Seção: Tutoriais Banda Larga

 

 
Redes de Computadores: Topologia e Meios de Transmissão

 

Certas topologias estão ligadas à unidirecionalidade (ou bidirecionalidade) do meio de transmissão. Fora esse fator, teoricamente, qualquer meio de transmissão pode ser usado em qualquer topologia. Mas o estágio atual do desenvolvimento tecnológico só permite que algumas combinações sejam usadas nas redes locais comercializadas hoje, pois o custo de outras combinações é proibitivo para o estado atual das redes (PETERSON, Larry L; DAVIE, Bruce S., 2003).

 

O Quadro 2 mostra as combinações que hoje são economicamente viáveis. Nela também foi levada em conta a uni ou bidirecionalidade do meio de transmissão, quando requerida.

 

Quadro 2: Topologia × Meio de transmissão

MEIO DE TRANSMISSÃO BARRA ÁRVORE ANEL ESTRELA
Par Trançado
X   X X
Coaxial 50 Ohms X   X  
Coaxial 75 Ohms X X    
Fibra Ótica     X  

 

 

A topologia em barra pode empregar como meio de transmissão o par trançado e os cabos coaxiais de 50 ou 75Ohms. Ainda não é economicamente vantajoso usar um par de fibras óticas em ligação multiponto, se bem que, como já foi ressaltada, a pesquisa nessa área seja intensa.

 

A topologia em árvore exige unidirecionalmente, o que nos leva a pensar em cabos de 75 Ohms ou fibras óticas, mas essa última fica descartada pela necessidade de ligações multiponto.

 

A topologia em Anel pode ser construída com par trançado, cabos de 50Ohms ou fibra ótica. O uso do cabo de 75Ohms exigiria um número elevado de repetidores para múltiplos canais, o que o tornaria economicamente inviável.

 

A topologia em estrela, hoje, só é viável economicamente para taxas de transmissão baixas, o que nos leva a escolher o par trançado como o meio de transmissão adequado.

 

Cabos

 

Os cabos talvez tenham 50% do fracasso ou do sucesso da instalação de uma rede. Muito dos problemas encontrados nas redes são identificados como causados pela má instalação ou montagem dos cabos. Um cabo bem feito contará pontos a seu favor no restante da rede, em caso de dúvidas com algum cabo o melhor é não utiliza-lo.

 

Entre as ferramentas necessárias temos:

  • Alicate de grimpar para conectores BNC e RJ45;
  • Ferro de solda, ferramentas diversas.

 

Para testes dos cabos contamos com equipamentos que medem com precisão o seu bom funcionamento. Para cada tipo de cabo temos vários tipos de testadores (OLIVEIRA, Vladimir B. de, [s.d]).

 

Cabo coaxial

 

O primeiro tipo de cabeamento que surgiu no mercado foi o cabo coaxial. Há alguns anos, esse cabo era o que havia de mais avançado, sendo que a troca de dados entre dois computadores era coisa do futuro. Até hoje existem vários tipos de cabos coaxiais, cada um com suas características específicas. Alguns são melhores para transmissão em alta freqüência, outros têm atenuação mais baixa, e outros são imunes a ruídos e interferências. Os cabos coaxiais de alta qualidade não são maleáveis e são difíceis de instalar e os cabos de baixa qualidade podem ser inadequados para trafegar dados em alta velocidade e longas distâncias.

 

Ao contrário do cabo de par trançado, o coaxial mantém uma capacidade constante e baixa, independente do seu comprimento, evitando assim vários problemas técnicos. Devido a isso, ele oferece velocidade da ordem de megabits/seg, não sendo necessária a regeneração do sinal, sem distorção ou eco, propriedade que já revela alta tecnologia. O cabo coaxial pode ser usado em ligações ponto a ponto ou multiponto. A ligação do cabo coaxial causa reflexão devido a impedância não infinita do conector. A colocação destes conectores, em ligação multiponto, deve ser controlada de forma a garantir que as reflexões não desapareçam em fase de um valor significativo. Uma dica interessante: em uma rede coaxial tipo BUS - também conhecida pelo nome de rede coaxial varal , o cabo deve ser casado em seus extremos de forma a impedir reflexões.

 

A maioria dos sistemas de transmissão de banda base utiliza cabos de impedância com características de 50 Ohm, geralmente utilizados nas TVs a cabo e em redes de banda larga. Isso se deve ao fato da transmissão em banda base sofrer menos reflexões, devido às capacitâncias introduzidas nas ligações ao cabo de 50 Ohm.

 

Os cabos coaxiais possuem uma maior imunidade a ruídos eletromagnéticos de baixa freqüência e, por isso, eram o meio de transmissão mais usado em redes locais.

 

Par Trançado

 

Com o passar do tempo, surgiu o cabeamento de par trançado. Esse tipo de cabo tornou-se muito usado devido à falta de flexibilidade de outros cabos e por causa da necessidade de se ter um meio físico que conseguisse uma taxa de transmissão alta e mais rápida. Os cabos de par trançado possuem dois ou mais fios entrelaçados em forma de espiral e, por isso, reduzem o ruído e mantém constantes as propriedades elétricas do meio, em todo o seu comprimento.

 

A desvantagem deste tipo de cabo, que pode ter transmissão tanto analógica quanto digital, é sua suscetibilidade às interferências a ruídos (eletromagnéticos e radio freqüência). Esses efeitos podem, entretanto, ser minimizados com blindagem adequada. Vale destacar que várias empresas já perceberam que, em sistemas de baixa freqüência, a imunidade a ruídos é tão boa quanto a do cabo coaxial.

 

O cabo de par trançado é o meio de transmissão de menor custo por comprimento no mercado. A ligação de nós ao cabo é também extremamente simples e de baixo custo. Esse cabo se adapta muito bem às redes com topologia em estrela, onde as taxas de dados mais elevadas permitidas por ele e pela fibra óptica ultrapassam, e muito, a capacidade das chaves disponíveis com a tecnologia atual. Hoje em dia, o par trançado também está sendo usado com sucesso em conjunto com sistemas ATM para viabilizar o tráfego de dados a uma velocidade extremamente alta: 155 megabits/seg.

 

Este cabeamento é de fácil instalação, tem uma boa relação custo/benefício, porém exige um curto alcance (em média 90 metros), além de oferecer, em alguns casos, interferência eletromagnética.

 

Fibra ótica

 

Quando se fala em tecnologia de ponta, o que existe de mais moderno são os cabos de fibra óptica. A transmissão de dados por fibra óptica é realizada pelo envio de um sinal de luz codificado, dentro do domínio de freqüência do infravermelho a uma velocidade de 10 a 15 MHz. O cabo óptico consiste de um filamento de sílica e de plástico, onde é feita a transmissão da luz. As fontes de transmissão de luz podem ser diodos emissores de luz (LED) ou lasers semicondutores. O cabo óptico com transmissão de raio laser é o mais eficiente em potência devido a sua espessura reduzida. Já os cabos com diodos emissores de luz são muito baratos, além de serem mais adaptáveis à temperatura ambiente e de terem um ciclo de vida maior que o do laser.

 

Apesar de serem mais caros, os cabos de fibra óptica “não sofrem” “interferências” com ruídos eletromagnéticos e com radio freqüências e permitem uma total isolamento entre transmissor e receptor. Portanto, quem deseja ter uma rede segura, preservar dados de qualquer tipo de ruído e ter velocidade na transmissão de dados, os cabos de fibra óptica são a melhor opção do mercado.

 

O cabo de fibra óptica pode ser utilizado tanto em ligações ponto a ponto quanto em ligações multiponto. A exemplo do cabo de par trançado, a fibra óptica também está sendo muito usada em conjunto com sistemas ATM, que transmitem os dados em alta velocidade. O tipo de cabeamento mais usado em ambientes internos (LANs) é o de par trançado, enquanto o de fibra óptica é o mais usado em ambientes externos.

 

A fibra óptica oferece uma conexão de alto nível com taxas de transferências elevadas além do isolamento elétrico possibilitando a concretização de um projeto que exija longas distancias. Em contrapartida essa tecnologia é muito cara, difícil de instalar e de se realizar uma manutenção, o que a torna inviável em alguns casos.

 

Hubs

 

Hubs são dispositivos utilizados para conectar os equipamentos que compõem uma LAN. Com o Hub, as conexões da rede são concentradas (por isto também chamado concentrador) ficando cada equipamento num segmento próprio. O gerenciamento da rede é favorecido e a solução de problemas facilitada, uma vez que o defeito fica isolado no segmento de rede. Cada hub pode receber vários micros, atualmente temos hubs com 4,8,16 e 32 portas (Podemos fazer  a conexão entre hubs aumentando a capacidade final).

 

Figura 7: Hubs

 

Bridges (Pontes)

 

Conectam múltiplas LANs como, por exemplo, a LAN da contabilidade com a LAN do departamento de Marketing. Isto divide o tráfego na rede, apenas passando informações de um lado para outro quando for necessário.

 

Figura 8: Bridge

 

Essas pontes são responsáveis por filtrar as mensagens de tal forma que somente as mensagens endereçadas para ela sejam tratadas, ler o endereço do pacote e retransmiti-lo, filtrar os erros para que estes não sejam retransmitidos e armazenar os pacotes quando o fluxo da rede estiver acima do normal.

 

Roteadores

 

Faz o papel de guarda de trânsito, garantindo que os pacotes de mensagens sejam dirigidos a endereços certos na rede.Ele é mais "inteligente" que o switch, pois além de poder fazer a mesma função deste, também tem a capacidade de escolher a melhor rota que um determinado pacote de dados deve seguir para chegar a seu destino. É como se a rede fosse uma cidade grande e o roteador escolhesse os caminhos mais curtos e menos congestionados. Daí o nome de roteador.

 

Figura 9: Roteador

 

Existem basicamente dois tipos de roteadores:

  • Estáticos: este tipo é mais barato e é focado em escolher sempre o menor caminho para os dados, sem considerar se aquele caminho tem ou não congestionamento;
  • Dinâmicos: este é mais sofisticado (e conseqüentemente mais caro) e considera se há ou não congestionamento na rede. Ele trabalha para fazer o caminho mais rápido, mesmo que seja o caminho mais longo. De nada adianta utilizar o menor caminho se esse estiver congestionado. Muitos dos roteadores dinâmicos são capazes de fazer compressão de dados para elevar a taxa de transferência.

 

Os roteadores são capazes de interligar várias redes e geralmente trabalham em conjunto com hubs e switches. Ainda, podem ser dotados de recursos extras, como firewall, por exemplo.

 

Repetidores

 

São equipamentos utilizados quando se deseja repetir o sinal enviado por um equipamento quando a distância a ser percorrida é maior do que o recomendado (180 m).

 

Figura 10: Repetidor De Sinal

 

Ele realiza uma ampliação no sinal já fraco dando nova força para que chegue ao ponto de destino.

 

Figura 11: Ligação do repetidor de sinal

 

Padrões de transmissão

 

Ethernet

 

A rede Ethernet é a mais conhecida dentre as atualmente utilizadas, e, está no mercado há mais tempo do que as outras tecnologias de rede. A redução dos preços e uma relativa alta velocidade de transmissão de dados fomentaram a ampla utilização da Ethernet.

 

Ela poderá ser utilizada com topologia barramento (Coaxial) ou Estrela (Par trançado com HUB).

 

Neste tipo de rede, cada PC “ouve” o tráfego na rede e se não ouvir nada, eles transmitem as informações. Se dois clientes transmitirem informações ao mesmo tempo, eles são alertados sobre a colisão, param a transmissão e esperam um período aleatório para cada um antes de tentar novamente, este método é conhecido como Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). Vejamos um exemplo prático:

 

Vamos supor que você deseje armazenar uma planilha no winchester de uma outra máquina. Pelo método Ethernet, a primeira coisa que sua placa de rede faz é escutar o que está acontecendo no cabo para determinar se, no momento, há alguém utilizando o cabo para transmitir dados. Essa é a parte Carrier Sense do CSMA/CD.

 

Aqui há duas possibilidades. Ou a rede, no momento, está ocupada, ou não está. Se a rede estiver ocupada sua placa continua tentando até que ela esteja livre. Uma vez que detecte que não existem dados trafegando então ela envia a planilha para o outro PC.

 

Em caso de colisão os dados são não são perdidos e cada um dos envolvidos na colisão aguardam o período para retransmitir não havendo perdas para o usuário.

 

À medida que o número de estações aumentam, aumentam também o número de colisões (BEHROUZ A. Forouzan, [s.d]).

 

Token Ring

 

O método de acesso de Token Ring (passagem de permissão) utiliza um método circular para determinar qual estação tem permissão para transmitir. O Token Ring opera em topologia em Anel e garante que todas as estações da rede tenham chance de transmitir dados. Ele alcança esse objetivo utilizando um padrão especial de bit conhecido como Token ou permissão.

 

Em uma rede Token Ring, seu computador pacientemente monitora a rede até que ele veja um padrão especial de bits denominado permissão. Ao ver a transmissão ele envia um pacote de dados. Este pacote de dados viaja pelo Anel e o destinatário recebe na passagem. Quando o pacote retornar ao transmissor ele passa o Token para a próxima estação. Este processo se repete infinitamente. Os tempos necessários são medidos em frações de segundos (ROSS, Julio [s.d]).

 

 

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