Projeto de Redes Metálicas (diário 2011-2)

04/08/2011 Apresentação da disciplina

• Apresentação
  • Assuntos que serão estudados
  • Forma de avaliação
  • plano de ensino, Bibliografia de referencia
• Visão geral dos meios de transmissão
  • Tipos de Meios
    • Espaço livre (sem fio), par trançado, cabo coaxial, fibra óptica e guia de onda.
    • Diferenças entre cabos internos e cabos externos.
    • Relação frequência, comprimento de onda e velocidade de propagação
    • Relação tipo de meio, distância do enlace e frequência e atenuação.

05/08/2011 Introdução ao Cabeamento Estruturado - Instalações de Entrada

• Cabeamento estruturado
  • Cabeamento estruturado é a infraestrutura para as redes de telecomunicações de uma edificação ou de um campus. Fazem parte dessa infraestruturas as vias de passagens dos cabos, os cabos, os armários de telecomunicações, os conectores as tomadas e os demais suportes físicos que garantem a transmissão de sinais entre equipamentos ativos.
  • O cabeamento estruturado segue normas técnicas expedidas por organismos nacionais (ABNT-Brasil, TIA/ANSI - Estados Unidos) e internacionais (ISO)
  • Podemos dividir o cabeamento estruturado em seções:1) Instalação de entrada; 2) Armário principal; 3) Armário intermediário; 4) Armário de telecomunicações; 5) Cabeamento primário; 6) Cabeamento secundário; 7) Área de trabalho.
    • A instalação de entrada corresponde a infraestrutura que permite a ligação entre a rede interna da edificação e a rede externa. Essa infraestrutura envolve a chegada dos cabos nas edificações que podem ser aérea, subterrânea ou diretamente enterrada. A ligação das redes externa-interna pode ocorrer também via links de rádio, nesses caso a estrutura de antenas e demais elementos necessários para recepção do sinal fazem parte da instalação de entrada.
      • Na instalação de entrada, quando necessário, são colocados elementos de proteção contra sobretensão e sobrecorrente
      • Centelhadores protegem contra sobretensão e PTC contra sobrecorrente.Artigo sobre elementos de proteção de linhas de dados e alimentação de equipamentos elétricos [[[1]]]
• O recebimento dos cabos da rede telefônica nas instalações de entrada deve ser realizada em blocos IDC próprios para a conexão de componentes de proteção.== 18 e 19 Diário de Bordo - Fabiana e Jonas ==
• Em instalações antigas são encontrados blocos BLI ou COOK para receber as linhas telefônicas. Esses blocos expõem com mais facilidade as condutores dos pares à umidade do ambiente podendo levar a oxidação dos mesmos. Os blocos COOK permitem a instalação de centelhadores e outros protetores de linha.
• Os cabos de pares trançados possuem um código de cores que permite a identificação dos pares. Para cabos com mais de 25 pares, além do código de cores existe um sistema de amarração dividindo os pares em grupos e super-grupos.
• foram realizadas em aula atividades de manipulação de cabos de pares trançados e conexão dos mesmos em blocos BLI e IDC.

12/08/2011 Blocos BLI e IDC, código de cores

• O cabeamento estruturado é organizado em topologia estrela, permitindo até três níveis hierárquicos. No nível mais alto o centro da estrela é o armário principal, no segundo nível é o armário intermediário e no terceiro o armário de telecom.
• Num mesmo cabeamento são permitidos vários armários intermediários e vários armários de telecom, porém entre qualquer tomada e o armário principal não pode existir mais do que dois armários (um armário intermediário e um armário de telecom)
• O cabeamento estruturado utiliza como meios de transmissão entre armários ou entre armário e tomadas os seguintes tipos de meios: cabos UTP, FTP e STP e fibra óptica.
• As normas de cabeamento determinam as distâncias máximas permitidas para os meios entre armários e entre armários e tomadas.
• Foram realizadas atividades com patch panel, blocos 110, cabos UTP

18 e 19 Diário de Bordo - Fabiana e Jonas

Introdução

Na aula do dia 18 e 19 vimos: dois tipos de padrões para conexão do conector RJ 45 e das tomadas de telecomunicações, tipos de topologia da rede de telecomunicações e a diferença entre hub e switch. Aprendemos também a calcular a quantidade de cabos entre armários, e discutimos aspectos relacionados com os sinais suas frequências e os códigos de linha.

Conectores e tomadas RJ45

• Como sabemos o cabo UTP/STP é composto por quatro pares de cores diferentes. No conector RJ 45 a ordem de cores para o padrão 568 A é, da esquerda para a direita: BRANCO-LARANJA, LARANJA, BRANCO-VERDE, AZUL, BRANCO-AZUL, VERDE , BRANCO-MARROM, MARROM. Para o padrão 568B a ordem é: BRANCO-VERDE, VERDE, BRANCO-LARANJA, AZUL, BRANCO-AZUL, LARANJA, BRANCO-MARROM , MARROM. A diferença entre os padrões TIA 568A e TIA 568B é a troca física entre os pares verde e laranja.
• Esses padrões (568A – 568B) são utilizados em ligações das tomadas até os armários de telecomunicações ou entre armários, recomenda-se utilizar um dos padrões em toda a instalação. Cada tomada de telecomunicações deve conter todos os pares, para que o cliente possa utilizar em uma linha telefônica ou para conexão de internet. É recomendado no mínimo 2 tomadas de telecomunicações a cada 10 m² de área útil do edifício. Abaixo segue link mostrando o procedimento de como conectar um cabo de redes de quatro pares no RJ 45:

http://www.youtube.com/watch?v=GB2YOK19kc8&feature=related

• Cada par do cabo UTP pode ser designado para uma diferente função e trabalhar de forma independente, por exemplo o par central pode ser utilizado para receber uma linha telefônica .
• O cabo cross over é um cabo do tipo cruzado, onde é trocada a posição do par da cor verde pela posição do par laranja em uma das pontas. É geralmente utilizado para ligação entre PCs diretos, sem a utilização de um roteador ou switch.

Seções e topologias

• O cabeamento estruturado pode ser dividido em sete seções: instalação de entrada, armário principal, armário intermediário, armário telecomunicações, cabeamento principal, cabeamento secundário e área de trabalho.

• A topologia de uma rede de telecomunicações é a maneira na qual os aparelhos estão interligados. Podemos diferenciar topologia física de lógica. A física está relacionada com a interligação física entre os aparelhos, cabos, conectores. Enquanto a lógica está relacionada com a forma como a comunicação, a troca de mensagens ocorre.

• As principais topologias de rede para telecomunicações são: estrela, anel e barramento. O cabeamento estruturado geralmente utiliza topologia estrela com até 3 níveis hierárquicos: armário principal, armários intermediário e armário de telecomunicações. Apesar de sua topologia física em estrela, o cabeamento estruturado permite a instalação de redes com diferentes topologias lógicas.

• Os cabos UTP/STP de interligação entre os armários podem ter no máximo 90 metros, permitindo até 270 metros no total de sua extensão, desde o armário principal atá a tomada mais distante.

Dimensionamento do cabeamento principal

• Entre os armários, o cabeamento principal pode ser calculado da seguinte maneira: Cada cabo UTP/STP de quatro pares, comporta até 4 linhas telefônicas, pois cada linha utiliza um par. ara ligação de rede de dados (computadores) são necessários os 4 pares do cabo. A interligação da rede de dados entre dois armário pode ser realizada com apenas um cabo de rede, pois é possível a utilização de um switch em cada armário para que o sinal possa ser dividido. Porém é recomendado o uso de dois cabos, sendo um deles o cabo reserva. É recomendado no dimensionamento do cabeamento principal considerar pelo menos 10% a mais de cabos para a reserva.
• Além da rede de dados e telefonia para os demais serviços que o cabeamento estruturado suportará o calculo deve ser feito da mesma forma. É necessário verificar quantos pares o serviço utilizará e calcular a quantidade de cabos necessária, sabendo que o cabo UTP/STP possui 4 pares.

Sinais, suas frequências e códigos de linha

• A Voz utiliza a faixa de frequência que varia de 300 a 3400Hz, a imagem, sinal de TV, utiliza 6 MHz de faixa de frequência , já os dados variam de acordo com a taxa de transmissão da tecnologia utilizada. Por exemplo, trafegando dados a 10Mbps, no padrão ethernet, a faixa de frequência utilizada é de aproximadamente 7,5 MHz, assim como para 100 Mbps a faixa de frequência utilizada é de aproximadamente 32,5 MHz e para 1GHz a faixa necessária é de aproximadamente de 250MHz.
• Para transmitir esses dados da melhor maneira possível procurando enviar regularmente o sinal de clock, eliminar a componente contínua do sinal e diminuir a faixa de frequência necessária, são utilizados códigos de linha como o Manchester. Este foi o primeiro código de linha utilizado para esse fim nas redes ethernet. Com o passar do tempo alguns outros códigos foram criados com o intuito de melhorar ainda mais o uso da faixa de frequência (transmitir mais dados em uma faixa de frequência menor).

2 e 9 de setembro Diário de Bordo - Mário Allan e Mário Andre

• Os assuntos vistos nessas aulas foram largura de faixa (banda passante). taxa de transmissão, banda passante no par trançado, códigos de linha, teorema de Nyquist e a lei de Shannon.

Largura de Faixa (BW)

• A largura de faixa ou banda passante (BW) de um sinal é a largura do intervalo que contém todas as suas frequências. Tem como medida de unidade o Hertz (Hz).

Taxa de transmissão

• A taxa de transmissão ou banda de transmissão(TX), indica quantos bits são transmitidos. Tem como medida de unidade o bit por segundo (bps).

Banda passante no par trançado

• A banda passante dos pares trançados utilizados nas principais categorias do cabeamento estruturado e as redes ethernet por elas suportadas. Considerando uma distancia máxima do meio de transmissão de até 100 metros e homologados pelas normas TIA/ANSI, são:

• CAT 5 = BW = 100MHz >>> TXm = 10, 100Mbps
• CAT 5e = BW = 100MHz >>> TXm = 10, 100,Mbps e 1Gbps
• CAT 6 = BW = 250MHz >>> TXm = 10, 100,Mbps e 1Gbps
• CAT 6a = BW = 500MHz >>> TXm = 10, 100,Mbps, 1Gbps e 10Gbps
• CAT 7 = BW = 700MHz >>> TXm = 10, 100,Mbps e 1, 10 e 40Gbps

• As categorias 5 e 5e apresentam a mesma BW, mas CAT 5e apresenta requisitos de atenuação e ruído mais restritos.
• As redes ethernet utilizam diferentes códigos de linha destinados a garantir o envio do clock, a eliminação da componente contínua e a diminuição da BW necessária para transmitir o sinal.

Teorema de Nyquist

• O teorema de Nyquist fornece uma relação entre a máxima taxa de transmissão permitida por um meio e sua BW finita, em função do número de níveis do sinal digital.

• Txm = 2 x BW x log2 N

• Onde:
  • Txm = Taxa de transmissão máxima (bps)
  • BW = Banda passante (Hz)
  • N = Numero de níveis do sinal digital

• Para calcular log2 N usa-se a propriedade logarítima: log BA= log10 A/log10 B

Lei de Shannon

• O teorema de Nyquist considera um meio sem ruído, fornecendo a taxa de transmissão máxima em relação a BW e o número de níveis do sinal digital. Para verificar a taxa de transmissão máxima num meio com ruído, podemos utilizar os resultados obtidos pela “Lei de Shannon”. Que determina a capacidade máxima de um canal com ruído branco guassiano.

• Txm = BW x log2 (1 + SNR)

• Onde:
  • Txm = Taxa de transmissão máxima
  • Bw = Banda passante
  • SNR = Relação sinal ruído

• SNR é a relação entre a potência do sinal e a potência do ruído. Ela é calculada através da formula:
  • SNR = (PS/N)
    • Onde:
      • PS = Potência do sinal
      • N = Potência do Ruído

Arquivos com tabelas

• exemplo de tabela para cabeamento principal Arquivo:Exemplo tabela.odt

• exemplo de tabela de lista de material Arquivo:Exemplo lista de material.odt

Diário de Bordo - Filipe e Maykon

• Perturbações em meios de transmissão
  • É considerado perturbação ou distúrbio em meios de transmissão tudo aquilo que modifica o sinal entre o transmissor (Tx) e o receptor (Rx). Serão apresentadas as fórmulas matemáticas utilizadas que determinarão a relação entre sinal transmitido e sinal recebido e quanto da perda de potência (atenuação) isso significa. Até o presente estudamos a atenuação como distúrbio no meio de transmissão, segue breve definição:
  • Atenuação - Perda de potencia do sinal. Isso fica evidente quando comparamos a potência do sinal na entrada e na saída de um sistema. E vamos verificar que o sinal tem uma potencia de saída menor que a de entrada. Vamos obter o e valor de atenuação em dB, quando dividirmos a potencia de entrada pela potencia de saída :
    • $A={P_{Tx} \over P_{Rx}}$
    • $A=10\times log\left({\frac {P_{Tx}}{P_{Rx}}}\right)$ as potências estão na mesma unidade logarítmica
    • A = α x d - onde α se refere a atenuação por unidade de comprimento
    • $SNR=P_{sinal}-N$ as potências estão na mesma unidade logarítmica. N é a potência do ruído.

• Grandeza logarítmicas
  • dBm - usado para medir potência, referenciado a 1 mW:
  • dB- usado para medir potência, referenciado a 1W
  • dBu - usa como referência
  • dB0 - relativo a um ponto no sistema
  • dBd - ganho de antena em relação à antena dipolo
  • dBi - ganho de antena em relação à antena isotrópica
  • dBV atenuação calculada a partir dos valores de tensão na entrada e na saída, considerando valores de impedâncias idênticos na entrada e na saída. Referenciado a 1V : G=20 log tensão1V
• O uso de escalas logarítmicas é útil pois o logaritmo reduz a representação a uma escala mais facil de ser visualizada e manejada. Onde se tem operações de multiplicação e divisão, usando-se logaritmos com suas respectivas propriedades passa a se ter adições e subtrações. Abaixo relacionamos as operações entre e grandezas resultantes.
  • dB + dB = dB
  • dB + dBm = dBm
  • dBm + dBm = dBm
  • dBm - dBm = dB
• Caso as relações entre as grandezas logarítmicas sejam diferentes é necessário realizar a conversão de escala.

Diário de Bordo - Claudir e Rodrigo

• Vimos que atenuação é a perda de potencia do sinal ao longo de uma transmissão entre TX e Rx e que isso causa distorção na forma de onda que esta sendo transmitida, essa atenuação é causada pelas diferentes características do meio.
• Ex: resistência, irradiação os efeitos capacitivos e indutivos a frequência (quanto maior a frequência maior a atenuação ).
• As frequências usadas para transmissão da voz em um canal telefônico estão entre 300 a 3400 Hz e transmissão ADSL esta é de: 150 KHZ (Up) e 1 MHZ (Down)
• Num cabo telefônico de 0.40 mm a atenuação corresponde:
• 1000 Hz..................................1.8dB/Km
• 150 kHz.................................12.5dB/Km
• 1024KHZ................................29.5dB/km
  • Efeito Perpendicular
  • Em corrente continua os elétrons ocupam toda a área do condutor, já em corrente alternada quanto maior a frequência mais os elétrons se afastam para as bordas do mesmo pois o efeito eletromagnético força os elétrons ir para a periferia do condutor.
• Num meio de transmissão devido a variação da corrente surge irradiação de potencia onde parte dessa potencia vai para o espaço.
• Fuga de corrente pelo isolante, efeitos capacitivos e indutivos.