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Data: 29.03.2002  :. Em Reformulação!
Tipo: Curso
Fabricante: Não se Aplica
Por: Carlos E. Morimoto

 

   Guia Completo de Redes

:. Cabeamento

Até agora tivemos apenas uma visão geral sobre os componentes e funcionamento das redes. Vamos agora estudar tudo com mais detalhes, começando com os sistemas de cabeamento que você pode utilizar em sua rede.

Como já vimos, existem três tipos diferentes de cabos de rede: os cabos coaxiais, cabos de par trançado e os cabos de fibra óptica.


:. Cabo coaxial

Os cabos coaxiais são cabos constituídos de 4 camadas: um condutor interno, o fio de cobre que transmite os dados; uma camada isolante de plástico, chamada de dielétrico que envolve o cabo interno; uma malha de metal que protege as duas camadas internas e, finalmente, uma nova camada de revestimento, chamada de jaqueta.


Se você envolver um fio condutor com uma segunda camada de material condutor, a camada externa protegerá a primeira da interferência externa. Devido a esta blindagem, os cabos coaxiais (apesar de ligeiramente mais caros que os de par trançado) podem transmitir dados a distâncias maiores, sem que haja degradação do sinal. Existem 4 tipos diferentes de cabos coaxiais, chamados de 10Base5, 10Base2, RG-59/U e RG-62/U

O cabo 10Base5 é um tipo mais antigo, usado geralmente em redes baseadas em mainframes. Esta cabo é muito grosso, tem cerca de 0.4 polegadas, ou quase 1 cm de diâmetro e por isso é muito caro e difícil de instalar devido à baixa flexibilidade. Outro tipo de cabo coaxial pouco usado atualmente é o RG62/U, usado em redes Arcnet. Temos também o cabo RG-59/U, usado na fiação de antenas de TV.

Além da baixa flexibilidade e alto custo, os cabos 10Base5 exigem uma topologia de rede bem mais cara e complicada. Temos o cabo coaxial 10base5 numa posição central, como um backbone, sendo as estações conectadas usando um segundo dispositivo, chamado transceptor, que atua como um meio de ligação entre elas e o cabo principal.

Os transceptores perfuram o cabo 10Base5, alcançando o cabo central que transmite os dados, sendo por isso também chamados de derivadores vampiros. Os transceptores são conectados aos encaixes AUI das placas de rede (um tipo de encaixe parecido com a porta de joystick da placa de som, encontrado principalmente em placas antigas) através de um cabo mais fino, chamado cabo transceptor. Além de antiquada, esta arquitetura é muito cara, tanto a nível de cabos e equipamentos, quanto em termos de mão de obra.


Os cabos 10Base5 foram praticamente os únicos utilizados em redes de mainframes no inicio da década de 80, mas sua popularidade foi diminuindo com o passar do tempo por motivos óbvios.

Atualmente você só se deparará com este tipo de cabo em instalações bem antigas ou, quem sabe, em museus ;-)

Finalmente, os cabos 10Base2, também chamados de cabos coaxiais finos, ou cabos Thinnet, são os cabos coaxiais usados atualmente em redes Ethernet, e por isso, são os cabos que você receberá quando pedir por cabos coaxiais de rede. Seu diâmetro é de apenas 0.18 polegadas, cerca de 4.7 milímetros, o que os torna razoavelmente flexíveis.

Os cabos 10Base2 são bem parecidos com os cabos usados em instalações de antenas de TV, a diferença é que, enquanto os cabos RG-59/U usados nas fiações de antena possuem impedância de 75 ohms, os cabos 10Base2 possuem impedância de apenas 50 ohms. Por isso, apesar dos cabos serem parecidos, nunca tente usar cabos de antena em redes de micros. É fácil diferenciar os dois tipos de cabo, pois os de redes são pretos enquanto os para antenas são brancos.

O 10 na sigla 10Base2, significa que os cabos podem transmitir dados a uma velocidade de até 10 megabits por segundo, Base significa banda base e se refere à distância máxima para que o sinal pode percorrer através do cabo, no caso o 2 que teoricamente significaria 200 metros, mas que na prática é apenas um arredondamento, pois nos cabos 10Base2 a distância máxima utilizável é de 185 metros.

Usando cabos 10Base2, o comprimento do cabo que liga um micro ao outro deve ser de no mínimo 50 centímetros, e o comprimento total do cabo (do primeiro ao último micro) não pode superar os 185 metros. É permitido ligar até 30 micros no mesmo cabo, pois acima disso, o grande número de colisões de pacotes irá prejudicar o desempenho da rede, chegando ao ponto de praticamente impedir a comunicação entre os micros em casos extremos.



Conectamos o cabo coaxial fino à placa de rede usando conectores BCN, que por sua vez são ligados a conectores T ligados na placa de rede. Usando cabos coaxiais os micros são ligados uns aos outros, com um cabo em cada ponta do conector T.


Conector BCN desmontado



Conector T na placa de rede


São necessários dois terminadores para fechar o circuito. Os terminadores são encaixados diretamente nos conectores T do primeiro e último micro da rede. Pelo menos um dos terminadores, deverá ser aterrado.


Terminador


Se você não instalar um terminador em cada ponta da rede, quando os sinais chegarem às pontas do cabo, retornarão, embora um pouco mais fracos, formando os chamados pacotes sombra. Estes pacotes atrapalham o tráfego e corrompem pacotes bons que estejam trafegando, praticamente inutilizando a rede.

Em redes Ethernet os terminadores devem ter impedância de 50 ohms (a mesma dos cabos), valor que geralmente vem estampado na ponta do terminador.

Para prender o cabo ao conector BCN, precisamos de duas ferramentas: um descascador de cabo coaxial e um alicate de crimpagem. O descascador serve para retirar o dielétrico do cabo, deixando exposto o fio de cobre (você pode fazer este trabalho com algum outro instrumento cortante, como um estilete, mas usando o descascador o resultado será bem melhor). O alicate para crimpagem serve para prender o cabo ao conector, impedindo que ele se solte facilmente. O alicate de crimpagem possuirá sempre pelo menos dois orifícios, o menor, com cerca de 1 mm de diâmetro serve para prender o pino central do conector BCN ao fio central do cabo. A maior serve para prender o anel de metal.

Para crimpar os cabos coaxiais é indispensável ter o alicate de crimpagem. Não dá para fazer o serviço com um alicate comum pois ele não oferece pressão suficiente. Um alicate de crimpagem de cabos coaxiais custa à partir de 45 reais; entretanto, a maioria das lojas que vendem cabos também os crimpam de acordo com a necessidade do cliente.

Descascador de cabos coaxiais (à esquerda) e alicate de crimpagem.



:. Cabo de par trançado

Os cabos de par trançados vem 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 eletromagnético que oferece uma razoável proteção contra interferências externas.


Cabo de par Trançado


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.

Quanto maior for o nível de interferência, menor será o desempenho da rede, menor será a distância que poderá ser usada entre os micros e mais vantajosa será a instalação de cabos blindados. Em ambientes normais porém os cabos sem blindagem costumam funcionar bem.

Existem no total, 5 categorias de cabos de par trançado. Em todas as categorias a distância máxima permitida é de 100 metros. O que muda é a taxa máxima de transferência de dados e o nível de imunidade a interferências.

Categoria 1: Este tipo de cabo foi muito usado em instalações telefônicas antigas, porem não é mais utilizado.

Categoria 2: Outro tipo de cabo obsoleto. Permite transmissão de dados a até 4 mbps.

Categoria 3: Era o cabo de par trançado sem blindagem usado em redes até alguns anos atrás. Pode se estender por até 100 metros e permite transmissão de dados a até 10 Mbps. A diferença do cabo de categoria 3 para os obsoletos cabos de categoria 1 e 2 é o numero de tranças. Enquanto nos cabos 1 e 2 não existe um padrão definido, os cabos de categoria 3 (assim como os de categoria 4 e 5) possuem atualmente de 24 a 45 tranças por metro, sendo muito mais resistente a ruídos externos. Cada par de cabos tem um número diferente de tranças por metro, o que atenua as interferências entre os cabos. Praticamente não existe a possibilidade de dois pares de cabos terem exatamente a mesma disposição de tranças.

Categoria 4: Por serem blindados, estes cabos já permitem transferências de dados a até 16 mbps, e são o requisito mínimo para redes Token Ring de 16 mbps, podendo ser usados também em redes Ethernet de 10 mbps no lugar dos cabos sem blindagem.

Categoria 5: Este é o tipo de cabo de par trançado usado atualmente, que existe tanto em versão blindada quanto em versão sem blindagem, a mais comum. A grande vantagem sobre esta categoria de cabo sobre as anteriores é a taxa de transferência, até 100 mbps.


Os cabos de categoria 5 são praticamente os únicos que ainda podem ser encontrados à venda, mas em caso de dúvida basta checas as inscrições decalcadas no cabo, entre elas está a categoria do cabo, como na foto abaixo:


Category 5e


Independentemente da categoria, todos os cabos de par trançado usam o mesmo conector, chamado RJ-45. Este conector é parecido com os conectores de cabos telefônicos, mas é bem maior por acomodar mais fios. Uma ponta do cabo é ligada na placa de rede e a outra no hub.

Para crimpar o cabo, ou seja, para prender o cabo ao conector, usamos um alicate de crimpagem. Após retirar a capa protetora, você precisará tirar as tranças dos cabos e em seguida arruma-los na ordem correta para o tipo de cabo que estiver construindo (veremos logo adiante)


Veja que o que protege os cabos contra as interferências externas é são justamente as tranças. A parte destrançada que entra no conector é o ponto fraco do cabo, onde ele é mail vulnerável a todo tipo de interferência. Por isso, é recomendável deixar um espaço menor possível sem as tranças, se possível menos de 2,5 centímetros.

Para isso, uma sugestão é que você destrance um pedaço suficiente do fio, para ordena-los confortavelmente e depois corte o excesso, deixando apenas os 2 centímetros que entrarão dentro do conector:


Finalmente, basta colocar os fios dentro do conector e pressiona-lo usando um alicate de crimpagem.


A função do alicate é fornecer pressão suficiente para que os pinos do conector RJ-45, que internamente possuem a forma de lâminas, esmaguem os fios do cabo, alcançando o fio de cobre e criando o contato. Você deve retirar apenas a capa externa do cabo e não descascar individualmente os fios, pois isto ao invés de ajudar, serviria apenas para causar mau contato, deixado o encaixe com os pinos do conector frouxo.


Os alicates para crimpar cabos de par trançado são um pouco mais baratos que os usados para crimpar cabos coaxiais. Os alicates mais simples custam a partir de 40 reais, mas os bons alicates custam bem mais. Existem alguns modelos de alicates feitos de plástico, com apenas as pontas de metal. Estes custam bem menos, na faixa de 15 reais, mas são muito ruins, pois quebram muito facilmente e não oferecem a pressão adequada. Como no caso dos coaxiais, existe também a opção de comprar os cabos já crimpados, o ideal caso você não pretenda montar apenas sua rede doméstica ou da empresa, e não trabalhar profissionalmente com redes.

Um problema óbvio em trabalhar com cabos já crimpados é que será quase impossível passa-los através das paredes, como seria possível fazer com cabos ainda sem os conectores.

Existe uma posição certa para os cabos dentro do conector. Note que cada um dos fios do cabo possui uma cor diferente. Metade tem uma cor sólida enquanto a outra metade tem uma cor mesclada com branco. Para criar um cabo destinado a conectar os micros ao hub, a seqüência tanto no conector do micro quanto no conector do hub será o seguinte:



lado 1


lado 2


1- Branco mesclado com Laranja

2- Laranja

3- Branco mesclado com verde

4- Azul

5- Branco mesclado com Azul

6- Verde

7- Branco mesclado com marrom

8- Marrom

 

É possível também criar um cabo para ligar diretamente dois micros, sem usar um hub, chamado de cabo cross-over. Logicamente este cabo só poderá ser usado caso a sua rede tenha apenas dois micros. Neste tipo de cabo a posição dos fios é diferente nos dois conectores, de um dos lados a pinagem é a mesma de um cabo de rede normal, enquanto no outro a posição dos pares verde e laranja são trocados. Daí vem o nome cross-over, que significa, literalmente, cruzado na ponta:

lado 1


Conector da esquerda:


1- Branco com Laranja

2- Laranja

3- Branco com Verde

4- Azul

5- Branco com Azul

6- Verde

7- Branco com Marrom

8- Marrom

lado 2


Conector da direita:


1- Branco com Verde

2- Verde

3- Branco com Laranja

4- Azul

5- Branco com Azul

6- Laranja

7- Branco com Marrom

8- Marrom

Existe um teste simples para saber se o cabo foi crimpado corretamente: basta conectar o cabo à placa de rede do micro e ao hub. Tanto o LED da placa quanto o do hub deverão acender. Naturalmente, tanto o micro quanto o hub deverão estar ligados.

Existem também aparelhos testadores de cabos, que oferecem um diagnóstico muito mais sofisticado, dizendo por exemplo se os cabos são adequados para transmissões a 10 ou a 100 megabits. Estes aparelhos serão bastante úteis caso você vá crimpar muitos cabos, mas são dispensáveis para trabalhos esporádicos. Custam apartir de 100 dólares.

Os cabos de rede são um artigo bem barato, que representam apenas uma pequena porcentagem do custo total da rede. Os cabos de par trançado podem ser comprados por até 60 centavos o metro, e centavos de real, não de dólar, enquanto os conectores custam 50 ou 60 centavos cada. O único artigo relativamente caro é o alicate de crimpagem.


:. 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 virem tornando-se 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 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. 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.


:. Fibra óptica

Ao contrário dos cabos coaxiais e de par trançado, que nada mais são do que fios de cobre que transportam sinais elétricos, a fibra óptica transmite luz e por isso é totalmente imune a qualquer tipo de interferência eletromagnética. Além disso, como os cabos são feitos de plástico e fibra de vidro (ao invés de metal), são resistentes à corrosão.

A distância permitida pela fibra também é bem maior: os cabos usados em redes permitem segmentos de até 1 KM, enquanto alguns tipos de cabos especiais podem conservar o sinal por até 5 KM (distâncias maiores são obtidas usando repetidores). Mesmo permitindo distâncias tão grandes, os cabos de fibra óptica permitem taxas de transferências de até 155 mbps, sendo especialmente úteis em ambientes que demandam uma grande transferência de dados. Como não soltam faíscas, os cabos de fibra óptica são mais seguros em ambientes onde existe perigo de incêndio ou explosões. E para completar, o sinal transmitido através dos cabos de fibra é mais difícil de interceptar, sendo os cabos mais seguros para transmissões sigilosas.

As desvantagens da fibra residem no alto custo tanto dos cabos quanto das placas de rede e instalação que é mais complicada e exige mais material. Por isso, normalmente usamos cabos de par trançado ou coaxiais para fazer a interligação local dos micros e um cabo de fibra óptica para servir como backbone, unindo duas ou mais redes ou mesmo unindo segmentos da mesma rede que estejam distantes.

O cabo de fibra óptica é formado por um núcleo extremamente fino de vidro, ou mesmo de um tipo especial de plástico. Uma nova cobertura de fibra de vidro, bem mais grossa envolve e protege o núcleo. Em seguida temos uma camada de plástico protetor chamada de cladding, uma nova camada de isolamento e finalmente uma capa externa chamada bainha.


A luz a ser transmitida pelo cabo é gerada por um LED, ou diodo emissor de luz. Chegando ao destino, o sinal luminoso é decodificado em sinais digitais por um segundo circuito chamado de foto-diodo. O conjunto dos dois circuitos é chamado de CODEC, abreviação de codificador/decodificador.

Existem dois tipos de cabos de fibra óptica, chamados de cabos monomodo e multimodo, ou simplesmente de modo simples e modo múltiplo. Enquanto o cabo de modo simples transmite apenas um sinal de luz, os cabos multimodo contém vários sinais que se movem dentro do cabo. Ao contrário do que pode parecer à primeira vista, os cabos monomodo transmitem mais rápido do que os cabos multimodo, pois neles a luz viaja em linha reta, fazendo o caminho mais curto. Nos cabos multimodo o sinal viaja batendo continuamente mas paredes do cabo, tornando-se mais lento e perdendo a intensidade mais rapidamente.

Ao contrário do que costuma-se pensar, os cabos de fibra óptica são bastante flexíveis e podem ser passados dentro de conduítes, sem problemas. Onde um cabo coaxial entra, pode ter certeza que um cabo de fibra também vai entrar. Não é necessário em absoluto que os cabos fiquem em linha reta, e devido às camadas de proteção, os cabos de fibra também apresentam uma boa resistência mecânica.

A velocidade de 155 mbps que citei a pouco, assim como as distâncias máximas dos cabos de fibra, referem-se às tecnologias disponíveis para o uso em pequenas redes, cujas placas e demais componentes podem ser facilmente encontrados. Tecnologias mais caras e modernas podem atingir velocidades de transmissão na casa dos Terabits por segundo, atingindo distância de vários quilômetros. Aliás, a velocidade de transmissão nas fibras ópticas vem evoluindo bem mais rápido que os processadores, ou outros componentes, por isso é difícil encontrar material atualizado sobre as tecnologias mais recentes.


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