Camada Física. Felipe S. Dantas da Silva

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1 Camada Física Felipe S. Dantas da Silva

2 Conteúdo Conceitos Padrões da camada Física Tipos de meio físico Meio físico de cobre Padrões de cabeamento Conectores e ferramentas Meio físico de fibra Meio físico sem fio

3 Conceitos A comunicação através de uma rede é transmitida em um meio físico: Fornece o canal sobre o qual a mensagem viaja da origem ao destino Exemplos de meios físicos: Cabos de fios metálicos Fibras ópticas Sem fio (wireless)

4 Conceitos A camada Física controla como os dados são colocados no meio físico de comunicação Objetivos: Codificar os dígitos binários que representam quadros da camada de Enlace em sinais e transmitir e receber esses sinais através do meio físico Fornecer os requisitos para transportar pelo meio físico de rede os bits que formam o quadro da camada de Enlace Criar o sinal elétrico, óptico ou microondas que representa os bits em cada quadro Restaurar os sinais às suas representações de bit e enviar os bits para a camada de Enlace como um quadro completo

5 Padrões de camada Física Consiste em hardware na forma de circuitos eletrônicos, meios físicos e conectores Padrões que determinam esse hardware são definidos pelas organizações de engenharia de comunicações e elétrica relevantes

6 Padrões de camada Física As tecnologias desenvolvidas incluem quatro áreas dos padrões da camada Física: Propriedades físicas e elétricas do meio físico Propriedades conectores mecânicas (materiais, dimensões, Representação de bit por sinais (codificação) Definição dos sinais de informações de controle Sinais: pinouts) dos

7 Padrões de camada Física Conectores: Cabos:

8 Capacidade de transportar dados Diferentes meios físicos suportam a transferência de bits em velocidades diferentes, geralmente medidas de três formas: Largura de banda Mede a quantidade de informações que pode fluir de um lugar a outro durante um determinado tempo Geralmente medida em kilobits por segundo (kbps) ou megabits por segundo (Mbps) Determinada por uma combinação de fatores

9 Capacidade de transportar dados Throughput É a medida da transferência de bits através do meio físico durante um determinado período Geralmente não corresponde à largura de banda especificada nas implementações da camada Física Diversos fatores influenciam o throughput Quantidade de tráfego Tipo de tráfego Número de dispositivos na rede O throughput é reduzido com o aumento do uso do meio físico

10 Capacidade de transportar dados Goodput É a medida dos dados úteis transferidos durante um determinado período Mede a eficácia da transferência dos dados do usuário entre as entidades da camada de Aplicação: Ex: Processo de um servidor web de origem e o navegador web de destino Pode ser medido como o valor do throughput menos o tráfego real para estabelecer sessões, reconhecimentos e encapsulamento

11 Meio físico de cobre Meio físico mais utilizado para a comunicação de dados Pode ser utilizado para conectar nós de uma LAN a dispositivos intermediários, como roteadores e switches Cabo de par trançado não blindado (UTP) Cabo de par trançado blindado (STP) Cabo coaxial

12 Meio físico de cobre Suscetíveis a interferência ou ruído externos ao sistema de comunicação Cabos com isolamento ou com pares trançados de fios são desenvolvidos para minimizar a degradação do sinal

13 Cabo UTP Cabo de par trançado não blindado (UTP Unshielded twisted-pair) Consiste em quatro pares de fio coloridos codificados, trançados juntos e envolvidos em um revestimento plástico flexível

14 Padrões de cabeamento UTP Padrões estabelecidos em conjunto pela Telecommunications Industry Association (TIA) e pela Eletronics Industries Alliance (EIA) O TIA/EIA-568A estabelece os padrões de cabeamento comercial para instalações LAN e é o padrão mais utilizado nos ambientes de cabeamento LAN: Tipos de cabo Comprimento do cabo Conectores Conexão do cabo Métodos de teste do cabo

15 Tipos de cabos UTP Situações diversas podem exigir que os cabos sejam conectados de acordo com diferentes padrões de conexão de fios: Cabo direto (straight-through) Cabo cruzado ou Crossover Cabo Rollover ou de Console

16 Categorias de cabos CAT1 Usado nas primeiras redes token-ring CAT2 Também projetado para antigas redes token-ring: 4Mbps CAT3 Ainda usado em VOIP e rede de telefonia: 10Mbps CAT4 Substituído pelos cabos CAT5 e CAT5e: 20Mbps CAT5 Usado em redes Fast Ethernet: 100Mbps CAT5e Melhoria do CAT5: 1Gbps CAT6 Pode ser usado para frequências de até 250Mhz: 1Gbps CAT6a Melhoria da CAT6: 10Gbps CAT7 Projetado para permitir a criação de redes 10 Gigabit Ethernet

17 Conectores e ferramentas

18 Conectores Uma terminação imprópria de cabo pode causar impacto ao desempenho da transmissão

19 Cabo STP Cabo de par trançado blindado (STP Shielded twisted-pair) Utiliza dois pares de fios totalmente envolvidos por uma fita ou uma lâmina metálica Oferece uma proteção melhor do que o cabeamento UTP Maior custo

20 Cabo coaxial Consiste em um condutor de cobre envolvido por uma camada de isolamento flexível Muito utilizado nas primeiras instalações Ethernet São utilizados para ligar antenas aos dispositivos sem fio

21 Meio físico de fibra Utiliza vidro ou fibras de plástico para orientar os pulsos de luz da origem ao destino Os bits são codificados como pulsos de luz Suporta amplas taxas de largura de banda Fibras x Cobre Imune à interferência eletromagnética Operam em distâncias muito maiores do que o meio físico de cobre sem a necessidade de repetição do sinal Maior custo Diferentes habilidades e equipamentos exigidos

22 Meio físico de fibra Pelo fato da luz só poder viajar em uma direção através da fibra óptica, duas fibras são exigidas para suportar a operação full-duplex Os cabos do patch da fibra unem dois cabos de fibra e os conectam a um par de conectores padrão Alguns conectores de fibra suportam as fibras de transmissão e recepção em um único conector

23 Tipos de fibra Os cabos de fibra óptica podem ser geralmente classificados em dois tipos: Monomodo: Transporta um único raio de luz Pode transmitir pulsos ópticos por longas distâncias Multimodo: A luz do LED entra na fibra em ângulos diferentes Tem custo menor em comparação à fibra monomodo

24 Meio físico sem fio Transmite sinais eletromagnéticos nas frequências de rádio e de microondas que representam os dígitos binários de comunicação de dados: Não é restrito aos condutores ou caminhos Funciona bem em ambientes abertos Suscetível a interferência e pode ser interrompida por dispositivos comuns como telefones sem fio, etc. Segurança é o principal componente da administração de uma rede sem fio

25 Tipos de redes sem fio Wireless LAN (WLAN) Ex: Padrão IEEE Wireless Personal Area Network (WPAN) Ex: Padrão IEEE Conhecido como Wi-Fi Conhecido como Bluethooh Utiliza um dispositivo de processo em pares para se comunicar a distâncias entre 1 e 100 metros Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) Ex: Padrão IEEE Conhecido como WiMAX Utiliza uma topologia ponto-multiponto para fornecer acesso de banda larga sem fio

26 Tipos de redes sem fio Wireless Wide Area Network (WWAN) Ex: International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000) Conhecido como 3G Permite a transmissão de dados através da rede de telefonia em alta velocidade

27 Tipos de redes sem fio

28 Redes WLAN Permite que dispositivos se conectem por meio da LAN. Em geral exige os seguintes dispositivos de rede: Ponto de acesso sem-fio ou access point (AP): Concentra os sinais sem fio dos usuários e se conecta, geralmente, por meio de um cabo de cobre, a uma infraestrutura de rede de cobre Adaptador de placa de rede sem fio: Fornece a possibilidade de comunicação sem fio para cada host da rede

29 Padrões WLAN IEEE a Opera na frequência de 5 Ghz Oferece velocidades de até 54 Mbps Não tem interoperabilidade com os padrões b e g IEEE b Opera na frequência de 2,4 Ghz Oferece velocidades de até 11 Mbps IEEE g Opera na frequência de 2,4 Ghz Oferece velocidades de até 54 Mbps IEEE n O padrão proposto define a frequência em 2,4 Ghz ou 5 Ghz Possui taxa de dados esperadas entre 100 Mbps e 300 Mbps

30 Referências ROSS, Keith; KUROSE, James. Redes de Computadores e a Internet: uma nova abordagem. 5ª Edição. Addison Wesley. TANEMBAUM, Andrew S.; Redes de Computadores, 4ª Edição. Campus. Academia de Redes Cisco, CCNA Exploration Version 4.0

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