Universidade Federal do Pará Instituto de Tecnologia (ITEC) Faculdade de Engenharia da Computação (EngComp) Elementos de Projeto de Redes Locais Estruturadas Prof. Marcelo Barretto barretto@ufpa.br Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas
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
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 10.000 Km Planeta PAN LAN / WLAN MAN / WMAN WAN Internet
Redes de Computadores Introdução LAN MAN WAN WAN Gateway WAN WAN LAN Modelo de Aplicações Introdução
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
Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas Infraestrutura Então, a infraestrutura física não pode estar assim!
Infraestrutura Nem assim! Infraestrutura Nem assim!
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: http://www.projetoderedes.com.br/
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 802.2 Link Logical Layer (LLC) IEEE Std 802.3 CSMA/CD Ethernet IEEE Std 802.4 Token-Bus Infraestrutura Existem normas a seguir! (cont.) IEEE Std 802.5 Token-Ring IEEE Std 802.6 DQDB (MAN) IEEE Std 802.7 IEEE Recommended Practice for Broadband LANs IEEE Std 802.10 LAN/MAN Security SDE IEEE Std 802.11 WLAN (MAC + PHY) Wi-Fi IEEE Std 802.12 Demand Priority Access Method IEEE Std 802.15 WPAN (MAC + PHY) Bluetooth IEEE Std 802.16 Standard Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access (BWA) Systems WiMAX IEEE Std 802.17 Resilient Packet Ring Acces Method and Physical Layer Specifications
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
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
Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas Antigamente... Redes Cabeadas Topologia em Barra Cabeamento em Barra
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
Hoje... Redes Cabeadas Switch Central Switches de Borda Hoje... Redes Cabeadas Backbone de Servidores Backbone da Rede
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
Redes Cabeadas Par Trançado não Blindado (UTP) PC Cable ou Patch Cord Tomada 4x2 4 pares trançados Redes Cabeadas Par Trançado não Blindado (UTP)
Fibra óptica Redes Cabeadas Multimodo Monomodo Fibra óptica Redes Cabeadas Conectores ópticos mais usados hoje Conector MT-RJ Conector SC
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
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
Redes Cabeadas Exemplo de Projeto Executado Prefeitura de Parauapebas - 2001 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 11.801 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-14565 Procedimento Básico para Elaboração de Projetos de Cabeamento Estruturado
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
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 802.11b Distâncias cobertas N-WAN B-WAN WLAN WPAN B-WAN - Broadband WAN N-WAN - Narrowband WAN
Dados Comparativos WPAN WLAN B-WAN N-WAN Padrões Bluetooth 802.11a,11b, 11g 802.11 LMDS, MMDS GSM, CDMA,GPRS, 2.3-3G Velocidade < 1 Mbps 2 54 Mbps 1 10 Mbps 10-384Kbps Range Curto Médio Médio-Longo Longo Aplicações Peer-to-peer Redes de empresas Area Metropolitana PDAs, Fones móveis, celulares Praticidade
Praticidade Zona de Cobertura AP 1 AP 2 AP 3 AP 4 AP 5 AP 6 AP 7 Viabilidade
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
Queda no Custo e Aumento da Velocidade Wireless LAN Custo/usuário Wired LAN 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Ano Existem padrões Pilha de Protocolos IEEE 802.11 Camadas Superiores Sub-camada MAC LLC - Controle de Enlace Lógico Camada de Enlace de Dados 802.11 Infrared 802.11 FHSS 802.11 DSSS 802.11a OFDM 802.11b HR-DSSS 802.11g OFDM Camada Física
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 802. 11 11b 11a 11g 16 11n FHSS DSSS X X X X X OFDM X X X X Infravermelho X Ordem cronológica
OFDM (Orthogonal Frequence Division Multiplexing) Técnica de transmissão multiportadora, bidirecional, de alta velocidade, para comunicação de dados wireless Utilizada no padrão 802.16 (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
Taxas e Frequências em Wi-Fi IEEE 802. 11 11b 11a 11g 11n Taxa máxima (Mbps) 2 11 54 54 600 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
Modos definidos pelo padrão Modo Ad-hoc Padrões IEEE 802.11 até 2 Mbps @ 2,4 Ghz IEEE 802.11b até 11 Mbps @24GHz 2,4 IEEE 802.11a até 54 Mbps @ 5 GHz IEEE 802.11e Padrão proposto para QoS em WLANs IEEE 802.11f padrão de comunicação AP-to-AP multivendedor IEEE 802.11g inicia em 22 Mbps e vai a 54 Mbps @ 2,4 GHz IEEE 802.11h (em andamento) - melhorar a camada física do 11a para suportar 5,0 GHz IEEE 802.11i padrão proposto para segurança em WLANs IEEE 802.11n novo padrão
Padrão 802.11n 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 802.11n 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 802.11n 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
Padrão 802.11n 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
Backbone de Óbidos - Fase 2 Backbone de Óbidos - Fase 2
Exemplo de projeto executado Antena e Pára-raios Captor de raios Antena Direcional Semi-parabólica 24 dbi
Exemplo de projeto executado Entrada do cabo coaxial no prédio Rádio no interior do Rack Antena e Pára-raios Rack + Nobreak + Quadro elétrico
Exemplo de projeto executado Caixa Hermética com rádio + transceptor + alimentação
Exemplo de projeto executado Quadro elétrico Rack do POP
Backbone de Óbidos Racks 1 e 2 Backbone de Óbidos Rack 2 em cima do Rack 1
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
Agenda Introdução Infraestrutura de Redes Locais Redes Cabeadas Conclusões Perguntas Perguntas
Muito Obrigado! barretto@ufpa.br