Redes de Computadores: Cabeamento

Redes de Computadores
Professor: Mauro Jansen
Cabeamento
(Equipamentos passivos)

Objetivos
Conhecer os tipos, características e
componentes de cabeamento de redes
Prof. Mauro Jansen
Cabeamento 2

Cabeamento
Prof. Mauro Jansen
Cabeamento

Equipamentos passivos
• Os equipamentos de redes locais (LAN) estão
divididos em dois grupos: passivos e ativos
• Equipamentos passivos são aqueles necessários
para garantir que os equipamentos ativos
consigam transportar bits:
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consigam transportar bits:
– Cabos
– Conectores
– Patch panel
• Não são energizados, por isso são chamados de
passivos
Protocolos

Tipos de cabos de rede
• Cabos de cobre
– Coaxiais: usados em antenas para redes
wireless e algumas redes antigas
– Par trançado: os mais comuns
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• Fibra óptica: usados principalmente em
links de longa distância
Cabeamento

Desafios na fabricação de cabos
de rede de cobre
• Transmitem sinais elétricos em frequências
muito altas e a longas distâncias
• São muito vulneráveis a interferências
eletromagnéticas
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eletromagnéticas
• É preciso minimizar ao máximo as
impurezas durante a sua fabricação
• O entrelaçamento dos pares de cabos nos
cabos de par trançado é um fator crítico
Cabeamento

Cabos coaxiais
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Cabeamento

Cabos coaxiais – estrutura
• Cabos cilíndricos com um fio rígido como núcleo central,
envolto por um isolante plástico, uma malha de
blindagem externa e a capa externa
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• Quanto mais grosso o cabo e a camada de blindagem,
maior é o isolamento e maior a distância a que permite
transmitir os sinais
Informática Básica –
Internet8
Cabo coaxial
Conbector BNC

Cabos coaxiais
• As estações eram ligadas ao cabo principal (barramento)
com o uso de conectores em forma de “T”
• Nas extremidades eram usados terminadores para fechar
o circuito e evitar que o sinal retornasse na forma de
interferência
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Cabeamento
Placa de rede ligada
ao barramento com
um conector T
Conector
BNC Cabos, conector T e
terminadores

Cabos coaxiais: usos atuais
• Foram muito usados na década de 80 e início de 1990
nas redes Ethernet 10Base5
– Velocidade máxima: 10 Mbits
– Comprimento máximo: 500m
• Já faz bastante tempo que foram substituídos pelos cabos
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• Já faz bastante tempo que foram substituídos pelos cabos
de par trançado, que são mais baratos, finos e flexíveis e
permitem maiores velocidades (10, 100 ou 1000
megabits)
• Usos atuais do cabo coaxial:
– Sistemas de TV a cabo
– Outros sistemas de telecomunicações
– Ligação de antenas de TV e redes sem fio
Cabeamento

Cabos coaxiais: vantagens e
desvantagens
• Vantagens
– Oferece boa proteção contra interferências
– Bom alcance em redes locais: 500m (o maior até hoje
em cabos de cobre)
• Desvantagens (que levaram ao desuso)
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• Desvantagens (que levaram ao desuso)
– Mais propensos a mal contato
– Cabos e conectores mais caros
– Cabos menos flexíveis
– Podem ser usados apenas em redes de 10 megabits
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Cabos par trançado sem
blindadagem (UTP)
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Cabeamento
blindadagem (UTP)

Cabos de par trançado
• 4 pares de fios de cobre trançados entre si
• Isso cria uma barreira eletromagnética,
protegendo de interferências
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• Observe cada par têm um padrão de trança diferente,
para evitar que interfiram com os vizinhos
Cabeamento

Tranças e polarização como
blindagem eletromagnética
• Para potencializar o efeito de blindagem eletromagnética,
cada fio no par envia uma cópia invertida da transmissão
do outro
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Cabeamento

Apresentação do cabo de par
trançado
• Os cabos são vendidos originalmente em caixas
de 300 metros ou 1.000 pés (que equivale a
304.8 m), mas podem ser comprados avulsos:
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Cabeamento
Uma caixa de cabo
5e custa em média
R$ 200,00 (2015)

Categorias de cabos de par
trançado
• Diante dos fatores críticos apresentados, os
cabos de par trançado são classificados em
categorias que indicam a qualidade e a
frequência máxima suportada por ele
– Categorias: Cat 1 até cat 7
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– Categorias: Cat 1 até cat 7
• Os cabos cat 5 e cat 5e são mais comuns por
serem suficientes tanto para redes 100 quanto
1000 mbps
• Os cabos cat 6 e 6a estão se popularizando
Cabeamento

Categorias de cabo par trançado
Cate-
goria
Velocidade
máxima
Freq. Redes Dist. Obs
1 e 2 Não adequadas
em redes atuais
- - Não são mais
reconhecidos pela
TIA
3 100 Mbps 16 MHz 10BASE-T
100BASE-T4
100m
4 16 Mbps 20 MHz 10BASE-T 100m Não são mais
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4 16 Mbps 20 MHz 10BASE-T
Token ring
100m Não são mais
reconhecidos pela
TIA
5 / 5e 1000 Mbps 100 MHz 100BASE-TX
1000BASE-T
100m 5e substituiu cat 5
6 10 Gbps 200 MHz 10GBASE-T 55m
6A 10 Gbps 500 MHz 10GBASE-T 100m A=Augmented
7 100 Gbps ? Em desenvolvimento
Cabeamento

Cabo UTP cat. 6A
• O cabo UTP cat 6A tem um espaçador para
distanciar os pares e reduzir o crosstalk
(interferência) entre os mesmos
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Cabeamento

Cabos par trançado com blindagem
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Cabeamento
Cabos par trançado com blindagem
(FTP, STP, SSTP)

Cabos FTP (Foiled Twisted Pair)
• Usam blindagem mais simples (folha de aço ou
de liga de alumínio) envolvendo todos os pares
do cabo
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• Não protege do crosstalk (interferência entre os
pares)
Cabeamento

Cabos STP (Shielded Twisted
Pair)
• Usam uma blindagem individual para cada
par de cabos
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• Reduz o crosstalk
• Melhora tolerância em relação à distância
Cabeamento

Cabos SSTP (Screened Shielded
Twisted Pair)
• ... Ou SFTP (Screened Foiled Twisted Pair)
• Têm blindagem individual para cada par e também
blindagem externa
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• Especialmente resistentes a interferências externas
• Pouco práticos para uso geral por serem mais caros e
pouco flexíveis
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Conectores para cabos par
trançado
RJ-45 Cat.5e RJ-45 Cat.6 blindado
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Cabeamento
RJ-45 Cat.5e RJ-45 Cat.6 blindado
Conector keystone jack (fêmea p/ tomada de parede)

Cabos x conectores
• Os cabos, conectores (e demais
componentes) devem ser da mesma
categoria
• Cabos blindados podem ser combinados
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• Cabos blindados podem ser combinados
com conectores blindados
Cabeamento

Cabos stranded x cabos sólidos
• Nos cabos stranded (de várias fibras, também chamados
de patch) os 8 fios internos são compostos por fios mais
finos
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• São usados preferivelmente para interconexões curtas
(do PC à parede ou do switch ao patch panel). Para uso
geral os cabos sólidos são mais recomendados
• Cabos stranded Não devem ultrapassar 10m
Cabeamento
Cabo sólido Cabo stranded

Patch panel
• O patch panel (painel de conexão)
funciona como um pool de tomadas que
permite manobras e atualizações rápidas e
econômicas do cabeamento
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• Para cada porta tem um conector RJ-45
fêmea similar ao das tomadas de parede
• Modelos:
– 24, 48 portas (mais encontrados)
– 12, 16, 64 portas
Cabeamento

Patch panel: vantagens
• Permite criar pontos de rede futuros (instalados
mas ainda sem uso) visando expansão da rede
– Basta conectar o patch cord para ativação
• Poupar as portas dos switches, que são sensíveis,
de constantes retiradas e inserções de
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de constantes retiradas e inserções de
conectores
• Flexibilidade e rapidez para ativar um ponto
como ponto de dados ou de telefonia
– O encaixe de conectores RJ11 (de telefones) é
compatível com o dos RJ45 (de cabos de rede)
Cabeamento

Patch panel
Patch panel (visão frontal)
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Cabeamento
Patch panel (visão traseira) Patch panel (detalhe de cabos
instalados na parte transeira)

Patch cord
• É um cabo curto, somente para interligar o patch
panel a um equipamento ativo (ex: switch)
– Normalmente são feitos com cabo tipo stranded
– Podem ser comprados prontos (+/- R$ 5,00 cabo 2m)
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Cabeamento
Patch cord

Patch panel: esquema de ligação
Cabos que vão até
os hosts, via
tubulação
(...)
Patch cords
ligando cada porta
do patch panel a
um switch
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Cabeamento

Patch panel: esquema de ligação
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Cabeamento
Patch panels interligados a equipamentos ativos (switches)

Racks
• Os racks são armários usados para
organizar e proteger equipamentos ativos
e passivos de rede (e também servidores),
além de concentrar o cabeamento
• Têm fechadura, tampas removíveis e
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• Têm fechadura, tampas removíveis e
conjunto de tomadas
• Existem dois tipos principais:
– Rack de parede
– Rack de piso
Cabeamento

Racks: tipos
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Cabeamento
Rack de parede
Rack de piso

Racks
• Patch panels no rack, com cabeamento já instalado e
organizado e interligados aos switchs com patch cords:
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Cabeamento
Pvisão traseira
Visão frontal

Cabos de fibra óptica
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Cabeamento

Cabos de fibra óptica: o fio de
fibra
• Fios de vidro muito finos (aprox 125 microns), feitos de
sílica com alto grau de pureza e capazes de transmitir
feixes de luz a longas distâncias
• O cabo de fibra (sem as coberturas) é composto por:
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Cabeamento
Núcleo
Cadding ou casca:
camada com índice de
refração mais baixo
Coating ou buffer:
camada protetora
mais espessa

Cabos de fibra óptica: estrutura
• O cabo resultante é protegido por uma malha de
fibras protetoras (de fibras de kevlar) e por uma
outra cobertura plástica (jacket ou jaqueta):
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Cabeamento

Cabo de fibra óptica: fenômenos
físicos da luz
• Refração: é quando a luz passa de um meio transparente para
outro. Quase sempre vem acompanhada de reflexão
• Reflexão: é quando a luz que incide numa superfície é reenviada
por essa superfície
• Quase sempre a refração está acompanhada da reflexão, exceto
quando há reflexão total
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quando há reflexão total
Cabeamento
Raio incidente
Raio refratado
Raio refletido
i = ângulo de
incidência
L = ângulo de
incidência limite

físicos da luz
• A fibra óptica funciona através da reflexão total da luz,
que vai “ricocheteando” nas paredes da fibra até chegar
ao lado oposto da mesma
Refração Reflexão Reflexão...
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Cabeamento

físicos da luz
• Graças ao índice de refração da fibra, à reflexão total e
ao revestimento externo da fibra, não há perda
(dispersão) do feixe de luz de dentro da fibra óptica
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• OBS: Na fibra óptica, não ocorre o fenômeno da difração,
que é quando a luz é deformada por obstáculos com
dimensões comparáveis ao comprimento de onda
Cabeamento
Fonte: Mago da Física
( https://youtu.be/mFVfXsqpNh4 )
Fonte: infoescola.com

Cabos de fibra óptica: quantidade
de fios no cabo
• Um único fio
• Redes locais (curta
distância)
• Vários fios
• Usado em links de longa
distância / telecom
• Prevêem cabos adicionais
(dark fiber: fibra escura)
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(dark fiber: fibra escura)
Cabeamento

• Multimodo: Núcelo mais espesso (+- 62,5 microns)
– Mais reflexão interna gera mais perda e menor alcance
• Monomodo: Núcleo mais fino (8 a 10 microns)
– Pouca reflexão interna, maior alcance
Espessura do cabo
Fibra Optica
Multimodo x Monomodo
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Espessura do cabo
Cabeamento
MONO
MODO
100-140 microns
62,5-25 microns
50-125 microns
10-125 microns
MULTI
MODO

Fibra Optica
Multimodo x Monomodo
Multimodo ou MMF (multimode
fiber)
Monomodo ou SMF (Singlemode
fiber)
Núcleo mais espesso (62.5 microns) e
casca de 125 microns
Núcleo mais fino (8 a 10 microns) e
casca de 125 microns
Mais baratas Custo elevado
Instalação mais simples devido à maior Manuseio difícil
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Instalação mais simples devido à maior
espessura
Manuseio difícil
Permite usar lasers ou LEDs Uso apenas com lasers, devido à pouca
espessura da fibra
Voltadas apenas para curta distância
(550m no gigabit Ethernet e 300m no
10 Gb), devido à maior atenuação do
sinal luminoso
Voltadas para longas distâncias (até 80
Km no padrão 10 Gb)
Cabeamento

Vantagens e desvantagens da
fibra óptica
Vantagens Desvantagens
Imunidade a interferências
eletromagnéticas
Fragillidade dos cabos sem
encapsulamento
Maior capacidade de transmissão, a
grandes distâncias e com menor
quantidade de repetidores
Custo elevado, apesar da fartura
de matéria-prima
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Cabeamento
quantidade de repetidores
Maior durabilidade comparada com
os fios de cobre
Como os cabos de par trançado suportam até 10 G bits, só é
vantagem usar fibra óptica onde os 100m máximos do par
trançado não são suficientes e o uso de switches ou
repetidores para estender o sinal não é viável ou está em
curso uma migração para fibra óptica a longo prazo

Conectores para fibra óptica
• Tipos de conectores
– ST
– SC
– LC: popularidade crescente, pode tornar-se padrão
– MT-RJ: formato compacto; em ascensão, mas ainda
Mais usados até pouco tempo
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– MT-RJ: formato compacto; em ascensão, mas ainda
restrito
• Cada conector oferece vantagens sobre os
concorrentes
• A escolha depende dos equipamentos que
pretende-se usar
Cabeamento

Conectores para fibra óptica:
LC (Lucent Connector)
• Miniaturizado
• Desenvolvido pela Lucent
• Popular sobretudo em fibra monomodo e
transceivers 10 Gb Ethernet
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Cabeamento

ST (Straight Tip)
• Mais antigo; popular na década de 1990, vem
perdendo espaço para o LC e outros recentes
• Estilo baioneta, lembra um conector BNC
• Popular para uso com fibra monomodo
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Cabeamento

SC
• Popular até início do ano 2000, em redes Gigabit
com cabos multimodo ou monomodo
• Simples e eficiente, porém perde espaço para o
LC
• Desvantagem: tamanho avantajado
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• Desvantagem: tamanho avantajado
Cabeamento

MT-RJ
• MT-RJ: Mechanical Transfer Registered Jack
• Padrão novo: ferrolho quadrado c/ dois orifícios para
combinar as duas fibras em um único conector, pouco
maior que um RJ-11, de telefones
• Crescendo em popularidade, substituindo SC e ST com
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• Crescendo em popularidade, substituindo SC e ST com
cabo multimodo
• Não é muito adequado para fibra monomodo
Cabeamento

Detalhes sobre conectores de
fibra óptica
• Todos têm um tubo central chamado de
ferrolho, por onde passa o fio de fibra
• A ponta do fio de fibra deve ser sempre
limpa antes da conexão e ficar protegida
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limpa antes da conexão e ficar protegida
com a capa plástica antes do uso
Cabeamento

Preparação e polimento de cabos
de fibra óptica
• Exige equipamento especial e manuseio
cuidadoso
• Duas fases:
– Preparo: desencape, limpeza e colagem
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– Preparo: desencape, limpeza e colagem
– Polimento
Cabeamento

Preparação e polimento de cabos
de fibra óptica
• Preparo
– Retirar capa plástica
– Retirar a malha de fibra de kevlar, ficando exposto um fio muito
fino (cabo de fibra e seu revestimento)
– Limpar o fio com álcool isopropilico
– Colar o fio ao conector com cola de epoxy ou outro adesivo, de
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– Colar o fio ao conector com cola de epoxy ou outro adesivo, de
acordo com o conector
• Polimento
– Polir a ponta usando um suporte especial e várias micro lixas
progressivamente
– Examinar a ponta em microscópio (uma ponta irregular obstrui a
passagem do sinal luminoso)
Cabeamento

Cabo de fibra óptica na prática
• Usam um único par de fibras em vez de 4 pares
como nos cabos de par trançado
• Pequenas instalações: é mais simples e mais
barato comprar cabos prontos, no tamanho
desejado
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desejado
Cabeamento
Cabo de 10m c/ conectores LC: +- R$ 60,00

Splicing: emenda de cabos de
fibra óptica
• Unir dois fios de fibra para extensão ou
emenda
• Dois métodos:
– Fusão
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– Fusão
– Mecânico
Cabeamento

Splicing por fusão
• Um pequeno arco elétrico solda as duas fibras
criando uma junção permanente;
• Aparelhos de fusão semi-automatizados são de
auto custo: a partir de US$ 15.000
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Cabeamento

Splicing mecânico
• Usa uma emenda de aplicação manual
• Os fios são juntados com ajuda de um suporte e
colados com uma resina especial
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Cabeamento

Transceivers
• Equipamento que transforma os sinais ópticos do cabo de
fibra em sinais elétricos a serem enviados ao switch e
vice-versa
• Apesar de pequenos, são quase sempre a parte mais cara
do link de fibra óptica
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Cabeamento
Conversor externo fibra SC
10/100 x RJ-45
Transceiver para ligação em baia
de switch

FIM
Prof. Mauro Jansen
Cabeamento 58
FIM

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