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Meios de transmissão Redes de Computadores 1
Redes de Computadores
Meios de transmissão
Escola Superior de Tecnologia e Gestão
Instituto Politécnico de Bragança
Março de 2006
Meios de transmissão Redes de Computadores 2
Meios de transmissão
• 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
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Meios de transmissão Redes de Computadores 3
Meios de transmissão (2)
• 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
Meios de transmissão Redes de Computadores 4
Espectro Electromagnético
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Twisted Pair• 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)
Meios de transmissão Redes de Computadores 6
Par entrançado não blindado (UTP)Unshielded Twisted 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
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Par entrançado blindado (STP) Shielded Twisted Pair
• 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)
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Screened Twisted Pair (ScTP)
ou Foil Twisted Pair (FTP)• 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
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Categorias• 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
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Par entrançado - Vantagens
– 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
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Par entrançado - Desvantagens
– 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
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Cabo Coaxial• 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
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Cabo coaxial - tipos
• Dois tipos de cabo coaxial– Cabo coaxial grosso (praticamente já não utilizado)
– Cabo coaxial fino (conectores BNC)
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Cabo coaxial - Características– 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
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Aplicações
• 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
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Desvantagens
– 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
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Fibras ópticas– 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
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Cabo de fibra óptica
• 2 fibras de vidro independentes– Uma transmite de A para B
– Outra transmite de B para A
• Permite um canal de comunicação full-duplex
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Tipos de fibra óptica
• 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
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Conectores
• Conectores SC (subscriber
connector)
– Usado frequentemente em fibra
multimodo
– “Stick and Click”
• Conectores ST (straight tip)
– Usado frequentemente em fibra
monomodo
– “Stick and Turn”
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Fibra Óptica
• 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
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Microondas terrestres• Utilizadas quando o uso de cabo é
impraticável• 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
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Microondas por satélite• 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)
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Radiodifusão
• 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
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Infravermelhos
• 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
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Wi-Fi
• 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
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Critérios para selecção do meio de transmissão
• 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
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Tempos de propagação e 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