Administração e Projeto de Redes

1. Administração e Projeto de Redes Material de apoio Camada Física Cap.10 19/01/2010

2. Esclarecimentos • Esse material é de apoio para as aulas da disciplina e não substitui a leitura da bibliografia básica. • Os professores da disciplina irão focar alguns dos tópicos da bibliografia assim como poderão adicionar alguns detalhes não presentes na bibliografia, com base em suas experiências profissionais. • O conteúdo de slides com o título “Comentário” seguido de um texto, se refere a comentários adicionais ao slide cujo texto indica e tem por objetivo incluir alguma informação adicional aos conteúdo do slide correspondente. • Bibliografia básica: KUROSE, James F.; ROSS, Keith. Redes de Computadores e a INTERNET - Uma nova abordagem. Pearson. : , 2004.

3. Simplex – Transmissões somente em uma direção. Por exemplo, um alto falante. Half Duplex – Transmissões em ambas as direções porém alternadamente. Por exemplo, um Walk Talk. Full Duplex – Transmissões em ambas as direções simultaneamente, por exemplo, linhas telefônicas. Formas de uso do meio de comunicação Simplex Half-duplex ou Full-duplex

4. Características dos Meios de Transmissão • Sinais elétricos: • Guiados: cabos metálicos (par trançado, coaxial). • Não guiados: comunicação via rádio (rádio-frequência, satélite). • Sinais de luz: • Guiados: fibra óptica. • Não guiados: infra-vermelho, laser.

5. Comentário:Cabo de Par Trançado (Twisted Pair) Cabo FTP Cabo STP Cabo UTP • Par de fios trançados de cobre isolados em cabo com 2 ou mais pares trançados: • Categoria 5e: 100/1000 Mbps, 100 MHz. • Categoria 6: 100/1000/10000 Mbps 250 Mhz. • Tipos: • Não blindados – UTP. • Blindados – ScTP e FTP.

6. Meio físico: coaxial Condutor Central Malha Metálica Isolador Capa Isoladora do Cabo • Cabo coaxial: • Dois condutores de cobre concêntricos: condutor central e a malha metálica. • Comunicação bidirecional: transmite e recebe no mesmo cabo coaxial. • Tecnologias utilizadas: • Banda base: um único sinal de dados presente no cabo a cada vez (p. ex. padrão Ethernet). • Banda larga: cabo com múltiplos canais. Cada canal pode tratar um sinal diferente sem interferência um no outro.

7. Meio físico: fibra óptica • Cabo de fibra óptica: • Transporte de pulsos de luz, cada pulso é um bit. • Alta velocidade com transmissão ponto-a-ponto (ex.: 5 Gbps). • Baixa taxa de erros. • Repetidores bem espaçados. • Imunidade a ruídos eletromagnéticos. • Pouco volume e peso. • Utiliza LEDs (fibras multimodo) ou LASER (basicamente monomodo) como fontes luminosas.

8. Meio físico: fibra óptica • Materiais dos cabos de fibra óptica: • Sílica (vidro): • Utilizado em grandes distâncias. • Material tradicional. • Grande largura de banda. • Plástico: • Menor alcance que a de sílica. • Mais barato que a fibra óptica de sílica. • Possível substituto para os cabos de par trançado para as redes internas, largura de banda muito maior que o cabo de par trançado. • Tipos de Cabos de Fibra Óptica: • Multimodo Degrau (distância até 2 km m, a 100 Mbps). • Multimodo Gradual (distâncias até 3 km, a 100 Mbps). • Monomodo (distâncias acima de 80 km).

9. Meio físico: fibra óptica • Composição da fibra: • Núcleo. • Casca. • Revestimentos (invólucro de proteção, gel ou silicone, etc). • Capa. Capa Revestimento Primário Casca Revestimento Secundário Núcleo

10. Comentário:Fibra óptica multimodo degrau . Perfil do índice de refração n1 n2 • Diâmetro do núcleo – 62,5 μm / casca – 125 μm (micrômetro). • Fibra óptica com um Índice de refração da fibra constante. • Enviam muitos ráios ópticos simultaneamente, o que prejudica o desempenho (distância de cobertura e velocidade dos bits). • Como há grande quantidade de reflexão dos ráios na interface entre a casca e o núcleo, sofre grande atenuação. • Distâncias até 2000 m, a 100 Mbps. • Fácil de fabricar e custo baixo. • Em desuso, por conta da popularização da fibra gradual.

11. Comentário:Fibra óptica multimodo gradual • Diâmetro do núcleo – 50 μm / casca – 125 μm (micrômetro). • Devido a camadas do núcleo com índices de refração ligeiramente menor de camada para camada a partir do centro da FO, a luz não possui tanta perda de reflexão na casca como a FO degrau. • Como há menos ráios na interface entre a casca e o núcleo, ela sofre menos atenuação do que a FO degrau. • Distâncias até 3000 m, a 100 Mbps. • Fabricação medianamente complexa, custo baixo por conta da grande quantidade fabricada.

12. Comentário:Fibra óptica monomodo • Diâmetro do núcleo – 8 a 9 μm / casca – 125 μm (micrômetro). • Núcleo tão pequeno que só passa um ráio de luz (ráio óptico central). • Sofre menor problema de atenuação comparativamente às demais fibras multimodo. • Alcança maiores distâncias (acima de 80 Km entre repetidores ópticos). • Mais difícil de fabricar, manipular, e possui custo comparativo mais alto. • Utiliza LASER, por ter capacidade de emitir um raio de luz guiado pelo núcleo da fibra. O LED não possui essa capacidade.

13. Redes de acesso sem fio (wireless) • Rede de acesso sem fio compartilhada conecta hosts ao roteador através de um “ponto de acesso” wireless. • Os hosts pertencentes a uma mesma LAN wireless compartilham um mesmo canal de rádio-frequência. • Padrões Ethernet 802.11 (Wi-Fi).

14. Comentário: Transmissão de Rádio • Sinal transportado com o campo eletromagnético. • Bidirecional. • O ambiente afeta a propagação: • Reflexão. • Obstrução por objetos. • Interferência de outros sinais. • Modos de propagação do sinal de rádio depende da frequência. Podem ser: • Propagação acompanhando a superfície terrestre. • Propaga por reflexão na ionosfera e pela curvatura da Terra.

15. Comentário: Transmissão por LASER ou Infra-Vermelho • Sistema de transmissão ponto-a-ponto. • Não sofre interferência eletromagnética, mas fontes de calor e luz podem prejudicar a comunicação. • É prejudicado por obstruções no meio do enlace. • Veja o efeito do calor que desalinha o sinal transmitido.

16. Comentário: Comunicações Satélite • Comunicações satélite e algumas de suas propriedades, incluindo altitude sobre a Terra, tempo de latência do sinal satélite para um emissor terrestre, e número de satélites necessários para uma cobertura global. Qtd. Satélites p/ cobrir Terra Tipo Latência (Atraso) Geoestacionário (“parado” no espaço) Não geoestacionário

17. Equipamentos Nível 1: Repetidores e Hubs • Repetidores e Hubs atuam no Camada 1 - Física. • Os Repetidores tem a função de reforçar o sinal e repetem sinais elétricos entre seções de cabos da rede (máximo 2 repetidores entre 2 LANs). • Hubs podem ser percebidas como amplificadores e distribuidores do sinal amplificado em todas as portas da Hub. • Os Repetidores e Hubs retransmitem sinais em ambas as direções indiscriminadamente sinal e ruídos. • Repetidores e Hubs amplificam o sinal e o ruído também. Os Switches e Bridges regeneram o sinal e dessa forma, eliminam o ruído do sinal recebido.

18. Equipamentos Nível 1:Placas de Redes • Também chamadas de placas de interface de rede (Network Interface Cards ou NIC) ou placas adaptadoras. • As interfaces de rede fazem a conexão física entre a rede e as estação de trabalho, servidores, impressoras etc.

19. Acesso residencial: Modem analógico • Modem discado usando linha telefônica: • Até 56 kbps com acesso direto ao roteador (na prática a velocidade é menor). • Não é possível navegar e telefonar ao mesmo tempo: não pode estar “sempre on-line”.

20. Comentário: Sistema usando ADSL Central telefônica próxima Central Voz Mbps Casa do usuário Modem ADSL Kbps Splitter Linha telefônica Splitter Dados DSLAM • Modem ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) compartilhando o serviço de telefonia com o de dados banda-larga sem que um atrapalhe o outro. • PSTN – Public Switched Telephone Network: sistema de telefonia pública (centrais telefônicas e entroncamentos). • DSLAM - Digital Subscriber Line Access Multiplexer: multiplexador que concentra os sinais digitais dos ADSLs para encaminhar à rede de dados. • Splitter: filtro que separa o sinal de voz do sinal de dados para o sistema telefônico e o da rede de dados. Linha telefônica Sinal de voz Sinal de Dados

21. Comentário: Acesso residencial: cable modems Canal TV C. Dados Canal TV ... Canal TV Canal TV Canal Dados Canal Dados ... Canal Dados Canal Dados • Compartilha o serviço de TV à cabo com os sinais de dados banda-larga, sem interferência entre eles. • Um canal de TV tem capacidade de comportar vários canais de dados banda-larga. • Cada canal de cable modem é compartilhado entre vários assinantes de banda-larga (meio de comunicação compartilhado). Rede de Distribuição Cabo coaxial Central TV Head-End