Cabeamento Ethernet

Em um projeto de redes, diversos aspectos devem ser cuidadosamente considerados, desde os aplicativos requeridos até as necessidades dos usuários, passando pela estimativa de recursos que tais aplicativos consumirão e culminando no planejamento do tipo de cabeamento e infraestrutura a serem implementados. Neste artigo, exploraremos o cabeamento Ethernet.

A importância da padronização

É essencial projetar tudo de forma eficiente e racional, garantindo que todas as demandas sejam atendidas com um custo mínimo, ao mesmo tempo em que se permite expansões futuras e reavaliações do projeto.

Comparado a outros investimentos para a implementação de um projeto de redes, o cabeamento é aquele com a maior expectativa de vida útil. Enquanto os softwares geralmente evoluem a cada dois ou três anos e o hardware tem uma vida útil média de cinco anos, o cabeamento de rede pode permanecer em uso por 15 anos ou mais.

O investimento realizado em um sistema de cabeamento oferece retornos ao longo dos anos, mas a magnitude desse retorno depende da seleção cuidadosa dos componentes e da supervisão adequada da instalação dos cabos.

De acordo com pesquisas conduzidas pela Infonetics, 70% dos casos de downtime em uma rede são atribuíveis a um cabeamento mal projetado.

Dados da LAN Technology indicam que uma rede de médio porte registra em média 23,6 períodos de inatividade por ano, totalizando 4,9 horas de tempo ocioso. Considerando que o custo de uma hora de inatividade pode variar entre 1.000 e 20.000 reais, o controle eficaz do tempo de inatividade pode resultar em significativa economia de custos.

Portanto, é de extrema importância escolher adequadamente o tipo de cabeamento que irá interconectar os diversos componentes de uma rede. A especificação do cabeamento, muitas vezes, restringe ou determina as tecnologias que podem ser implementadas. Por exemplo, o uso de UTP Categoria 3 pode limitar a migração para tecnologias de alta taxa de transmissão, como ATM 155Mbits/s ou Fast Ethernet.

O projeto de cabeamento não se limita apenas a considerações sobre taxas de transmissão e largura de banda; ele também abrange aspectos como facilidade de instalação, imunidade a interferências, limites de emissão eletromagnética, qualidade do sinal versus comprimento máximo, confiabilidade, conformidade com exigências geográficas e padrões internacionais, disponibilidade de componentes e custo total.

Apesar de representar o componente de menor custo em uma rede local, um cabeamento bem estruturado pode corresponder a 5 a 7% do custo total da rede. Os preços variam consideravelmente de acordo com o tipo de cabeamento utilizado.

Fibra ótica

O cabo de fibra ótica consiste em um material dielétrico, geralmente sílica ou plástico, em forma cilíndrica, transparente e flexível, com dimensões microscópicas comparáveis às de um fio de cabelo.

É composto por um núcleo envolvido por uma camada de material também dielétrico, chamada casca. Esses elementos possuem índices de refração diferentes, permitindo que a luz percorra o núcleo refletindo na fronteira com a casca.

As extremidades da fibra possuem transmissores conhecidos como LED (Diodo Emissor de Luz).

Os conectores de cabos de fibra ótica são especificados pelo padrão 10BASEF ou 10BASEFL (Fiber Link), que se relacionam com o padrão Ethernet para fibras óticas. A topologia física do 10BASEF é do tipo estrela, com um repetidor de múltiplas portas (HUB) ou um switch como concentrador. Este padrão utiliza fibras óticas de modo múltiplo.

As principais vantagens da fibra ótica incluem as distâncias extremamente longas alcançáveis e sua imunidade a ruídos eletromagnéticos, frequentemente encontrados em ambientes específicos.

As estações são conectadas a um HUB óptico por meio de duas fibras, uma para recepção e outra para transmissão de sinais.

Neste padrão, assim como em todos os que trafegam dados a 10Mbps, é utilizada a codificação Manchester, com variações de tensão substituídas por variações de luminosidade. Redes que adotam este padrão podem transmitir dados a distâncias de até 2km por segmento.

O padrão Ethernet 100BASEFX oferece velocidade de 100Mbps, unicanal – baseband, Fiber, enquanto o padrão 1000BASELX oferece 1Gbps em modo multimodo (múltiplo) ou monomodo (único).

Par trançado

O cabeamento por par trançado, conhecido como Twisted pair, é um tipo de cabo composto por pares de fios entrelaçados um ao redor do outro. Esse arranjo visa cancelar as interferências eletromagnéticas provenientes de fontes externas, assim como as interferências mútuas, também chamadas de linha cruzada (crosstalk), entre cabos vizinhos.

A taxa de torção, geralmente expressa em termos de torções por metro, é uma parte crucial da especificação desse tipo de cabo. Quanto maior o número de torções, maior é a capacidade de cancelamento de ruídos.

Inicialmente desenvolvido para a transmissão telefônica analógica, o sistema de par trançado aproveita uma tecnologia tradicionalmente estabelecida, dada sua longa história de uso e a extensa infraestrutura já instalada.

A matéria-prima primordial utilizada na fabricação desses cabos é o cobre, devido à sua excelente condutividade e custo relativamente baixo. Porém, é crucial analisar cuidadosamente a segurança contra descargas elétricas, uma vez que um incidente dessa natureza em qualquer ponto da rede pode comprometer todo o sistema local.

Existem três tipos de cabos par trançado:

1. Unshielded Twisted Pair – UTP (Par Trançado sem Blindagem): Este é o tipo mais comum atualmente, usado tanto em redes domésticas quanto em grandes redes industriais, devido à sua facilidade de manuseio e instalação. Ele permite taxas de transmissão de até 100 Mbps com o cabo CAT 5e e é o mais econômico para distâncias de até 100 metros;
   
2. Shielded Twisted Pair – STP (Par Trançado Blindado): Similar ao UTP, mas com uma blindagem feita com malha metálica em cada par. É recomendado para ambientes com interferência eletromagnética acentuada, embora seu custo seja geralmente mais elevado devido à blindagem especial;
   
3. Screened Twisted Pair – ScTP ou FTP (Foil Twisted Pair): Estes cabos são revestidos com o mesmo composto do UTP categoria 5 Plenum, porém, uma película de metal é enrolada sobre o conjunto de pares trançados. Isso melhora a resposta ao EMI (Interferência Eletromagnética), embora exija um aterramento cuidadoso para garantir eficácia contra interferências.

Categorias de cabos par trançado:

• CAT1 (Categoria 1): Cabo blindado com dois pares trançados compostos por fios 26 AWG, utilizado por equipamentos de telecomunicação e rádio. Não é aconselhável para redes de par trançado;
  
• CAT2 (Categoria 2): Formado por pares de fios blindados (para voz) e pares de fios não blindados (para dados), projetado para antigas redes token ring e ARCnet, alcançando velocidades de cerca de 4 Mbps;
  
• CAT3 (Categoria 3): Cabo não blindado usado para dados de até 10 Mbps com capacidade de banda de até 16 MHz. Utilizado em redes Ethernet dos anos 90 (10BASET), e ainda pode ser utilizado para VOIP e redes de telefonia;
  
• CAT4 (Categoria 4): Cabo par trançado não blindado (UTP) utilizado para transmitir dados a uma frequência de até 20 MHz e velocidades de até 20 Mbps. Substituído pelos cabos CAT5 e CAT5e;
  
• CAT5 (Categoria 5): Utilizado em redes Fast Ethernet com frequências de até 100 MHz e taxa de 100 Mbps;
  
• CAT5e (Categoria 5e): Melhoria da categoria 5, suportando frequências de até 125 MHz em redes Gigabit Ethernet;
  
• CAT6 (Categoria 6): Definido pela norma ANSI EIA/TIA-568-B-2.1, com bitola de 24 AWG e banda passante de até 250 MHz, utilizado em redes Gigabit Ethernet a velocidades de 1 Gbps;
  
• CAT6a (Categoria 6a): Melhoria dos cabos CAT6, suporta até 500 MHz e até 55 metros para redes de 10 Gbps, ou até 100 metros para outras velocidades. Os pares de fios são separados para reduzir interferências;
  
• CAT7 (Categoria 7): Projetado para redes de 40 Gbps em cabos de 50 metros usando fio de cobre;
  
• CAT7a (Categoria 7a): Projetado para redes de 100 Gbps em cabos de 15 metros usando fio de cobre.
  

Crossover

Um cabo crossover é um tipo de cabo de rede de par trançado que possibilita a conexão direta de dois computadores através de suas placas de rede, dispensando a necessidade de um concentrador (como um Hub ou Switch) ou a utilização de modems. Essa funcionalidade é viabilizada pela alteração dos padrões de pinagem dos conectores RJ45 dos cabos.

Na prática, um cabo crossover é construído utilizando um cabo de par trançado onde uma extremidade segue o padrão T568A e a outra extremidade segue o padrão T568B (também utilizado em modems ADSL). Essa configuração especial permite que os computadores se comuniquem diretamente sem a necessidade de um dispositivo intermediário.

Montagem do cabo de rede par trançado

1. Comece descascando o cabo de rede utilizando o alicate de crimpagem, deixando cerca de 2,5cm de fios descascados em cada extremidade. Tenha cuidado para não cortar os fios internos. Em seguida, separe os pares de fios;
   
2. Utilizando a lateral do alicate de crimpagem, estique os fios para facilitar o manuseio. Agora, organize os fios internos da seguinte forma:

• Na primeira extremidade, siga o padrão EIA568B, com a sequência de cores: Laranja/Branco, Laranja, Verde/Branco, Azul, Azul/Branco, Verde, Marrom/Branco, Marrom;
  
• Na outra extremidade, organize os fios na sequência: Verde/Branco, Verde, Laranja/Branco, Marrom/Branco, Marrom, Laranja, Azul, Azul/Branco.

Ao final desse processo, as sequências de cores devem estar de acordo com a figura abaixo:

Coaxial

O cabo coaxial é uma variante de cabo condutor empregada na transmissão de sinais. Essa configuração específica de cabo consiste em um condutor central de cobre revestido por um material isolante, cercado por uma camada de blindagem.

O termo “coaxial” é atribuído a esse cabo devido à disposição de seus elementos constituintes – núcleo interno, isolante, blindagem, camada externa e cobertura – em camadas concêntricas de condutores e isolantes compartilhando o mesmo eixo geométrico.

O conector comumente utilizado para esse tipo de cabo é o BNC. Essa configuração permite a transmissão de sinais em frequências muito altas, viabilizando comunicações eficientes em longas distâncias.

A principal vantagem do cabo coaxial reside na sua capacidade de reduzir interferências externas nos sinais transmitidos, minimizando os efeitos da Interferência Eletromagnética (IEM).

Os cabos coaxiais encontram uma ampla gama de aplicações, desde áudio até linhas de transmissão de frequências na ordem dos gigahertz. Sua capacidade de tolerância a ruídos, graças à malha de proteção, contribui para velocidades de transmissão bastante elevadas.

Em termos de topologias físicas, os cabos coaxiais são comumente utilizados em configurações de barramento. Suas aplicações abrangem:

• Conexões de áudio;
• Redes de computadores;
• Transmissão de sinais de radiofrequência para rádio e TV (transmissores/receptores);
• Ligações de radioamadorismo.

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