Elementos de Projeto de Redes Locais Estruturadas

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1 Universidade Federal do Pará Instituto de Tecnologia (ITEC) Faculdade de Engenharia da Computação (EngComp) Elementos de Projeto de Redes Locais Estruturadas Prof. Marcelo Barretto Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas

2 Evolução Introdução Mainframe CPDs para alguns escolhidos Micros Micros para Usuários Leigos CIs ainda fechados Redes mal fabricadas e mal compradas REDES Nomes Introdução REDES Redes de Transmissão de Dados Redes de Computadores Redes de Comunicação de Dados

3 Definição: Introdução Rede de Computadores é coleção interconectada de computadores autônomos Andrew Tanenbaum Introdução Classificação, segundo o Tanenbaum Distância entre Processadores Processadores localizados no(a) mesmo(a) 1 m Metro quadrado 10 m Sala 100 m Prédio 1 Km Campus 10 Km Cidade 100 Km País 1000 Km Continente Km Planeta PAN LAN / WLAN MAN / WMAN WAN Internet

4 Redes de Computadores Introdução LAN MAN WAN WAN Gateway WAN WAN LAN Modelo de Aplicações Introdução

5 Uma rede vista de fora Introdução Servidores Intel Mainframe Servidores RISC Supercomputador Uma rede vista de dentro Introdução Aplicação Aplicação Apresentação Apresentação Sessão Sessão Transporte Transporte Rede Rede Rede Rede Enlace Enlace Enlace Enlace Físico Físico Físico Físico

6 Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas Infraestrutura Então, a infraestrutura física não pode estar assim!

7 Infraestrutura Nem assim! Infraestrutura Nem assim!

8 Infraestrutura Deve estar assim! Infraestrutura Objetivo do projeto estruturado: Organizar e unificar o sistema de cabeamento existente e de novos sistemas que forem adotados Obs: Unificar significa usá-lo para dados, voz e imagem Fonte:

9 Infraestrutura Existem normas a seguir! IEEE Std 802 Overview and Architecture IEEE Std 802.1B e 802.1K LAN/MAN Management IEEE Std 802.1D MAC Bridges IEEE Std 802.1E System Load Protocol IEEE Std 802.1F Common Definition and Prodedures for IEEE 802 management Information IEEE Std 802.1G Remote Media Access Control Bridging IEEE Std 802.1H - LAN/MAN Management IEEE Std 802.1Q Virtual Bridged Local Area Networks (VLANs) IEEE Std Link Logical Layer (LLC) IEEE Std CSMA/CD Ethernet IEEE Std Token-Bus Infraestrutura Existem normas a seguir! (cont.) IEEE Std Token-Ring IEEE Std DQDB (MAN) IEEE Std IEEE Recommended Practice for Broadband LANs IEEE Std LAN/MAN Security SDE IEEE Std WLAN (MAC + PHY) Wi-Fi IEEE Std Demand Priority Access Method IEEE Std WPAN (MAC + PHY) Bluetooth IEEE Std Standard Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access (BWA) Systems WiMAX IEEE Std Resilient Packet Ring Acces Method and Physical Layer Specifications

10 Infraestrutura de Redes Ambiente-alvo das Redes Locais REDES LOCAIS Redes p/ Automação Industrial Redes p/ Automação Residencial Redes p/ Automação Predial Infraestrutura de Redes Área física das Redes Locais REDES LOCAIS p/ Automação Predial Em um único prédio Em poucos prédios Em planta de Campus

11 Infraestrutura de Redes Infraestrutura física das Redes Locais REDES LOCAIS Usando pares metálicos Cabeadas Usando fibras ópticas Sem Fio De Computação Móvel Infraestrutura de Redes Combinações de Redes Wireless e Computação Móvel Wireless Móvel Aplicações Sim e Não Não Desktops em escritórios Sim e Não Sim Notebook numa sala de hotel Sim Não Redes não cabeadas em prédios antigos Sim Sim Escritório Portátil ou Fones móveis

12 Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas Antigamente... Redes Cabeadas Topologia em Barra Cabeamento em Barra

13 Antigamente... Redes Cabeadas Ethernet 10 Base 5 Cabo Coaxial Ethernet Grosso Transceptor Cabo Transceiver Ethernet sob encomenda Cabo Transceiver Ethernet (< 50 metros) Placa de Rede Conector AUI Topologia em Barra Cabeamento em Barra Depois... Redes Cabeadas Topologia em Barra Cabeamento em Estrela

14 Hoje... Redes Cabeadas Switch Central Switches de Borda Hoje... Redes Cabeadas Backbone de Servidores Backbone da Rede

15 Hoje... Redes Cabeadas Rede Primária Rede Secundária Redes Cabeadas Norma para Par Trançado não Blindado (UTP) Cabeamento Horizontal 90 m 24 U 2 U Patch Panel PC Cable Patch Cord 1 U Switch Área de Trabalho Armário de Telecomunicações

16 Redes Cabeadas Par Trançado não Blindado (UTP) PC Cable ou Patch Cord Tomada 4x2 4 pares trançados Redes Cabeadas Par Trançado não Blindado (UTP)

17 Fibra óptica Redes Cabeadas Multimodo Monomodo Fibra óptica Redes Cabeadas Conectores ópticos mais usados hoje Conector MT-RJ Conector SC

18 UTP e Fibra óptica Redes Cabeadas Switch usando 2 meios físicos diferentes Switch 1 Fibra Switch Central Switch 2 Fibra UTP Switch 3 Rack Central Redes Cabeadas Exemplo de Projeto Executado Seduc 2002 Antes e depois

19 Redes Cabeadas Exemplo de Projeto Executado Patch Panel e Guia de Cabos Redes Cabeadas Exemplo de Projeto Executado Switch de Borda Switch Central DIO e Guia de Cordões Ópticos

20 Redes Cabeadas Exemplo de Projeto Executado Prefeitura de Parauapebas Rack de Transceptores Redes Cabeadas Lembrando... existem normas ANSI/TIA/EIA 568-C.0, C.1, C.2, C.3 Cabeamento para edifícios comerciais ANSI/TIA/EIA 569 Infra-estrutura para suportar o cabeamento TIA/EIA 606-A Identificação de Infra-estrutura ISO/IEC Cabeamento genérico para um raio de até 3 km ANSI-J-STD-607-A Aterramento para informática NBR-5415 Instalação Conjunta de Cabos de Telecomunicações e Cabos de Energia NBR Procedimento Básico para Elaboração de Projetos de Cabeamento Estruturado

21 Mais normas... Redes Cabeadas Boletins Técnicos TSB 67 Testes de Desempenho de Transmissão TSB 75 Escritórios i Modulares com tomadas multiususário i TSB 72 Cabeamento de Fibra Óptica Centralizado TSB 95 Novos parâmetros de Teste para uso com Gigabit Ethernet Normas ISO e EIA ISO Categoria Utilização Cat 1 Serviços telefônicos e dados de baixa velocidade Cat 2 RDSI e circuitos T1/E1-1,536 Mbps/2,048 Mbps Classe C Cat 3 Dados até 16 MHz, incluindo i 10Base-T e 100Base-T Classe B Cat 4 Dados até 20 MHz, incluindo Token-Ring e 100Base-T Classe D Cat 5 Dados até 100 MHz, incluindo 100Base-T4 e 100Base-TX Cat 5e Dados até 100 MHz, incluindo 1000Base-T e 1000Base-TX Classe E Cat 6 Dados até 250 MHz, incluindo 1000Base-T e 1000Base-TX Classe F Cat 7 Dados até 600 MHz Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas

22 Alguns nomes WLAN - Do termo em inglês Wireless Local Area Network aplicado especificamente para redes locais. WLANs não devem ser confundidas com: WMANs (Wireless Metropolitan Area Networks): redes metropolitanas, usando transmissão de pacotes via rádio ou WWANs (Wireless Wide Area Networks): redes de longa distância, usando transmissão de dados via telefone celular ou WPANs (Wireless Personal Area Networks): redes domésticas. Wi-Fi é uma logomarca registrada da Wireless Ethernet Compatibility Alliance, um grupo fundado pela Cisco, 3Com, Intersil, Agere, Nokia e Symbol. Produtos Wi-Fi são baseados no padrão IEEE b Distâncias cobertas N-WAN B-WAN WLAN WPAN B-WAN - Broadband WAN N-WAN - Narrowband WAN

23 Dados Comparativos WPAN WLAN B-WAN N-WAN Padrões Bluetooth a,11b, 11g LMDS, MMDS GSM, CDMA,GPRS, 2.3-3G Velocidade < 1 Mbps 2 54 Mbps 1 10 Mbps Kbps Range Curto Médio Médio-Longo Longo Aplicações Peer-to-peer Redes de empresas Area Metropolitana PDAs, Fones móveis, celulares Praticidade

24 Praticidade Zona de Cobertura AP 1 AP 2 AP 3 AP 4 AP 5 AP 6 AP 7 Viabilidade

25 Popularidade Notebooks, handhelds, palmtops, smartphones, máquinas digitais atuais já incorporam interface wireless 11a/b/g Solução rápida para redes locais itinerantes Solução simples para redes de planta de Campus Wi-Fi é estrela no campo da comunicação sem fio Raio de cobertura típico de 100 m para ambientes indoor Raio de cobertura típico de 500 m para ambientes outdoor Mais de 1 bilhão de pessoas já usam dispositivositi wireless Solução de bridges sem fio para redes cabeadas muito utilizada Produtividade AP ou Bridge sem fio

26 Queda no Custo e Aumento da Velocidade Wireless LAN Custo/usuário Wired LAN Ano Existem padrões Pilha de Protocolos IEEE Camadas Superiores Sub-camada MAC LLC - Controle de Enlace Lógico Camada de Enlace de Dados Infrared FHSS DSSS a OFDM b HR-DSSS g OFDM Camada Física

27 Existem padrões na camada física FHSS DSSS Infravermelho Difuso (saiu do padrão!) OFDM O mesmo usado no padrão WiMAX p/ WMANs! Métodos em Wi-Fi e WiMAX IEEE b 11a 11g 16 11n FHSS DSSS X X X X X OFDM X X X X Infravermelho X Ordem cronológica

28 OFDM (Orthogonal Frequence Division Multiplexing) Técnica de transmissão multiportadora, bidirecional, de alta velocidade, para comunicação de dados wireless Utilizada no padrão (WiMAX), projetado para redes metropolitanas 8 canais de 20 MHz Cada um dos canais é dividido em 52 subportadoras com 300 KHz de largura As subportadoras são transmitidas em paralelo, significando que enviam e recebem simultaneamente OFDM (Orthogonal Frequence Division Multiplexing) 8 canais de 20 MHz (na banda de 5.0 GHz) 52 subportadoras 300 KHz enviam e recebem simultaneamente 300 MHz 1 canal de 20 MHz

29 Taxas e Frequências em Wi-Fi IEEE b 11a 11g 11n Taxa máxima (Mbps) Frequência (GHz) 2,4 2,4 5,0 2,4 2,4 e 5 Obs.: 54 Mbps é o pico teórico para dispositivos 2,4 GHz Modos definidos pelo padrão Modo Infraestrutura

30 Modos definidos pelo padrão Modo Ad-hoc Padrões IEEE até 2 2,4 Ghz IEEE b até 11 2,4 IEEE a até 54 5 GHz IEEE e Padrão proposto para QoS em WLANs IEEE f padrão de comunicação AP-to-AP multivendedor IEEE g inicia em 22 Mbps e vai a 54 2,4 GHz IEEE h (em andamento) - melhorar a camada física do 11a para suportar 5,0 GHz IEEE i padrão proposto para segurança em WLANs IEEE n novo padrão

31 Padrão n Taxas de transferências disponíveis: de 65 Mbps a 600 Mbps (oficialmente i l t 450 Mbps) ) Método de transmissão: MIMO-OFDM Faixa de freqüência: 2,4 GHz e/ou 5 GHz Wi-Fi CERTIFIED for n draft 2.0 Usa canais de 40 MHz que aumentam as taxas de transmissão em relação a 11a/b/g que usa canais de 20 MHz Opera nas taxas de: 60, 120, 180, 240, 360, 480, 540 e 600 Mbps Padrão n MIMO significa Multiple Input Multiple Output: Usa o efeito de Multipath para melhorar a comunicação Usa N transmissores e M receptores Cada um dos N transmissores pode alcançar os M receptores, via um path diferente no canal Usa múltiplas antenas São transmissões simultâneas no mesmo canal Opera na configuração máxima 4 x 4:4, onde C x A:B é: C é o número de streams de dados que o rádio pode usar A é nr máximo de antenas de transmissão B é nr máximo de antenas de recepção

32 Padrão n Instalações via Rádio: 1. Prefeitura Mun. de Óbidos 2. Secretaria Mun. de Promoção Social 3. Secretaria Mun. de Infra. e terras 4. Centro Mun. De Saúde 5. Unidade de Saúde (Pref.) 6. Centro Irmã Firmina 7. Esc. Felipe Patroni 8. Esc. São Francisco 9. Seduc URE 10. Fórum 11. Rádio Missões da Amazônia 12. WC Canto 13. Charlet Nunes 14. Detran 15. Câmara Municipal de Óbidos Instalações via Fibra Óptica: 1. Secretaria Municipal de Educação 2. Secretaria Municipal de Saúde; 3. Secretaria Municipal de Agricultura e Abastecimento 4. Delegacia de Polícia 5. Prelazia 6. Rádio Comunitária Exemplo de projeto executado: Backbone de Óbidos

33 Backbone de Óbidos - Fase 2 Backbone de Óbidos - Fase 2

34 Exemplo de projeto executado Antena e Pára-raios Captor de raios Antena Direcional Semi-parabólica 24 dbi

35 Exemplo de projeto executado Entrada do cabo coaxial no prédio Rádio no interior do Rack Antena e Pára-raios Rack + Nobreak + Quadro elétrico

36 Exemplo de projeto executado Caixa Hermética com rádio + transceptor + alimentação

37 Exemplo de projeto executado Quadro elétrico Rack do POP

38 Backbone de Óbidos Racks 1 e 2 Backbone de Óbidos Rack 2 em cima do Rack 1

39 Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas A idéia era: Conclusões Dar uma olhada rápida nos problemas e soluções no projeto de infraestrutura de rede cabeada e não cabeada Focar de maneira superficial e prática nos projetos de rede efetivamente executados Motivar alunos que se interessem por infraestrutra de redes locais de computadores na sua forma profissional i Ressaltar que Engenheiros de Computação tem habilitação pelo CREA para realizar esse tipo de projeto

40 Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas Perguntas

41 Muito Obrigado!

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