Topologias de Rede de Computadores,Meios de Transmissão de

Topologias
Computadores
de
Rede
de
As redes de computadores possibilitam que indivíduos possam
trabalhar em equipes, compartilhando informações, melhorando o
desempenho da realização de tarefas, e estão presentes no diaa-dia de todos nós. São estruturas sofisticadas e complexas,
que mantém os dados e as informações ao alcance de seus
usuários. É a topologia de redes que descreve como as redes
de computadores estão interligadas, tanto do ponto de vista
físico, como o lógico. A topologia física representa como as
redes estão conectadas (layout físico) e o meio de conexão dos
dispositivos de redes (nós ou nodos). Já a topologia
lógica refere-se à forma com que os nós se comunicam através
dos meios de transmissão.
Topologias Físicas
A topologia física pode ser representada de várias maneiras e
descreve por onde os cabos passam e onde as estações, os
nós, roteadores e gateways estão localizados. As mais
utilizadas e conhecidas são as topologias do tipo estrela,
barramento e anel.
Ponto a Ponto
A topologia ponto a ponto é a mais simples. Une dois
computadores, através de um meio de transmissão qualquer. Dela
pode-se formar novas topologias, incluindo novos nós em sua
estrutura.
Barramento
Esta topologia é bem comum e possui alto poder de expansão.
Nela, todos os nós estão conectados a uma barra que é
compartilhada entre todos os processadores, podendo o controle
ser centralizado ou distribuído. O meio de transmissão usado
nesta topologia é o cabo coaxial.
Cada nó é ligado em “série” (um nó é conectado atrás do outro)
em um mesmo backbone, de forma semelhante às luzinhas de
natal. As informações enviadas por um nó trafegam pelo
backbone até chegar ao nó de destino. Cada extremidade de uma
rede de barramento deve ser terminada por um resistor para
evitar que o sinal enviado por um nó através da rede volte
quando chegar ao fim do cabo.
Todos os computadores são ligados em um mesmo barramento
físico de dados. Apesar de os dados não passarem por dentro de
cada um dos nós, apenas uma máquina pode “escrever” no
barramento num dado momento. Todas as outras “escutam” e
recolhem para si os dados destinados a elas. Quando um
computador estiver a transmitir um sinal, toda a rede fica
ocupada e se outro computador tentar enviar outro sinal ao
mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a
transmissão.
Essa topologia utiliza cabos coaxiais. Para cada barramento
existe um único cabo, que vai de uma ponta a outra. O cabo é
seccionado em cada local onde um computador será inserido na
rede. Com o seccionamento do cabo formam-se duas pontas e cada
uma delas recebe um conector BNC. No computador é colocado um
“T” conectado à placa que junta as duas pontas. Embora ainda
existam algumas instalações de rede que utilizam esse modelo,
é uma tecnologia obsoleta.
Embora esta topologia descrita fisicamente ter caído em
desuso, logicamente ela é amplamente usada. Redes ethernet
utilizam este tipo lógico de topologia.
Na topologia de barramento todos os computadores estão ligados
a um cabo contínuo que é terminado em ambas as extremidades
por uma pequena ficha com uma resistência ligada entre a malha
e o fio central do cabo (terminadores). A função dos
“terminadores” é de adaptarem a linha, isto é, fazerem com que
a impedância vista para interior e para o exterior do cabo
seja a mesma, senão constata-se que há reflexão do sinal e,
consequentemente, perda da comunicação. Neste tipo de
topologia a comunicação é feita por broadcast , isto é, os
dados são enviados para o barramento e todos os computadores
vêem esses dados, no entanto, eles só serão recebidos pelo
destinatário.
As estações de trabalho e servidores são ligados ao cabo
através de conectores, conhecidos como vampiros, que permitem
a ligação ao cabo sem a necessidade de cortá-lo, já que
mecanicamente uma pequena agulha penetra no cabo fazendo
contato com o condutor interno, enquanto o restante faz
contato com a malha externa.
Vantagens:
Bidirecional
Baixo custo inicial.
Desvantagens:
Dificuldade de isolar a fonte de uma falha de sistema ou
equipamento.
Ampliação da rede: inclusão de novas estações e/ou
servidores implicam na paralisação da rede.
Anel ou Ring
A topologia em anel utiliza em geral ligações ponto-a-ponto
que operam em um único sentido de transmissão. O sinal circula
no anel até chegar ao destino. Esta topologia é pouco
tolerável à falha e possui uma grande limitação quanto a sua
expansão pelo aumento de “retardo de transmissão” (intervalo
de tempo entre o início e chegada do sinal ao nó destino).
Como uma rede de barramento, os anéis também têm nós ligados
em série. A diferença é que a extremidade da rede volta para o
primeiro nó e cria um circuito completo. Em uma rede em anel,
cada nó tem sus vez para enviar e receber informações através
de um token (ficha). O token, junto com quaisquer informações,
é enviado do primeiro para o segundo nó, que extrai as
informações endereçadas a ele e adiciona quaisquer informações
que deseja enviar. Depois, o segundo nó passa o token e as
informações para o terceiro nó e assim por diante, até chegar
novamente ao primeiro nó. Somente o nó com o token pode enviar
informações. Todos os outros nós devem esperar o token chegar.
Na topologia em anel os dispositivos são conectados em série,
formando um circuito fechado (anel). Os dados são transmitidos
unidirecionalmente de nó em nó até atingir o seu destino. Uma
mensagem enviada por uma estação passa por outras estações,
através das retransmissões, até ser retirada pela estação
destino ou pela estação fonte. Os sinais sofrem menos distorção
e atenuação no enlace entre as estações, pois há
um repetidor em cada estação. Há um atraso de um ou
mais bits em cada estação para processamento de dados. Há uma
queda na confiabilidade para um grande número de estações. A
cada estação inserida, há um aumento de retardo na rede. É
possível usar anéis múltiplos para aumentar a confiabilidade e
o desempenho.
Vantagens:
Direcionamento simples.
Possibilidade de ter dois anéis funcionando ao mesmo
tempo, onde caso exista falha em um, somente ocorrerá
uma queda de performance.
Desvantagens:
Dificuldade de isolar a fonte de uma falha de sistema ou
de equipamento.
Ampliação da rede, inclusão de novas estações ou
servidores implica na paralisação da rede.
Estrela
A topologia em estrela utiliza um nó central (comutador ou
switch) para chavear e gerenciar a comunicação entre as
estações. É esta unidade central que vai determinar a
velocidade de transmissão, como também converter sinais
transmitidos por protocolos diferentes. Neste tipo de
topologia é comum acontecer o overhead localizado, já que uma
máquina é acionada por vez, simulando um ponto-a-ponto.
Em uma rede em estrela, cada nó se conecta a um dispositivo
central chamado hub. O hub obtém um sinal que vem de qualquer
nó e o passa adiante para todos os outros nós da rede. Um hub
não faz nenhum tipo de roteamento ou filtragem de dados. Ele
simplesmente une os diferentes nós.
A mais comum atualmente, a topologia em estrela utiliza cabos
de par trançado e um concentrador como ponto central da rede.
O concentrador se encarrega de retransmitir todos os dados
para todas as estações, mas com a vantagem de tornar mais
fácil a localização dos problemas, já que se um dos cabos, uma
das portas do concentrador ou uma das placas de rede estiver
com problemas, apenas o nó ligado ao componente defeituoso
ficará fora da rede. Esta topologia se aplica apenas a
pequenas redes, já que os concentradores costumam ter apenas
oito ou dezesseis portas. Em redes maiores é utilizada a
topologia de árvore, onde temos vários concentradores
interligados entre si por comutadores ou roteadores.
Vantagens:
Facilidade de isolar a fonte de uma falha de sistema ou
equipamento, uma vez que cada estação está diretamente
ligada ao concentrador.
Facilidade de inclusão de nova estação na rede, bastando
apenas conectá-las ao concentrador.
Direcionamento simples, apenas o concentrador tem esta
atribuição.
Baixo investimento a médio longo prazo.
Desvantagens:
Confiabilidade – uma falha no concentrador, no caso de
redes sem redundância, todas as estações perderão
comunicação com a rede.
Todo o tráfego flui através do concentrador, podendo
representar um ponto de congestionamento.
Árvore
A topologia em árvore é basicamente uma série de barras
interconectadas. É equivalente a várias redes estrelas
interligadas entre si através de seus nós centrais. Esta
topologia é muito utilizada na ligação de Hub’s e repetidores.
A topologia em árvore é essencialmente uma série de barras
interconectadas. Geralmente existe uma barra central onde
outros ramos menores se conectam. Esta ligação é realizada
através de derivadores e as conexões das estações realizadas
do mesmo modo que no sistema de barra padrão.
Cuidados adicionais devem ser tomados nas redes em árvores,
pois cada ramificação significa que o sinal deverá se propagar
por dois caminhos diferentes. A menos que estes caminhos
estejam perfeitamente casados, os sinais terão velocidades de
propagação diferentes e refletirão os sinais de diferentes
maneiras. Em geral, redes em árvore, vão trabalhar com taxa de
transmissão menores do que as redes em barra comum, por estes
motivos.
Topologia física baseada numa estrutura hierárquica de várias
redes e sub-redes. Existem um ou mais concentradores que ligam
cada rede local e existe um outro concentrador que interliga
todos os outros concentradores. Esta topologia facilita a
manutenção do sistema e permite, em caso de avaria, detectar
com mais facilidade o problema.
Estrutura Mista ou Híbrida
A topologia híbrida é bem complexa e muito utilizada em
grandes redes. Nela podemos encontrar uma mistura de
topologias, tais como as de anel, estrela, barra, entre
outras, que possuem como características as ligações ponto a
ponto e multiponto.
É a topologia mais utilizada em grandes redes. Assim, adequa-se
a topologia de rede em função do ambiente, compensando os
custos, expansibilidade, flexibilidade e funcionalidade de
cada segmento de rede.
Muitas vezes acontecem demandas imediatas de conexões e a
empresa não dispõe de recursos, naquele momento, para a
aquisição de produtos adequados para a montagem da rede.
Nestes casos, a administração de redes pode utilizar os
equipamentos já disponíveis considerando as vantagens e
desvantagens das topologias utilizadas.
Consideremos o caso de um laboratório de testes computacionais
onde o número de equipamentos é flutuante e que não admite um
layout
definido.
A
aquisição
de concentradores ou comutadores pode não ser conveniente,
pelo contrário até custosa. Talvez uma topologia em barramento
seja uma solução mais adequada para aquele segmento físico de
rede.
Numa topologia híbrida, o desenho final da rede resulta da
combinação de duas ou mais topologias de rede. A combinação de
duas ou mais topologias de rede permite-nos beneficiar das
vantagens de cada uma das topologias que integram esta
topologia. Embora muito pouco usada em redes locais, uma
variante da topologia em malha, a malha híbrida, é usada na
Internet e em algumas WANs. A topologia de malha híbrida pode
ter múltiplas ligações entre várias localizações, mas isto é
feito por uma questão de redundância, além de que não é uma
verdadeira malha porque não há ligação entre cada um e todos
os nós, somente em alguns por uma questão de backup.
Topologias Lógicas
A topologia lógica descreve o fluxo de dados através da rede.
Os dois tipos de topologias lógicas mais comuns são o
Broadcast e a passagem Token. Na primeira o nó envia seus
dados a todos os nós espalhados pela rede (Ethernet). Já na
passagem de Token, um sinal de Token controla o envio de dados
pela rede (Token Ring).
Questões de Concursos
(CESPE – 2010 – INMETRO) Em relação aos meios de transmissão e
às topologias das redes de computadores, assinale a opção
correta.
a) Os meios de transmissão não guiados transportam ondas
eletromagnéticas com o uso de um condutor físico.
b) Os cabos de par trançado podem transportar sinais de
frequência mais alta que os cabos coaxiais.
c) As ondas infravermelhas são utilizadas atualmente,
principalmente, para a comunicação em curta distância.
Todavia, elas também podem ser usadas em redes WAN internas.
d) A topologia em anel é multiponto. Um sinal percorre todo o
anel em um sentido, até atingir seu destino.
e) Em uma topologia de barramento, os nós são conectados ao
barramento por meio de cabos transceptores e transceptoresvampiros.
(FCC – 2009 – MPE-SE) Considere as seguintes características:
– vulnerabilidade a falha no nó central;
– roteamento centralizado;
– ligações ponto a ponto;
– todas as mensagens passam pelo nó central;
– custos dos meios físicos sobem proporcionalmente com o
aumento da quantidade de estações em relação a outras
topologias.
Com respeito à topologia de redes:
a) todas se aplicam ao tipo Barramento.
b) apenas as duas últimas se aplicam ao tipo Estrela.
c) todas se aplicam ao tipo Estrela.
d) apenas as duas primeiras se aplicam ao tipo Anel.
e) todas se aplicam ao tipo Anel.
Comentários/Gabarito
Questões
das
(CESPE – 2010 – INMETRO) Em relação aos meios de transmissão e
às topologias das redes de computadores, assinale a opção
correta.
a) Os meios de transmissão não guiados (infravermelho,
rádio/microondas,
satélites)
transportam
ondas
eletromagnéticas SEM o uso de um condutor físico, mas sim
utilizam o meio disperso, no caso o AR.
b) Os cabos de rede do tipo par trançado tem uma taxa maior de
dados (até 1000 mbps) e sempre tem uma frequência menor (até
500 MHz – cat 7) em comparação ao coaxial (até 20 mbps na taxa
de dados e até 1 GHz na frequência)
c) O infravermelho realmente só pode ser utilizado em
distâncias curtas, mas não se aplicam às WAN por não
ultrapassar barreiras físicas. A sua utilização não passar,
normalmente, de 7 metros e os dois objetos devem “ver” um ao
outro, ou seja, alinhados.
d) A topologia em anel utiliza conexão ponto-a-ponto. Veja a
imagem do artigo.
e) CORRETA
Fica a dica para conferirem o artigo
Transmissão de Dados aqui do meu blog.
sobre
Meios
de
(FCC – 2009 – MPE-SE) Considere as seguintes características:
– vulnerabilidade a falha no nó central;
– roteamento centralizado;
– ligações ponto a ponto;
– todas as mensagens passam pelo nó central;
– custos dos meios físicos sobem proporcionalmente com o
aumento da quantidade de estações em relação a outras
topologias.
Letra “C”. Todas se aplicam a topologia Estrela.
Meios de Transmissão de Dados
O meio de transmissão de dados serve para oferecer suporte ao
fluxo de dados entre dois pontos. Computadores em rede ficam
interligados por meio de fios elétricos, fibras ópticas, ondas
de rádio ou raios de luz e nas redes com fio, pode-se utilizar
o par trançado ou cabo coaxial.
Cabo de Par Trançado
Cabo de Par Trançado
O cabo de par trançado é formado de pares de fios
entrelaçados, separados por material isolante, que normalmente
são recobertos por uma proteção de PVC (Poly VinylChloride).
Cada par constitui um condutor positivo (normalmente um fio de
cor laranja, verde, azul ou marrom) e negativo (normalmente de
cor branca), que ao serem dispostos como estão geram um campo
eletromagnético que faz o papel de barreira contra
interferências externas, reduzindo a diafonia (ruídos
provocados pelos sinais elétricos que trafegam em sentidos
opostos).
Cabos de Par Trançado não Blindado
(UTP)
Geralmente combina quatro tipos de pares de fios dentro da
mesma capa externa. Cada par é trançado com um número
diferente de voltas por polegada. Essetrançamento evita o
ruído elétrico dos pares adjacentes e de outras interferências
do meio. Embora ele pareça externamente com os cabos de
telefone, estes não servem para transportar dados.
Os cabos sem blindagem são chamados de UTP (Unshielded Twisted
Pair, que significa, literalmente, “cabo de par trançado sem
blindagem”).
Velocidade e Fluxo: Rápido o Bastante
Custo Médio por Nó: O Mais Barato
Mídia e Tamanho do Conector: Pequeno
Comprimento do Cabo: Curto
Cabos
(STP)
de
Par
Trançado
Blindado
A maioria dos Cabos de Par Trançado Blindado (STP
– Shielded Twisted Pair) utilizam um encapsulamento de PVC , o
que, no entanto, não é indicado em instalações próximas à
dutos de ar, já que este material emite gases tóxicos quando é
inflamado (nesses casos outro material deve ser utilizado,
normalmente teflon).
Usado apenas para especificações das redes locais Token-Ring,
utiliza um tecido de cobre trançado, um envoltório metálico
entre e em volta dos pares de fios, para oferecer alto grau de
proteção contra corrente elétrica externa.
Velocidade e Fluxo: Rápido o Bastante
Custo Médio por Nó: O Mais Barato
Mídia e Tamanho do Conector: Pequeno
Comprimento do Cabo: Curto
Em redes de computadores encontramos três tipos de cabos de
par trançado, que são classificados quanto à sua amperagem:
nível 3 (para redes de até 10 mbps, padrão 10BaseT para
redes Ethernet), nível 4 (16 mbps, padrão 16BaseT, pouco
utilizado) e nível 5 (100 mbps, padrão 100BaseT). O último é
mais comum, sendo o mais indicado para a maioria das
instalações, como LANs que interligam salas de aula e
escritórios.
O conector utilizado em redes de computadores baseadas no cabo
de par trançado é o RJ-45 (similar ao conector RJ-11, de
aparelhos telefônicos), macho para os segmentos de
par trançado e fêmea para as placas de rede. Este conector
possui oito pinos internos: T2, R2, T3, R1, T1, R3, T4, R4,
sendo que em redes que operam com uma taxa de até 10 mbps são
utilizados os conectores T2, R2, T3 e R3, logo será necessário
um cabo com dois pares de fios (nível 3). Em redes de
100 mbps utilizamos os oito conectores, e quatro pares de fios
(nível 5).
O cabo de par trançado é economicamente mais viável do que o
cabo coaxial, e sua instalação também é mais fácil. Essas
vantagens associadas a sua predisposição contra ruídos
internos e/ou externos torna cada vez menos popular
a implementação de cabos coaxiais nas redes locais,
principalmente em redes padrão Ethernet (a qualidade de
transmissão depende muito do material condutor, sendo o cobre
o mais indicado).
Redes cliente-servidor já não utilizam cabos coaxiais, mesmo
porque HUBs com conectores BNC fêmea estão gradativamente
saindo do mercado. O HUB é um equipamento necessário em redes
cliente-servidor, e mesmo em redes ponto-a-ponto baseadas em
cabos de par trançado, que concentra todos os segmentos da
rede. É por isso que não existem conectores de terminação para
este tipo de cabo, cabos coaxiais necessariamente não precisam
de um concentrador, os de par trançado sim.
Os cabos blindados, por sua
categorias: FTP, STP e SSTP.
vez,
se
dividem
em
três
Os cabos FTP (Foiled Twisted Pair) são os que utilizam a
blindagem mais simples. Neles, uma fina folha de aço ou de
liga de alumínio envolve todos os pares do cabo, protegendo-os
contra interferências externas, mas sem fazer nada com relação
ao crosstalk, ou seja, a interferência entre os pares de
cabos:
Cabo FTP
Os cabos STP (Shielded Twisted Pair) vão um pouco além, usando
uma blindagem individual para cada par de cabos. Isso reduz o
crosstalk e melhora a tolerância do cabo com relação à
distância, o que pode ser usado em situações onde for
necessário crimpar cabos fora do padrão, com mais de 100
metros:
Cabo STP
Finalmente, temos os cabos SSTP (Screened Shielded Twisted
Pair), também chamados de SFTP (Screened Foiled Twisted Pair),
que combinam a blindagem individual para cada par de cabos com
uma segunda blindagem externa, envolvendo todos os pares, o
que torna os cabos especialmente resistentes a interferências
externas. Eles são mais adequados a ambientes com fortes
fontes de interferências:
Cabo SSTP
Para melhores resultados, os cabos blindados devem ser
combinados com conectores RJ-45 blindados. Eles incluem uma
proteção metálica que protege a parte destrançada do cabo que
vai dentro do conector, evitando que ela se torne o elo mais
fraco da cadeia
Categorias de Cabos Par Trançado
Hoje em dia, os cabos de pares trançados mais usados são os
não blindados, nas seguintes classificações e características:
Categoria 3 / Classe C = 16 MHz, utilizado em ligações
de até 10 Mbps;
Categoria 4 / Classe B = 20 MHz, utilizado em ligações
de até 16 Mbps, utilizado em redes Token Ring e
Ethernet;
Categoria 5 / Classe D = 100 MHz, utilizado em ligações
de até 100 e 1000 Mbps;
Categoria 5e = Existe de 100/110/125/155 MHz, utilizado
em ligações de até 100 e 1000 Mbps, com alcance de até
100 metros;
Categoria 6 / Classe E = 250 MHz, utilizado em ligações
de até 10 Gbps, com alcance de até 55 metros;
Categoria 6a = 500 MHz, utilizado em ligações de até 10
Gbps, com alcance de até 100 metros;
Categoria 7 / Classe F = 500/600 MHz, utilizado em
ligações de até 100 Gbps;
Cabo Coaxial
Cabo Coaxial
O cabo coaxial é constituído de dois condutores dispostos
axialmente (na forma de eixo), separados entre si e envoltos
por material isolante. O condutor interno, mais rígido, é
feito de cobre e pode ser torcido ou sólido (o condutor sólido
é mais indicado em redes locais, já que os dados fluem com
mais facilidade num meio homogêneo). O condutor externo é uma
malha metálica que, além de atuar como a segunda metade do
circuito elétrico, também protege o condutor interno contra
interferências externas (campos eletromagnéticos estranhos).
Quando esta malha externa é feita de alumínio o cabo coaxial é
dito cabo coaxial grosso (especificação RG-213 A/U), ou de
banda larga, pois possui uma
transmitindo
dados
numa
10 mbps (megabits
10 ghz (gigahertz).
por
resistência de 75
velocidade
de
segundo)
à
ohms,
até
freqüência
de
Os cabos coaxiais de banda larga obedecem ao padrão 10Base5, e
são muito utilizados em circuitos internos de TV. Este tipo de
cabo é indicado para instalações externas, como aquelas que
fazem a conexão de redes de computadores situadas em
diferentes prédios num mesmo campus universitário. Se a malha
externa for de cobre a resistência obtida é de 50 ohms, o que
permite a transmissão de dados à velocidade de 10 mbps a uma
freqüência de 2 ghz. Este cabo é chamado de cabo coaxial fino
(especificação RG-58 A/U), ou cabo coaxial de banda base. Este
tipo de cabo obedece ao padrão 10Base2, sendo utilizado em
redes padrão Ethernet com baixo escopo de atuação.
Existem cinco tipos de conectores para serem utilizados com
cabos coaxiais em redes de computadores: conector BNC, padrão
macho para as pontas do cabo coaxial e fêmea para as placas de
rede (que, ao serem instaladas, atrelam as estações de
trabalho à rede); conector BNC tipo “T”, liga dois conectores
BNC macho (dois segmentos de cabo coaxial, cada um com destino
a uma outra estação) ao conector BNC fêmea da placa de rede,
logo é formado de duas entradas (BNC fêmea) e uma saída (BNC
macho); conector BNC tipo “I”, que serve para ligar as
extremidades de dois segmentos de cabo coaxial, muito
utilizado para aumentar a distância entre um nó e outro;
conectorTransceiver (ou conector “Vampiro”) que serve para
ligar um cabo coaxial grosso à estação; e finalmente conector
BNC de terminação, ou simplesmente terminador, que deve ser
colocado na extremidade final localizada no último segmento de
rede. Uma atenção especial deve ser dada à este último
conector. Numa rede padrão Ethernet os dados trafegam
serialmente através de uma linha única de dados, linha esta
hora formada pelos segmentos de cabo coaxial, hora pelos
conectores que fazem a ligação destes com as placas de rede ou
entre si. De modo a evitar que um sinal seja refletido de
volta ao se chocar na extremidade da rede, utilizamos
os terminadores, que “absorvem” os sinais para um perfeito
casamento de impedância. Esses terminadores podem ser de 50 ou
75 ohms, variando de acordo com o cabeamento.
Os cabos coaxiais possibilitam uma taxa de transferência de
até 10 mbps, e se forem instalados adequadamente oferecem uma
boa resistência contra interferências externas, ou ruídos (EMI
– Eletromagnetic Interference, Interferência Eletromagnética;
RFI – Radiofrequency Interference, Interferência de
Radiofreqüência). Não obstante, o seu processo de instalação é
mais complicado e também tem custo elevado.
Velocidade e Fluxo: Muito Rápido
Custo Médio por Nó: Não muito Caro
Mídia e Tamanho do Conector: Médio
Comprimento do Cabo: Médio
Fibra Óptica
Fibra Óptica
O
inventor
da
fibra
óptica
foi
um
indiano
chamado Narinder Singh. Na década de 60 as fibras ópticas
tiveram aplicação prática devido ao aparecimento dos LEDs,
fontes de luz de estado sólido – inclusive a luz do tipo
laser. As fibras ópticas começaram a ser fabricadas
comercialmente em 1978 e nos anos 80 elas foram substituindo
os cabos coaxiais. No Brasil o uso da fibra óptica foi
iniciado com a implantação dos backbones (conexão de grande
porte, espinha dorsal na qual se ligam diversas redes).
O cabo de fibra óptica possui um filamento condutor interno
feito de substância derivada de material vítreo ou plástico,
revestida por um material com baixo índice refratário,
normalmente silicone ou acrilato. Podemos ter um agrupamento
de fibras envoltas por gel, encapsuladas num revestimento
secundário de náilon e, finalmente, uma capa externa de PVC.
A tecnologia empregada em cabos de fibra óptica é muito
complicada se comparada com a que é empregada em cabos
coaxiais. Seu custo de produção ainda é elevado, e sua
instalação também requer a utilização de equipamentos
sofisticados. Por isso, a fibra óptica não é tão empregada em
redes locais como o cabo coaxial ou o cabo de par trançado.
Dois problemas oferecidos: a conexão com a fibra óptica
é ponto-a-ponto, não podemos “espetar” um novo segmento de
rede a um que já existe, como se faz com cabos coaxiais; o
cabo de fibra óptica também não pode apresentar uma curvatura
intensa, primeiro porque ele quebra com facilidade, e segundo
porque o sinal emitido poderia chocar-se com a superfície do
revestimento e ser refletido, interferindo na transmissão.
Os dados trafegam pela fibra óptica, como o próprio nome
indica, na forma de sinais luminosos que são gerados ou por
tecnologia
laser
(Light Amplification by StimulatedEmission of Radiation) ou
por um diodo emissor de luz (LED – Light Emissor Diode).
Tirando o alto custo e a dificuldade de instalação (os
repetidores de sinal devem ser colocados numa faixa que pode
ir de dois a cem quilômetros, de acordo com as especificações)
a fibra óptica apresenta, na prática, uma série de vantagens
com relação ao cabo coaxial e cabo de par trançado. Primeiro a
velocidade de transmissão, conseguimos taxas de até
16 tbps (terabits por segundo, ou 16 trilhões de bits por
segundo), operando à freqüências de até 800 terahertz. Outra
vantagem é a economia de espaço (nesse aspecto a fibra óptica
facilita o processo de instalação).
Um cabo de um centímetro de diâmetro pode comportar 144
fibras, possibilitando até oito mil conversações simultâneas
em ambos os sentidos de transmissão. Por último, a fibra
óptica é totalmente imune às variações eletromagnéticas
externas, o que torna a transmissão altamente confiável.
Ambientes sujeitos a uma variação extrema de ruídos EMI e/ou
RFI requerem a implementação de redes de computadores baseadas
em fibra óptica. A tendência atual é que nos próximos anos
ocorra uma queda brusca de preços nas tecnologias envolvidas
com este tipo de cabeamento.
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.
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.
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.
Via Satélite
Satélite
Há mais de quatro décadas utilizam-se satélites em sistemas de
comunicação. Os satélites de comunicação foram os primeiros
satélites utilizados comercialmente, para prover serviços de
transmissão principalmente de rádio, TV, telefonia e dados.
Sendo a sua utilização em sistemas de radiodifusão de
televisão a aplicação mais comum. No entanto, o seu uso em
comunicação de dados também não é uma aplicação muito recente,
já que desde o início da Internet as primeiras conexões
intercontinentais usavam enlaces de satélites.
Podemos classificar os satélites quanto à sua órbita em:
GEOS – Geostationery Earth Orbit Satelities
Em sua grande maioria os satélites usados comercialmente são
do tipo GEOS. Os satélites desta classificação são denominados
satélites geoestacionários. Eles são colocados em uma órbita
denominada Órbita dos Satélites Geoestacionários – OSG. A OSG
é uma órbita circular, equatorial e direta, ou seja, sua
velocidade de translação é igual à de rotação da Terra, e deve
ter uma altitude de aproximadamente 36.000 Km. Nesta órbita,
para os olhos de um observador na terra, o satélite parece
fixo no espaço.
LEO – Low Earth Orbit Satelities
Os LEOS são satélites localizados mais próximos da Terra e,
portanto movem-se em relação à mesma.
Esse tipo de satélite é utilizado em aplicações de auxílio à
navegação, sensoriamento remoto e militares e comunicações
móveis onde não se exige que a área de cobertura seja fixa.
Como exemplo pode-se citar o Sistema Globalstar, para serviços
de voz, dados, paging, correio eletrônico, composto de 48
satélites em oito órbitas a 1.410 Km.
MEO – Medium Earth Orbit Satelities
Na busca por valores intermediário para os parâmetros de
latência e área de cobertura, surgiram os satélites MEO, como
um meio termo entre os GEOs e o LEOs. Operam na altitude
de 10000 a 20000 Km. A maioria dos projetos para uso dos
satélites LEO / MEO está prevista para operar apenas dentro de
alguns anos. Temos como exemplo o Sistema Teledesic financiado
por Bill Gates, Motorola, entre outros, com previsão para
início das operações em 2005.
A internet via satélite já é realidade no Brasil. O uso de
satélites em soluções de acesso a Internet para usuários
finais é uma aplicação relativamente recente, mas muitos
estudos e investimentos têm sido feitos, principalmente no
sentido de adaptar a tecnologia de comunicação via satélite,
criada para radiodifusão, à interatividade típica das
aplicações cliente servidor da Internet. Outra adaptação foi
feita no protocolo TCP, já que na sua concepção original não
foi considerado a sua utilização em sistemas de latência muito
elevada, especialmente com taxas de erros e perdas de pacotes
substanciais, fatores presentes na comunicação via satélite.
Infravermelho
Um outro tipo de meio de transmissão sem fio baseia-se na luz
infravermelha. Funciona basicamente como o sistema de
comunicação utilizando fibra ótica, porém o feixe é
transmitido através do espaço livre (ondas luminosas) ao invés
da fibra de vidro. O sinal é convertido em formato digital e
transmitido pelo espaço livre.
Infrared Data Association (IrDA) é uma definição de padrões de
comunicação entre equipamentos de comunicação wireless.
As tecnologias classificadas como transmissão infravermelha
enquadram-se nas seguintes categorias:
Ponto a ponto
Broadcast
Benefícios da tecnologia de comunicação infravermelha:
Velocidades do canal completo
Fácil instalação
Segurança
Compatibilidade com interfaces de cobre e fibra
Baixo custo
Ambientes internos e externos
Latência zero a distância
Transparência a redes ou protocolos
Baixa manutenção
Disponibilidade operacional de 99,9%
Tipo de barramento que permite a conexão de dispositivos sem
fio ao microcomputador (ou equipamento com tecnologia
apropriada), tais como impressoras, telefones celulares,
notebooks e PDAs.
Para computadores que não possuem infravermelho (IRDA) é
necessário um adaptador ligado a porta USB do computador,
desta maneira este computador poderá trocar arquivos com
qualquer outro equipamento que possui infravermelho (IRDA).
O adaptador infravermelho (IRDA) é um padrão de comunicação
sem fio para transmissão de dados entre outros dispositivos,
não possui memória interna e portanto não armazena os dados,
apenas os transfere de um equipamento para outro servindo
apenas como uma ponte.
Velocidade O IRDA em celulares chega de 5 a 10 kbps,
dependendo da distância.
Padrões:
1. 0 – com taxas de transmissão de até 115.200 bps
2. 1 – com taxas de transmissão de até 4.194.304 bps (4
Mbps).
As transmissões são feitas em half-duplex.
A transmissão de dados sem fio (“Wireless”), está tornando-se
possível entre computadores pessoais e periféricos através de
IrDA (infravermelho). Existe uma oportunidade para a
comunicação sem fios de alcance pequeno efetiva e barata em
sistemas e dispositivos de todos os tipos. Os padrões de IrDA
foram desenvolvido rapidamente (comparados a outros padrões).
Porém não tem alcançado todos os cantos do universo em
sistemas e periféricos. Este papel deve-se a uma avaliação dos
protocolos de IrDA com comentários no uso em sistemas e
periféricos. A Associação de Dados Infravermelha (IrDA) é um
grupo indústria de mais de 150 companhias que especialmente
desenvolveram padrões de comunicação serviram para baixo
custo, alcance pequeno, independência de plataforma,
comunicações de ponto para ponto a um alcance largo de
velocidades. Estes padrões foram implementados em várias
plataformas de computador e mais recentemente ficou disponível
para muitas aplicações. Por causa da larga aceitação, as
especificações de IrDA estão agora em um rasto acelerado para
adoção como padrões de ISO.
Rádio Frequência
A transmissão de sinais via rádio frequências (RF) é um
assunto que deveria ser dominado por todo profissional que
desenvolve trabalhos na área de segurança ou investigação.
Afinal, estes profissionais deveriam saber diferenciar entre
uma transmissão UHF de uma VHF ou mesmo de uma em VLF. Pois,
frequentemente fazemos uso de equipamentos que se utilizam de
transmissões RF como celulares, rádios comunicadores, escutas
ambientes e micro câmeras, só para dar alguns exemplos.
Transmissões de rádio frequências são aquelas cujo canal de
transmissão é o ar. As ondas de rádio viajam como as ondas do
mar. O sinal pode ser refletido em paredes, enviando múltiplos
e algumas vezes versões distorcidas do mesmo sinal para o
usuário, causando interferência ou outras formas de recepções
pobres ou distorcidas. Rádio transmissores são sujeitos a
interferência devido a: relâmpagos, reflexões em prédios ou
outras superfícies, ou transmissões ou freqüências adjacentes.
O resultado é uma freqüência pobre ou uma transmissão de dados
truncada gerando a necessidade de repetir informação para
estar certo que ela foi recebida. Transmissões de rádio podem
se sobrepor, possibilitando que duas conversações sejam
ouvidas ao mesmo tempo.