CAB Cabeamento Estruturado e Redes Telefônicas

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPUS SÃO JOSÉ SANTA CATARINA CAB Cabeamento Estruturado e Redes Telefônicas Prof. Ramon Mayor Martins, MSc. [email protected] PARTE 1: INTRODUCAO PARTE 2: CONCEITOS BASICOS Disponível em: Versão 2015

2 Ementa 1- Introdução 2- Conceitos Básicos 3- Parâmetros Limitadores 4- Meios de transmissão (par trançado, cabo coaxial, fibra óptica) 5- Cabeamento estruturado 6- Redes Telefônicas 7- Projeto de cabeamento estruturado, rede externa

3 1 - Introdução

4 1- Introdução - Cabeamento Estruturado -Nos anos 80, empresas como AT&T e IBM tinham seus próprios sistemas proprietários de cabeamento; -Nos anos 90, com a criação das normas EIA/TIA e ISO ajudam a padronizar cabos, conectores e procedimentos, com os objetivos: - oferecer soluções não-proprietárias; - compatibilidade entre diversos fabricantes; - solução de infra-estrutura que possa ser utilizada por diferentes serviços; - garantir flexibilidade para a mudança do layout da edificação. IFSC Integrado - CAB - Prof. Ramon Mayor Martins

5 1- Introdução - Cabeamento Estruturado disposição, distribuição e padronização da infra- -Compreende o estudo da organização, estrutura das redes de Telecomunicações. -Pode ser definido como um conjunto completo de cabos, conectores, emendas, tomadas, elementos de proteção, suportes mecânicos e elétricos para atender a necessidade de interconexão dos elementos terminais de uma rede local de telecomunicações (por ex: redes de computadores, redes telefônicas, etc). IFSC Integrado - CAB - Prof. Ramon Mayor Martins

6 2.1 - Normas e Padrões 2.2 Parâmetros de Transmissão 2- Conceitos Básicos

7 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões Normas e Padrões: -Associações e Organismos de normalização elaboraram padrões para as instalações de cabeamento: -Ex: ANSI/EIA/TIA, entre outros

8 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões Padrão Prática recomendada e de ampla aceitação no mercado, mas não tornada obrigatória Norma Prática tornada obrigatória por entidades técnicas e/ou regulamentadoras. Protocolo Conjunto de regras que definem como a troca de informação entre entidades de uma rede de comunicação deve ser realizada com sucesso, e como os erros deverão ser tratados

9 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões ANSI: Instituto Nacional Americano de Padrões Padroniza especificações dos membros do Instituto Ex: ANSI C EIA: Aliança das Indústrias Eletrônicas Cria padrões para produtos eletrônicos, de telecom e internet Ex: RS-232, EIA/TIA 568 B ; Desde componentes eletrônicos até sistemas espaciais e de defesa IEEE: Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos Cria padrões para produtos eletro-eletrônicos e tecnologias Ex: IEEE 802 (Referente as LAN e MAN -.11 Wi-Fi,.15 Bluetooth,.16 WiMax ISO: Organização Internacional para Padronização Cria normas internacionais no campo técnico (mais de 170 países) Ex: ISO 9001 (qualidade), OSI (modelo de protocolo) TIA: Associação das indústrias de Telecomunicações Cria padrões para produtos de Telecomunicações Ex: EIA/TIA 568 B

10 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões -ANSI/TIA (Instituto Nacional Americano de Padrões / Institute Telecommunications Industries Association):

11 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões -ANSI/TIA (Instituto Nacional Americano de Padrões / Institute Telecommunications Industries Association): -ANSI/TIA 568 B -ANSI/TIA 568 C.0 -ANSI/TIA 568 C.1 -ANSI/TIA 568 C.2 -ANSI/TIA 568 C.3 -ANSI/TIA 569 B -ANSI/TIA 606 A -ANSI/TIA 607 A

12 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões -ANSI/TIA (Instituto Nacional Americano de Padrões / Institute Telecommunications Industries Association): ANSI/TIA 568 B Requerimentos gerais de Cabeamento Estruturado e especificação dos componentes para cabos e fibras; esta norma define: -os principais conceitos do cabeamento estruturado -seus elementos -a topologia -tipos de cabos e tomadas -distancias -testes de certificação.

13 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões -ANSI/TIA (American National Standards / Institute Telecommunications Industries Association): ANSI/TIA 568 C.0 Para clientes Trata das premissas da estrutura do sistema de cabeamento, dos requerimentos de instalação: -tensões -curvaturas -separação dos sistemas de energia -aterramento -etc) e dos requerimentos de testes de cabeamento óptico. ANSI/TIA 568 C.1 Em edificações Especifica padrões para projeto de cabeamento em edificações comerciais, definindo: -o desempenho para cabos -acessórios de conexão utilizados.

14 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões -ANSI/TIA (American National Standards / Institute Telecommunications Industries Association): ANSI/TIA 568 C.2 fornece os padrões mínimos de: -desempenho mecânico e elétrico dos componentes de cabeamento metálico, assim como os procedimentos para validação dos mesmos. ANSI/TIA 568 C.3 especifica os requerimentos mínimos para os componentes de fibra óptica utilizados no sistema de cabeamento e trata do cabeamento óptico em edificações.

15 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões -ANSI/TIA (American National Standards / Institute Telecommunications Industries Association): ANSI/TIA 569 B Define padrões para infra-estrutura fornece requisitos para a construção de dutos e espaços para cabeamento de telecomunicações em edificações comerciais. ANSI/TIA 606 A Define normas para gerenciar e identificar o sistema de cabeamento. ANSI/TIA 607 A especifica requisitos de aterramento para sistemas de telecomunicações numa edificação comercial.

16 2-Conceitos Básicos 2.1-Normas e Padrões ISO (International Standards Organization): ISO define padrões para projeto de cabeamento de telecomunicações em edificações comerciais. Equivalente a TIA 568B Série EN (European Normative): define padrões para projeto de cabeamento de telecomunicações em edificações comerciais, residenciais e industriais. ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas): NBR define padrões para o cabeamento estruturado de telecomunicações em edificações comerciais.

17 2.1 - Normas e Padrões 2.2 Parâmetros de Transmissão 2- Conceitos Básicos

18 Em comunicações cabeadas ou sem fio, uma série de parâmetros são levados em consideração. Para o bom entendimento de Cabeamento Estruturado serão revisados os seguintes parâmetros básicos de transmissão: Banda Largura de Banda; Banda Passante; Banda Base; Códigos de Linha;

19 Banda: -É uma faixa do espectro de frequencias em que ocorre a transmissão. Uma banda, por exemplo, pode estar definida entre 16 khz e 20 khz. Largura de Banda: (Bandwidth) -Largura de Bandas em Hertz; -Largura de Bandas em Bits por segundo. -Quanto maior a largura de banda -maior a capacidade de comunicação do canal analógico; -Maior a velocidade ou taxa de comunicação; -Menor o tempo de espera para envio e recebimento de um pacote de dados;

20 Largura de Banda (Bandwidth) Largura de Banda em Bits por segundo: Se refere a taxa de transmissao de bits em um canal ou enlace (redes) -Na área de redes, medimos a largura de banda em bits por segundo (bps). -Capacidade de comunicação das redes -Portanto, Largura de Banda é a medida possível de um enlace. Ex: Em uma WAN: A largura de banda de comunicação pode variar de 56kbps a 155 Mbps, ou seja podemos transmitir de 56 mil a 155 milhoes de bites de informação por segundo. Em uma LAN: A largura de banda de 10Mbps a 10Gbps, pode-se transmitir de 10 milhões a 10 bilhoes de bits de informação por segundo

21 Largura de Banda (Bandwith) Exemplo de largura de banda de algumas tecnologia: Banda Estreita - Narrowband Modem 56k (8000/8000 baud) (V.92) ISDN Basic Rate Interface 56 kbit/s 128 kbit/s Banda Larga - Broadband ADSL /3.5 MBit/s Tecnologia Movel dw up GSM CSD (2G) 14.4 kbit/s 14.4 kbit/s EDGE Evolution (type 2 MS) 1,894 kbit/s 947 kbit/s HSPA (3.5G) Mbit/s Mbit/s LTE (4 4 MIMO) 326 Mbit/s 86 Mbit/s

22 Largura de Banda (Bandwidth) WAN E1 (and ISDN Primary Rate Interface) Mbit/s Satellite Internet[23] 16/1 Mbit/s 10 Gigabit Ethernet WAN PHY Gbit/s LAN Token Ring (Original) 4 Mbit/s Ethernet (10BASE-T) 10 Mbit/s 100 Gigabit Ethernet (100GBASE-X) 100 Gbit/s Wireless Network IEEE a IEEE n 54 Mbit/s 600 Mbit/s

23 Largura de Banda: (Bandwidth) Largura de Banda em Hertz: Se refere ao intervalo de frequências de um sinal composto ou o intervalo de frequencias que um canal deixa passar. -Tamanho da Banda Passante (diferença entre a maior e a menor frequencia)

24 Largura de Banda (Bandwidth) - Banda Passante: -A Banda passante indica a largura máxima no espectro de frequência do sinal que trafegará na linha. -é definida pela largura do intervalo que contem todas as frequencias do sinal Ex1: Banda passante de um sinal formado por duas senoides. Senoide de 20MHz e 60MHz: A banda passante deste sinal será de BW = = 40MHz

25 Largura de Banda (Bandwidth) - Banda Passante: Ex2: Banda passante do sinal de um canal de TV analógico. -Um canal de TV deve transmitir sinal de áudio e sinal de vídeo. -O sinal de vídeo ocupa uma banda de 5,25MHz, o sinal de áudio ocupa 0,05 MHz. -Considerando a necessidade de bandas de guarda, espaçamento das frequências entre canais e entre sinais de vídeo e áudio, um canal de TV apresenta uma banda de 6MHz (5,25 do vídeo, 0,05 MHz do áudio e 0,70 MHz distribuído entre as bandas de guarda).

26 Largura de Banda (Bandwidth) - Banda Passante: Ex3: Banda passante do sinal de voz utilizado em telefonia A voz humana apresenta componentes frequências entre 100 e 8000 Hz e o ouvido humano distingui frequências entre 20 Hz e 20kHz aproximadamente. Por fatores econômicos na telefonia* só são transmitidos as componentes frequências entre 300 e 3400 Hz, portanto a banda passante do sinal de áudio utilizado em telefonia é: BW = = 3100 Hz ou 3,1kHz. *As curvas isofônicas mostram que o ouvido humano é mais sensível na faixa de frequências entre 300 Hz e 4000 Hz. Por isso não é necessário transmitir toda a faixa da voz humana para que se obtenha inteligibilidade e fidelidade em uma conversação telefônica.

27 Largura de Banda (Bandwidth) - Banda Passante: Ex4: Banda passante de uma rede local ethernet 10 Mbps. A rede local IEEE (ethernet) com velocidade de 10 Mbps utiliza código de linha Manchester, que apresenta uma banda passante igual a 1,6 vezes a velocidade de transmissão para recepção sem distorções da forma de onda. Nas redes IEEE as especificações determinam meios de transmissão com no mínimo 16 MHz de banda.

28 Largura de Banda (Bandwidth) - Banda Passante: Largura de Banda de Alguns Sinais: Tipo Voz em Telefonia Sinal de Vídeo BW (Hz) 3kHz 4MHz

29 Largura de Banda (Bandwidth) - Banda Passante Banda Passante do meio Físico Na transmissão de um sinal por um meio físico os componentes das diversas frequências sofrem perdas de energia distintas, distorcendo o sinal. Existem limites de frequência a partir dos quais praticamente quase nenhuma potência se transmite. O intervalo compreendido entre estes limites é a banda passante do meio físico. A banda passante do meio físico é a faixa de frequencia onde o meio físico é capaz de preservar o sinal

30 Largura de Banda (Bandwidth) - Banda Passante Banda Passante do meio Físico -Banda Passante dos Meios de Transmissão: Meio de Transmissão Rede Telefonica Audio em Radiodifusao AM Audio em Radiodifusao FM Cabo Par-Trançado Cat 3 Cabo Par-Trançado Cat 5 Cabo Coaxial Banda Passante (Hz) 4kHz 5kHz 15kHz 16MHz 100MHz 1GHz

31 Largura de Banda (Bandwidth) - Banda Passante Banda Passante do meio Físico -Banda Passante dos Sistemas Transmissão: Sistema Transmissão Ethernet Fast-Ethernet Gigabit-Ethernet Banda Passante (Hz) 7.5 MHz 31.2 MHz 62.5 MHz

32 Largura de Banda (Bandwidth) - Banda Passante: No cabeamento estruturado os meios de transmissão são classificados em categorias ou classes em função da sua Largura de Banda. Todos os tipos de meios pertencentes a uma mesma categoria, no mínimo, atendem ao requisito de banda passante estipulado.

33 Banda Base: Os sinais utilizados nas redes de telecomunicações podem ser analógicos (voz, vídeos) ou digitais (dados, voz, vídeo). Estes sinais podem ser transmitidos em Banda Base; Pode ser entendido como o método de comunicação em que o sinal que transporta as informações é colocado diretamente no cabo em sua forma digital, sem modulação. Consequentemente é compostos pelas suas frequênciais originais. -A transmissão de um sinal em banda base consiste em enviar o sinal de forma digital através da linha, ou seja, enviar os bits conforme a necessidade, de acordo com um padrão digital. -Os sinais digitais nas redes locais de computadores são transmitidos em banda base, isto é, não são modulados, ocupando sua faixa de frequência natural. -Para isso são utilizados esquemas de codificação (códigos de linha)

34 Esquemas de Codificação - Codigos de Linha: Esquemas de codificação digital são técnicas que conseguem compactar os bits de dados que estão sendo transmitidas em faixas de frequencia. Em alguns padrões a relação é de um para um como o caso do Ethernet 10BASE-T onde 1 Megabit de dados é compactado em uma faixa de 1 MHz de Frequencia. Códigos de linha eficientes transmitem muitos bits em cada hertz da banda de frequências utilizada. Ex:

35 Esquemas de Codificação - Codigos de Linha: NRZ Non Return Zero A codificação NRZ (que significa No Return to Zero, ou seja, não Regresso a Zero) é o primeiro sistema de codificação, pois é mais simples. Consiste muito simplesmente em transformar o 0 em - V e o 1 em +V, desta maneira tem-se uma codificação bipolar na qual o sinal nunca é nulo. Por conseguinte, o receptor pode determinar a presença ou não de um sinal. Utilizado em ATM (arquitetura de transmissão de dados)

36 Esquemas de Codificação - Codigos de Linha: NRZI Non Return Zero Inverted A codificação NRZI é sensivelmente diferente da codificação NRZ. Com esta codificação, quando a bit é de 1, o sinal muda de estado após o toque do relógio. Quando a bit é de 0, o sinal não sofre nenhuma mudança de estado. A codificação NRZI possui numerosas vantagens, entre as quais: A detecção da presença ou não do sinal A necessidade de uma fraca corrente de transmissão do sinal Em contrapartida, possui um defeito: A presença de uma corrente contínua quando de uma sequência de zero, obstruindo a sincronização entre emissor e receptor.

37 Esquemas de Codificação - Codigos de Linha: Manchester A codificação Manchester, também conhecida como bifásica de nível, é a técnica especificada pelo IEEE 802 para uma rede padrão Ethernet. Cada período do bit é dividido em metades complementares Assim, uma transição de tensão de negativa para positiva no meio do bit indica um número binário "1 enquanto uma transição de positiva para negativa representa um "0.

38 Esquemas de Codificação - Codigos de Linha: Manchester No início de cada bit são produzidas as transições de nível necessárias para manter a Codificação coerente: se o bit é 1 e o nível está baixo, se o bit é 0 e o nível está alto Esse código é mais utilizado em enlaces curtos, quando o custo do codificador é mais significante que o custo dos meios de transmissão com BW apropriada.

39 Esquemas de Codificação - Codigos de Linha: MLT-3 - Multi Level Transition 3 Este código apresenta três níveis de tensão. Tem como principal objetivo diminuir a BW necessária para transmitir sinais digitais com altas taxas de transmissão. O nível do sinal é alterado a cada ocorrência de um bit alto (1), nos bits baixos não há transição de nível Este código é utilizado pela rede IEEE de 100 Mbps. Para evitar a perda da informação de clock, devido a uma sequência grande de zeros, antes de iniciar a codificação MLT-3, o sinal é embaralhado através do mapeamento de 4 bits em 5 (4B5B).

40 Esquemas de Codificação - Codigos de Linha: Embaralhamento 4B/5B Substituti as 16 combinações de 4 bits por outras de 5 bits sem a possbilidade de termos mais de 3 zeros consecutivos

41 Esquemas de Codificação - Codigos de Linha: PAM 5 Pulse Amplitude Modulation Level 5 Neste código os bits são pareados e cada par é representado por um nível de tensão diferente O padrão ethernet gigabit (IEEE 1.000BaseT) utiliza o código de linha PAM5. Codigos multiníveis são utilizados para transmitir altas taxas de transmissão

42 Padroes de Tecnologias para Rede Local

43 Padroes de Tecnologias para Rede Local