Mudanças entre as edições de "PJI1102 2016-1"

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<br>''Atendimento paralelo'': 6as 17:35h - 18:30h - Desenvolvimento II
 
<br>''Atendimento paralelo'': 6as 17:35h - 18:30h - Desenvolvimento II
 
<br> ''Link alternativo para Material de Apoio da disciplina'': http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/PJI2
 
<br> ''Link alternativo para Material de Apoio da disciplina'': http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/PJI2
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=Resultados das Avaliações=
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|Kleiton||9 ||9 ||10 ||10
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|Leonardo||8 ||9 ||10 ||10
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|Mike||10 ||10 ||10 ||10
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=Relatórios das Equipes=
 
=Relatórios das Equipes=
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* [http://www.peropi.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=63:cor-cabo-telefone&catid=34:dicas-&Itemid=57 código de cores de cabos telefônicos]
 
* [http://www.peropi.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=63:cor-cabo-telefone&catid=34:dicas-&Itemid=57 código de cores de cabos telefônicos]
 
* Manual de Instalação de Central Telefônica[[Media:ManualCentralTelefonica.pdf]]
 
* Manual de Instalação de Central Telefônica[[Media:ManualCentralTelefonica.pdf]]
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* Apresentação do básico da norma [http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/PIJ2/tia606.pdf TIA606 Visão Básica]
  
 
=Diário de aulas PJI2 - 2016-1 =
 
=Diário de aulas PJI2 - 2016-1 =
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==22/03 - Introdução a PJI2 - A Última Milha==
 
==22/03 - Introdução a PJI2 - A Última Milha==
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Foram apresentados os conceitos sobre a última milha e como se pode dar o acesso desde o assinante até o POP. Foram citados os principais componentes de uma Infraestrutura de Telecom
 
Foram apresentados os conceitos sobre a última milha e como se pode dar o acesso desde o assinante até o POP. Foram citados os principais componentes de uma Infraestrutura de Telecom
  
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==23/03 - Elementos do Cabeamento Estruturado ==
 
==23/03 - Elementos do Cabeamento Estruturado ==
  
 
Foram enumerados os principais componentes do cabeamento estruturado, desde a entrada de facilidades até a área de trabalho.
 
Foram enumerados os principais componentes do cabeamento estruturado, desde a entrada de facilidades até a área de trabalho.
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==29/03 - Elementos do Cabeamento Estruturado (Cont.)==
 
==29/03 - Elementos do Cabeamento Estruturado (Cont.)==
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Continuação sobre os componentes do cabeamento estruturado. Prática de inserção de cabos UTP em Patch Panel e confecção de tomadas de telecomunicações (RJ-45 fêmea)
 
Continuação sobre os componentes do cabeamento estruturado. Prática de inserção de cabos UTP em Patch Panel e confecção de tomadas de telecomunicações (RJ-45 fêmea)
  
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==30/03 - ==
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==30/03 - Inserção de cabos UTP em Patch Panel==
  
 
Continuação de prática de inserção de cabos UTP em Patch Panel.
 
Continuação de prática de inserção de cabos UTP em Patch Panel.
  
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==05/04 - Apresentação do Projeto Integrador: Parte 1 ==
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Apresentação da Parte 1 do Projeto Integrador: Cabeamento estruturado.
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Início da Parte 1 do Projeto Integrador.
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==06/04 - Instalação do Cabeamento Horizontal==
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Instalação do cabeamento horizontal referente à Parte 1 do Projeto Integrador.
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==12/04 - Instalação do Cabeamento Horizontal (Cont.)==
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Os alunos continuaram a instalação do cabeamento horizontal referente à Parte 1 do Projeto Integrador.
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==13/04 - Funcionamento do Switch==
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=== Abordagem teórica sobre equipamentos ativos de rede: SWITCHES.===
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RESUMO sobre a abordagem do tema:
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* A tecnologia Ethernet;
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* Equipamentos ativos de rede;
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* Características de Switches;
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* Integração e instalação dos equipamentos de rede ao cabeamento horizontal.
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==== A Ethernet====
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Veja abaixo o desenho usado por Bob Metcalfe, um dos criadores da Ethernet, para apresentação em uma conferência em 1976.
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[[Imagem:Ethernet.png|600px]]
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Até hoje esses conceitos se mantiveram na concepção das interfaces de equipamentos ativos conectados por redes locais (LAN), e que portanto são os pontos de convergência nos armários, salas de telecomunicações ou salas de equipamentos de um cabeamento estruturado. Atualmente temos os seguintes elementos em uma rede Ethernet:
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* '''Estações:''' equipamentos que se comunicam pela rede. Ex: computadores e roteadores.
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* '''Interface de rede (NIC):''' dispositivo embutido em cada estação com a finalidade de prover o acesso à rede. Implementa as camadas PHY e MAC.
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* '''Meio de transmissão:''' representado pelos cabos por onde os quadros ethernet são transmitidos. Esses cabos são conectados às interfaces de rede das estações.
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* '''Switch:''' equipamento de interconexão usado para interligar as estações. Cada estação é conectada a um switch por meio de um cabo. Um switch usualmente possui múltiplas interfaces de rede (12, 24 ou mais). Uma rede com switches apresenta uma topologia física em estrela.
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[[imagem:Lan2-2011-1.png]]
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<br>''Uma LAN com switches''
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==== Arquitetura IEEE 802 ====
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Define um conjunto de normas e tecnologias no escopo das camadas física (PHY) e de enlace. A camada de enlace é dividida em duas subcamadas:
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* '''LLC (Logical Link Control):''' o equivalente a um protocolo de enlace de fato, porém na prática de uso restrito (pouco utilizada).
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* '''MAC (Medium Access Control):''' um protocolo de acesso ao meio de transmissão, que depende do tipo de meio físico e tecnologia de comunicação. Esse tipo de protocolo é necessário quando o meio de transmissão é compartilhado.
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[[imagem:Arq-ieee.png|400px]]
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===== Protocolo de acesso ao meio (MAC) =====
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Parte da camada de enlace na arquitetura IEEE 802, tem papel fundamental na comunicação entre estações. O MAC é responsável por:
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* '''Definir um formato de quadro''' onde deve ser encapsulada uma PDU de um protocolo de camada superior.
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[[imagem:Quadro-ethernet.png|600px]]
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<br>''Quadro ethernet''
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* '''Endereçar as estações''', já que o meio de transmissão é multiponto (ver campos ''Endereço Destino (destination address)'' e ''Endereço de origem (source address)'' no quadro Ethenet).
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* '''Acessar o meio para efetuar a transmissão de quadros''', resolvendo conflitos de acesso quando necessário. Um conflito de acesso (chamado de ''colisão'') pode ocorrer em alguns casos quando mais de uma estação tenta transmitir ao mesmo tempo.
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[[imagem:Csmacd-fluxograma.jpg]]
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<br>''Fluxograma para o acesso ao meio com CSMA/CD.''
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O acesso ao meio com CSMA/CD é probabilístico: uma estação verifica se o meio está está livre antes de iniciar uma transmissão, mas isso não impede que ocorra uma colisão (apenas reduz sua chance). Se acontecer uma colisão, cada estação envolvida usa esperas de duração aleatória para desempate, chamadas de ''backoff''. A ideia é que as estações sorteiem valores de espera diferentes, e assim a que tiver escolhido um valor menor consiga transmitir seu quadro. Veja o fluxograma acima para entender como isso é feito. As colisões e esperas (''backoffs'') impedem que esse protocolo de acesso ao meio aproveite totalmente a capacidade do meio de transmissão.
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* [http://www.datacottage.com/nch/eoperation.htm Veja animacões que mostram o tratamento de colisões]
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No entanto, '''nas gerações atuais do padrão IEEE 802.3 (Gigabit Ethernet e posteriores) o CSMA/CD não é mais utilizado'''. Nessas atualizações do padrão, o  modo de comunicação é full-duplex (nas versões anteriores, que operavam a 10 e 100 Mbps, há a possibilidade de ser half ou full-duplex). Se as comunicações são full-duplex, então '''conceitualmente não existem colisões'''. Isso se deve ao fato de que nessas novas versões cada estação possui uma via exclusiva para transmitir e outra para receber, portanto não existe mais um meio compartilhado.
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==== Interligação de LANs (norma IEEE802.1D) ====
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Questões que formaram os desafios de switching:
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* Como um switch aprende que endereços MAC estão em cada porta ?
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* Como um switch encaminha um quadro cujo destinatário é desconhecido ?
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* Como um switch propaga quadros em broadcast ?
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Pra resolver essas questões a norma IEEE802.1D estabeleceu tecnologias na construção de suas arquiteturas internas de hardware e software. A tecnologia ''store-and-forward'' é a que se consolidou, equipando todos os switches atuais, dividindo a tarefa de comutação de pacotes na camada 2 em cinco fases bem distintas.
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===== As cinco fases no switching =====
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* [http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/RCO2/slides/lan-switch-transparent.swf Animação sobre o funcionamento de switches (Cisco)]
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===Segmentação de Rede===
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Como diferentes setores e públicos utilizam a rede para diferentes propósitos, concluiu-se que é apropriado segmentá-la em algumas subredes. Isso possibilitaria facilitar o controle de quem usa a rede, além do policiamento do tráfego. Um exemplo da rede do campus SJ ilustra essa situação:
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A rede do IFSC - Campus SJ foi segmentada inicialmente em cinco novas subredes, denominadas:
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{| border="1" cellpadding="2"
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!Segmento
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!Descrição
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!Subrede IP
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|-
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|'''Pedagogica''' || Pontos das salas de aula e laboratórios de informática|| 172.18.32.0/20
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|-
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|'''Administrativa''' || Pontos de setores administrativos|| 172.18.16.0/20
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|-
 +
|'''DMZ''' || Servidores acessíveis de fora da escola (ex: Wiki, WWW)|| 200.135.37.64/26
 +
|-
 +
|'''BD''' || Servidores que hospedam bancos de dados (ex: LDAP, MySQL)|| 172.18.240.0/24
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|-
 +
|'''LAN''' || Demais pontos de rede || 172.18.0.0/20
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|}
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A figura abaixo mostra a estrutura proposta para a rede do campus São José, composta pelas cinco novas subredes e as subredes dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2. Como se pode observar, o roteador/firewall Cisco ASA 5510 se torna um nó central da rede, pois interliga todas suas subredes (com exceção dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2).
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[[imagem:Nova-rede-ifsc-sj.png|600px]]
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Existe mais de uma forma de implantar uma estrutura como essa, as quais serão apresentadas nas próximas subseções.
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==== Segmentação física ====
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A segmentação física é uma solução aparentemente simples e direta. Cada subrede deve ser composta de uma estrutura exclusiva, contendo seus switches e cabeamentos. No entanto, para adotar esse tipo de segmentação, algumas modificações precisarão ser feitas na infraestrutura de rede existente. Observe a estrutura física da rede do campus:
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[[imagem:Rede-ifsc-sj.png|600px]]
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Questão para estudar: O que seria necessário fazer para implantar uma segmentação física ?
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==== Segmentação com VLANs (Segmentação Lógica)====
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Se a reestruturação pudesse ser efetuada com mínimas modificações na estrutura física (incluindo cabeamento), a implantação da nova rede seria mais rápida e menos custosa. Para isso ser possível, seria necessário que a infraestrutura de rede existente tivesse a capacidade de agrupar portas de switches, separando-as em segmentos lógicos. Quer dizer, deveria ser possível criar '''redes locais virtuais''', como mostrado na seguinte figura:
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[[imagem:Vlans.png]]
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No exemplo acima, três redes locais virtuais ('''VLAN''') foram implantadas nos switches. Cada rede local virtual é composta por um certo número de computadores, que podem estar conectados a diferentes switches. Assim, uma rede local pode ter uma estrutura lógica diferente da estrutura física (a forma como seus computadores estão fisicamente interligados). Uma facilidade como essa funcionaria, de certa forma, como um ''patch panel'' virtual, que seria implementado diretamente nos switches.
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'''Redes locais virtuais''' são técnicas para implantar duas ou mais redes locais com topologias arbitrárias, usando como base uma infraestrutura de rede local física. Isso é semelhante a máquinas virtuais, em que se criam computadores virtuais sobre um computador real.
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==== Padrão IEEE 802.1q ====
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Os primeiros switches com suporte a VLANs as implementavam de forma legada (i.e. não seguiam um padrão da indústria). Isso impedia que houvesse interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes. Logo a IEEE formou um grupo de trabalho para propor mecanismos padronizados para implantar VLANs, dando origem ao padrão [http://tele.sj.ifsc.edu.br/~msobral/RCO2/docs/ieee/802.1Q-2005.pdf IEEE 802.1q]. Os fabricantes de equipamentos de rede o adataram largamente, suplantando outras tecnologias legadas (ex: [http://www.cisco.com/en/US/tech/tk389/tk689/technologies_tech_note09186a0080094665.shtml ISL] e [http://www.cisco.com/en/US/tech/tk389/tk689/technologies_tech_note09186a0080094c52.shtml VTP] da Cisco). Com isso, VLANs IEEE 802.1q podem ser criadas usando switches de fabricantes diferentes.
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Atualmente, a implantação de VLANs depende de switches com suporte ao padrão IEEE 802.1q. Assim, verifique quais dos switches do laboratório possuem suporte a VLAN:
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* D-Link DES-526 [http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/IER/roteiros/manual-des3526.pdf (manual)]
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* Micronet SP 1658B [http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/IER/roteiros/SP1658B_Manual.pdf (manual)]
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* 3Com 3224 [http://www.3com.com/prod/pt_la_amer/detail.jsp?tab=prodspec&sku=3C16479 (especificações)]
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Uma VLAN é identificada por um número, chamado VID (''VLAN Identifier''), sendo que a VLAN com VID 1 é considerada a ''VLAN default'' (configuração de fábrica). Em um switch com suporte a VLAN IEEE 802.1q, cada porta possui um (ou mais ...) VID, o que define a que VLAN pertence. Assim, para criar uma VLAN, devem-se modificar os VID das portas de switches que dela farão parte.
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Além do VID, a configuração da porta de um switch deve especificar o modo de operação da VLAN:
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* '''tagged:''' cada quadro transmitido ou recebido por essa porta deve conter o número da VLAN a que pertence. Esse modo é usado normalmente em portas que interligam switches.
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* '''untagged:''' quadros que entram e saem pela porta não possuem informação sobre a VLAN a que pertencem. Usado normalmente para conectar computadores e servidores a switches.
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Esses modos '''tagged''' e '''untagged''' implicam haver uma forma de um quadro Ethernet informar a que VLAN pertence. Isso é usado para restringir a propagação de quadros, fazendo com que sejam recebidos e transmitidos somente por portas de switches que fazem parte de suas VLANs.
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O padrão IEEE 802.1q define, entre outras coisas, uma extensão ao quadro MAC para identificar a que VLAN este pertence. Essa extensão, denominada tag (etiqueta) e mostrada na figura abaixo,  compõe-se de 4 bytes situados entre os campos de endereço de origem e ''Type''. O identificador de VLAN (VID) ocupa 12 bits, o que possibilita portanto 4096 diferentes VLANs.
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[[imagem:Quadro-8021q.png]]
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<br>''Quadro ethernet com a TAG IEEE 802.1q''
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A ''tag'' de VLAN, inserida em quadros Ethernet, está diretamente relacionada com os modos '''tagged''' e '''untagged''' de portas de switches. Portas em modo '''tagged''' transmitem e recebem quadros que possuem ''tag'', e portas em modo '''untagged''' recebem e transmitem quadros que não possuem ''tag''. Isso foi pensado para tornar a implantação de VLANs transparente para os usuários finais, pois seus computadores não precisarão saber que existem VLANs (i.e. não precisarão interpretar ''tags''). Por isso equipamentos que não interpretam ''tags'' são denominados ''VLAN-unaware'' (desconhecem VLAN), e equipamentos que recebem e transmitem quadros com ''tag'' são referidos como ''VLAN-aware'' (conhecem VLAN).
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'''Exemplo: simulador de switch com VLAN:'''
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<br>Esta animação possibilita simular a configuração de VLANs em um switch, e efetuar testes de transmissão. Experimente criar diferentes VLANs e observar o efeito em transmissões unicast e broadcast (clique na figura para acessar o simulador).
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[[imagem:Simulador-vlan.png|link=http://www2.rad.com/networks/2006/vlan/demo.htm|Um simulador de VLANs]]
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==19/04 - Exercícios Cabeamento Estruturado==
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Os alunos realizaram exercícios envolvendo conceitos básicos de cabeamento estruturado, domínios de colisão e domínios de broadcast.
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Instalação dos Switches no rack da sala de telecomunicações.
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{{Collapse top | 20/04 - Identificação conforme TIA606}}
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==20/04 - Identificação conforme TIA606==
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* Apresentação do básico da norma [http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/PIJ2/tia606.pdf TIA606 Visão Básica]
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{{Collapse top | 26/04 - Correção da lista de exercícios}}
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==26/04 - Correção da lista de exercícios==
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Correção da lista de exercícios sobre cabeamento estruturado.
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Instalação do backbone entre o rack central e a sala de telecomunicações.
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{{Collapse top | 27/04 - Avaliação 01}}
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==27/04 - Avaliação 01==
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Instalação do backbone entre o rack central e a sala de telecomunicações.
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Avaliação 01.
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{{Collapse top | 03/05 - Conclusão da Parte 1}}
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==03/05 - Conclusão da Parte 1==
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Conclusão da Parte 1 do Projeto Integrador.
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Correção da Avaliação 01.
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{{Collapse top | 04/05 - Rede Externa de Telefonia}}
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==04/05 - Rede Externa de Telefonia==
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Elementos básicos para a rede externa de telefonia. Subdivisão e componentes da rede externa: rede primária, DG, rede secundária, caixas terminais, PTR.
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Código de cores para cabos de telefonia. Blocos IDC, BLI e Bargoa.
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{{Collapse top | 10/05 - Apresentação Parte 02}}
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==10/05 - Apresentação Parte 02==
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Apresentação da Parte 02: Instalação da rede telefônica e do serviço ADSL.
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Tipos de cabos telefônicos.
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{{Collapse top | 11/05 - Início da Parte 02}}
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==11/05 - Início da Parte 02==
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Início da Parte 02.
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Conceitos e funcionamento do serviço ADSL.
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{{Collapse top | 12/05 - Instalação das centrais PABX}}
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==12/05 - Instalação das centrais PABX==
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As equipes realizaram a instalação dos ramais e troncos das centrais PABX.
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{{Collapse top | 17/05 - Instalação da Central Principal e DSLAM}}
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==17/05 - Instalação da Central Principal e DSLAM==
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Instalação da Central Principal e do DSLAM para o serviço ADSL.
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Testes dos ramais locais e do serviço ADSL
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{{Collapse top | 18/05 - Testes entre PABX's}}
  
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Apresentação da Parte 01 do Projeto Integrador: Cabeamento estruturado.
+
==18/05 - Testes entre PABX's==
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Início da Parte 01 do Projeto Integrador.
 
  
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==06/04 - ==
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As equipes realizaram testes entre as centrais PABX fazendo ligações através dos troncos conectados à central principal.
  
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==12/04 - ==
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Testes com o serviço de telefonia e ADSL funcionando concomitantemente.
  
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==13/04 - ==
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==19/04 - ==
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{{Collapse top | 24/05 - Identificação e início de relatório}}
  
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==20/04 - ==
+
==24/05 - Identificação e início de relatório==
  
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==26/04 - ==
+
Foi solicitado à equipes que aperfeiçoem a identificação e elaborem um relatório de utilização dos RACK's do Laboratório.
  
−
==27/04 - ==
+
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Edição atual tal como às 10h57min de 27 de julho de 2016

Dados Importantes

Professor: Juliano de Souza
Email: juliano.souza@ifsc.edu.br,
Atendimento paralelo: 6as 17:35h - 18:30h - Desenvolvimento II
Link alternativo para Material de Apoio da disciplina: http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/PJI2

Resultados das Avaliações

Aluno A1 A2 PI CONCEITO FINAL
Andreza 8 9 10 9
Felipe 10 10 10 10
Cristian 9 10 10 10
Giordano 9 9 10 10
Higino 10 10 10 10
Kleiton 9 9 10 10
Leonardo 8 9 10 10
Marcio 7 9 8 8
Mike 10 10 10 10
Ronaldo 6 8 8 8

Relatórios das Equipes

PJI2_2016_1-Equipe 1
PJI2_2016_1-Equipe 2
PJI2_2016_1-Equipe 3

Material de Apoio

Apostilas e Tutoriais
Vídeos Instrucionais
  • Video sobre Cabeamento Estruturado do CPT Parte 1 - Atenção: material disponibilizado somente para ser utilizado como estudo individual - Não usar em sala de aula!
  • Video Apresentando uma Visão Geral sobre a Norma técnica NBR14565:2012 Click aqui
  • Video Abordando o Cabo UTP - Click aqui
  • Video com o Passo a Passo para Montar um Cabo de Rede - Click aqui


Manuais e outros

Diário de aulas PJI2 - 2016-1

22/03 - Introdução a PJI2 - A Última Milha

22/03 - Introdução a PJI2 - A Última Milha

Foram apresentados os conceitos sobre a última milha e como se pode dar o acesso desde o assinante até o POP. Foram citados os principais componentes de uma Infraestrutura de Telecom

23/03 - Elementos do Cabeamento Estruturado

23/03 - Elementos do Cabeamento Estruturado

Foram enumerados os principais componentes do cabeamento estruturado, desde a entrada de facilidades até a área de trabalho.

29/03 - Elementos do Cabeamento Estruturado (Cont.)

29/03 - Elementos do Cabeamento Estruturado (Cont.)

Continuação sobre os componentes do cabeamento estruturado. Prática de inserção de cabos UTP em Patch Panel e confecção de tomadas de telecomunicações (RJ-45 fêmea)

30/03 - Inserção de cabos UTP em Patch Panel

30/03 - Inserção de cabos UTP em Patch Panel

Continuação de prática de inserção de cabos UTP em Patch Panel.

05/04 - Apresentação do Projeto Integrador: Parte 1

05/04 - Apresentação do Projeto Integrador: Parte 1

Apresentação da Parte 1 do Projeto Integrador: Cabeamento estruturado. Início da Parte 1 do Projeto Integrador.

06/04 - Instalação do Cabeamento Horizontal

06/04 - Instalação do Cabeamento Horizontal

Instalação do cabeamento horizontal referente à Parte 1 do Projeto Integrador.

12/04 - Instalação do Cabeamento Horizontal (Cont.)

12/04 - Instalação do Cabeamento Horizontal (Cont.)

Os alunos continuaram a instalação do cabeamento horizontal referente à Parte 1 do Projeto Integrador.

13/04 - Funcionamento do Switch

13/04 - Funcionamento do Switch

Abordagem teórica sobre equipamentos ativos de rede: SWITCHES.

RESUMO sobre a abordagem do tema:

  • A tecnologia Ethernet;
  • Equipamentos ativos de rede;
  • Características de Switches;
  • Integração e instalação dos equipamentos de rede ao cabeamento horizontal.

A Ethernet

Veja abaixo o desenho usado por Bob Metcalfe, um dos criadores da Ethernet, para apresentação em uma conferência em 1976.

Ethernet.png

Até hoje esses conceitos se mantiveram na concepção das interfaces de equipamentos ativos conectados por redes locais (LAN), e que portanto são os pontos de convergência nos armários, salas de telecomunicações ou salas de equipamentos de um cabeamento estruturado. Atualmente temos os seguintes elementos em uma rede Ethernet:

  • Estações: equipamentos que se comunicam pela rede. Ex: computadores e roteadores.
  • Interface de rede (NIC): dispositivo embutido em cada estação com a finalidade de prover o acesso à rede. Implementa as camadas PHY e MAC.
  • Meio de transmissão: representado pelos cabos por onde os quadros ethernet são transmitidos. Esses cabos são conectados às interfaces de rede das estações.
  • Switch: equipamento de interconexão usado para interligar as estações. Cada estação é conectada a um switch por meio de um cabo. Um switch usualmente possui múltiplas interfaces de rede (12, 24 ou mais). Uma rede com switches apresenta uma topologia física em estrela.


Lan2-2011-1.png
Uma LAN com switches


Arquitetura IEEE 802

Define um conjunto de normas e tecnologias no escopo das camadas física (PHY) e de enlace. A camada de enlace é dividida em duas subcamadas:

  • LLC (Logical Link Control): o equivalente a um protocolo de enlace de fato, porém na prática de uso restrito (pouco utilizada).
  • MAC (Medium Access Control): um protocolo de acesso ao meio de transmissão, que depende do tipo de meio físico e tecnologia de comunicação. Esse tipo de protocolo é necessário quando o meio de transmissão é compartilhado.


Arq-ieee.png

Protocolo de acesso ao meio (MAC)

Parte da camada de enlace na arquitetura IEEE 802, tem papel fundamental na comunicação entre estações. O MAC é responsável por:

  • Definir um formato de quadro onde deve ser encapsulada uma PDU de um protocolo de camada superior.


Quadro-ethernet.png
Quadro ethernet


  • Endereçar as estações, já que o meio de transmissão é multiponto (ver campos Endereço Destino (destination address) e Endereço de origem (source address) no quadro Ethenet).
  • Acessar o meio para efetuar a transmissão de quadros, resolvendo conflitos de acesso quando necessário. Um conflito de acesso (chamado de colisão) pode ocorrer em alguns casos quando mais de uma estação tenta transmitir ao mesmo tempo.


Csmacd-fluxograma.jpg
Fluxograma para o acesso ao meio com CSMA/CD.


O acesso ao meio com CSMA/CD é probabilístico: uma estação verifica se o meio está está livre antes de iniciar uma transmissão, mas isso não impede que ocorra uma colisão (apenas reduz sua chance). Se acontecer uma colisão, cada estação envolvida usa esperas de duração aleatória para desempate, chamadas de backoff. A ideia é que as estações sorteiem valores de espera diferentes, e assim a que tiver escolhido um valor menor consiga transmitir seu quadro. Veja o fluxograma acima para entender como isso é feito. As colisões e esperas (backoffs) impedem que esse protocolo de acesso ao meio aproveite totalmente a capacidade do meio de transmissão.

No entanto, nas gerações atuais do padrão IEEE 802.3 (Gigabit Ethernet e posteriores) o CSMA/CD não é mais utilizado. Nessas atualizações do padrão, o modo de comunicação é full-duplex (nas versões anteriores, que operavam a 10 e 100 Mbps, há a possibilidade de ser half ou full-duplex). Se as comunicações são full-duplex, então conceitualmente não existem colisões. Isso se deve ao fato de que nessas novas versões cada estação possui uma via exclusiva para transmitir e outra para receber, portanto não existe mais um meio compartilhado.

Interligação de LANs (norma IEEE802.1D)

Questões que formaram os desafios de switching:

  • Como um switch aprende que endereços MAC estão em cada porta ?
  • Como um switch encaminha um quadro cujo destinatário é desconhecido ?
  • Como um switch propaga quadros em broadcast ?

Pra resolver essas questões a norma IEEE802.1D estabeleceu tecnologias na construção de suas arquiteturas internas de hardware e software. A tecnologia store-and-forward é a que se consolidou, equipando todos os switches atuais, dividindo a tarefa de comutação de pacotes na camada 2 em cinco fases bem distintas.

As cinco fases no switching


Segmentação de Rede

Como diferentes setores e públicos utilizam a rede para diferentes propósitos, concluiu-se que é apropriado segmentá-la em algumas subredes. Isso possibilitaria facilitar o controle de quem usa a rede, além do policiamento do tráfego. Um exemplo da rede do campus SJ ilustra essa situação:

A rede do IFSC - Campus SJ foi segmentada inicialmente em cinco novas subredes, denominadas:

Segmento Descrição Subrede IP
Pedagogica Pontos das salas de aula e laboratórios de informática 172.18.32.0/20
Administrativa Pontos de setores administrativos 172.18.16.0/20
DMZ Servidores acessíveis de fora da escola (ex: Wiki, WWW) 200.135.37.64/26
BD Servidores que hospedam bancos de dados (ex: LDAP, MySQL) 172.18.240.0/24
LAN Demais pontos de rede 172.18.0.0/20


A figura abaixo mostra a estrutura proposta para a rede do campus São José, composta pelas cinco novas subredes e as subredes dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2. Como se pode observar, o roteador/firewall Cisco ASA 5510 se torna um nó central da rede, pois interliga todas suas subredes (com exceção dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2).


Nova-rede-ifsc-sj.png


Existe mais de uma forma de implantar uma estrutura como essa, as quais serão apresentadas nas próximas subseções.

Segmentação física

A segmentação física é uma solução aparentemente simples e direta. Cada subrede deve ser composta de uma estrutura exclusiva, contendo seus switches e cabeamentos. No entanto, para adotar esse tipo de segmentação, algumas modificações precisarão ser feitas na infraestrutura de rede existente. Observe a estrutura física da rede do campus:

Rede-ifsc-sj.png

Questão para estudar: O que seria necessário fazer para implantar uma segmentação física ?

Segmentação com VLANs (Segmentação Lógica)

Se a reestruturação pudesse ser efetuada com mínimas modificações na estrutura física (incluindo cabeamento), a implantação da nova rede seria mais rápida e menos custosa. Para isso ser possível, seria necessário que a infraestrutura de rede existente tivesse a capacidade de agrupar portas de switches, separando-as em segmentos lógicos. Quer dizer, deveria ser possível criar redes locais virtuais, como mostrado na seguinte figura:

Vlans.png

No exemplo acima, três redes locais virtuais (VLAN) foram implantadas nos switches. Cada rede local virtual é composta por um certo número de computadores, que podem estar conectados a diferentes switches. Assim, uma rede local pode ter uma estrutura lógica diferente da estrutura física (a forma como seus computadores estão fisicamente interligados). Uma facilidade como essa funcionaria, de certa forma, como um patch panel virtual, que seria implementado diretamente nos switches.

Redes locais virtuais são técnicas para implantar duas ou mais redes locais com topologias arbitrárias, usando como base uma infraestrutura de rede local física. Isso é semelhante a máquinas virtuais, em que se criam computadores virtuais sobre um computador real.

Padrão IEEE 802.1q

Os primeiros switches com suporte a VLANs as implementavam de forma legada (i.e. não seguiam um padrão da indústria). Isso impedia que houvesse interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes. Logo a IEEE formou um grupo de trabalho para propor mecanismos padronizados para implantar VLANs, dando origem ao padrão IEEE 802.1q. Os fabricantes de equipamentos de rede o adataram largamente, suplantando outras tecnologias legadas (ex: ISL e VTP da Cisco). Com isso, VLANs IEEE 802.1q podem ser criadas usando switches de fabricantes diferentes.

Atualmente, a implantação de VLANs depende de switches com suporte ao padrão IEEE 802.1q. Assim, verifique quais dos switches do laboratório possuem suporte a VLAN:

Uma VLAN é identificada por um número, chamado VID (VLAN Identifier), sendo que a VLAN com VID 1 é considerada a VLAN default (configuração de fábrica). Em um switch com suporte a VLAN IEEE 802.1q, cada porta possui um (ou mais ...) VID, o que define a que VLAN pertence. Assim, para criar uma VLAN, devem-se modificar os VID das portas de switches que dela farão parte.

Além do VID, a configuração da porta de um switch deve especificar o modo de operação da VLAN:

  • tagged: cada quadro transmitido ou recebido por essa porta deve conter o número da VLAN a que pertence. Esse modo é usado normalmente em portas que interligam switches.
  • untagged: quadros que entram e saem pela porta não possuem informação sobre a VLAN a que pertencem. Usado normalmente para conectar computadores e servidores a switches.

Esses modos tagged e untagged implicam haver uma forma de um quadro Ethernet informar a que VLAN pertence. Isso é usado para restringir a propagação de quadros, fazendo com que sejam recebidos e transmitidos somente por portas de switches que fazem parte de suas VLANs.

O padrão IEEE 802.1q define, entre outras coisas, uma extensão ao quadro MAC para identificar a que VLAN este pertence. Essa extensão, denominada tag (etiqueta) e mostrada na figura abaixo, compõe-se de 4 bytes situados entre os campos de endereço de origem e Type. O identificador de VLAN (VID) ocupa 12 bits, o que possibilita portanto 4096 diferentes VLANs.


Quadro-8021q.png
Quadro ethernet com a TAG IEEE 802.1q


A tag de VLAN, inserida em quadros Ethernet, está diretamente relacionada com os modos tagged e untagged de portas de switches. Portas em modo tagged transmitem e recebem quadros que possuem tag, e portas em modo untagged recebem e transmitem quadros que não possuem tag. Isso foi pensado para tornar a implantação de VLANs transparente para os usuários finais, pois seus computadores não precisarão saber que existem VLANs (i.e. não precisarão interpretar tags). Por isso equipamentos que não interpretam tags são denominados VLAN-unaware (desconhecem VLAN), e equipamentos que recebem e transmitem quadros com tag são referidos como VLAN-aware (conhecem VLAN).


Exemplo: simulador de switch com VLAN:
Esta animação possibilita simular a configuração de VLANs em um switch, e efetuar testes de transmissão. Experimente criar diferentes VLANs e observar o efeito em transmissões unicast e broadcast (clique na figura para acessar o simulador).

Um simulador de VLANs


19/04 - Exercícios Cabeamento Estruturado

19/04 - Exercícios Cabeamento Estruturado

Os alunos realizaram exercícios envolvendo conceitos básicos de cabeamento estruturado, domínios de colisão e domínios de broadcast. Instalação dos Switches no rack da sala de telecomunicações.

20/04 - Identificação conforme TIA606

20/04 - Identificação conforme TIA606

26/04 - Correção da lista de exercícios

26/04 - Correção da lista de exercícios

Correção da lista de exercícios sobre cabeamento estruturado. Instalação do backbone entre o rack central e a sala de telecomunicações.

27/04 - Avaliação 01

27/04 - Avaliação 01

Instalação do backbone entre o rack central e a sala de telecomunicações. Avaliação 01.

03/05 - Conclusão da Parte 1

03/05 - Conclusão da Parte 1

Conclusão da Parte 1 do Projeto Integrador. Correção da Avaliação 01.

04/05 - Rede Externa de Telefonia

04/05 - Rede Externa de Telefonia

Elementos básicos para a rede externa de telefonia. Subdivisão e componentes da rede externa: rede primária, DG, rede secundária, caixas terminais, PTR.

Código de cores para cabos de telefonia. Blocos IDC, BLI e Bargoa.

10/05 - Apresentação Parte 02

10/05 - Apresentação Parte 02

Apresentação da Parte 02: Instalação da rede telefônica e do serviço ADSL.

Tipos de cabos telefônicos.

11/05 - Início da Parte 02

11/05 - Início da Parte 02

Início da Parte 02.

Conceitos e funcionamento do serviço ADSL.

12/05 - Instalação das centrais PABX

12/05 - Instalação das centrais PABX

As equipes realizaram a instalação dos ramais e troncos das centrais PABX.

17/05 - Instalação da Central Principal e DSLAM

17/05 - Instalação da Central Principal e DSLAM

Instalação da Central Principal e do DSLAM para o serviço ADSL.

Testes dos ramais locais e do serviço ADSL

18/05 - Testes entre PABX's

18/05 - Testes entre PABX's

As equipes realizaram testes entre as centrais PABX fazendo ligações através dos troncos conectados à central principal.

Testes com o serviço de telefonia e ADSL funcionando concomitantemente.

24/05 - Identificação e início de relatório

24/05 - Identificação e início de relatório

Foi solicitado à equipes que aperfeiçoem a identificação e elaborem um relatório de utilização dos RACK's do Laboratório.

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