CABEAMENTO ESTRUTURADO (PARTE II)

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1 CABEAMENTO ESTRUTURADO (PARTE II) Objetivos Na parte I, foram tratados alguns conceitos relacionados à instalação de cabeamento estruturado e assuntos correlatos. A parte II apresenta conceitos complementares aos estudados na parte I. Estes conceitos visam fornecer informações que irão auxiliar escolha de tecnologias para projetos específicos. Introdução Para a interligação dos diversos subsistemas de cabeamento já estudados, são utilizados meios de transmissão. A importância de conhecê-los auxilia principalmente na determinação mais adequada na especificação e instalação em cada projeto em questão, impedindo ou minimizando a ocorrência de determinados problemas, como por exemplo, distorções do sinal transmitido. MEIOS DE TRANSMISSÃO Os meios de transmissão estão localizados abaixo da camada física, sendo, porém diretamente controlados por ela. Se fôssemos atribuir os meios de transmissão a uma camada, esta camada seria denominada de Camada Zero. A Figura 1 exemplifica a posição dos meios de transmissão em relação à camada física. EMISSOR RECEPTOR Camada física Camada física Meio de transmissão Figura 1 Meio de Transmissão e a Camada Física Em termos gerais, um meio de transmissão, pode ser definido como qualquer coisa capaz de transportar informações de uma origem a um destino. Em comunicação 1

2 de dados, a definição de meios de transmissão é mais específica. O meio de transmissão pode ser o espaço (ar), um cabo metálico ou um cabo de fibra óptica, sendo estes dois últimos também denominados meios de transmissão guiados. Devido ao foco da disciplina de cabeamento estruturado, nosso escopo irá se ater somente aos meios de transmissão guiados. Meio de transmissão Guiado Não Guiado Figura 1a Meios Físicos de Transmissão MEIOS DE TRANSMISSÃO GUIADOS PARA CABEAMENTO ESTRUTURADO As normas aplicáveis a sistemas de cabeamento estruturado reconhecem vários tipos de cabos como meios físicos guiados aceitos para a implementação desses sistemas, entre os quais: Cabos metálicos: que podem ser coaxiais e par trançado (também denominados de cabos balanceados), normalmente de cobre. Fibras ópticas: monomodo e multimodo. Para a correta instalação e emprego dos diferentes tipos e categorias de meios de transmissão metálicos e não metálicos que serão abordados a seguir, recomenda-se sempre seguir as recomendações específicas de cada fabricante. CABOS COAXIAIS O cabo coaxial (figura 2a) é um tipo de cabo condutor usado para transmitir sinais, sendo constituído por diversas camadas concêntricas de condutores e isolantes, daí o nome coaxial, ou seja, um núcleo de metal condutor revestido por um material isolante (dielétrico) e rodeado por uma blindagem metálica, tudo isso recoberto por uma camada plástica, o que permite transmissões de freqüências muito elevadas e isto para 2

3 longas distâncias. O cabo coaxial pode ser utilizado nas diversas topologias físicas, principalmente em barramento. Existe no mercado uma ampla variedade de cabos coaxiais, os parâmetros a considerar para cabos coaxiais são características como o material do núcleo condutor, material dielétrico, tipo e material da malha além da capa, isolação e diâmetro. As características elétricas como resistência, capacitância, impedância e atenuação são extremamente críticas para uma operação correta. Para aplicações de CATV, CFTV e vídeo o mais utilizado é o cabo de 75Ω (RG-59, RG-6 ou RG-11). Para comunicações em redes de computadores e ou digitais em banda básica utilizam o cabo de 50Ω (RG-58 think-net ou cheap-net e o RG-8 think-net ou yellow cable). Nos cabos coaxiais o sinal é transmitido pelo condutor central, a malha externa é ligada a referência de terra, formando uma blindagem, para evitar a entrada e saída de ruídos. (a) (b) Figura 2 Partes que formam os cabos coaxiais A seguir são apresentadas em maiores detalhes as descrições de cada uma das partes mostradas na figura 2b. 3

4 NÚCLEO CONDUTOR O núcleo Condutor ou Condutor Central pode ser de cobre nu ou aço revestido de cobre. O núcleo de cobre nu fornece um ótimo desempenho na transmissão de sinal. Como por exemplo, sinal de vídeo de CFTV, que devido ao fato do sinal de vídeo de CFTV ser um sinal de vídeo banda-base (sem modulação) e com componentes com freqüências relativamente baixas em comparação com o sinal de vídeo de TV a cabo, a resistência baixa a sinais D.C, que o cobre fornece irá melhorar muito a transmissão do sinal de vídeo. Os cabos coaxiais também podem ser construídos a partir de um condutor central de aço coberto por uma camada de cobre. O núcleo de aço coberto por cobre fornece uma maior distância de transmissão de sinal, enquanto a cobertura de cobre fornece o caminho para o sinal de RF. Esta técnica de construção é usada devido ao fato de que quanto mais alta a freqüência de um sinal eletrônico transmitido, mais próximo da superfície exterior do condutor será o caminho percorrido pelo sinal. Este fenômeno é chamado efeito skin (efeito de pele). Um condutor de aço com cobertura de cobre tem uma resistência D.C. muito mais alta que o cobre puro e tem uma atenuação bastante superior aos componentes de baixa freqüência do sinal de vídeo de CFTV. De qualquer maneira mesmo tendo um custo mais baixo do que o cabo com cobre puro o condutor de aço com cobertura de cobre não é adequado ao sinal de vídeo (banda-base) e, portanto não é recomendado para a utilização em sistemas de CFTV. Este tipo de cabo normalmente é o ideal para aplicações de CATV (TV a cabo) onde o sinal é modulado em alta freqüências (referente aos canais específicos) e outras aplicações de RF devido as características de transmissão do efeito pele para freqüências altas. Figura 3 Comparação entre núcleos de cabo coaxial O gráfico de atenuação da figura 4 mostra a diferença entre os cabos coaxiais de cobre puro e aço coberto por cobre. Verifique as diferenças especialmente a faixa de baixas freqüências onde as informações dos pulsos de sincronismo são transmitidas. 4

5 Figura 4 Comparação da diferença de atenuação entre os núcleos de cabos coaxiais de cobre puro e aço coberto por cobre. Verificamos as grandes diferenças de atenuação entre os dois materiais. Se o cabo escolhido for o de aço com revestimento de cobre, ocorrerá uma atenuação nas baixas freqüências e os pulsos de sincronismo poderão sofrer perdas significativas, possivelmente ocasionando distorções no sinal de vídeo. MATERIAL DIELÉTRICO O material dielétrico de um cabo coaxial é outro ponto que também deve ser considerado com muito cuidado. O material dielétrico e sua composição são pontos críticos de resposta e desempenho dos cabos coaxiais, uma vez que são responsáveis pelas características elétricas como: capacitância, velocidade de propagação, impedância e atenuação do cabo. Estes parâmetros irão determinar a intensidade do sinal e distância de transmissão. É recomendada a escolha de dielétricos com propriedades elétricas excelentes como o polietileno ou FEP (Teflon). Estes materiais irão fornecer uma capacitância mais baixa e uma maior velocidade de propagação. Isto irá resultar em um cabo com características de perdas baixas e atenuação reduzida do sinal. MALHA TRANÇADA A malha metálica condutora é constituída por muitos condutores. A malha é circular e metálica para criar uma gaiola de Faraday, isolando deste modo o condutor interior de interferências, o inverso também é verdadeiro, ou seja, freqüências e dados que circulam pelo condutor não conseguem atingir o exterior pelo isolamento da malha e deste modo não interferindo em outros equipamentos. A blindagem eletromagnética é feita pela malha exterior. 5

6 A blindagem ou malha trançada é a ideal para aplicações de CFTV e tem dois propósitos principais. O primeiro é fornecer uma baixa resistência a sinais D.C. para o terra e o segundo é fornecer uma blindagem metálica contra interferências externas evitando a distorção do sinal de vídeo. A malha trançada deve ser construída com cobre puro (nu) para oferecer um caminho de retorno fácil para D.C.R. (tensão DC reversa). Devendo possuir uma malha com 95% de cobertura ou superior de forma a oferecer uma blindagem adequada contra interferências elétricas externas. Se as características estiverem abaixo disto, normalmente o cabo coaxial não é o ideal para CFTV. Para melhorar a blindagem para a faixa de RFI (radiofreqüência induzida), a colocação de uma folha de alumínio recobrindo o dielétrico é aceitável desde que uma porcentagem alta de malha seja usada para manter o caminho de retorno para D.C.R. Um cabo com a combinação de blindagem com folha de alumínio recobrindo o dielétrico com uma malha de baixa cobertura (veja a figura abaixo) usado normalmente para TV a cabo não é aceitável para CFTV, pois a blindagem de alumínio possui uma resistência do caminho de retorno D.C. muito alta, e a pequena quantidade de malha destes tipos de cabos fornece somente uma baixa porcentagem de cobertura, não oferecendo o tipo de blindagem necessário para a transmissão confiável de um sinal de CFTV. Figura 5 Comparação entre cabos para CFTV e CATV CAPA A escolha do tipo de capa é normalmente determinada pelo tipo de ambiente onde o cabo será instalado. A capa do cabo tem duas funções principais, a primeira é oferecer a proteção contra os elementos aos quais o cabo pode estar sujeito e a 6

7 segunda é oferecer uma terminação sólida e resistente. O PVC é uma boa escolha para a maioria das aplicações localizadas em ambientes internos. Polietileno é recomendado para aplicações externas onde o cabo possa estar sujeito a elementos de alto grau de umidade, luz do sol, etc., e uma resistência superior são requeridas. Nunca instale cabos com classificação interna em caminhos aéreos, diretamente enterrados ou em tubulações subterrâneas. Um cabo com classificação interna não foi projetado para ser instalado nestes ambientes rigorosos e as suas características elétricas e mecânicas irão se degradar em um curto espaço de tempo e precisarão ser substituídos. PARÂMETROS Os parâmetros dos cabos coaxiais variam dependendo do tipo de construção do cabo. Todos os cabos coaxiais possuem uma impedância característica. A impedância para os equipamentos de rede é de 50 ohms, CFTV é de 75 ohms. Desta forma para ter um mínimo de perdas, é importante escolher um cabo que também possua uma impedância correta para cada aplicação. Se um cabo coaxial de outra impedância for utilizado, ocorrerá a perda de sinal e a reflexão resultando em um sinal com pequena distância de transmissão e baixa qualidade. Cabos coaxiais são disponibilizados em diferentes tipos de RG (Radio Guide) e é um termo utilizado no envio de sinais de Rádio Frequência (RF) através de cabos coaxiais. Além disso os cabos coaxiais de 75 Ω são fabricados com diversos tamanhos sendo os mais comuns o RG-59, o RG-6 e o RG-11. O cabo coaxial RG-59 é o mais utilizado por ter menor bitola e ser mais maleável, sendo praticamente um padrão para instalações de pequenas e médias distâncias. O cabo RG11 tem um diâmetro muito maior e um grau de maleabilidade bem menor que o RG59. Já o cabo RG6 está situado entre os dois tipos anteriores em ambas as características. A diferença entre os tipos de cabo RG não está limita somente ao tamanho, mas também as características de atenuação e ainda de distância de transmissão. Tipicamente as limitações de transmissão por cabos coaxiais serão as seguintes: O cabo RG-59 tem o maior grau de atenuação dos três tipos e pode alcançar distâncias máximas entre 230 e 300 metros. O cabo RG-6 tem um grau de atenuação menor que o RG59 e pode alcançar distâncias máximas entre 300 e 450 metros. 7

8 O cabo RG-11 tem as características de atenuação mais baixas entre os três tipos e pode alcançar distâncias máximas entre 450 e 600 metros. Estas distâncias são baseadas em cabos com características enquadradas dentro de todas as recomendações anteriores. Caso seja necessária a transmissão de sinais por distâncias superiores a 600 metros, será necessária a instalação de amplificadores, ou outro tipo de meio de transmissão como par trançado, ou fibra ótica. Figura 6 Limitação das distâncias entre cabos coaxiais. TÉCNICAS DE TERMINAÇÃO O método de solda oferece inúmeras vantagens para a colocação de conectores. Este tipo de conector pode ser usado com cabos rígidos ou convencionais, fornecendo uma ótima conexão elétrica e mecânica. A desvantagem é que leva um tempo muito maior de preparação do conector do que outros métodos e ainda existe a possibilidade da ocorrência de soldas frias em junções caso o conector não seja soldado corretamente ao cabo. (a) (b) Figura 7 - (a) RG59 - Conector coaxial BNC macho compressão. (b) - RG59 - Conector coaxial BNC macho rosca. 8

9 O método de crimpagem é provavelmente o método mais popular de colocação de conector BNC (Bayone-Neil-Concelman) em cabos coaxiais, assim como o conector de solda o conector de crimpar também pode ser utilizado em cabos rígidos ou flexíveis fornecendo uma boa conexão elétrica e metálica. Este método é o mais utilizado, pois não há a necessidade de solda, que dificulta a operação de colocação do conector em locais altos, ou externos com temperaturas baixas e vento, reduzindo desta forma o tempo de colocação do conector. Alguns pontos importantes a serem lembrados na crimpagem de conectores BNC é a utilização do tamanho correto dos conectores para o cabo coaxial utilizado. Uma conexão firme é importante na crimpagem do conector. E sempre utilize a ferramenta correta, que é o alicate de crimpar, nunca use alicates convencionais para fazer o esmagamento do conector sobre o cabo, os alicates não foram projetados para colocar a pressão correta sobre o anel de crimpagem. A utilização inadequada de alicates somente irá esmagar o cabo e pode reduzir as propriedades elétricas do cabo. O conector de rosca é o mais rápido método de conexão de cabos coaxiais, muitos instaladores optam por utilizar um conector tipo F de rosca e conectar um adaptador F para BNC, de qualquer modo este tipo de conector tem algumas desvantagens. Quando um conector F é colocado em um cabo coaxial, o condutor central é utilizado como pino de conexão direta, desta forma quando ocorrem algumas conexões já existe o desgaste do condutor central podendo causar a sua quebra ou danificação. Além disso, se o adaptador não tiver uma pressão adequada sobre o condutor central poderá haver o mau contato entre o condutor central e o adaptador. Em aplicações de pan-tilts e panoramizadores o movimento constante do cabo pode fazer o conector se movimentar e reduzir a rigidez mecânica e conseqüentemente elétrica da conexão, desta forma este tipo de conector não é recomendado para esta aplicação. Uma vez que este conector não possui nenhum tipo de conexão elétrica e mecânica por solda ou crimpagem, acaba se tornando menos confiável que os outros métodos. Figura 8 (a) Cabo coaxial RG6 sem terminador e com terminador 9

10 Figura 8 (b) Cabo coaxial RG11 sem terminador Figura 9 Conector F/ Rosca para cabo coaxial RG6 MONTAGEM DO CABO O mais complicado da montagem é cortar os cabos nas medidas corretas para que o pino central chegue até o fim, e a malha não fique exposta. Observe as figuras a seguir para ter uma idéia de como se preparar um conector BNC. Figura 10 Partes que integram a montagem de conector BNC de rosca 10

11 Figura 11 Partes que integram um cabo RG-59 com conexão de soldar Figura 12 Partes que integram um cabo RG-59 com conexão de crimpar 11

12 Figura 13 Terminador BNC Resistivo e Conector BNC T Especificações de Cabos Os cabos possuem diferentes especificações e expectativas com relação ao seu desempenho: Quais são as velocidades para transmissão de dados que podem ser alcançadas quando se usa um determinado tipo de cabo? A velocidade da transmissão de bits através do cabo é extremamente importante. A velocidade da transmissão depende do tipo de conduíte usado. Qual é o tipo de transmissão sendo considerada? As transmissões serão digitais ou baseadas em tecnologia analógica? A transmissão digital ou de banda base, e a transmissão baseada na tecnologia analógica ou de banda base, são as duas escolhas. Qual é a distância que um sinal pode percorrer através de um certo tipo de cabo antes que a atenuação desse sinal se torne um problema? Em outras palavras, o sinal se tornará tão degradado que o dispositivo receptor talvez não possa receber e interpretar corretamente o sinal ao chegar àquele dispositivo? A distância que o sinal transita no cabo afeta diretamente a atenuação do sinal. A degradação do sinal é diretamente relacionada à distância que o sinal transita e o tipo de cabo usado. Alguns exemplos de especificações Ehternet relacionadas ao tipo de cabo incluem: 10BASE-T 10BASE5 10BASE2 A 10BASE-T se refere à velocidade de transmissão a 10 Mbps. O tipo de transmissão é banda de base, ou interpretada digitalmente. O T significa par trançado. A 10BASE5-T se refere à velocidade de transmissão a 10 Mbps. O tipo de transmissão é banda de base, ou interpretada digitalmente. O 5 representa a capacidade do cabo de permitir que o sinal transite aproximadamente 500 metros antes que a atenuação venha a interromper a capacidade do receptor de interpretar corretamente o sinal sendo recebido. A 10BASE5 é geralmente conhecida como Thicknet. Thicknet é um tipo de rede e 10BASE5 é a especificação Ethernet utilizada nesta rede. 12

13 A 10BASE2 se refere à velocidade de transmissão a 10 Mbps. O tipo de transmissão é banda de base, ou interpretada digitalmente. O 2 em 10BASE2 refere-se ao máximo comprimento aproximado de um segmento ser 200 metros, antes que a atenuação venha a interromper a capacidade do receptor de interpretar corretamente o sinal sendo recebido. O comprimento máximo do segmento é de fato 185 metros. A 10BASE2 é geralmente conhecida como Thicknet. Thinnet é um tipo de rede e 10BASE2 é a especificação Ethernet utilizada nesta rede. CONSIDERAÇÕES NA INSTALAÇÃO Ambientes internos é o tipo de instalação mais comum para os cabos coaxiais. Seguem algumas pequenas recomendações que podem auxiliar muito na instalação de cabos coaxiais: 1) Procure sempre seguir as normas e indicações dos fabricantes para um melhor desempenho dos cabos. 2) Distribua a tensão de esticamento igualmente pelo cabo, evitando puxões excessivos e nunca deixe o cabo esticado. Não exceda o ângulo mínimo de curva, evitando dobrar o cabo. Se a tensão de esticamento ou o ângulo mínimo de dobra foram excedidos o cabo poderá sofrer danos mecânicos e elétricos permanentes. 3) Quando estiver passando cabos por tubulações, sempre faça a limpeza e desobstrução total da tubulação e use lubrificantes específicos para passagem de cabos quando fizer a passagem por tubulações extensas. 4) Instalações externas requerem técnicas especiais na colocação dos cabos que desta forma irão resistir a ambientes rigorosos. Quando utilizar o cabo em aplicações aéreas, utilize um cabo de aço como guia e fixe o cabo coaxial ao guia. Isto irá ajudar a suportar o cabo e reduzir a tensão mecânica sobre o cabo em condições de vento, neve ou tempestades. Quando estiver enterrando diretamente o cabo, passe o cabo sem esticá-lo, desta forma o cabo não sofrerá pressão desnecessária quando a terra for colocada para cobrir o cabeamento. Quando o cabo for enterrado em solo rochoso, após a colocação preencha o vão cavado com areia. Passe o cabo e então coloque placas de madeira tratada ou metal anti-oxidante sobre o cabo. Isto irá evitar a danificação do cabo por pedras que soltarem do solo. Em áreas com clima extremamente baixo, enterre o cabo abaixo da linha de congelamento. 13

14 CABOS DE PAR TRANÇADO Um cabo de par trançado é formado por dois condutores (normalmente cobre), cada um revestido por um material isolante plástico (PVC), trançados entre si par-a-par e dependendo da categoria, existe ainda o trançamento entre pares. Cada par com o passo de trançamento diferente dos demais. Na Figura 14 ilustrado um exemplo de trancamento entre os cabos de um mesmo par. Isolante Condutores Figura 14 Meios Físicos de Transmissão Um dos fios do par é usado para transportar sinais elétricos do transmissor para o receptor, enquanto o outro funciona como referência ou terra do sinal. O receptor baseia-se na diferença de potencial entre os dois níveis de tensão nos fios para interpretar a informação transmitida. Sem a referência não há como determinar o que está se tentando transmitir em um cabo metálico. Os sinais enviados pelo transmissor (emissor) ao receptor, podem estar sujeitos à interferência eletromagnética (ruídos) e a diafonia (crosstalk - linha cruzada), afetando todos os fios, e criando um sinal indesejável. O receptor opera somente observando a diferença entre os sinais indesejáveis. Isto significa que se o par de fios é afetado igualmente por um determinado ruído e pelo crosstalk, o receptor focará imune ao efeito global, pois a diferença no par de fios produzirá o cancelamento dos sinais indesejados. Se o par de fios guarda um paralelismo no interior do cabo, o efeito dos sinais indesejáveis não é o mesmo em ambos os fios, visto que eles estão em localizações distintas em relação às fontes de ruídos e de interferência eletromagnética. Isto resulta em uma diferença não nula no receptor. Trançando os pares, as inversões periódicas entre os fios dos pares ocorrem por igual dentro do cabo. A explicação do cancelamento pelo trançamento é a seguinte: suponha que no par trançado um dos fios está mais próximo da fonte de ruído. Na próxima torcida do par ocorre o contrário, assim o fio que estava mais próximo da fonte de ruído trocou de posição com o par dele. O efeito do trançado do par é aumentar a probabilidade de ambos os fios serem igualmente afetados pelas influências externas (ruído e crosstalk). Isto facilita a eliminação dos sinais indesejáveis no receptor, pois este sempre compara a diferença entre os dois fios. Partindo da explicação anterior, fica claro que o número de tranças por unidade de comprimento, por exemplo, centímetro ou metro, determina a qualidade do cabo, ou 14

15 seja, quanto mais tranças tiverem no par de fios, maior será a qualidade deste cabo, considerando-se a qualidade da pureza do material e etc. A figura 15 ilustra exemplos de cabos de par trançado e diferentes trançamentos entre os quatro pares. Figura 15 Exemplo de trançamento de fios entre os diferentes pares no mesmo cabo UTP VERSUS STP O cabo de pares trançado mais comumente utilizado nas comunicações em meio de transmissão guiado é o par trançado sem blindagem (UTP - Unshielded Twisted Pair). A IBM foi a precursora no desenvolvimento e produção de uma novo cabo para suas aplicações específicas denominado Par Trançado Blindado (STP - Shielded Twisted Pair). O cabo STP possui uma blindagem metálica, ou uma malha de revestimento que cobre cada par de fios do cabo, cujo principal objetivo é melhorar a qualidade do cabo contra interferências provocadas por ruídos ou crosstalk. Porém, duas desvantagens em relação ao UTP, está no preço que é mais caro e na espessura, sendo mais volumoso. Na figura 16, é apresentada uma comparação entre os cabos UTP e STP. Tanto os cabos UTP ou STP são compostos por quatro pares de fios, sendo cada um nas seguintes cores: azul, branco e azul, laranja, branco e laranja, verde, branco e verde, marrom, branco e marrom, conforme ilustra a figura 16. Figura 16 Comparação entre os cabos UTP e STP CATEGORIAS A EIA (Electronics Industries Association) desenvolveu padrões para classificar cabos UTP em sete categorias. As categorias servem para diferenciar os cabos em relação a sua qualidade, no qual a categoria inferior é a 1 e a superior é a 7, sendo esta 15

16 última também a mais cara. Cada categoria EIA é adequada a um propósito específico. As categorias são elencadas na tabela 1. Tabela 1 Categorias dos cabos UTP Categoria Largura de banda Taxa de transmissão Digital/Analógico Aplicação 1 1Mhz <100 kbps Analógico Telefone 2 4 MHz 2 Mbps Analógico/digital Linhas T MHz 10 Mbps Digital LANs 4 20 MHz 20 Mbps Digital LANs MHz 100 Mbps Digital LANs 5E 125 MHz 125 Mbps Digital LANs 6 6A 250 MHz 500 MHz 200 Mbps Digital LANs MHz 600 Mbps Digital LANs CONECTORES O conector UTP mais comum é o RJ45 (RJ Registered Jack), ilustrado na figura 17. Existem os denominados conectores RJ45 macho e RJ45 fêmea, o conector macho possui um guia de encaixe (lingüeta), possibilitando que ele seja inserido somente em uma única posição no conector RJ 45 fêmea. Fêmea Macho Figura 17 Conectores RJ45 macho e fêmea Conforme a EIA/TIA, foram estabelecidos dois padrões para ligação (conectorização) do cabos UTP/STP: 568-A e 568-B, conforme pode ser notado na 16

17 figura 18. Observe que a diferença entre os padrões está na ordem dos pares, ou seja, do padrão 568-A para o padrão 568-B os pares P2 e P3 são trocados. P3 P2 P1 P4 P2 P3 P1 P4 568-A 568-B Figura 18 Padrões de ligação EIA/TIA 568-A e 568-B A tabela 2 apresenta a seqüência de ligação para os pinos 1 a 8 e sua respectivas cores para os padrões 568-A e 568-B. Tabela 2 Pares e código de cores para cabos UTP/STP PINO 568-A 568-B 1 Branco-Verde Branco-Laranja 2 Verde Laranja 3 Branco-Laranja Branco-Verde 4 Azul Azul 5 Branco-Azul Branco-Azul 6 Laranja Verde 7 Branco-Marrom Branco-Marrom 8 Marrom Marrom CABO DE FIBRA ÓPTICA A transmissão em fibra ótica é realizada pelo envio de um sinal de luz codificado, dentro da freqüência do infravermelho, 1014 a 1015 Hz, através de um cabo ótico, cujas características serão vistas a seguir. Um cabo de fibra óptica é construído sobre uma estrutura de vidro ou plástico e transmite sinais na forma de luz. Para compreender o funcionamento da fibra óptica, precisamos primeiramente entender alguns aspectos característicos da luz. 17

18 A luz em forma de raios luminosos trafega em linha reta desde que esteja se movendo no interior de um mesmo meio (meio físico uniforme). Se um raio de luz trafegando dentro de um determinado meio encontrar uma interface dividindo o meio onde está com outro de densidade diferente (mais ou menos denso), pode mudar drasticamente a direção de propagação. A Figura 19 ilustra a mudança na direção de propagação de um raio de luz provocada pela mudança da densidade do meio. Como pode ser observado na figura o raio se propaga de um meio mais denso para outro menos denso. Também é possível notar na figura que, se o ângulo de incidência (ângulo formado entre o raio e a linha perpendicular traçada a partir da interface entre as duas superfícies) for menor que o ângulo crítico, o raio sofre refração e passa a se mover numa nova direção mais próxima à superfície. Se o ângulo de incidência for exatamente igual ao ângulo crítico, o raio se desloca paralelo e rente à superfície. Se o ângulo de incidência for maior que o ângulo crítico, o raio sofre reflexão total, mudando novamente a direção, porém permanece dentro do meio onde estava trafegando. O ângulo crítico é uma propriedade do meio óptico, logo o valor do ângulo depende do meio em questão. Figura 19 Desvio da luz (raio luminoso) As Fibras ópticas usam reflexão total para guiar um sinal de luz através de um canal. Um núcleo de vidro ou plástico é coberto por uma casca (de vidro ou plástico) menos densa. A diferença de densidade dos materiais deve ser tal que um feixe de luz movendo-se através do núcleo seja refletido de volta pela casca ao invés de sofrer refração dentro dela, (conforme ilustrado na Figura 20). Figura 20 Modos de propagação MULTIMODO Multimodo é assim chamado, pois os múltiplos fluxos de uma fonte de luz se deslocam ao longo do núcleo usando caminhos diferentes. A movimentação do fluxo dentro do cabo depende da estrutura do núcleo, conforme ilustrado na Figura

19 Figura 21 Fibra Multímodo MONOMODO A fibra monomodo é fabricada com um diâmetro de núcleo muito menor que a da fibra multímodo e com densidade substancialmente menor (índice de refração). A diminuição na densidade resulta em um ângulo crítico próximo de 90 0, que faz com que a propagação de fluxos ocorra praticamente na horizontal, conforme ilustrado na Figura 22. Figura 22 Fibra Multimodo TAMANHO DAS FIBRAS As fibras ópticas são definidas pela razão entre o diâmetro do núcleo e o diâmetro da casca, ambas expressas em micrometros. As dimensões mais comuns são mostradas na tabela 3. O último tamanho listado na tabela é o único para a fibra monomodo. Tabela 3 Tipos de fibras Tipo Núcleo(µm) Casca Modo 50/ Multimodo, índice gradual 62.5/ Multimodo, índice gradual 100/ Multimodo, índice gradual 7/ Monomodo 19

20 COMPOSIÇÃO DO CABO A composição típica de um cabo de fibra óptica e mostrado no figura 23. O invólucro ou capa externa é produzida de PVC ou teflon. Dentro da capa externa são adicionados fios de Kevlar para fornecer sustentação mecânica ao cabo. O Kevlar é um material resistente utilizado em coletes a prova de balas. Imediatamente abaixo do Kevlar há uma outra cobertura plástica que também serve para proteger a fibra contra choques. A fibra propriamente dita aparece no centro do cabo e consiste da casca e do núcleo. Figura 23 Partes que compõem um cabo de fibra óptica CONECTORES PARA CABOS DE FIBRA ÓPTICA Os cabos de fibra óptica utilizam diferentes tipos de conectores, como os apresentados na figura 24. O conector SC (subscriber channel) utiliza um sistema de travamento denominado push/pull. O conector ST (straight-tip) é utilizado na conectorização dos cabos e dispositivos de rede, ele utiliza um sistema de travamento denominado baioneta, sendo mais confiável quando comparado com o SC. Outro tipo mais recente que estes dois últimos é o MT-RJ, que possui as mesmas dimensões do conector RJ

21 Conector SC Conector ST Conector MT-RJ Figura 23 Exemplos de conectores para fibra-óptica PERFORMANCE DA FIBRA ÓPTICA O gráfico de medição da atenuação x o comprimento de onda da luz mostra um fenômeno muito interessante de um cabo de fibra óptica. A atenuação é mais plana quando comparada com os cabos de par trançado e coaxial. A performance é tal que precisamos de muito menos repetidores para replicar o sinal (aproximadamente 10 vezes menos) quando estamos utilizado um cabo de fibra óptica. APLICAÇÕES O cabo de fibra óptica é frequentemente utilizado nos backbones de redes devido a relação entre a largura de banda muito alta e o custo efetivo. Atualmente, utilizando WDM, podemos transferir dados a taxas de 1600 Gps. Algumas empresas provedoras de TV a cabo utilizam uma combinação de fibra óptica e cabo coaxial, criando assim um cabeamento híbrido. VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS FIBRAS ÓPTICAS Dentre as vantagens dos cabos de fibra óptica em relação aos cabos metálicos (pares trançados e coaxial) podemos mencionar: Largura de banda mais ampla: pode suportar larguras de banda muito maiores (e, conseqüentemente maiores velocidades). 21

22 Menor atenuação do sinal: A distância de transmissão por fibra óptica é significativamente maior que qualquer outro meio de transmissão guiado. Um sinal pode percorrer 50 km sem precisar de regeneração. Imunidade à Interferência Eletromagnética: Ruídos eletromagnéticos não são capazes de afetar os cabos de fibra óptica. Resistência a materiais corrosivos: O vidro é mais resistente a materiais corrosivos que o cobre. Peso: Mais leves que os cabos metálicos. Maior imunidade a Interceptação: Impossibilitam a bisbilhotagem através de emendas ou derivações no cabo. Dentre as principais desvantagens dos cabos de fibra óptica, podemos mencionar: Instalação e manutenção: Por ser uma tecnologia relativamente nova, a instalação e manutenção exige mão-de-obra especializada. Propagação unidirecional da luz: Se precisamos de comunicação bidirecional, serão necessários dois cabos de fibra óptica. Custo: O cabo e as interfaces são relativamente mais caros, se a demanda por largura de banda não for alta, muitas vezes o uso de fibra óptica não se justifica. 22