CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA

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1 CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA FACULDADE DE TECNOLOGIA DE LINS PROF. ANTONIO SEABRA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM REDES DE COMPUTADORES GARDY ERICKSON DE PADUA GUILHERME PESCHIERA DOS SANTOS PROJETO DE CABEAMENTO ESTRUTURADO NA FATEC DE LINS LINS/SP 1º SEMESTRE/2013

2 SANTOS, G. P. PADUA, G. E.; PROJETO DE CABEAMENTO ESTRUTURADO NA FATEC DE LINS 2013

3 CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA FACULDADE DE TECNOLOGIA DE LINS PROF. ANTONIO SEABRA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM REDES DE COMPUTADORES GARDY ERICKSON DE PADUA GUILHERME PESCHIERA DOS SANTOS PROJETO DE CABEAMENTO ESTRUTURADO NA FATEC DE LINS Trabalho de conclusão de curso apresentado à Faculdade de Tecnologia de Lins para obtenção do Título de Tecnólogo em Redes de Computadores. Orientador: Prof. Me. Alexandre Ponce de Oliveira LINS/SP 1º SEMESTRE/2013

4 FOLHA DE APROVAÇÃO

5 Aos meus pais, Felisberto Joaquim, e Rosana Peschiera e a minha namorada Michele Oliveira pelo incentivo e apoio. E ao meu irmão Bruno Peschiera, pela paciência de receber minhas contestações sem nenhum tipo de queixa e pelo grande apoio. Guilherme Peschiera dos Santos

6 Aos meus pais, Sebastião de Padua e Aparecida Maria Ferreira de Padua, meu tio Julio Padua pelo incentivo, aos meus companheiros de trabalho, Maurício Gimenez, João Henrique Mendonça e Luciano Antunes de Toledo pelo estímulo e cooperação. E por fim aos grandes amigos Denise Chaim, Larissa P. Debia, Bruno Floriano, Rafael Hamamura e Felipe Maciel por toda paciência em todos os momentos de necessidade. Gardy Erickson de Padua

7 AGRADECIMENTOS Neste momento de extrema felicidade por estar concluindo tão importante etapa do ciclo acadêmico, gostaríamos de expressar nossos sinceros agradecimentos a Professora Adriana de Bortoli pela ajuda e pelas instruções normativas para o desenvolvimento do trabalho, ao Professor Naylor Garcia Bachiega pelo auxilio em pesquisas e ao orientador Professor Alexandre Ponce de Oliveira, pelo tempo e paciência dedicada a nós e pela extrema eficiência nas correções necessárias. Gardy Erickson de Padua Guilherme Peschiera dos Santos

8 RESUMO Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma proposta de adequação a um sistema de cabeamento já existente e montado de forma não estruturada para uma infraestrutura de acordo com as normas vigentes a essa área, com a meta de obter uma futura certificação. A adequação as regras específicas mostra que a gerencia da instituição se importa em seguir padrões importantes para um entendimento global de seu sistema de telecomunicação, sendo assim, qualquer pessoa apta entenderá a organização do sistema de cabeamento assim como sua estrutura lógica. Todo o trabalho teve uma preocupação em seguir literalmente o que dita as regras normativas, tais como: ANSI/TIA 569-C1, EIA/TIA 569-A e a NBR 14565:2000. Para isso, foi adotada uma metodologia de pesquisa em livros, para busca de informações sobre meios de transmissão e sistemas de cabeamento estruturado. As pesquisas realizadas foram importantes para adquirir conhecimentos sobre distâncias, simbologias usadas em plantas baixas, confecção de plantas e distribuição dos subsistemas de cabeamento estruturado. A pesquisa constatou a importância e necessidade do desenvolvimento deste tipo de projeto, a implantação de uma infraestrutura de cabeamento estruturado traz muito benefícios relacionados ao gerenciamento da rede. A manutenção e adição de novos equipamentos na rede não é um procedimento complexo, a documentação gerada facilita o entendimento e funcionamento da infraestrutura. Os custos levantados evidenciam que é um projeto aceitável, considerando seu custo-benefício e a possibilidade de certificação da rede. Palavras-chave: Cabeamento Estruturado. Infraestrutura. NBR 14565:2000.

9 ABSTRACT This study was focused in develop a project to turn an existing cabling system that was made with a wrong structure into an infrastructure according the standards of this area,with a goal of obtain a future certification.the adaptation to especific rules, show that university managers knows the importance of follow important patterns to a global knowledge of their telecommunication system, by the way, anyone people able could understant the system cabling organization as the logical structure. All this study had worry in follow literally these patterns: ANSI/TIA 569-C1, EIA/TIA 569-A e a NBR 14565:2000. The methodology used was searching in books, to get informations about transmission means and structered cabling systems. The realized surveys was important to get knowledge about distances, simbology in low plans, plans drawing and distribuition of structured cabling subsystems. This survey have found the important and necessity of develop a project like this, a structured cabling system implantation bring a lot of benefits to network management. The maintenance and addition of new equipments in the network isn't a complex procedure because the documentation generated turn easy to understand the infrastructure funcionality. The costs collected evidence that is a acceptable project by considering the cost and benefits and considering the possibility of get a certification to the network. Keywords: Structured cabling, Infrastructure, NBR

10 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1.1 Estrutura do cabo coaxial Figura Estrutura do cabo coaxial grosso Figura 1.3 Tipos de conectores para cabos coaxiais Figura 1.4 Estrutura de um cabo STP Figura 1.5 Estrutura de um cabo FTP Figura 1.6 Propagação da luz pelos cabos multimodo e monomodo Figura 1.7 Interferências em fibras ópticas Figura Subsistema de cabeamento horizontal Figura Distribuição horizontal com switches e patch panels Figura Método de conexão cruzada Figura Conexão cruzada entre backbone e cabeamento horizontal Figura Interconexão no cabeamento horizontal Figura Topologia estrela com hierarquia Figura Backbone de edifício Figura Backbone de campus Figura Área de trabalho típica Figura Configurações reconhecidas pelas normas citadas Figura Sala de telecomunicações Figura Sala de equipamentos junto com o PABX Figura Cabeamento Secundário Figura 3.2 Instalação do PT Figura Etiqueta de identificação do cabo Figura 3.4 Visão de corte da SEQ Figura 3.5 Distribuidor Geral de Telecomunicações Figura 3.6 Passagem dos cabos na Área de Trabalho A.1 - Memorial descritivo de projeto de rede interna estruturada de telecomunicações A.2 Planta Cabeamento Secundário A.3 Planta normativa cabeamento A.4 Layout SEQ, detalhe do DGT e localização do ATTE

11 A.5 Simbologia B.1 Distribuidor geral de telecomunicações atual B.2 Equipamentos do PABX atual B.3 Armario de telecomunicações atual B.4 Passagem de cabos atual (saída da SEQ)... 66

12 LISTA DE QUADROS Quadro 1.1 Características dos cabos UTP Quadro 2.1 Distâncias máximas permitidas para cabeamentos de backbone Quadro 2.2 Requisitos para dimensionamento da sala de telecomunicações Quadro 3.1 Dimensionamento de cabos em eletrocalhas Quadro 3.2 Dimensionamento de cabos em eletrodutos Quadro 3.3 Setor da Secretaria Quadro 3.4 Setor da Copa Quadro 3.5 Setor do Estagio Quadro 3.6 Setor da Biblioteca Quadro 3.7 Setor do Diretor Quadro 3,8 Setor de Depósito Quadro 3.9 Setor de Diretoria de Serviço Quadro 3.10 Setor da Sala de Equipamentos Quadro 3.11 Setor do Corredor Quadro 3.12 Orçamento total... 55

13 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ANSI American National Standards Institute ATR Área de trabalho BNC Bayonet Neill-Concelman Cat. Categoria cm Centímetros db Decibéis E/O elétrico/óptico EIA Eletronic Industries Association FTP Foiled Twisted Pair Gbps Gigabytes por segundo IEC International Electrotechnical Commission IEEE Institute of Eletrical and Eletronic Engineers IP Internet Protocol ISO Internacional Organization for Standardization KHz Quilohertz m Metros m² - Metros Quadrados MAC Media Access Control Mbps Megabytes por segundo MHz Mega-hertz mm Milímetros NBR Norma Brasileira O/E óptico/elétrico PABX Private Automatic Branch Exchange PAM Pulse Amplitude Modulation PCM Pulse Code Modulation PT Pontos de telecomunicação PVC Polyvinyl chloride RDSI Rede Digital Integrada de Serviços RJ45 Registered Jack

14 STP Shielded Twisted Pair TIA Telecommunications Industry Association UTP Unshielded Twisted Pair

15 LISTA DE SÍMBOLOS Ω - ohm (unidade de resistência elétrica) % - porcentagem

16 SUMÁRIO INTRODUÇÃO MEIOS DE TRANSMISSÃO CABEAMENTO DE REDE CABO COAXIAL Cabo Coaxial Fino Cabo Coaxial Grosso Terminações em cabos coaxiais PAR TRANÇADO Cabos STP Cabos FTP Cabos UTP FIBRA ÓPTICA Sistema de Comunicação Óptica Fundamentos de Fibras Ópticas Interferências em Cabeamento Óptico Atenuação DISPOSITIVOS DE INTERCONEXÃO Hubs Switches Roteadores CABEAMENTO ESTRUTURADO CONCEITO EVOLUÇÃO PADRÕES UTILIZADOS SISTEMAS DE CABEAMENTO ESTRUTURADO... 32

17 2.4.1 Cabeamento Horizontal Cabeamento Vertical Área de Trabalho Sala de Telecomunicações Sala de Equipamentos Infraestrutura de Entrada PROJETO DE CABEAMENTO ESTRUTURADO CABEAMENTO SECUNDÁRIO CABEAMENTO PRIMÁRIO ÁREA DE TRABALHO (ATR) LISTA DE EQUIPAMENTOS CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO A ANEXO B... 64

18 16 INTRODUÇÃO Com o avanço da tecnologia e o consequente aumento da dependência de troca de dados entre computadores, as redes de computadores começaram a receber uma maior atenção. Hoje não se deve mais construir um prédio sem pensar em que tecnologias de telecomunicações serão utilizadas no mesmo, assim precavendo futuros problemas. (MARIN, 2009) Uma empresa precisa de plena confiabilidade em sua rede, para isso é necessário um projeto de rede correto, apto a receber modificações, de forma que não prejudique o funcionamento da mesma. O cabeamento estruturado oferece isso, flexibilidade, e muitas outras vantagens, tais como cabeamento mais confiável e integrar tecnologias diferentes no mesmo cabeamento. (PINHEIRO, 2003) Este trabalho tem como objetivo apresentar a importância de implantação de uma infraestrutura de cabeamento estruturado em um edifício independente do segmento utilizado pelo mesmo e também desenvolver um projeto baseado na normatização vigente. De acordo com essa normatização foi proposta uma nova infraestrutura de telecomunicações dentro do conceito de cabeamento estruturado. O cenário atual apresenta uma infraestrutura genérica que está perceptivelmente incorreta e sofrerá sérios problemas, pois foi montada para uma pequena quantidade de computadores e atualmente houve um crescimento, fato que deixa aparente as vantagens de uma análise prévia ao montar uma infraestrutura de redes de telecomunicações. O trabalho inicialmente apresenta as definições e o funcionamento do cabeamento estruturado, e também os padrões criados para serem utilizados no desenvolvimento do projeto. Essas definições foram extraídas da Norma Brasileira (NBR) e serviram de base para o desenvolvimento do projeto de cabeamento estruturado da FATEC de Lins. Por fim, têm-se as conclusões finais do trabalho.

19 17 1 MEIOS DE TRANSMISSÃO Para montar-se uma rede são necessários componentes de transmissão, tais como cabos de par trançado, coaxial, fibra ou até mesmo meios de transmissão nãoguiados, que não utilizam cabos. A utilização desses componentes varia de acordo com as necessidades do projeto, neste capítulo serão apresentados todos os componentes e suas características. 1.1 CABEAMENTO DE REDE Quando trata-se de meio de transmissão em cabeamento de rede, imaginase tráfego de informações entre dispositivos. Esse tráfego em redes de computadores é realizado por dois grupos: Meios guiados, como os fios de cobre (utilizados no cabo de par trançado) e os cabos de fibras ópticas e, por meios nãoguiados, como as ondas de rádio e raios laser transmitidos pelo ar. (PINHEIRO, 2003) O cabeamento de rede é o responsável por estabelecer fisicamente a conexão entre os dispositivos e acessórios conectados a rede. Neste ponto, vale ressaltar a importância de utilizar bons conectores, pois os mesmos podem criar ruídos elétricos, estabelecer contato elétrico intermitente ou até mesmo interromper o funcionamento de uma rede, caso estejam instalados de forma incorreta. (PINHEIRO, 2003) No panorama atual de cabeamento de redes, os meios guiados mais utilizados são os pares metálicos ou de fibra óptica, os quais tem como principal função o transporte dos sinais entre dispositivos de uma rede com o mínimo de degradação possível. (PINHEIRO, 2003) O cabo metálico tem interiormente seus sinais degradados por diversas características como a oposição ao fluxo de elétrons (resistência) e a oposição a mudanças de voltagem e corrente (reatância), já o cabo óptico sofre dispersão dos feixes de luz e da atenuação ao longo da fibra. (PINHEIRO, 2003) No entanto, o autor ainda salienta que o cabo metálico e óptico ficam expostos a ações internas e externas, ruídos elétricos também conhecidos como diafonia ou crosstalk, as quais podem atingir um nível alto, assim dificultando o

20 18 funcionamento das placas de rede. (PINHEIRO, 2003) 1.2 CABO COAXIAL Criado no final da década de1990, tinha como objetivo prover uma rede de telefonia que passava por um crescimento acelerado, havia a necessidade de efetuar múltiplas chamadas simultaneamente, o que estimulou a implantação de troncos de telefonia coaxial. O primeiro cabo coaxial de longa distância foi instalado entre Nova York e Filadélfia, no ano de 1920, e foi usado para conexões telefônicas a múltiplos canais e testes. (SHIMONSKI; STEINER; SHEEDY, 2010) O cabo coaxial consiste em um fio de cobre rígido que forma o núcleo, envolto por um material isolante que também é envolto por um condutor cilíndrico externo na forma de uma malha metálica, o qual é coberto por uma capa plástica protetora como ilustra a figura 1.1. (PINHEIRO, 2003) A principal vantagem do cabo coaxial é a distância em que se pode trabalhar. Devido a sua blindagem, possui uma melhor imunidade a ruídos, pois mantém uma capacitância constante e baixa, com pouca fuga eletromagnética, fator que permite um cabo de longa distância sem muita dispersão de sinal. (PINHEIRO, 2003) Figura 1.1 Estrutura do cabo coaxial Fonte: Pinheiro, 2003, p.10 Segundo Pinheiro (2003) a desvantagem deste cabo é o custo. O cabo

21 19 coaxial é relativamente mais caro do que o cabo de par trançado, porém não há só essa desvantagem. Existem alguns problemas que podem acontecer por mau contato nos conectores, situação que pode provocar a queda de toda a rede, devido a este cabo utilizar a topologia em barramento. O cabo coaxial é construído de tal forma que permite um alto fluxo de dados e uma ótima imunidade aos ruídos, fato que pode ser alterado devido ao comprimento do cabo. Cabos mais curtos permitem uma capacidade mais alta de transmissão de dados, diferente dos cabos longos, que tem uma menor taxa de transmissão. (PINHEIRO, 2003) Cabo Coaxial Fino Os cabos coaxiais finos são uma alternativa mais barata se comparada com cabos coaxiais grossos, que serão tratadas na próxima seção, ele tem um diâmetro de 0,35 cm (centímetros). Tornou-se mais usual na década de 1980, com o crescimento no uso de computadores pessoais. É mais maleável, o que o torna recomendável em instalações onde há muitas dobras e curvas. (SHIMONSKI; STEINER; SHEEDY, 2010) O cabo coaxial fino, também conhecido como cabo coaxial banda base, Thin Ethernet ou 10Base2, consiste em um fio de cobre rígido, que forma o condutor central, envolto por um material isolante, que por sua vez é envolto por um condutor cilíndrico na forma de malha entrelaçada, tudo coberto por uma capa plástica protetora. É utilizado para transmissão digital, possuindo impedância característica de 50 Ω. (PINHEIRO, 2003, p.11) Segundo Pinheiro (2003), as características principais de cabos coaxiais 10Base2 de impedância de 50 Ω são: Utilizam especificação RG-58 A/U; Tamanho máximo: 185 metros; Tamanho mínimo: 0,45 metro; Número máximo de segmentos: 5; Tamanho máximo total com repetidores: 925 metros; Tamanho máximo sem repetidores: 300 metros; Capacidade de pontos por cabo: 30; Taxas de transmissão: 10 a 50 Mbps (Megas por segundo); Topologia mais utilizada: em barramento; Transmissão em modo half duplex.

22 20 O cabo coaxial fino apresenta algumas vantagens em relação ao grosso, como a facilidade de instalação, por ser mais maleável, também sofre menos reflexões na transmissão em banda base, quando utilizado o cabo de 50 Ω e por ser mais imune aos ruídos eletromagnéticos de baixa freqüência. (PINHEIRO, 2003) Cabo Coaxial Grosso Usados em linhas externas (por serem rígidos e frágeis), que necessitam de uma capacidade de transmissão maior. Devido a sua difícil instalação, apenas redes com propósitos especiais optam por este tipo de cabo. (SHIMONSKI; STEINER; SHEEDY, 2010) O cabo coaxial grosso, também conhecido como cabo coaxial de banda larga, Thick Ethernet ou 10Base5, consiste em um fio de cobre rígido, que forma o núcleo, envolto por um material isolante, que por sua vez é envolto por um condutor cilíndrico de alumínio rígido, coberto por uma capa plástica protetora. Possui uma blindagem geralmente de cor amarela e seu diâmetro externo é de aproximadamente 10mm. (PINHEIRO, 2003, p.12) O cabo, em redes locais, é utilizado formando uma divisão da banda em dois canais, os canais de transmissão (Inbound) e canais de recepção (Outbound). De acordo com Pinheiro (2003), o cabo coaxial grosso, ilustrado na figura 1.2, é muito usado em redes locais para integração de dados, voz e imagens. O que mais o diferencia do cabo coaxial de banda base, é que o mesmo precisa de amplificadores analógicos, para amplificar periodicamente o sinal. Porém devido aos amplificadores, o cabo transmite o sinal apenas em um único sentido, problema que foi contornado utilizando sistemas de cabo duplo, onde 2 cabos dispostos em paralelo dividem a função de envio e recebimento, e a outra forma foi utilizando um único cabo que utiliza bandas de diferentes frequências para comunicação. A seguir são apresentadas as principais características de cabos coaxiais do tipo banda larga, segundo Pinheiro (2003): Especificação RG-213 A/U; Impedância característica: 75 Ω; Tamanho Máximo: 500 metros; Tamanho Mínimo: 2,5 metros; Numero máximo de segmentos: 5; Tamanho máximo total: metros; Taxas de Transmissão de Dados: 100 a 150Mbps (Varia de acordo

23 21 com o tamanho do cabo); Modo de Transmissão Full Duplex: Por variação em sinal de frequência. Figura Estrutura do cabo coaxial grosso Fonte: Pinheiro, 2003, p Terminações em cabos coaxiais Os cabos coaxiais possuem cinco tipos de conectores para serem utilizados em redes de computadores, segundo Pinheiro (2003), são os seguintes: Conector BNC (Bayonet Neill-Concelman), padrão macho para as pontas do cabo coaxial e fêmea para as placas de rede; Conector BNC tipo T, liga dois conectores macho ao conector fêmea da placa de rede, formada por duas entradas BNC fêmea e uma saída do tipo BNC macho; Conector BNC tipo I ou Barrel, utilizado na conexão das extremidades de dois segmentos de cabo coaxial; Conector Transceiver ou Vampiro, serve para ligar um cabo coaxial de banda larga (grosso) à estação; Conector BNC de terminação. Utilizado no final da rede, último segmento, para o término do sinal. O conector de terminação deve ter um cuidado especial, para que o sinal que chegue ao mesmo não seja refletido de volta ao se chocar na extremidade. Os terminadores devem absorver o sinal. Podem ser utilizados terminadores de 50 Ω ou de 75 Ω, dependerá do tipo de cabeamento coaxial utilizado. (PINHEIRO, 2003)

24 22 Figura 1.3 Tipos de conectores para cabos coaxiais Fonte: Pinheiro, 2003, p PAR TRANÇADO O cabo par trançado vem sendo cada vez mais utilizado substituindo o cabo coaxial, devido ao seu baixo custo, por oferecer facilidade de instalação e manutenção e também por trabalhar em velocidades com taxa de 10Mbps, 100Mbps ou mesmo 1Gbps (Gigas por minuto). (PINHEIRO, 2003) O nome de par trançado é devido aos fios, oito no total, serem entrelaçados em espiral a fim de reduzir o ruído e manter as propriedades elétricas constantes por toda sua extensão. Através do cancelamento, efeito que reduz a diafonia entre os pares, é reduzido o nível de interferência eletromagnética e de radio frequência, aumentando assim a capacidade de transmissão. (PINHEIRO, 2003) Cabos STP O cabo Shielded Twisted Pair (STP), consiste em um cabo de par trançado com blindagem, o qual possui duas blindagens internas, uma envolvendo todos pares, e outra interna envolvendo cada par, com o objetivo de diminuir a interferência, como ilustrado na figura1.4. (PINHEIRO, 2003)

25 23 Este cabo é utilizado na necessidade de um cabo de aproximadamente 100 metros, onde possuirá uma impedância de 150Ω com largura de banda de 300MHz (Mega-hertz). (PINHEIRO, 2003) Por possuir maior blindagem e isolamento o cabo STP torna-se fisicamente mais espesso, pesado e consequentemente caro. O mesmo é utilizado apenas em situações onde há muita interferência eletromagnética, mas nessas ocasiões, atualmente, está sendo substituído pelos cabos de fibra óptica que por sua vez tem melhor proteção e atingem uma banda maior de transmissão em longas distâncias. (PINHEIRO, 2003) Cabos FTP Figura 1.4 Estrutura de um cabo STP Fonte: Pinheiro, 2003, p. 18 Os cabos Foiled Twisted Pair (FTP) são cabos de pares trançados e blindados. Este tipo de cabo é indicado para uso em sistemas de cabeamento horizontais onde necessite de uma proteção extra contra ruídos. (PINHEIRO, 2003) Cabos UTP Estes cabos são formados por dois condutores isolados, trançados, formando um par e quatro pares agrupados formando o núcleo central. O núcleo é recoberto por uma blindagem em fita flexível de alumínio e recebe ainda um condutor estanhado de aterramento. O conjunto é recoberto pela capa externa em PVC. Essa construção é ideal para instalações que possam estar sujeitas a interferências eletromagnéticas acima do normal. (PINHEIRO, 2003, p.19) O cabo Unshielded Twisted Pair (UTP) mesmo por não ser blindado possui vantagens, como seu baixo custo, fácil instalação e manuseio e além disso possui

26 24 uma alta taxa de transmissão. (PINHEIRO, 2003) Figura 1.5 Estrutura de um cabo FTP Fonte: Pinheiro, 2003, p. 19 Devido a estas vantagens disponibilizadas, o cabo UTP logo foi padronizado tanto por projetistas como por fabricantes de equipamentos, que confiam no seu desempenho e confiabilidade. (PINHEIRO, 2003) A EIA/TIA se incumbiu de padronizar os tipos de cabos UTP dividindo-os em 5 categorias diferentes, apontando a impedância e os níveis de segurança de cada cabo, como está descrito no quadro abaixo. (PINHEIRO, 2003) Quadro 1.1 Características dos cabos UTP Impedância (Bitola AWG) Referência (Banda passante 100m) Aplicações (Telefonia e Dados) 150 Ω (26 AWG) 100 Ω (26 AWG) 100 Ω (24 AWG) EIA/TIA Cat. 1 EIA/TIA Cat. 2 (até 1 MHz) EIA/TIA Cat. 3 (até 16 MHz) UL nível III Telefonia Analógica(4 KHz) RDSI e Dados (2mbps) IEEE 10BaseT Token Ring (4 Mbps) Ethernet (10 Mbps) 100 Ω EIA/TIA Cat. 4 IEEE 10BaseT

27 25 (24 AWG) (até 20 MHz) UL nível IV Token Ring (4 Mbps e 16 Mbps) Ethernet (10Mbps) 100 Ω (24 AWG) EIA/TIA Cat. 5 (até 100 MHz) UL nível V IEEE 10BaseT e 100BaseT Token Ring (4 Mbps e 16 Mbps) Fonte: Pinheiro, 2003, p. 20 De acordo com Pinheiro (2003, p. 21) afirma que as categorias dos cabos podem ser classificadas da seguinte forma: As categorias 1 e 2 não são recomendadas pela EIA/TIA para utilização em novos projetos de cabeamento e, por esse motivo, não são especificadas quanto à banda de operação; A categoria 3 se aplica aos sistemas de cabeamento baseados em cabos de pares trançados, com impedância característica de 100 Ω. As características de transmissão deste sistema são especificadas para frequências de até 16MHz; A categoria 4 especifica a mesma descrição dos cabos da categoria 3, para frequências de operação até 20MHz; A categoria 5 especifica a mesma descrição das categorias anteriores, porém para frequências de operação até 100Mhz; Para aplicações acima de 100Mhz, deve-se optar pela categoria 5e (estendida) ou pela categoria 6 com requisitos para frequências de até 250Mhz. 1.4 FIBRA ÓPTICA A utilização de cabos ópticos em um sistema estruturado envolve além dos cabos alguns outros elementos que são necessários para o perfeito funcionamento, dentre estes alguns não são reconhecidos pelas normas para uso em um sistema estruturado. Alguns acessórios podem ser necessários para a instalação do sistema óptico, isso dependerá da complexidade da rede. (PINHEIRO, 2003) Sistema de Comunicação Óptica Um cabeamento óptico deve dispor de uma alta taxa de transferência e de uma mínima faixa de perda entre um transmissor e um receptor. No sistema de comunicação óptica, na etapa de transmissão, o sinal elétrico,

28 26 proveniente de modulações PCM (Pulse Code Modulation) ou PAM (Pulse Amplitude Modulation) do sistema Ethernet, é convertido em sinal óptico via um conversor E/O (elétrico/óptico), assim modificando sua forma de onda em relação ao sinal de entrada. (MARIN, 2009) Ao chegar no receptor, o sinal estará atenuado e com distorções adquiridas pelo canal de transmissão. O sinal é recebido por um conversor O/E (óptico/elétrico) onde torna a sua forma original, assim como era antes de passar pelo conversor E/O. (MARIN, 2009) Fundamentos de Fibras Ópticas Segundo Marin (2009), as fibras possuem duas categorias reconhecidas pelas normas: Monomodo e Multimodo. Ambas as categorias podem ser utilizadas em sistemas de cabeamento para telecomunicações em edifícios comerciais. As fibras multímodo são aquelas que apresentam vários caminhos (modos) para a propagação da luz por meio de seus núcleos. As fibras monomodo são assim classificadas por apenas permitirem que a luz se propague por um único caminho (modo) pelo interior de seus núcleos. (MARIN, 2009, p.104) Ainda sobre a fibra multimodo, a mesma pode ser classificada como índice degrau e índice gradual, onde a fibra de índice degrau possui um sinal luminoso mais atenuado e distorcido em relação a fibra de índice gradual. As fibras monomodo não possuem essas classificações justamente por não apresentar outros modos de propagação para os sinais luminosos. (MARIN, 2009) Interferências em Cabeamento Óptico Em um sistema de fibra óptica as causas mais relevantes de interferência são: absorção pelo material, irradiação devido às curvaturas, espalhamento pelo material (linear e não linear), perdas por modos vazantes, perdas por micro curvaturas, atenuações em emendas e conectores e perdas por acoplamento no início e no final da fibra. (PINHEIRO, 2003) Atenuação É a perda de potência na propagação do sinal, similar a perda de potência

29 27 causada pela propagação de sinais elétricos em condutores de cobre, porém com uma taxa muito mais baixa. Em comparação aos condutores metálicos, onde um canal de 100m de comprimento apresenta aproximadamente 26dB (Decibéis) (dependendo da categoria de desempenho do sistema de cabeamento) de atenuação, a fibra apresenta entre 1,0 e 3,5dB por quilômetro, tornando-a assim mais indicada para comunicações a longa distância. (MARIN, 2009) Segundo MARIN (2009) a atenuação em um enlace óptico pode ser determinada pelos seguintes fatores: Absorção, espalhamento, qualidade das terminações e fusões ópticas e raios de curvatura dos cabos ópticos. A absorção de parte do sinal luminoso que se propaga pelo núcleo da fibra ocorre devido a impurezas presentes no núcleo e depende do tipo de material usado na fabricação da fibra, bem como do comprimento da onda que está sendo transmitido por ele. (MARIN, 2009, p. 107) Segundo PINHEIRO (2003), no caso do espalhamento, o mesmo representa o desvio de parte da energia luminosa guiada pelas várias maneiras de propagação em diversas direções. Partículas presentes no núcleo das fibras são atingidas por sinais luminosos que se propagam por aí e os refletem e/ou refratam dentro do núcleo, causando perdas adicionais e aumentando a atenuação total da fibra óptica. (MARIN, 2009) Figura 1.6 Propagação da luz pelos cabos multimodo e monomodo Fonte: Marin, 2009, p. 105

30 28 Figura 1.7 Interferências em fibras ópticas Fonte: Pinheiro, 2003, p. 30 As qualidades das terminações e fusões ópticas também afetam a atenuação, assim como curvas que excedem os limites estabelecidos pelas normas e pelos fabricantes dos cabos ópticos. 1.5 DISPOSITIVOS DE INTERCONEXÃO Neste capítulo serão abordados alguns dos elementos que nos permitem interligar, de uma forma estruturada, e gerenciável (manutenção e configuração), alguns dos dispositivos que integram a rede. Estes aparelhos apresentam características próprias, e devido a este fato, a escolha do uso de cada um dependerá do que se faz necessário para que a rede forneça o desempenho que se espera. Dentre os dispositivos de interligação de rede geralmente usados, temos hub, o switch e o roteador. Cada um deles será descritos nos capítulos a seguir Hubs Já não tão usados nas redes atuais, os hubs fazem o papel de um centralizador, onde todos os dispositivos que fazem parte da rede se conectam, e

31 29 ele tem o papel de distribuir as informações que chegam para todas as portas, ou seja, a informação não é destinada apenas ao interessado, e sim a todos os aparelhos conectados a ele. Os hubs podem ser classificados em ativos ou passivos, onde os ativos reforçam o sinal que chega até eles, possibilitando assim que a extensão dos cabos aumente, já os passivos apenas repassam o sinal. Outra classificação seria a de hubs burros e inteligentes. Nos hubs inteligentes é possível gerenciá-los com o auxílio de softwares específicos, isso faz com que problemas na rede possam ser detectados e isolados com mais facilidade. Já os burros apenas repassam os dados e não é possível nenhum tipo de gerenciamento. (PEREIRA, 2005) Switches Os switches são bem parecidos com os hubs, ambos desempenham a função de concentrar as conexões dos dispositivos da rede, permitindo que vários aparelhos se conectem somente a ele, segundo Pereira (2005), eles foram desenvolvidos para suportarem uma maior largura de banda em redes ethernet. A diferença entre esses dois equipamentos da rede, é que os switches conseguem segmentar a rede, ou seja, cada porta trabalha na sua velocidade máxima, como se fosse um único nó (ponto da conexão no switch). Ele trabalha na camada de enlace, já que processam as informações que chegam até ele, como o endereço Media Access Control (MAC) de cada pacote, possibilitando que a mensagem seja entregue apenas ao seu destinatário, criando assim uma espécie de canal exclusivo entre origem e destino, com isso é possível que mais de uma máquina envie mensagens simultaneamente, aumentando a vazão de dados. Outro ponto importante é o gerenciamento de colisões (duas mensagens tentando chegar ao mesmo destino), para isso, o switch armazena a informação em um buffer até que a máquina destino esteja livre para recebê-la. (PEREIRA, 2005) Roteadores Diferente dos switches, os roteadores interligam redes distintas, isto quer dizer que é possível ter uma comunicação entre sub-redes, até mesmo se utilizarem protocolos diferentes. (PEREIRA, 2005)

32 30 Para explicar melhor esta forma de comunicação, pode-se imaginar uma rede que tem como endereço ip o número Com aparelhos como o hub, ou o switch, seria possível apenas a troca de dados entre dispositivos desta mesma rede, já com o roteador é possível interligar sub-redes com número ip de , ou , assim por diante. Segundo Zacker e Doyle (1998, p.29): Os roteadores operam na camada de rede do modelo OSI. Cada rede individual em um ambiente roteado é identificado com um endereço de rede exclusivo. Importante ressaltar que o roteador não modifica as informações de endereçamento de rede, os roteadores que integram a rede apenas necessitam conhecer o caminho, o endereço da rede de destino, adicionando tal rota no momento de sua configuração. (ZACKER; DOYLE, 1998)

33 31 2 CABEAMENTO ESTRUTURADO Montar uma rede de dados entre computadores é uma prática que requer um mínimo de conhecimento. É extremamente fácil encontrarmos redes montadas de qualquer forma, no improviso, sem sequer alguma orientação técnica, porém como já mencionado na introdução desse trabalho, esta prática de improvisar trará problemas futuros em eventuais mudanças que sejam necessárias na rede. O cabeamento estruturado foi criado com o intuito de disponibilizar técnicas para a montagem de uma rede onde possam ser interligados sistemas de comunicação como dados, voz, imagens na mesma infraestrutura de cabeamento. 2.1 CONCEITO O cabeamento estruturado pode ser definido como um sistema que padroniza cabos de diferenciados segmentos dentro de um ambiente de modo que seja facilitado o remanejamento de uma tomada, por exemplo, de dados para voz, com isso evitando que sejam feitos ajustes equivocados, assim perdendo o controle do planejamento da rede. (PINHEIRO, 2003) Este sistema também auxilia no crescimento da rede, sendo que no planejamento é definido o número de máquinas por metro quadrado e não a quantidade de usuários ou a possível alteração da localização dos equipamentos, assim evitando uma montagem de tomadas de telecomunicações utilizando patch cords com tamanho fora do padrão, para atender usuários que mudam de lugar desfazendo o projeto. (PINHEIRO, 2003) 2.2 EVOLUÇÃO Em meados de 1980 dificilmente o cabeamento seria um quesito a se pensar no projeto de construção de um edifício. Os meios de comunicações só seriam planejados após a conclusão da construção, assim dificultando qualquer padronização. (MARIN, 2009) Dificilmente seria possível conseguir uma padronização na rede como um todo, porque cada tecnologia (telecomunicações, controle, elétrico, etc.) pertencia a empresas diferentes. (PINHEIRO, 2003)

34 32 Com a evolução rápida da tecnologia, houve um aumento de requisitos para os sistemas, assim cada vez mais precisando de maior banda para transmissão de dados, voz e outros, mas o problema é que cada tecnologia tinha suas patentes e na maioria das vezes uma não era compatível com a outra. Isto também tornaria um problema para o suporte, desde que só os fabricantes podiam fazê-lo, tornando assim o custo elevado. (PINHEIRO, 2003) Como a tecnologia caminha em um ritmo acelerado, os serviços começaram a ser padronizados e integrados, utilizando mais velocidade e precisando de mais confiabilidade, quesitos os quais não dispunha o cabeamento não estruturado. (PINHEIRO, 2003) 2.3 PADRÕES UTILIZADOS Devido ao problema encontrado com a evolução do sistema de rede estruturado, foram organizados comitês técnicos sob a orientação de organizações como EIA/TIA para discutir a padrões a serem criados. A partir daí surgiriam as normas que hoje são utilizadas para projetar uma rede estruturada. (MARIN, 2009) O objetivo destas normas criadas foi justamente acabar com o problema de tecnologias incompatíveis, e tornar os equipamentos passíveis a serem utilizados junto a outros de fabricante diferente em conjunto, além de definir vários padrões a serem seguidos. (PINHEIRO, 2003) Várias normas têm sido publicadas, como a brasileira NBR-14565:2007, a internacional ISO/IEC :2002 2ª Edição, o novo conjunto de normas americanas ANSI/TIA-568-C (C.0, C.1 e C.3), a europeia em 50173:2002, entre outras. (MARIN, 2009, p.23) 2.4 SISTEMAS DE CABEAMENTO ESTRUTURADO Para facilitar a manutenção de cada sistema, os serviços foram integrados de forma que dados, imagens e voz pudessem ser transmitidos em um mesmo sinal, oferecendo melhores alternativas no caso de necessidade de manutenção sobre cada serviço. Inicialmente, quando cada serviço trabalhava individualmente, era um transtorno o suporte, pelo fato de necessitar diferentes empresas. O sistema de cabeamento estruturado, de forma padronizada, atende as necessidades destes edifícios. A seguir serão apresentados os subsistemas em um sistema de cabeamento estruturado com termos baseados na norma internacional

35 33 Internacional Organization for Standardization/ International Electrotechnical Commission ISO/IEC 11801:2002 2a edição, na série das normas American National Standards Institute/ Telecommunications Industry Association (ANSI/TIA-568- C(C.0,C.I,C.2 e C.3)) enfatizando a brasileira NBR-14565:2007. (MARIN, 2009) Cabeamento Horizontal Segundo Marin (2009) é a parte do sistema que leva os cabos a partir de um distribuidor de piso até as tomadas de telecomunicações das áreas de trabalho. O nome definido é devido ao fato do cabeamento ser lançado de forma horizontal entre os ambientes, geralmente passando por eletrocalhas, dutos sob o piso, bandejas suspensas presas ao teto ou sobre a laje ou forro. A topologia básica do cabeamento horizontal é a estrela, devido a necessidade da tomada da área de trabalho estar diretamente conectada a um distribuidor de piso, ilustrado pela figura 2.1. Figura Subsistema de cabeamento horizontal Fonte: Marin, 2009, p. 36 Na figura 2.2, pode-se ver o funcionamento da distribuição horizontal, os patch panels de onde se originam os cabos que terminam nos pontos de telecomunicações (PT) das Áreas de Trabalho (ATR) do mesmo pavimento onde se encontra o distribuidor de piso. Logo abaixo também estão localizados os switches Ethernet, que entregam as conexões aos usuários da área de trabalho do pavimento onde o mesmo está localizado. (MARIN, 2009).

36 34 Figura Distribuição horizontal com switches e patch panels. Fonte: Marin, 2009, p. 37 O cabeamento entre o distribuidor de piso instalado na sala de telecomunicações do pavimento e a tomada de telecomunicações da área de trabalho não podem exceder 90 metros de comprimento assim como os patch cords, cabos de conexão entre a tomada de telecomunicação e á Área de Trabalho, não devem exceder 3 metros. De acordo com Marin (2009), os cabos reconhecidos pelas normas NBR-14565:2007 (onde o cabeamento horizontal é denominado Cabeamento Secundário), ISO/IEC 11801:2002 2ª edição e ANSI/TIA-568-C.I são: Cabo de pares trançados Categoria 5e ou superior(os cabos de categoria 5 não são mais reconhecidos pelas normas atuais) de quatro pares, 100Ω UTP ou F/UTP; Cabo de pares trançados Categoria 3 de quatro pares, 100 Ω UTP ou F/UTP. Da mesma forma também são reconhecidas as seguintes opções de cabos ópticos, os quais nestes sistemas são de duas ou quatro fibras: cabo de fibra óptica, multimodo, 62,5/125 μm; cabo de fibra óptica, multimodo, 50/125 μm. A escolha dos cabos para utilização no projeto deve ser feita mediante os serviços que serão já aplicados no projeto presente e prevendo necessidades futuras. (MARIN, 2009) Um tipo de cabeamento prático que não é muito utilizado é substituir o lançamento horizontal de cabo redondo, de quatro pares, por um cabo flat ( chato ), também conhecido como undercarpet (usualmente instalado sob um tapete ou carpete). Neste sistema as tomadas são instaladas em uma caixa de piso. (MARIN, 2009)

37 35 Os patch cords (cordões de manobra), muito utilizados para conexão entre os switches e patch panels, ou da Tomada de Telecomunicações à Área de Trabalho. O tamanho máximo entre distribuidor de piso e área de trabalho, não deve exceder 10m, considerando 7m entre o distribuidor de piso e a tomada de telecomunicações e 3m entre a tomada e a área de trabalho. (MARIN, 2009) Há duas formas utilizadas para interconexão entre o equipamento ativo de rede de dados (switches, por exemplo) ao cabeamento horizontal, podem ser feitos por meio de conexões cruzadas (figura 2.3) ou por meio de interconexão. (MARIN, 2009) Figura Método de conexão cruzada Fonte: Marin, 2009, p. 39 A conexão cruzada é basicamente o espelhamento das saídas de um equipamento ativo em um patch panel ou grupos de patch panels de acordo com a quantidade de portas utilizadas na situação. Esse modo oferece a possibilidade de separar os equipamentos ativos da rede e os componentes de distribuição do cabeamento (patch panels), porém esta configuração não é muito utilizada pelo fato de na maioria das vezes ambos os equipamentos estarem localizados juntos, levando em questão também o custo, em salas fechadas com acesso limitado. (MARIN, 2009) Segundo Marin uma finalidade importante da conexão cruzada é a interconexão do cabeamento de backbone e o horizontal. Para se fazer uma conexão entre o equipamento ativo ao cabeamento horizontal, o meio de interconexão pode ser uma opção.

38 36 Assim como explica o autor: O método de interconexão, pode também ser utilizado para a conexão do equipamento ativo de rede ao cabeamento horizontal. Neste caso, os equipamentos tem as extremidades dos patch cords (cordões de equipamentos) diretamente conectadas em suas saídas RJ45 e as outras ás respectivas portas do patch panel correspondente. (MARIN,2009, pg. 41) Figura Conexão cruzada entre backbone e cabeamento horizontal Fonte: Marin, 2009, p. 40 Figura Interconexão no cabeamento horizontal Fonte: Marin, 2009, p. 41 Portanto, independentemente da configuração utilizada pelo projetista no cabeamento horizontal, as limitações de comprimento determinadas devem ser respeitadas. (MARIN, 2009)

39 Cabeamento Vertical É a parte do sistema de cabeamento estruturado que serve para interconectar a sala de telecomunicações, sala de equipamentos e infraestrutura de entrada principal do edifício. (MARIN, 2009) O cabeamento vertical também adota a topologia estrela, no caso onde o ponto central pode ser tanto a sala de telecomunicações, como a sala de equipamentos. (NBR-14565:2007) Segundo Marin (2009) foi selecionada a topologia estrela com até dois níveis hierárquicos pelo fato de oferecer um arranjo físico para um cabeamento flexível, lógico e econômico desta maneira disponibilizando uma ampla variedade de aplicações a serem implementadas no sistema, inclusive aplicações que necessitam de topologia diferentes, como barramento ou anel. A figura 2.6 mostra uma configuração do cabeamento vertical estrela com hierarquia. Figura Topologia estrela com hierarquia Fonte: Marin, 2009, p. 52 Existem mais configurações de conexão entre distribuidores de edifício e de piso, reconhecidas pelas normas. A topologia estrela é geralmente utilizada para redes de dados e voz em edifícios comerciais, que hoje são a grande maioria, porém topologias como barramento anel são utilizadas, por exemplo, em sistemas de automação. (MARIN, 2009) Os cabos reconhecidos pelos padrões para implementação do subsistema de cabeamento vertical, segundo Marin (2009) são os seguintes: Cabo UTP de quatro pares, 100 Ω;

40 38 Cabo F/UTP de quatro pares, 100 Ω; Cabo UTP multipares; Cabo óptico multímodo 62,5/125 μm ou 50/125 μm; Cabo óptico monomodo. Ainda em categorias de cabos, o autor as classifica pelo seu desempenho da seguinte forma: As categorias de desempenho dos cabos metálicos reconhecidas pelos padrões são 3, 5e (Enhanced), 6 e Categoria 7/Classe F. Cabos multipares, só podem ser utilizados para aplicações de voz (telefonia) e nestes casos podem ser de categorias inferiores. (MARIN, 2009) O quadro 2.1 apresenta com os comprimentos máximos para o cabeamento de backbone (de edifício e de campus) para cabos de diferentes tipos. Essas distâncias se aplicam entre um distribuidor de campus e qualquer distribuidor de piso em um edifício comercial. Esses limites são definidos nas normas NBR-14565:2000, ISO/IEC 11801:2002 2ª edição e ANSI/TIA-568-C.I. (MARIN, 2009) Quadro 2.1 Distâncias máximas permitidas para cabeamentos de backbone Tipo de cabo Distância (m) Descrição/Aplicação Fibras monomodo 3000 Cabos OS- I Fibras multimodo 2000 Cabos de 50/125 ou 62.5/125 Cabos balanceados Classe A 2000 Voz, PABX (até 100kHz) Cabos balanceados Classe B 200 RDSI (até 1MHz) Cabos balanceados Classes C, D, E e F 100 Alta velocidade (Até 600MHz) Fonte: Marin, 2009, p. 55 As figuras 2.7 e 2.8 ilustram dois tipos diferentes de cabeamento de backbone: Backbone de edifício interconecta diferentes pavimentos dentro de um mesmo edifício conforme a figura 2.7. Backbone de campus interconecta dois ou mais edifícios em uma mesma área (campus) conforme ilustrado na figura Área de Trabalho