CABEAMENTO ESTRUTURADO

ADEMAR FELIPE FEY

ANDERSON ZARDO

ANGELO ROMANI

JADER CARON DOS SANTOS

ROBERTO BRAGAGNOLO

PAR TRANÇADO E FIBRA ÓTICA NO CABEAMENTO ESTRUTURADO

CAXIAS DO SUL

MAIO 2010

ANDERSON ZARDO

ANGELO ROMANI

JADER CARON DOS SANTOS

ROBERTO BRAGAGNOLO

VISÃO GERAL SOBRE PAR TRANÇADO E FIBRA ÓTICA NO CABEAMENTO

ESTRUTURADO

FTEC – FACULDADE DE TECNOLOGIA

CABEAMENTO ESTRUTURADO

ADEMAR FELIPE FEY

CAXIAS DO SUL

MAIO 2010

2

Sumário

1. Introdução.................................................................................................................2

2. O que é Cabeamento Estruturado........................................................................2

3. Par Trançado............................................................................................................3

4. Contexto e Função..................................................................................................4

5. Fibra óptica...............................................................................................................6

6. Contexto e Função..................................................................................................7

7. Conclusão...............................................................................................................10

8. Bibliografia..............................................................................................................11

3

1. Introdução

Cada ano que passa novas tecnologias vão surgindo, aplicações que

rodam nas empresas, seja um simples ERP ou um próprio file server que é

acessado de qualquer parte do mundo requer uma grande atenção para o

funcionamento adequado de todas as instâncias necessárias para mantê-lo

rodando.

De forma alguma podemos nos esquecer do que faz com que estas

informações circulem dentro da empresa de setor em setor, de andar em

andar, de prédio até prédio. O cabeamento físico responsável por esta

transmissão deve estar de acordo com as exigências que cada dia vão

surgindo e também deve seguir as normas especificadas como “boas práticas

na instalação” para que seu desempenho seja garantido.

Veremos uma breve descrição de onde devemos aplicar os meios de

transmissão mais importantes atualmente em uma LAN, o cabo par trançado e

o de fibra óptica. Mostraremos suas principais funções e características

técnicas, onde aplica-los para usufruir de seu máximo desempenho.

2. O que é Cabeamento Estruturado

O Cabeamento Estruturado é uma infraestrutura de telecomunicações

de um prédio ou campus que consiste de um número de pequenos elementos

padronizados chamados de subsistemas.

O sistema de cabeamento estruturado se divide em seis subsistemas:

Facilidades de Entrada (Entrance Facilities) são onde o prédio

interfaceia com o mundo externo.

Salas de Equipamentos (Equipment Rooms) hospeda os equipamentos

que servem os usuários dentro do prédio.

4

Salas de Telecomunicações (Telecommunications Rooms) hospeda os

equipamentos de telecomunicações que conectam os sub-sistemas de

backbone com o de cabeamento horizontal.

Cabeamento do Backbone (Backbone Cabling) conecta os

subsistemas de Facilidades de Entrada, Salas de Equipamentos e Salas

de Telecomunicações entre si.

Cabeamento Horizontal (Horizontal Cabling) conecta as salas de

Telecomunicações a uma tomada individual num andar (do prédio).

Área de Trabalho (Work-Area Components) conecta os equipamentos

do usuário final até as tomadas do sistema de cabeamento horizontal.

O cabeamento é muito importante se você deseja uma rede trabalhando

adequadamente com o mínimo de problemas e perda de largura de banda.

Existem certas regras que nunca devem ser quebradas quando você está

tentando projetar uma rede de computadores – de outra maneira você deverá

ter problemas quando tentar se comunicar. Nós temos visto redes que sofrem

enormes problemas porque o projeto inicial da rede não foi feito

adequadamente.

3. Par Trançado

Também conhecido como UTP (Unshield Twisted Pair ou Par Trançado

Não-blindado), é um cabo maleável, permeável a ruídos e interferências, mas

fácil de instalar. É composto por pares de fios isolados uns dos outros e

trançados juntos dentro de um revestimento. A trança proporciona uma

blindagem ineficaz em ambientes de intensa radiação elétrica, mas que

funciona perfeitamente na maioria dos casos.

5

4. Contexto e Função

Dentro do cabeamento estruturado, mais especificamente no

cabeamento horizontal o Cabo UTP: cabo constituído por fios metálicos

trançado aos pares com 4 pares de fios bitola 24 AWG e impedância de 100

ohms, em conformidade com o padrão EIA 568A categoria 5e (enhanced),

categoria 6 e 6A é o tipo de cabo mais utilizado nas instalações no cenário

atual.

Como a maior parcela dos custos de instalação de uma rede local

corresponde ao sistema de cabeamento horizontal,onde se encaixa o par

trançado, e o mesmo deverá suportar uma larga faixa de aplicações,

recomenda-se o emprego de materiais de excelente qualidade e de

desempenho superior (Cat 5e, 6 ou 7).

Os cabos de par trançado vêm substituindo os cabos coaxiais desde o

início da década de 90. Hoje em dia é muito raro alguém ainda utilizar cabos

coaxiais em novas instalações de rede, o mais comum é apenas reparar ou

expandir redes que já existem. Mais adiante teremos um comparativo entre os

dois tipos de cabos.

O nome “par trançado” é muito conveniente, pois estes cabos são

constituídos justamente por 4 pares de cabos entrelaçados. Veja que os cabos

coaxiais usam uma malha de metal que protege o cabo de dados contra

interferências externas; os cabos de par trançado por sua vez, usam um tipo de

proteção mais sutil: o entrelaçamento dos cabos cria um campo

6

eletromagnético que oferece uma razoável proteção contra interferências

externas.

Além dos cabos sem blindagem (como o da foto) conhecidos como UTP

(Unshielded Twisted Pair), existem os cabos blindados conhecidos como STP

(Shielded Twisted Pair). A única diferença entre eles é que os cabos blindados

além de contarem com a proteção do entrelaçamento dos fios, possuem uma

blindagem externa (assim como os cabos coaxiais), sendo mais adequados a

ambientes com fortes fontes de interferências, como grandes motores elétricos

e estações de rádio que estejam muito próximas. Outras fontes menores de

interferências são as lâmpadas fluorescentes (principalmente lâmpadas

cansadas que ficam piscando), cabos elétricos quando colocados lado a lado

com os cabos de rede e mesmo telefones celulares muito próximos dos cabos.

Par trançado x Coaxial: Disse anteriormente que cada uma destas

categorias de cabos possui algumas vantagens e desvantagens. Na verdade, o

coaxial possui bem mais desvantagens do que vantagens em relação aos

cabos de par trançado, o que explica o fato dos cabos coaxiais serem cada vez

mais raros. Numa comparação direta entre os dois tipos de cabos teremos:

Distância máxima: o cabo coaxial permite uma distância máxima

entre os pontos de até 185 metros, enquanto os cabos de par trançado

permitem apenas 100 metros.

Resistência a interferências: Os cabos de par trançado sem

blindagem são muito mais sensíveis à interferências do que os cabos

coaxiais, mas os cabos blindados por sua vez apresentam uma

resistência equivalente ou até superior.

Mau contato: Usando cabo coaxial, a tendência a ter problemas

na rede é muito maior, pois este tipo de cabo costuma ser mais

suscetível a mau contato do que os cabos de par trançado. Outra

desvantagem é que usando o coaxial, quando temos problemas de mau

contato no conector de uma das estações, a rede toda cai, pois as duas

“metades” não contam com terminadores nas duas extremidades. Para

7

complicar, você terá que checar PC por PC até encontrar o conector

com problemas, imagine fazer isso numa rede com 20 micros...

Usando par trançado, por outro lado, apenas o micro problemático

ficaria isolado da rede, pois todos os PCs estão ligados ao hub e não

uns aos outros. Bastaria então verificar qual é o PC conectado à entrada

do Hub onde a luz está apagada e substituir o cabo. Este já é uma

argumento forte o suficiente para explicar a predominância das redes

com cabo de par trançado.

Custo: Os cabos coaxiais são mais caros que os cabos de par

trançado sem blindagem, mas normalmente são mais baratos que os

cabos blindado. Por outro lado, usando cabos coaxiais você não

precisará de um hub. Atualmente já existem hubs de 8 portas por menos

de 100 reais, não é mais um artigo caro como no passado.

Velocidade máxima: Se você pretende montar uma rede que

permita o tráfego de dados a 100 mbps, então a única opção é usar

cabos de par trançado categoria 5, pois os cabos coaxiais são limitados

apenas 10 mbps. Atualmente é complicado até mesmo encontrar placas

de rede com conectores para cabo coaxial, pois apenas as placas

antigas, ISA de 10 megabits possuem os dois tipos de conector. As

placas PCI 10/100 possuem apenas o conector para cabo de par

trançado.

5. Fibra óptica

A fibra óptica é um filamento de vidro, que também pode ser de material

produzido com polímero, que tem alta capacidade de transmitir os raios de luz.

Ela foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kapany.

8

6. Contexto e Função

A utilização da fibra no cabeamento aplica-se principalmente na parte

vertical, ou no cabeamento tronco, que preferencialmente é constituído por um

dos seguintes meios de transmissão:

• Cabo de fibra óptica com no mínimo 4 fibras multimodo 62.5/125

micrômetros em conformidade com o padrão EIA 492-AAAA.

• Cabo de fibra óptica com no mínimo 4 fibras monomodo em

conformidade com o padrão EIA 492-BAAA.

Os cabos de fibra óptica utilizam o fenômeno da refração interna total

para transmitir feixes de luz a longas distâncias. Um núcleo de vidro muito fino,

feito de sílica com alto grau de pureza é envolvido por uma camada (também

de sílica) com índice de refração mais baixo, chamada de cladding, o que faz

com que a luz transmitida pelo núcleo de fibra seja refletida pelas paredes

internas do cabo. Com isso, apesar de ser transparente, a fibra é capaz de

conduzir a luz por longas distâncias, com um índice de perda muito pequeno.

Embora a sílica seja um material abundante, os cabos de fibra óptica

são caros devido ao complicado processo de fabricação, assim como no caso

dos processadores, que são produzidos a partir do silício. A diferença entre

sílica e silício é que o silício é o elemento Si puro, enquanto a sílica é composta

por dióxido de silício, composto por um átomo de silício e dois de oxigênio. O

silício é cinza escuro e obstrui a passagem da luz, enquanto a sílica é

transparente.

9

O núcleo e o cladding são os dois componentes funcionais da fibra

óptica. Eles formam um conjunto muito fino (com cerca de 125 microns, ou

seja, pouco mais de um décimo de um milímetro) e frágil, que é recoberto por

uma camada mais espessa de um material protetor, que tem a finalidade de

fortalecer o cabo e atenuar impactos chamado de coating, ou buffer. O cabo

resultante é então protegido por uma malha de fibras protetoras, composta de

fibras de kevlar (que têm a função de evitar que o cabo seja danificado ou

partido quando puxado) e por uma nova cobertura plástica, chamada de jacket,

ou jaqueta, que sela o cabo.

Cabos destinados a redes locais tipicamente contêm um único fio de

fibra, mas cabos destinados a links de longa distância e ao uso na área de

telecomunicações contêm vários fios, que compartilham as fibras de kevlar e a

cobertura externa.

Como os fios de fibra são muito finos, é possível incluir um grande

volume deles em um cabo de tamanho modesto, o que é uma grande

vantagem sobre os fios de cobre. Como a capacidade de transmissão de cada

fio de fibra é bem maior que a de cada fio de cobre e eles precisam de um

volume muito menor de circuitos de apoio, como repetidores, usar fibra em

links de longa distância acaba saindo mais barato. Outra vantagem é que os

cabos de fibra são imunes a interferência eletromagnética, já que transmitem

luz e não sinais elétricos, o que permite que sejam usados mesmo em

ambientes onde o uso de fios de cobre é problemático.

Como criar links de longa distância cavando valas ou usando cabos

submarinos é muito caro, é normal que seja usado um volume de cabos muito

maior que o necessário. Os cabos adicionais são chamados de fibra escura

(dark fiber), não por causa da cor, mas pelo fato de não serem usados. Eles

ficam disponíveis para expansões futuras e para substituição de cabos

rompidos ou danificados. Quando ouvir falar em padrões "para fibras escuras",

tenha em mente que são justamente padrões de transmissão adaptados para

uso de fibras antigas ou de mais baixa qualidade, que estão disponíveis como

sobras de instalações anteriores.

10

A transmissão de dados usando sinais luminosos oferece desafios, já

que os circuitos eletrônicos utilizam eletricidade e não luz. Para solucionar o

problema, é utilizado um transmissor óptico, que converte o sinal elétrico no

sinal luminoso enviado através da fibra e um receptor, que faz o processo

inverso. O transmissor utiliza uma fonte de luz, combinada com uma lente, que

concentra o sinal luminoso, aumentando a percentagem que é efetivamente

transmitida pelo cabo. Do outro lado, é usado um receptor ótico, que amplifica

o sinal recebido e o transforma novamente nos sinais elétricos que são

processados.

Para reduzir a atenuação, não é utilizada luz visível, mas sim luz

infravermelha, com comprimentos de onda de 850 a 1550 nanômetros, de

acordo com o padrão de rede usado. Antigamente, eram utilizados LEDs nos

transmissores, já que eles são uma tecnologia mais barata, mas com a

introdução dos padrões Gigabit e 10 Gigabit eles foram quase que inteiramente

substituídos por laseres, que oferecem um chaveamento mais rápido,

suportando, assim, a velocidade de transmissão exigida pelos novos padrões

de rede.

Existem padrões de fibra óptica para uso em redes Ethernet desde as

redes de 10 megabits. Antigamente, o uso de fibra óptica em redes Ethernet

era bastante raro, mas com o lançamento dos padrões de 10 gigabits a

utilização vem crescendo, com os links de fibra sendo usados sobretudo para

criar backbones e links de longa distância.

Existem dois tipos de cabos de fibra óptica, os multimodo ou MMF

(multimode fibre) e os monomodo ou SMF (singlemode fibre). As fibras

monomodo possuem um núcleo muito mais fino, de 8 a 10 mícrons de

diâmetro, enquanto as multimodo utilizam núcleos mais espessos, tipicamente

com 62.5 microns.

As fibras multimodo são mais baratas e o núcleo mais espesso demanda

uma precisão menor nas conexões, o que torna a instalação mais simples,

mas, em compensação, a atenuação do sinal luminoso é muito maior.

11

Isso acontece porque o pequeno diâmetro do núcleo das fibras

monomodo faz com que a luz se concentre em um único feixe, que percorre

todo o cabo com um número relativamente pequeno de reflexões. O núcleo

mais espesso das fibras multimodo, por sua vez, favorece a divisão do sinal em

vários feixes separados, que ricocheteiam dentro do cabo em pontos

diferentes, aumentando brutalmente a perda durante a transmissão.

Para efeito de comparação, as fibras multimodo permitem um alcance de

até 550 metros no Gigabit Ethernet e 300 metros no 10 Gigabit, enquanto as

fibras monomodo podem atingir até 80 km no padrão 10 Gigabit. Esta brutal

diferença faz com que as fibras multimodo sejam utilizadas apenas em

conexões de curta distância, já que sairia muito mais caro usar cabos

multimodo e repetidores do que usar um único cabo monomodo de um ponto

ao outro.

7. Conclusão

Acreditava-se que a Fibra Ótica fosse substituir completamente os cabos

de cobre, notadamente os de par trançado. Porém, com o constante aumento

da taxa de transmissão do cabo UTP proporcionada por novos métodos de

fabricação, essas duas tecnologias tornaram-se complementares. Usamos a

fibra quando queremos fazer backbones (cabeamento vertical) interligando

unidades ou departamentos, e também para transmissão à longa distância,

enquanto o par trançado é usado no cabeamento horizontal, ou seja, usado

para ligar estações de trabalho e diversos outros equipamentos.

12

8. Bibliografia

PADUA, Fabiano de. Apostila de Cabeamento Estruturado. Disponível em:

<http://www.pdfqueen.com/html/

aHR0cDovL3d3dy5nZXRlYy5jZWZldG10LmJyL35mYWJpYW5vL1RlbGVjb21fS

DI5LzY4MDI5X0Fwb3N0aWxhX0NhYmVhbWVudG9fRXN0cnV0dXJhZG8ucG

Rm> Acesso em 02 mai. 2010.

Definição de Cabo par trançado. Disponível em:

<http://dicionario.babylon.com/cabo_par_tran%C3%A7ado/> Acesso em 21

abr. 2010.

Cabo par Trançado. Disponível em:

<http://www.gdhpress.com.br/hmc/leia/index.php?p=cap13-9> Acesso em: 22

abr. 2010.

SILVA, Marco Aurélio da. Fibra Óptica. Disponível em:

<http://www.brasilescola.com/fisica/fibra-optica.htm> Acesso em: 01 mai. 2010.

Fibra Óptica. Disponível em:

<http://www.gdhpress.com.br/hmc/leia/index.php?p=cap13-10> Acesso em: 01

mai. 2010.

13