Cd a5 072

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Cd a5 072

  1. 1. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 O Modelo OSI e a Ethernet LLC: Controle lógico de enlace MAC: Controle de acesso ao meio Modelo OSI Padrões IEEE 802 1. A tecnologia ethernet nasceu em 1976 no centro de pesquisas da XEROX (Palo Alto Research Center – PARC). 2. Hoje é a tecnologia predominante na implementação de redes locais cabeadas, em ambientes corporativos, com grande penetração no ambiente industrial para interligação de CLPs e sistemas supervisórios. 3. Ethernet existe sobre as camadas física e de enlace do modelo OSI. Chips das placas de interface efetuam as funções destas camadas. 4. Na Ethernet a camada de enlace é subdividida em duas partes: a subcamada de acesso ao meio (MAC) e a subcamada de controle lógico de enlace (LLC). 5. O protocolo LLC é definido na norma IEEE 802.2. 6. O protocolo MAC e as implementações da camada física são definidas nas normas IEEE 802.3 tendo como concorrentes o TOKEN RING e o TOKEN BUS, também definidos nas normas IEEE 802.4 e 802.5. 1
  2. 2. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Evolução da Arquitetura Ethernet 802.3i 802.3u 802.3z 802.3ae 1. Ao longo dos anos a ethernet tem evolu ído em muitas varia ções ou “sabores” com diferença principal em sua velocidade e o tipo de meio físico utilizado. 2. O protocolo Ethernet sofreu ao longo do tempo algumas modificações resultando em quatro versões de implementação. - Ethernet padrão 10 Mbps - Fast Ethernet 100 Mbps - Gigabit Ethernet 1 Gbps - 10-Gigabit Ethernet 10 Gbps 3. A implementação da camada física são diferentes para cada versão. Mas foi procurado manter alguma compatibilidade para facilitar a migração. 4. Em aplicações industriais, redes a 10Mb/s e 100MB/s são as mais difundidas, sendo que redes a 10MB/s exigem processadores menos potentes, encontrados em controladores, sensores e atuadores aplicados a automação industrial. 5. Redes a 100 MB/s tem as melhores rela ções custo-benefício e se adequam a maioria das aplicações sejam corporativas ou industriais. 6. Redes a 1 GB/s são geralmente usadas em backbones ou conexão de servidores. 7. A mais recente especificação da Ethernet, tem velocidades de 10 GB/s, foi finalizada em 2006. Ainda é uma proposta para aplicações de interligação de redes locais corporativas com alta demanda de largura de banda e redes metropolitanas. 2
  3. 3. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Implementações da Ethernet Padrão Ethernet Padrão Implementações Comuns Barramento Barramento Estrela Estrela Coaxial Grosso Coaxial Fino Par Trançado Fibra Ótica Obsoleto Obsoleto Hub/Switch 1. 10Base5 é a versão original da Ethernet, rodando em 10Mb/s sobre um cabo coaxial grosso. Por causa do cabo, é chamada de ThickNet. 10Base5 permite comprimentos de 500 metros para cada segmento. Ninguém a usa mais hoje em dia. 2. 10Base2 usa um cabo coaxial mais fino. Cada segmento pode tem 185 metros, com até cinco segmentos por rede. A máxima distância da derivação é 50 metros. 3. 10BaseT é ethernet sobre cabo par trançado usando uma topologia física em estrela. Todas as estações são conectadas a um ponto central (um hub ou switch). A distância máxima do hub a estação, ou entre hubs é 100 metros. 4. 10BaseF especificação adiciona um alternativa com fibra ótica para uso em redes IEEE 802.3. É encontrada variações como, uma opção para conectar hubs e switches (10BaseFB) ou links para conexão de hubs e estações (10BaseFL). 3
  4. 4. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Arquitetura do Ethernet 10Base5 4
  5. 5. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Transceptor Ethernet 10Base5 1. Cabo coaxial ThickNet e Transceptor exposto em Museu. 5
  6. 6. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Arquitetura do Ethernet 10Base2 6
  7. 7. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Arquitetura do Ethernet 10BaseT 7
  8. 8. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Arquitetura do Ethernet 10BaseF 8
  9. 9. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Codificação de Dados Par trançado ou Fibra 1. A Ethernet Padrão utiliza um par trançado ou uma fibra ótica para transmitir dados e um segundo par trançado ou fibra para receber dados. 2. Os dados são codificados usando a codificação Manchester. 9
  10. 10. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Codificação de Dados 10 Mbps Codificação Manchester 1. A codificação dos dados na Ethernet padrão é efetuada usando a técnica de codificação Manchester. Com esta técnica sempre há variações da tensão elétrica do sinal, possibilitando o sincronismo entre os circuitos do transmissor e receptor sem o envio de um sinal de clock em separado. 2. No entanto a eficiência da codificação Manchester pode chegar a 50%. Transmitir dados a 10 Mbps significa ter taxas de 20 Mbauds, sendo necessário o uso de cabos categoria 3. 10
  11. 11. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Implementações da Fast Ethernet Dois Pares Duas Fibras Quatro Pares Cabo UTP Cat. 5 Cabo UTP Cat. 3 1. Fast Ethernet foi projetada para competir com protocolos de LAN como FDDI ou Fiber Channel. IEEE criou o Fast Ethernet sob o nome 802.3u. Fast Ethernet tem compatibilidade retroativa com o Ethernet padrão, mas ele pode transmitir dados 10 vezes mais rápido (100 Mbps). 2. Fast Ethernet, também conhecida com 100BaseX usa o mesmo formato de quadro e controle de acesso ao meio que a 10BaseX, permitindo o uso das mesmas aplicações e software de rede. 3. 100BaseT4 usa quatro pares de cabo para conseguir transmitir dados a 100MB/s sobre cabo par trançado categoria 3. Dos quatro pares, um transmite, outro recebe e dois são bidirecionais. Foi especificado para permitir a utilização do cabeamento categoria 3 já instalado. 4. 100BaseTX é a mais popular variação da ethernet hoje. Usa dois pares em um cabo par trançado categoria 5. 11
  12. 12. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Codificação de Dados do Fast Ethernet 1. Se a versão FAST ETHERNET continuasse a usar a codificação Manchester teria que trabalhar a taxas de 200 Mbauds para transmitir dados a 100 Mbps. Esta taxa está acima do limite do cabo par trançado de categoria 3 e até mesmo do cabo categoria 5. 2. Para transmitir dados a 100 Mbps foram propostas três alternativas: 100BaseT4, 100BaseTX e 100BaseFX. 3. A 100BaseT4 (pouco usada) propõe o uso de 4 pares de cabo de categoria 3, sendo três pares para transmissão de dados a uma taxa de 33Mbps cada, usando uma codificação chamada de 8B6T, onde cada grupo de 8 bits é representado em seis seqüências de três tensões possíveis. 4. A segunda solução, 100BaseTX, usa 2 pares de cabo de categoria 5, um para transmissão e outro para recepção. 5. Os bits são codificados usando a técnica MLT -3 (Transmissão em Três Múltiplos Níveis). Nesta técnica, uma seqüência de zeros pode levar a emissão de um valor de tensão constante no cabo, o que pode levar a uma perda de sincronismo entre transmissor e receptor. 6. Para evitar uma transmissão em seqüência de zeros é utilizada a codificação 4B/5B. 7. A codificação 4B/5B substitui as 16 combinações de 4 bits por outra de 5 bits sem a possibilidade de termos mais de três zeros transmitidos em seqüência. 8. Desta forma ocorre na prática uma transmissão a 125Mbps entre as interfaces de rede para uma transmissão de dados a 100Mbps. 9. No entanto a codificação MLT -3 reduz a freqüência do sinal a valores admissíveis pelo cabeamento UTP categoria 5. 12
  13. 13. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Tabela de Codificação 4B/5B 0000 11110 1000 10010 0001 01001 1001 10011 0010 10100 1010 10110 0011 10101 1011 10111 0100 01010 1100 11010 0101 01011 1101 11011 0110 01110 1110 11100 0111 01111 1111 11101 Algumas combinações são sinais de controle 1. Cada 4 bits de dados são codificados em 5 bits. 2. As combinações de 5 bits são escolhidas para não terem mais que um zero no in ício e no máximo dois no final de forma a não termos mais que três zeros consecutivos 3. Algumas combinações são utilizadas para sinalização: Linha inativa: (00000) Linha vazia: (11111) Erro de transmissão: (00100) 13
  14. 14. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Implementações da Gigabit Ethernet Duas Fibras Duas Fibras Dois Pares Quatro Pares Onda Curta Onda Longa Cabo STP Cabo UTP 1. 1000BaseT é a Gigabit Ethernet sobre par trançado. Enquanto a maioria das implementações utiliza dois pares, esta utiliza quatro pares para transmitir em ambas as direções. 2. 1000BaseCX utiliza cabo par trançado com blindagem para enlaces curtos abaixo de 25 metros. É usada para conexões de equipamentos em um mesmo rack ou armário. 3. 1000BaseSX utiliza fibras multimodo utilizando um comprimento de onda típico de 850nm próximo ao comprimento de onda do infravermelho. O padrão especifica uma distância de 220m entre os dispositivos com fibras de 62,5/125um podendo chegar a 500m com fibras de 50/125um. É largamente utilizado em interligações internas de switchs de redes locais em grandes organizações. 4. 1000BaseLX utiliza fibras multimodo ou monomodo usando um comprimento de onda típico de 1300nm. Este comprimento de onda oferece melhor desempenho (menor atenuação, maior largura de banda), sendo especificado para trabalhar até 2km em fibras monomodo de 9um, podendo alcançar até 10 ou 20 km sob determinadas condições. 14
  15. 15. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Implementações da Gigabit Ethernet 1. Os padrões 1000Base-X utilizam o sistema de codificação 8B/10B, 8 bits de dados são transformados em 10 bits de símbolos para transmissão no meio físico. Com 8 bits dá para obter 256 códigos, e com 10 bits dá para obter 1024. Com 1024 códigos, dá para escolher um conjunto específico de 256 códigos que contenham informações de sincronismo suficientes para a boa recuperação do sinal pelo receptor. Alé m disso, os códigos são distribuídos de tal forma que assegurem que o número de bits “0” e “1” sejam iguais, evitando que surjam tensões parasitas no cabo. 2. A sinalização física utilizada para enviar os 10 bits (por byte) é a NRZ (non-return-t o- zero), com nível alto significando luz e nível baixo ausência de luz. Essa codificação provoca um aumento na freqüência de transmissão, tornando uma taxa de 1.000 Mbps em 1.250 Mbauds na fibra ótica. Como a freqüência máxima obtida através de LEDs é aproximadamente 622MHz, os transceivers de fibra ótica devem usar lasers para lidar com esse tipo de sinal. 3. O padrão 1000BASE-T utiliza 5-níveis PAM (Pulse Amplitude Modulation), e 4 - Dimensões. Utiliza também uma taxa de transmissão de 125Mbaud por cada par UTP e operação full-duplex em cada par, isto é, transmissão e recepção simultânea em ambas as direções. 4. A largura de banda utilizada é melhorada por um fator aproximadamente de dois. Assim, a transmissão de 125 milhões de símbolos por segundo (125Mbaud) é na verdade a transmissão de 250 milhões de bits por segundo (250 Mbps), em cada par. Devido aos uso de vários níveis na modulação a freqüência do sinal tende a ficar abaixo dos limites práticos do cabeamento categoria 5. 5. No entanto os transceivers são mais propícios a erro, assim codificação é adicionada ao sinal para melhorar a qualidade do link. 6. São usados o código de treliça e o “pulse shaping” como outras formas de codificação, para melhorar a qualidade do sinal e minimizar as interferências. 7. As regras para a topologia de cabeamento do 1000BaseT seriam as mesmas do 100BaseT, sendo limitado a uma distância de 100m, de acordo com o padrão ANSI/TIA/EIA-568-A, e com apenas um repetidor CSMA/CD por domínio de colisão. 8. É recomendado o cabo par trançado categoria 6. 15
  16. 16. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Codificações NRZi , MLT-3 e PAM-5 Dados NRZi MLT-3 PAM-5 1. A codificação MLT -3 é semelhante a codificação NRZi, onde uma transição significa transmissão de bit “1”, e a ausência de transição significa a transmissão de bit “0”. 2. Na codificação MLT -3, durante cada transição, o sinal pode assumir um entre 3 níveis de tensão conseguidos através de tensões diferenciais que variam de 0 a +1 no fio positivo e de 0 a –1 no fio negativo. 3. As transições em três níveis de tensão, para uma mesma taxa de transmissão, resultam em freqüências menores do sinal de tensão, reduzindo os efeitos de atenuação provocados pelas indutâncias e capacitâncias do meio de transmissão. 4. Em uma rede 100BaseTx, para uma taxa nominal entre o MAC e o nível físico de 100 Mbit/s a transmissão é na realidade realizada a uma taxa de 125 Mbit/s (4 x 125 / 5 = 100). Com o MLT -3, a freqüência gerada é bem menor que 125MHz adequando-se a largura de banda disponível no cabo categoria 5. 5. A modulação 5-níveis PAM (Modula ção por amplitude de pulso) tem 5 diferentes níveis de quantização (2,1,0,-1,-2), o que permite o usuário transmitir 2-bits de dados e alguma informação da codificação em cada pulso. 16
  17. 17. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Cabeamento Par Trançado Categoria Freqüência Máxima Comentário 1 Não especificado Não especificado pela TIA/EIA 2 64kHz Não especificado pela TIA/EIA 3 16MHz Uso em Declínio 4 20MHz Obsoleto 5 100MHz Uso geral 5e 100MHz Categoria 5 aperfeiçoado 6 250MHz Uso em Gigabit Ethernet 7 600MHz Uso em 10-Gigabit Ethernet 1. A principal diferença entre as categorias é a sua freqüência máxima, contudo lembre-se que freqüência é diferente de taxa de transmissão de dados. 2. O cabeamento categoria 1 tem as características mínimas para transmissão de sinais de voz de sistemas telefônicos e ISDN. 3. O cabeamento categoria 2 não foi especificado formalmente por nenhuma entidade. Há relatos de um cabo UTP de 100 ohms usado pela IBM em suas redes Token Ring a 4 Mbps. 4. O cabo categoria 3 foi utilizado para sistemas de voz e Ethernet 10BaseT. É um cabo de baixo desempenho que está desaparecendo. Nos EUA a FCC determinou que deva ser a especificação mínima para fiação interna de sistemas telefônicos para evitar a diafonia. 5. O cabo categoria 4 foi projetado para Ethernet 10BaseT e redes Token Ring a 16Mbps, mas não teve seu uso difundido. 6. O cabo categoria 5 funciona bem de aplicações com voz, Ethernet 100BaseT e ATM 155Mbps. É considerado a configuração mínima para cabeamento de redes locais. 7. O cabo categoria 5e (enhanced) é o padrão recomendado para novas instalações. Tem especificações NEXT e FEXT adequadas para redes gigabit ethernet. 8. Houve uma tentativa sem sucesso de criar um cabo categoria 5i baseado na categoria 5e com aumento na faixa de temperatura admissível, maior resistência a solventes, químicos e abrasão e um conector resistente a vibração. 9. O cabo categoria 6 apresenta melhor desempenho em relação a diafonia (crosstalk). É o recomendado para uso em redes Gigabit Ethernet, no entanto o usuário não percebe diferenças significativas quando ele é usado apenas para ethernet padrão e fast ethernet. 10. O cabo categoria 7 possui blindagem em cada par e no cabo. Foi desenvolvido visando o uso nas redes 10-Gigabit Ethernet. Somente alcança a freqüência de 600MHz com o uso de conectores blindados GG45. 17
  18. 18. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Interferência NEXT e FEXT Par 1 – Circuito Interferente Par 2 – Circuito Interferido Mecanismos de Interferência por NEXT e FEXT 1. A transmissão de dados a 1000Mbps sobre os cabos de categoria 5 apresentou uma série de obstáculos a serem enfrentados, como atenuação (devido a alta freqüência), reflexão de sinal, interferência entre os condutores dos cabos (NEXT - Near End Crosstalk, FEXT - Far End Crosstalk e ELFEXT - Equal Level Far End Crosstalk) e ruídos eletromagnéticos externos. 2. NEXT é um parâmetro que mede a diafonia no mesmo lado do cabeamento onde está a fonte de interferência. Este parâmetro é importante porque a forte presença do sinal pode interferir com a parcela fraca do sinal recebida no outro cabo em uma transmissão FULL-DUPLEX. 3. No inicio somente havia preocupação com o NEXT, mas com o surgimento da gigabit ethernet, onde há transmissões simultâneas em todos os pares o FEXT tornou-se importante. 4. ELFEXT é relação entre o sinal recebido desejado e a diafonia recebida indesejada. 5. Estes parâmetros são relevantes na certificação de uma instala ção de cabeamento de rede. 18
  19. 19. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Montagem de Cabos Ethernet Direto Cruzado 1. A TIA e a EIA especificaram dois padrões para a confecção de cabos par trançado utilizados em Ethernet: T -568A e T-568B. 2. Um cabo com a configuração T -568A em ambas as extremidades forma um cabo direto utilizado para interligar uma estação a um Hub ou Switch. 3. Um cabo com a configuração T -568A em uma extremidade e T-568B em outra forma um cabo cruzado utilizado para interligar duas estações entre si ou fazer cascateamento de Hubs. 4. A figura mostra os terminais utilizados para transmissão (1 e 2) e recepção (3 e 6) em um placa de interface de uma estação. 19
  20. 20. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Terminais 8P8C (RJ 45) 1. A figura mostra a montagem dos conectores 8P8C, comumentes chamados de RJ45, seguindo os padrões T568A e T568B. 2. A ethernet 10BaseT e 100BaseTX utilizam os mesmos pares (2 e 3). Isto significa que apenas os terminais 3/6 (par 2) e 1/2 (par 3) são utilizados. 3. Em ambientes industriais os conectores padrões 8P8C podem falhar pois não são robustos, à prova de água ou de vibração. É recomendado o uso de conectores selados conforme mostrado na figura. 4. Para que uma instalação atinja uma categoria especifica, todos os componentes devem ter ou exceder a categoria desejada. Usar uma tomada fêmea ou conector categoria 3 com um cabo categoria 6 reduz o desempenho da rede para a categoria 3. 5. A figura abaixo a direita mostra o conector GG45, blindado, adequado para cabos categoria 7. 20
  21. 21. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Endereçamento Físico (MAC) 1 byte 1 byte 1 byte 1 byte 1 byte 1 byte Fabricante Número de série Exemplo: 02 6A 8C 42 A5 DB 1. Os protocolos usados em conjunto com a Ethernet (camadas superiores) devem informar “o que” transmitir e “para quem” transmitir. 2. O papel principal da camada de controle de acesso ao meio é gerar o quadro ethernet utilizando os dados passados pela camada de rede imediatamente superior a ela adicionando um cabeçalho com os dados de destino e origem dos dados, além de ferramentas para permitir o sincronismo e detecção de erros de transmissão. 3. Todo dispositivo conectado em uma rede ethernet possui um endereço MAC com seis bytes usado para definir o destinatário e remetente do quadro de dados. 4. O endereço MAC é especificado na fábrica e pode ser modificado em alguns casos. 5. Cada fabricante tem o seu código e gera um número de série apropriado. 6. Não pode haver endereços MAC repetidos em uma mesma rede. Apesar de remota possibilidade isto pode ser motivo de não funcionamento de um rede. 7. O endereço MAC “FF FF FF FF FF FF” é utilizado para broadcast. 21
  22. 22. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Quadro Ethernet Preâmbulo SFD MAC Destino MAC Origem Comprimento Dados FCS (7 bytes) (1 byte) (6 bytes) (6 bytes) (2 bytes) (46 a 1500 bytes) (4 bytes) Preâmbulo: Dados: Marca o inicio do quadro. São Enviados pela camada de acesso setes bytes 10101010 para ao meio sincronização do clock. FCS: SFD: Frame Check Sequence. Dados Start of Frame Delimiter: de verificação de erros CRC. 10101011. Tamanho Total Endereço MAC de destino 72 a 1526 bytes. Endereço MAC de origem Comprimento: Intervalos entre quadros Quantos bytes estão sendo 9600, 960 ou 96 ns. transferidos. 1. O preambulo são 56 bits alternados. A ethernet padrão usa este preambulo para sincronizar os clocks das estações. Ele também permite a estação receptora perder alguns bits iniciais sem perder informação valiosa. 2. O delimitador de inicio de quadro tem seis bits alternados e dois ultimos bits ativos. Isto sinaliza para a estação receptora que o proximo campo está chegando. 3. Fast Ethernet e Gigabit Ethernet não necessitam destes bits de preambulo e delimitador, mas os usam para manter a compatibilidade. 4. O comprimento pode informar o número de bytes de dados transmitidos. Se for maior que 1518 pode representar o tipo do protocolo usado para codificar os dados. 5. Se o número de bytes de dados forem menor que 46, são adicionados “pad” bytes para completar o valor mínimo. Os primeiros bytes enviados como dados são especificados pela camada LLC(Logical Link Control) do protocolo internet e são usados como identificação de qual protocolo de rede (IP, IPX, ARP, etc) está utilizando a rede. Com esta informação o receptor dos dados sabe a qual protocolo de rede deve enviar os dados recebidos na rede. 6. O CRC assegura que o quadro recebido é o mesmo quadro enviado. A estação transmissora efetua uma operação matemática baseada no conteúdo do campo, exceto preâmbulo e delimitador. A estação receptora efetua a mesma operação matemática e então compara sua resposta com aquela contida no quadro. Se os dois números são iguais não houve erro, mas se forem diferentes a estação descarta os dados e solicita uma retransmissão. 7. Em uma rede ethernet há um espaçamento entre os quadros com um tempo para transmitir 12 bytes, ou seja 9600, 960 e 96 ns para redes a 10, 100 e 1000 Mb/s. 22
  23. 23. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Power over Ethernet (PoE) Padrão IEEE 802.3af 48V – 400mA – 19,2W 1. Quase todos os dispositivos que requerem conectividade, também requerem fonte de alimentação. Por exemplo, o telefone comum é alimentado eletricamente pela mesma linha telefônica que leva os sinais de voz. 2. Em sistemas de controle, é comum o uso de barramentos de campo (Fieldbus) onde um único cabo alimenta e transmite informações entre um sensor e um controlador. 3. O padrão PoE faz o mesmo com o cabeamento Ethernet aumentando a flexibilidade de posicionamento dos dispositivos conectados a rede ethernet, como telefones voIP, pontos de acesso de redes sem-fio, hubs, câmeras de vídeo IP ou qualquer outro dispositivo onde seria inconveniente, caro ou inexeqüível alimentar eletricamente em separado. 4. O padrão IEEE 802.3af, aprovado em 2003, formaliza como disponibilizar 48VDC sobre os dois pares do cabo UTP categoria 3 ou 5 não utilizados nas redes Ethernet 10Base-T ou 100Base-TX, com uma corrente máxima de 400mA para uma carga máxima de 19,2 watts, sendo 12,95 W de carga útil. 5. Foi apresentada uma solução até mesmo para as redes 1000Base-T onde todos os quatro pares disponíveis do cabo UTP estão sendo usados. 6. Uma rede PoE começa com um injetor que insere uma tensão DC no cabo UTP. O injetor é tipicamente instalado próximo ao Switch ou Hub, podendo até estar incorporado a estes dispositivos. 7. O dispositivo compatível com PoE absorve a tensão elétrica diretamente do cabo UTP através de seu conector RJ45 não necessitando de alimentação auxiliar. 8. Dispositivos que não são compatíveis com PoE podem fazer uso de dispositivos chamados de “Pickers” ou “Taps” que separam o sinal de tensão CC e a disponibilizam em outro conector. 23
  24. 24. CEFET-RN / Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial / Comunicação de Dados – Aula 05 Funcionamento do PoE 1. A figura mostra uma das duas formas de uso do PoE entre um equipamento fonte de alimentação (Hub, switch, Injetor) e um dispositivo alimentado (câmera, telefone, ponto de acesso, sensor, etc.) 2. Esta forma se aplica a redes 10Base-T e 100Base-TX onde somente dois dos quatros pares são utilizados. 3. Os pares reservas são utilizados, sendo os pinos 4 e 5 conectados juntos formando o terminal positivo da fonte, e os pinos 7 e 8 conectados e formando o terminal negativo da fonte. Se bem que esta polaridade pode ser invertida, segundo a especificação IEEE. 4. A tensão nominal é 48V e um conversor DC-DC (chopper) transforma esta tensão em um valor mais adeqaudo para eletrônica do dispoaitivo alimentado, mantendo um isolamento de 1500V por razões de segurança. 5. Uma óbvia necessidade da especificação é prevenir danos a um dispositivo conectado que não seja compatível com o PoE. 6. O PSE examina o cabo UTP procurando por dispositivos compatíveis com a especificação através da injeção de uma pequena tensão com corrente limitada no cabo, verificando a presença de um resistor de 25kohms no dispositivo remoto. 7. Somente se o resistor estiver presente os 48V são aplicados totalmente, mas ainda com limitação de corrente para prevenir eventuais danos aos cabos e dispositivos em condições de falta. 24

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