infravermelho• Micro-ondas• Ondas de Luz


Meios Guiados Metálicos

São compostos por fios condutores elétricos. São caracterizados pela condutibilidade do material do fio. Materiais condutores apresentam baixa resistência a passagem elétrica, enquanto que os isolantes apresentam alta resistência.

Bitola (Seção transversal dos condutores)

Bitola é o diâmetro do fio metálico (sem contar o isolamento). Quanto maior a bitola, menor a resistência a passagem do sinal, porém diminui-se a flexibilidade do fio. A bitola é medida em mm ou em AWG (American Wire Gauge), onde 1 AWG é Aproximadamente 7,34mm.


Meios Guiados MetálicosSão compostos por fios condutores elétricos. São

caracterizados pela condutibilidade do material do fio. Materiais condutores apresentam baixa resistência a passagem elétrica, enquanto que os isolantes apresentam alta resistência.

Bitola (Seção transversal dos condutores)Bitola é o diâmetro do fio metálico (sem contar o

isolamento). Quanto maior a bitola, menor a resistência a passagem do sinal, porém diminui-se a flexibilidade do fio. A bitola é medida em mm ou em AWG (American Wire Gauge), onde 1 AWG é Aproximadamente 7,34mm.


Condutores Elétricos - Condutor sólido e retorcido.

O condutor sólido (rígido) é composto apenas por um fio, o que implica em uma menor resistência ao sinal. O condutor flexível é composto por vários fios, o que implica em uma maior flexibilidade (bom para manobras).


O sinal elétrico é diretamente afetado por algumas propriedades do meio condutor, estas são:

• Resistência (ohm): é a força que se opõe a passagem de corrente em um condutor ou em um circuito;

• Capacitância (F - farad): condição que o cabo tem de acumular cargas elétricas em um campo elétrico.

• Autoindutância(H - Henry): Fenômeno de resistência a passagem de corrente elétrica sempre que ela muda de sentido no meio, gerando uma força eletromotriz contrária a variação do sentido da corrente.

Estes fatores resultam finalmente na Impedância (ohm), que é a característica resistiva, capacitiva e indutiva que se mantém ao longo do cabo.


Nos meios metálicos, as propriedades que afetam o sinal são:

• Atenuação (dB): A resistência encontrada para a passagem do sinal eletrico faz com que ele perca potência a medida que trafega no condutor.

• Frequência (Hz): Quanto maior a frequência suportada, maior a quantidade de informação que pode ser enviada. Porém aumenta a possibilidade de interferências e exige um condutor de melhor qualidade.

Os meios metálicos mais utilizados são o Par trançado e o cabo coaxial.


Meios Guiados Metálicos – Cabo Coaxial

Já foi muito usado em redes locais, com o ethernet na topologia barramento. Hoje é muito utilizado para enviar sinais de TV a cabo, circuitos fechados de TV (câmeras), e internet via Cabo.

A característica deste cabo é um núcleo de cobre, protegido por uma camada dielétrica (condutor sob um campo elétrico muito forte), circundado por um condutor externo em malha, separados por plástico flexível.


Possui 2 tipos: Fino (10Base2) e grosso(10Base5)

• 10Base2: Mais maleável, usa conectores BNC (T), possui impedancia de 50 ohms, suporta até 185 metros e no máximo 20 dispositivos por segmento.

• 10Base5: Mais rígido, o que acarreta pior modularidade, possui impedância de 75 ohms, mais resistente a interferências eletromagnéticas e sofrem menos com a atenuação, pode utilizar conectores vampiros, suporta um comprimento de até 500m sem repetidores.


As vantagens:• Possuem uma melhor blindagem, do que o par trançado;• Alta largura de banda;• Atinge distancias maiores;• mais barato do que o par trançado blindado;• melhor imunidade contra ruídos e contra atenuação do sinal do que o

UTP.

As Desvantagens:• Mais caro que o UTP;• As ligações e os conectores são mais caros;• Por não ser flexível, pode quebrar e apresentar mau contato com

maior facilidade, o que dificulta a instalação;• Gera problemas de Modularidade.




Meios Guiados Metálicos – Cabos Par Trançado (Twisted Pair)

Cabos de par trançado são cabos com pares de fio entrelaçados por toda a extensão do cabo. A ideia principal deste formato é evitar a interferência externa ou entre os próprios condutores do cabo. Pelo efeito de cancelamento mútuo, reduz o ruído e mantém constantes as propriedades elétricas do meio em seu comprimento.


O par trançado foi utilizado primeiramente na telefonia, em seguida foi utilizado em LANs, sendo muito usado com transmissão em banda básica. Ele atinge distâncias típicas de 100m e atualmente suporta taxas de até 10Gbps. Utiliza conexões ponto-a-ponto com um conector RJ-45. Possui comunicação duplex (normalmente full) e possui o padrão EIA/TIA 568 A ou B (Associação das Indústrias de Telecomunicações)

O cabo par trançado pode ser blindado (STP - Shielded TP), possuindo uma proteção contra interferência eletromagnética, e não blindado (UTP - Unshielded TP), mais barato, porém mais susceptível a interferências eletromagnéticas.


Os cabos UTP possuem classificação pela EIA/TIA:

• Categoria 1 (1MHz) e 2 (4MHz): Telefonia;• Categoria 3 (16MHz): Até 10Mbps;• Categoria 4 (20MHz): Até 16Mbps;• Categoria 5 (100MHz): Até 100Mbps;• Categoria 5e (100MHz): Até 1Gbps;• Categoria 6 (250MHz): Até 1Gbps;• Categoria 6a (500MHz): Até 10Gbps;• Categoria 7 (600MHz): Até 10Gbps;


As vantagens:• Simplicidade;• Baixo custo de cabos e dos conectores;• Facilidade de manutenção.

As Desvantagens:• Necessidade de repetidores com distâncias limites de 100 metros;• Susceptibilidade à interferência externas, provocando ruídos e perda

de informação (UTP);• Problemas de atenuação.


Meios Guiados - Meios Ópticos

São meios por onde trafegam as informações na forma de raios luminosos (em forma de luz visível ou não visível: infravermelho).

Fibra óptica: Filamento de sílica ou plástico por onde é realizada a transmissão de um sinal de luz. O sinal é codificado dentro do domínio de frequência do infravermelho (10^12 a 10^14 Hz).


Os componentes de um sistema óptico são:

• Fontes de luz: podendo ser de um LED (Diodo emissor de luz) ou de um Laser.

• Meio de transmissão: normalmente fibra de vidro ultrafina.

• Um detector: que é um conversor de óptico para elétrico (transceiver - Transceptor)

A transmissão de luz é unidirecional, por isso normalmente se utiliza um par de fibras: Tx (transmissão) e Rx (Recepção). Porém o uso da multiplexação por comprimento de onda (Wavelenght-division Multiplexing - WDM) permite uma ligação full-duplex com o uso de apenas uma fibra.


Os conectores mais comuns são o ST, SC e o LC.

ST SC LC


Os cabos de fibra óptica possuem 2 tipos:

Multimodo: Fibra com o núcleo mais grosso. A luz sofre reflexão nas paredes da fibra. Composta por um núcleo e uma casca com índices de refração diferentes. Ele é baseado na reflexão total dos feixes de luz. Multimodo refere-se a existência de feixes que se propagam no núcleo em ângulos diferentes, onde os pulsos de luz seguem trajetórias diferentes na fibra, o que qualifica cada um.



As vantagens:• Imune a interferências eletromagnéticas e ruídos;• Alcançam enormes distâncias (dezenas de Km);• Suporta taxas de transmissão altíssimas (Terabytes);• Facilita a instalação pois são finas e flexíveis;

As Desvantagens:• A junção de fibras (fusão) ainda é tarefa bastante delicada;• O Custo ainda é relativamente alto (o cabo, a infra estrutura,

interfaces, fusão, etc.)

Prática

Crimpagem cabo CAT-5

Prática - Ferramentas

Cabo FTP (Foiled Twisted Pair) Cabo UTP (Unshielded Twisted Pair)

Alicate Decapador CortadorAlicate Crimpador 8P e 6P

Conector RJ45


Padrões de Crimpagem 568A e 568B

Prática - FerramentasEfetuando a Crimpagem

Deixe uma parte da capa do fio dentro do conector

Corte os fios com o alicate de crimpagem de maneira a ficarem rentes e alinhados.


Testador de cabos com conector RJ45 e RJ11Testa o cabo para ver se os fios estão bem crimpados e funcionando

Referências Bibliográficas

• PINHEIRO. José Maurício dos. Guia Completo de Cabeamento de Redes. RJ: Campus, 2003.

• LACERDA, Ivan Max Freire de. Cabeamento Estruturado: Implantação, projeto e certificação. Natal/RN, 2002.

• MARIN, Paulo Sérgio. Cabeamento Estruturado -Desvendando cada passo: do projeto à instalação. São Paulo: Érica, 2010.

• MAIA, Ronaldo. Cabeamento Estruturado – Meios físicos de transmissão. Natal/RN, 2011.

FIM

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