O que torna o cabeamento de fibra preferível ao de cobre para prédios interconectados marque todas adequadas?

Apresentação da disciplina

No mundo globalizado em que vivemos, é imprescindível o uso das tecnologias, pois facilitam nossas tarefas diárias.

Nesse ambiente onde precisamos interagir uns com os outros constantemente, contamos com diversos recursos de comunicação que interligam vários equipamentos eletrônicos e nos dão respostas precisas e rápidas, atendendo aos nossos anseios.

Este curso apresenta os principais conhecimentos sobre redes necessários para esse curso técnico.

Conceitos Básicos sobre Comunicação de Dados

Objetivos

• Conceito de redes de computadores
• A Internet
• Topologias

Comunicação de dados

Conforme Forouzan (2006), comunicação de dados é a troca de informação entre dois dispositivos através de algum meio de comunicação como, por exemplo, um par de fios.

Um sistema básico de comunicação de dados é composto por cinco elementos:

1. Mensagem: é a informação a ser transmitida. Pode ser constituída de texto, números, fi guras, áudio e vídeo – ou qualquer combinação desses elementos;
2. Transmissor: é o dispositivo que envia a mensagem de dados. Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo, entre outros;
3. Receptor: é o dispositivo que recebe a mensagem. Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo, etc.;
4. Meio: é o caminho físico por onde viaja uma mensagem dirigida ao receptor;
5. Protocolo: é um conjunto de regras que governa a comunicação de dados. Ele representa um acordo entre os dispositivos que se comunicam.

Transmissão de dados

Segundo Torres (2004), existem três categorias de transmissão de dados:

1. Simplex: nesse tipo de transmissão de dados, um dispositivo é o transmissor e o outro é o receptor. A transmissão de dados simplex é, portanto,unidirecional;
2. Half-duplex: esse tipo de transmissão de dados é bidirecional, mas, por compartilharem o mesmo canal de comunicação, os dispositivos não transmitem e recebem dados ao mesmo tempo;
3. Full-duplex: é a verdadeira comunicação bidirecional. A e B podem transmitir e receber dados ao mesmo tempo.

Para saber mais, leia ou acesse o link.

História

Conforme Morimoto (2008c),

as redes passaram por um longo processo de evolução antes de chegarem aos padrões utilizados atualmente. As primeiras redes de computadores foram criadas ainda durante a década de 60, como uma forma de transferir informações de um computador a outro.

Uma breve linha do tempo mostra alguns momentos importantes da evolução das redes de computadores, conforme podem ser vistos a seguir.

Anos 60 – o início

De 1969 a 1972, foi criada a ARPANET, o embrião da Internet que conhecemos hoje. A rede entrou no ar em dezembro de 1969, inicialmente, com apenas quatro nós, que respondiam pelos nomes SRI, UCLA, UCSB e UTAH e eram sediados, respectivamente, no Stanford Research Institute, na Universidade da Califórnia, na Universidade de Santa Barbara e na Universidade de Utah, todas elas nos EUA. Eles eram interligados através de links de 50 kbps, criados usando linhas telefônicas dedicadas, adaptadas para o uso como link de dados (MORIMOTO, 2008b).

As principais características da rede ARPANET eram:

1. terminais “burros” (sem processador);
2. comunicação com um computador central;
3. consolidação dos princípios de comunicação de dados;
4. surgimento do modem;
5. percepção pela indústria que a utilização remota de computadores seria determinante nas décadas seguintes;
6. investimento individual de cada fabricante no desenvolvimento de uma tecnologia de teleprocessamento própria;
7. crescimento enorme das redes de teleprocessamento;
8. expansão geográfica;
9. variedade de aplicações;
10. surgimento da necessidade de usuários de um sistema acessarem aplicações de outros sistemas;
11. interligação de sistemas de teleprocessamento;
12. interconexão de computadores.

Anos 70 – Projeto ARPA

Em 1974, surgiu o TCP/IP, que se tornou o protocolo definitivo para uso na ARPANET e, mais tarde, na internet. Uma rede interligando diversas universidades permitiu o livre tráfego de informações, levando ao desenvolvimento de recursos que usamos até hoje, como o e-mail, o telnet e o FTP, que permitiam aos usuários conectados trocar informações, acessar outros computadores remotamente e compartilhar arquivos. Na época, mainframes com um bom poder de processamento eram raros e incrivelmente caros, de forma que eles acabavam sendo com-
partilhados entre diversos pesquisadores e técnicos, que podiam estar situados em qualquer ponto da rede (MORIMOTO, 2008b).

As principais características dessa rede eram:

1. início da era da tecnologia de redes de computadores;
2. distribuição de aplicações entre vários computadores interligados;
3. os sistemas de teleprocessamento continuavam a existir, porém, cada computador da rede possuía sua própria estrutura de teleprocessamento;
4. comutação de pacotes;
5. divisão em várias camadas funcionais das tarefas de comunicação entre aplicações de computadores distintos;
6. criação do conceito básico de Arquitetura de Rede de Computadores;
7. criação de protocolos de transporte;
8. elaboração dos mecanismos para controle de fluxo, confiabilidade e roteamento;
9. desenvolvimento e funcionamento dos primeiros protocolos de aplicação:
   1. FTP – File Transfer Protocol;
   2. TELNET – Terminal virtual;
10. interligação de computadores de universidades americanas;
11. interligação de computadores situados em outros países;
12. abertura de um novo mercado para as empresas especializadas em venda de serviços de telecomunicações: a oferta de serviços de comunicação de dados por meio do fornecimento de uma estrutura de comunicação;
13. padronização das redes públicas de pacotes a partir da elaboração, em 1976, da primeira versão da Recomendação X.25.

Anos 80 – Web e redes locais.

Por volta de 70 começaram a surgir outras redes de comutação de pacotes como:

1. ALOHAnet: rede de microondas via rádio que interligava as ilhas do Havaí;
2. TELENET: comutação de pacotes comerciais da BBN baseada na tecnologia da Arpanet;
3. TAYMNET e TRANSPAC: rede de comutação de pacotes franceses.

O número de pequenas redes crescia cada vês mais sendo apresentado por Robert Metcalfe os princípios de uma rede local, uma ETHERNET Que mais tarde originariam LANs de curta distância.

O trabalho pioneiro da interconexão de redes foi supervisionado pela DARPA (Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa), por Vinton Cerf e Robert Kahn, criando uma arquitetura, uma rede de redes baseados na criação de um protocolo, o TCP (transmission control protocol) responsável pela entrega seqüencial e confiável de pacotes. Com o tempo o serviço deste foi modificado devido à procura de um controle maior do fluxo de informações, sendo então dividido o protocolo TCP, ficando responsável somente pela organização na chegada dos pacotes, retirando a função do envio de pacotes, destinando essa ao protocolo IP e criando outro protocolo o UDP que ficou responsável pelo controle do fluxo de voz nos pacotes.

Além das pesquisas realizadas pela DARPA, no Havaí Norman Abramson com a rede Aloha desenvolveu um protocolo, o ALOHA que permitiu o compartilhamento de informações com um único meio de comunicação através de ondas eletromagnéticas, com freqüência de rádio (broadcast) em diferentes localizações geográficas. Este protocolo de múltiplo acesso foi aprimorado por Metcalfe e Boggs desenvolvendo a Ethernet para redes compartilhadas com fios, cujo esquema está na figura 1, que surgiu pela necessidade de conectar diversos PCs, impressoras, discos, etc.. Este protocolo foi de muita importância, pois, cada rede local (lan) é uma rede diferente. Já com um grande número destas pequenas redes, aumentava a necessidade de uma rede maior interligado-as.

Outras empresas também desenvolveram suas próprias arquiteturas de redes, a Digital Corporation que lançou sua primeira versão de rede em 1975, a DECnet interligando apenas dois computadores PDP-11, que continuou evoluindo com o conjunto de protocolos OSI (interconexão de sistemas abertos). A Xerox com arquitetura XNS e a IBM com arquitetura SNA, também se destacam os pesquisadores Fraser e Turner com arquitetura TM, cujos reconheciam os pacotes como células e tinham tamanhos fixos.

Anos 90 – A internet se torna civil e nasce o WWW.

No final da década de 70 aproximadamente 200 máquinas estavam conectadas a ARPAnet não só devido a pesquisas, mas também por ser utilizada para comunicação militar na Guerra Fria onde toda a comunicação passava por um computador central que se encontrava no Pentágono, ao passar esta época de guerra a Arpanet não tinha mais importância para os militares sendo passada então para maioria das universidades e outros pesquisadores que foram estendendo a comunicação por outros países chegando à década de 80 com cem mil máquinas interligadas formando uma grande rede mundial que passou a ser conhecida como Internet.

A transferência de arquivos e o processamento de e-mails entre as universidades dos EUA eram feitas pela BITnet (rede de bits), e a comunicação com outras universidades não interligadas pela Arpanet eram feitas pela CSNET. No dia primeiro de janeiro de 1983 o protocolo TCP/IP tornou-se oficial, sendo obrigatório estar em todas as máquinas. Em 1986 surgiu o NSFNET o backbone primário que fornecia acesso a outros centros de computação. Também nesta época foi desenvolvido o DNS (Domain Name System), usado para conversão dos endereços em forma de letras e palavras, pois são de mais fácil memorização para nós, na forma de endereço IP de 32 bits, a linguagem dos computadores.

No outro lado do mundo o governo Francês desenvolvia o projeto Minitel, uma rede publica de comutação de pacotes baseada num conjunto de protocolos chamado X.25 que usava circuitos virtuais, terminais baratos e modems embutidos, porém de baixa velocidade, disponibilizava sites de listas telefônicas e outros, havia também sites particulares onde eram pagas taxas pelos usuários conforme o tempo de uso. Em 1990 a Minitel já oferecia 20 mil serviços diferentes, e já era usada por mais de 20% da população Francesa, gerando mais de 1 bilhão de dólares por ano, e 10 mil novos empregos.

Um fato interessante é que a grande rede de computadores na França já estava presente nas empresas, no comércio, nas residências 10 anos antes dos norte-americanos ouvirem falar em uma rede de computadores e menos ainda em uma desenvolvida Internet.

Na década de 1990 a ARPAnet deixou de existir, a Milnet e a Rede de Dados de Defesa passaram a controlar maior parte do tráfego do Departamento de Defesa dos EUA e a NSFNET passou a ser o backbone de conexão entre os Estados Unidos e todas as redes do exterior, mas perdeu seu valor comercial em 1995, pois essa tarefa passou a ser encargo dos provedores de Internet.

O destaque da década de 90 foi o funcionamento da World Wide Web, nos lares e empresas de milhões de pessoas espalhadas por todo mundo, para fins comerciais, bancários, empresariais, educacionais e para própria diversão. A Web foi inventada no Cern(Centro Europeu para Física Nuclear) por Tim Berners Lee no período de 1989 a 1991, baseados em trabalhos realizados por Bush e Ted Nelson respectivamente nas décadas de 40 e 60. Berners Lee e seus companheiros desenvolveram versões iniciais de HTML, HTTP, um servidor web e um Browser.

O Brasil entrou na rede em 1990 criando a RNP (rede nacional de pesquisas). Em 1992 foi criada a Internet Society e já existiam 200 servidores web em operação, nesta época as pesquisas estavam mais voltadas para o desenvolvimento de browsers com interface gráfica, por exemplo, Marx Andreesen com a versão beta do GUIMosaic em 1993 e James Baker com a Mosaic Communications em 1994 que mais tarde transformou-se na Netscape Communications Corporation. Também nesta época a Embratel disponibilizou o acesso à rede de empresas e usuários particulares.

Em 1995 os estudantes usavam diariamente os browsers Mosaic e Netscape para navegar, e pequenas e grandes empresas começaram a utiliza-los para transações comerciais, já existindo 10 milhões de servidores.

Em 1996 a Microsoft entrou com tudo na web com o browser Internet Explorer. Como o desenvolvimento avançava a cada dia, iniciaram pesquisas por roteadores e roteamento de alta velocidade para redes locais. e recursos como o comércio eletrônico e textos, imagens , multimídia e outros.

Anos 2000 – A bolha

O início dos anos 2000 foi marcado pelo evento conhecido como a bolha da Internet. Esse fenômeno ocasionou um crescimento dos valores das ações das novas empresas ligadas ao ramo da tecnologia da informação e comunicação operando com base na Internet. Os principais motivos para ocasionar estes investimentos relacionam-se à sua adoção em escala mundial em função do surgimento no navegador Web Mosaic. A bolha ocorreu entre 1997 e 2001, tendo seu ápice ocorrido em 10 de março de 2000. Devido a esta característica, alguns autores se referem a este evento como a bolha “.com”, fazendo uma analogia à escolha dos investidores.

Todavia, essa sequência de investimentos sem uma avaliação chegou ao fim após impactar negativamente no mercado de ações. Os diversos investimentos realizados ajudaram muitas empresas bem estruturadas a se desenvolverem rapidamente, proporcionando um avanço tecnológico. Entretanto, nem todas as empresas que receberam esses investimentos eram cuidadosamente projetadas para se tornarem sustentáveis sem os investimentos que estavam sendo realizados. Uma empresa com essas características foi a Boo.com, a qual gastou cento e oitenta e oito milhões em apenas seis meses ao tentar criar uma loja de artigos de moda online global e depois faliu. Como consequência, muitas destas empresas fecharam, ocasionando um colapso no mercado financeiro. Por exemplo, em apenas seis dias, o Nasdaq perdeu quase 9%, caindo cerca de 5.050 em 10 de março de 2000 para 4.580 em 15 de março do mesmo ano. Apesar deste ponto negativo, a bolha da Internet contribuiu para o crescimento do número de usuários na rede.

Conceito de rede

Segundo Sousa (1999), “rede de computadores é um conjunto de equipamentos interligados de maneira a trocarem informações e compartilharem recursos, como arquivos de dados gravados, impressoras, modems, softwares e outros equipamentos”.

Classificação das redes

De acordo com Dantas (2002), uma das características mais utilizadas para a classificação das redes é a sua abrangência geográfi ca. Assim, é convencionada a classificação das redes em locais – LANs (Local Area Networks), metropolitanas – MANs (Metropolitan Area Networks) e geograficamente distribuídas – WANs (Wide Area Networks).

LAN

Segundo Dantas, ([s.d], p. 246) a rede local – LAN “é uma facilidade de comunicação que provê uma conexão de alta velocidade entre processadores, periféricos, terminais e dispositivos de comunicação de uma forma geral em um único prédio ou campus”.

LAN é a tecnologia que apresenta uma boa resposta para interligação de dispositivos com distâncias relativamente pequenas e com uma largura de banda considerável. (DANTAS, [s.d], p. 249)

MAN

As redes metropolitanas podem ser entendidas como aquelas que proveem a interligação das redes locais em uma área metropolitana de uma determinada região.

WAN

Quando as distâncias envolvidas na interligação dos computadores são superiores a uma região metropolitana, podendo ser a dispersão geográfica tão grande quanto a distância entre continentes, a abordagem correta é a rede geograficamente distribuída (WAN).

Topologias

De acordo com Augusto ([s.d.]),

a topologia pode ser entendida como a maneira pela qual os enlaces de comunicação e dispositivos de comutação estão interligados, provendo efetivamente a transmissão do sinal entre nós da rede. […]

Podemos dizer que a topologia física de uma rede local compreende os enlaces físicos de ligação dos elementos computacionais da rede, enquanto a topologia lógica da rede se refere à forma através da qual o sinal é efetivamente transmitido entre um computador e outro.

Barramento

Segundo Silva Júnior (2009, p. 4), “nesse tipo de topologia todos os micros são ligados fisicamente a um mesmo cabo, com isso, nenhum computador pode usá-lo enquanto uma comunicação está sendo efetuada”.

Estrela

A topologia em estrela utiliza um periférico concentrador, normalmente um hub, interligando todas as máquinas da rede.

Anel

Nesta topologia, cada computador, obedecendo um determinado sentido, é conectado ao computador vizinho, que por sua vez, também é conectado ao vizinho e assim por diante, formando um anel.

Meios de transmissão

De acordo com Tanembaum (1997), existem vários meios físicos que podem ser usados para realizar a transmissão de dados. Cada um tem seu próprio nicho em termos de largura de banda, retardo, custo e facilidade de instalação e manutenção. Os meios físicos são agrupados em meios guiados, como fios de cobre e fibras ópticas, e em meios não guiados, como as ondas derádio e os raios laser transmitidos pelo ar.

Cabo coaxial

Segundo Tanembaum (1997), um cabo coaxial consiste em um fio de cobre esticado na parte central, envolvido por um material isolante. O isolante é protegido por um condutor cilíndrico, geralmente uma malha sólida entrelaçada. O condutor externo é coberto por uma camada plástica protetora.

Par trançado

Segundo Torres (2004), o par trançado é o tipo de cabo de rede mais usado atualmente. Existem basicamente dois tipos de par trançado: sem blindagem, também chamado UTP (Unshielded Twisted Pair), e com blindagem, também chamado de STP (Shielded Twisted Pair). A diferença entre eles é justamente a existência, no par trançado com blindagem, de uma malha em volta do cabo protegendo-o contra interferências eletromagnéticas.

Para saber mais assista o vídeo abaixo: 

Categorias

De acordo com Morimoto (2008a,), existem cabos de categoria 1 até categoria 7:

1. Categorias 1 e 2: estas duas categorias de cabos não são mais reconhecidas pela TIA (Telecommunications Industry Association), que é a responsável pela definição dos padrões de cabos. Elas foram usadas no passado em instalações telefônicas e os cabos de categoria 2 chegaram a ser usados em redes Arcnet de 2.5 megabits e redes Token Ring de 4 megabits, mas não são adequados para uso em redes Ethernet.
2. Categoria 3: este foi o primeiro padrão de cabos de par trançado desenvolvido especialmente para uso em redes. O padrão é certificado para sinalização de até 16 MHz, o que permitiu seu uso no padrão 10BASE-T,que é o padrão de redes Ethernet de 10 megabits para cabos de par trançado. Existiu ainda um padrão de 100 megabits para cabos de categoria 3, o 100BASE-T4, mas ele é pouco usado e não é suportado por todas as placas de rede.
3. Categoria 4: esta categoria de cabos tem uma qualidade um pouco superior e é certificada para sinalização de até 20 MHz. Eles foram usados em redes Token Ring de 16 megabits e também podiam ser utilizados em redes Ethernet em substituição aos cabos de categoria 3, mas, na prática, isso é incomum. Assim como as categorias 1 e 2, a categoria 4 não é mais reconhecida pela TIA e os cabos não são mais fabricados, ao contrário dos cabos de categoria 3, que continuam sendo usados em instalações telefônicas.
4. Categoria 5: os cabos de categoria 5 são o requisito mínimo para redes 100BASE-TX e 1000BASE-T, que são, respectivamente, os padrões de rede de 100 e 1000 megabits usados atualmente. Os cabos cat 5 seguem padrões de fabricação muito mais estritos e suportam frequências de até 100 MHz, o que representa um grande salto em relação aos cabos cat 3.
5. Categoria 6: esta categoria de cabos foi originalmente desenvolvida para ser usada no padrão Gigabit Ethernet, mas com o desenvolvimento do padrão para cabos categoria 5 sua adoção acabou sendo retardada, já que, embora os cabos categoria 6 ofereçam uma qualidade superior, o alcance continua sendo de apenas 100 metros, de forma que, embora a melhor qualidade dos cabos cat 6 seja sempre desejável, acaba não existindo muito ganho na prática.
6. Existem também os cabos categoria 7, que podem vir a ser usados no padrão de 100 gigabits, que está em estágio inicial de desenvolvimento.

Como os cabos categoria 5 são suficientes tanto para redes de 100 quanto de 1000 megabits, eles são os mais comuns e mais baratos, mas os cabos categoria 6 e categoria 6a estão se popularizando e devem substituí-los ao longo dos próximos anos. Os cabos são vendidos originalmente em caixas de 300 metros, ou 1000 pés (que equivale a 304,8 metros).

Fibra ótica

Segundo Torres (2001 apud OUTA, 2008, p. 4), “a fibra ótica transmite informações através de sinais luminosos, em vez de sinais elétricos”. A fibra ótica é totalmente imune a ruídos, com isso, a comunicação é mais rápida.

De acordo com Morimoto (2008c), os sucessores naturais dos cabos de par trançado são os cabos de fibra óptica, que suportam velocidades ainda maiores e permitem transmitir a distâncias praticamente ilimitadas, com o uso de repetidores. Os cabos de fibra óptica são usados para criar os backbones que interligam os principais roteadores da internet. Sem eles, a grande rede seria muito mais lenta e o acesso muito mais caro.

Conforme Dantas (2002), as fibras óticas utilizadas nas redes são classificadas de acordo com a forma que a luz trafega no cabo, sendo elas monomodo e multímodo.

Monomodo

Na classe monomodo, um único sinal de luz é transportado de forma direta no núcleo do cabo. O sinal pode atingir distâncias maiores, sem repetição, nesta forma de tráfego da luz quando comparado com a transmissão na segunda classe de fibra (DANTAS, 2002).

Multímodo

A fibra multímodo, tem como característica um feixe de luz que viaja ao longo do seu trajeto, fazendo diferentes refrações nas paredes do núcleo do cabo (DANTAS, 2002).

Fim da Aula01