LEONARDO CARDOSO PERES. Cabo De Par Trançado (UTP E STP) - PDF
Download "LEONARDO CARDOSO PERES. Cabo De Par Trançado (UTP E STP)"
João Victor do Amaral de Barros
1 Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial E.E.P. Senac Pelotas Centro Histórico Programa Nacional de Acesso ao Ensino Técnico e Emprego Curso Técnico em Informática LEONARDO CARDOSO PERES Cabo De Par Trançado (UTP E STP) Pelotas 2013
2 INTRODUÇÃO: Neste presente documento irá ser desenvolvido o conceito cabo de par trançado (UTP E STP) e uma comparação entre eles.
3 Sumário 1 INTRODUÇÃO DESENVOLVIMENTO CONCLUSÕES BIBLIOGRAFIA... 22
4 DESENVOLVIMENTO Par Trançado O cabo de par trançado é composto por pares de fios. Os fios de um par são enrolados em espiral a fim de, através do efeito de cancelamento, reduzir o ruído e manter constante as propriedades elétricas do meio por toda a sua extensão. O efeito de cancelamento reduz a diafonia entre os pares de fios e diminui o nível de interferência eletromagnética/radiofrequência [SOA96] [TAN94]. O número de tranças nos fios pode ser variado a fim de reduzir o acoplamento elétrico [DER94]. Podemos dividir os pares trançados entre aqueles que possuem uma blindagem especial (STP - Shielded Twisted Pair) e aqueles que não a possuem (UTP - Unshielded Twisted Pair). O trançado dos fios visa cancelar os sinais não desejados. Quando dois fios de um circuito elétrico são colocados juntos, os campos eletromagnéticos externos criam a mesma interferência em cada fio. Os pares são trançados para manter os fios fisicamente o mais próximo possível. Tipos Existem três tipos de cabos Par trançado: Unshielded Twisted Pair - UTP ou Par Trançado sem Blindagem: é o mais usado atualmente tanto em redes domésticas quanto em grandes redes industriais devido ao fácil manuseio, instalação, permitindo taxas de transmissão de até 100 Mbps com a utilização do cabo CAT 5e; é o mais barato para distâncias de até 100 metros; Para distâncias maiores empregam-se cabos de fibra óptica. Sua estrutura é de quatro pares de fios entrelaçados e revestidos por uma capa de PVC. Pela falta de blindagem este tipo de cabo não é recomendado ser instalado próximo a equipamentos que possam gerar campos magnéticos (fios de rede elétrica, motores, inversores de frequência) e também não pode ficar em ambientes com umidade. Shielded Twisted Pair - STP ou Par Trançado Blindado (cabo com blindagem): É semelhante ao UTP. A diferença é que possui uma blindagem feita com a malha metálica em cada par. É recomendado para ambientes com interferência eletromagnética acentuada. Por causa de sua blindagem especial em cada par acaba possuindo um custo mais elevado. Caso o ambiente possua umidade, grande interferência eletromagnética, distâncias acima de 100 metros ou exposto diretamente ao sol ainda é aconselhável o uso de cabos de fibra óptica. Screened Twisted Pair - ScTP também referenciado como FTP (Foil Twisted Pair), os cabos são cobertos pelo mesmo composto do UTP categoria 5 Plenum, para este tipo de
5 cabo, no entanto, uma película de metal é enrolada sobre o conjunto de pares trançados, melhorando a resposta ao EMI, embora exija maiores cuidados quanto ao aterramento para garantir eficácia frente às interferências. CATEGORIAS Os cabos UTP foram padronizados pelas normas da EIA/TIA-568-B e são divididos em 10 categorias, levando em conta o nível de segurança e a bitola do fio, onde os números maiores indicam fios com diâmetros menores, veja abaixo um resumo simplificado dos cabos UTP. Categoria do cabo 1 (CAT1) Consiste em um cabo blindado com dois pares trançados compostos por fios 26 AWG. São utilizados por equipamentos de telecomunicação e rádio. Foi usado nas primeiras redes Token-ring mas não é aconselhável para uma rede par trançado. (CAT1 não é mais recomendado pela TIA/EIA). Categoria do cabo 2 (CAT2) É formado por pares de fios blindados (para voz) e pares de fios não blindados (para dados). Também foi projetado para antigas redes token ring E ARCnet chegando a velocidade de 4 Mbps. (CAT2 não é mais recomendado pela TIA/EIA). Categoria do cabo 3 (CAT3) É um cabo não blindado usado para dados de até 10Mbits com a capacidade de banda de até 16 MHz. Foi muito usado nas redes Ethernet criado nos anos noventa (10BASET). Ele ainda pode ser usado para VOIP, rede de telefonia e redes de comunicação 10BASET e 100BASET4. (CAT3 é recomendado pela norma TIA/EIA-568-B). Categoria do cabo 4 (CAT4) É um cabo par trançado não blindado (UTP) que pode ser utilizado para transmitir dados a uma frequência de até 20 MHz e dados a 20 Mbps. Foi usado em redes que podem atuar com taxa de transmissão de até 20Mbps como token ring, 10BASET e 100BASET4. Não é mais utilizado pois foi substituído pelos cabos CAT5 e CAT5e. (CAT4 não é mais recomendado pela TIA/EIA). Categoria do cabo 5 (CAT5) Usado em redes fast ethernet em frequências de até 100 MHz com uma taxa de 100 Mbps. (CAT5 não é mais recomendado pela TIA/EIA). Categoria do cabo 5e (CAT5e) É uma melhoria da categoria 5. Pode ser usado para frequências até 125 MHz em redes 1000BASE-T gigabit ethernet. Ela foi criada com a nova revisão da norma EIA/TIA-568-B. (CAT5e é recomendado pela norma EIA/TIA-568-B). Categoria do cabo 6 (CAT6) Definido pela norma ANSI EIA/TIA-568-B-2.1 possui bitola 24 AWG e banda passante de até 250 MHz e pode ser usado em redes gigabit ethernet a velocidade de 1Gbps. (CAT6 é recomendado pela norma EIA/TIA-568-B).
6 Categoria: CAT 6a É uma melhoria dos cabos CAT6. O a de CAT6a significa augmented (ampliado). Os cabos dessa categoria suportam até 500 MHz e podem ter até 55 metros no caso da rede ser de 10Gbps, caso contrario podem ter até 100 metros. Para que os cabos CAT 6a sofressem menos interferências os pares de fios são separados uns dos outros, o que aumentou o seu tamanho e os tornou menos flexíveis. Essa categoria de cabos tem os seus conectores específicos que ajudam à evitar interferências. Categoria 7 (CAT7) Está sendo criada para permitir a criação de redes de 40Gbps em cabos de 50m usando fio de cobre (apesar de atualmente esse tipo de rede esteja sendo usado pela rede CAT6). :Esta norma baseia-se na Classe F que ainda não é reconhecida pela TIA/EIA. Categoria 7a (CAT7a) Está sendo criada para permitir a criação de redes de 100Gbps em cabos de 15m usando fio de cobre (apesar de atualmente esse tipo de rede esteja sendo usado pela rede CAT6). :Esta norma baseia-se na Classe Fa que ainda não é reconhecida pela TIA/EIA. Cores As cores dos fios são: Laranja e branco Laranja Verde e branco Verde Azul e branco Azul Castanho (ou marrom) e branco Castanho (ou marrom) É importante que a sequência de cores seja respeitada ao se montar um cabo. Caso contrário, pode haver perda parcial ou total de pacotes, principalmente em cabos de mais de 3 metros. A norma EIA/TIA-568-B prevê duas montagens para os cabos, denominadas T568A e T568B. A montagem T568A usa a sequência branca e verde, verde, branca e laranja, azul, branco e azul, laranja, branco e castanho, castanho. A montagem T568B usa a sequência branca e laranja, laranja, branca e verde, azul, branca e azul, verde, branca e castanha, castanha. As duas montagens são totalmente equivalentes em termos de desempenho, cabendo ao montador escolher uma delas como padrão para sua instalação. É boa prática que todos os cabos dentro de uma instalação sigam o mesmo padrão de montagem. Um cabo cujas duas pontas usam a mesma montagem é denominado Direto (cabo), e serve para ligar estações de trabalho e roteadores a switches ou hubs. Um cabo em que cada ponta é usada uma das montagens é denominado Crossover, e serve para ligar equipamentos do mesmo tipo entre si. Existem cabos com diferentes representações destes códigos de cores. O fio com a cor branca pode ser a cor mais clara (verde-claro, azul-claro, laranja-claro, castanho-claro);
7 Fio branco com uma lista de cor; Fio completamente branco. Neste caso é necessário ter atenção aos cabos que estão entrelaçados; Fio dourado representando o fio "branco e castanho". Existem também limites de comprimentos para esse tipo de cabo. Quando o cabo é usado para transmissão de dados em Ethernet, Fast Ethernet ou Gigabit Ethernet, o limite para o enlace(distância entre os equipamentos nas duas pontas do cabo) é de no máximo 100 metros. Caso seja necessário interligar equipamentos a distâncias maiores, é preciso usar repetidores, ou instalar uma ponte de rede ou switch no meio do caminho, de forma que cada enlace tenha no máximo 100 metros. A norma EIA/TIA-568-B prevê ainda que os cabos UTP sejam divididos em "sólidos" (os condutores são formados de um único filamento) e "flexíveis". O cabo "sólido" deve ser usado para instalações estáticas, onde não há movimentação do cabo. O cabo "flexível" deve ser usado para as pontas da instalação, onde há movimentações constantes do cabo. Como o cabo "flexível" tem características elétricas diferentes das do cabo "sólido", há a recomendação de que seja usado no máximo 10 metros de cabo flexível num enlace. Caso seja necessário usar cabos flexíveis numa distância maior, o tamanho do enlace deve ser diminuído proporcionalmente, para evitar perda de sinal (p.ex., com 20 metros de cabo flexível, o tamanho máximo do enlace desce para 90 metros). Outras aplicações que não a transmissão de dados em Ethernet, Fast Ethernet ou Gigabit podem ter limites diferentes para o tamanho máximo do cabo.
8 Cabo De Par Trançado (UTP E STP) Com o passar do tempo, surgiu o cabeamento utilizando o 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 radiofrequência). Esses efeitos podem, entretanto, ser minimizados com blindagem adequada. Vale destacar que várias empresas já perceberam que, em sistemas de baixa frequência, a imunidade a ruídos é tão boa quanto à 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. Par trançado sem blindagem (Unshilded Twisted Par): O cabo de par trançado não blindado (UTP) é constituído por pares de cabos trançados. Cada par de fios é isolado dos outros. Esse cabo usa apenas o efeito de cancelamento, produzido pelos pares de fios trançados para limitar a degradação do sinal causada por interferência eletromagnética e por interferência da frequência de rádio. Para reduzir ainda mais a diafonia entre os pares no cabo UTP, o número de trancamentos nos pares de fios varia. O cabo de par trançado não blindado (UTP) tem muitas vantagens. Ele é fácil de ser instalado e mais barato, pois custa menos por metro do que qualquer outro tipo de
9 cabeamento de LAN, no entanto, o que realmente é vantajoso é a sua espessura. Como tem o diâmetro externo pequeno, o UTP não enche os dutos de cabeamento tão rapidamente quanto outros tipos de cabos. Esse pode ser um fator muito importante para se levar em conta, particularmente quando se instala uma rede em um prédio antigo. Além disso, quando o cabo UTP é instalado usando se um conector RJ, fontes potenciais de ruído na rede são muito reduzidas e uma conexão bem sólida é praticamente garantida. Atualmente o UTP é considerado o mais veloz meio baseado em cobre. Seção de cabo UTP A EIA/TIA (Electronic Industries Association/Telecommunication Industry Association) levou a cabo a tarefa de padronização dos cabos UTP através da recomendação 568. Os cabos UTP foram divididos em 5 categorias no que se refere a: Bitola do fio, especificada em AWG (American Wire Guage), onde números maiores indicam fios com diâmetros menores; Níveis de segurança, especificados através de regulamentação fornecida pelos padrões reguladores da Underwriter Laboratories (UL). Tabela - Categorias UTP
10 Legenda: AWG: American Wire Guage CDDI: Copper Data Distributed Interface IEEE: Institute of Eletrical and Eletronic Engineers EIA/TIA: Eletronic Industry Association/Telecom. Ind. Association NEMA: National Eletrical Manufactures Association STP: Shielded Twisted Pair TPDDI: Twisted Pair Data Distributed Interface UL: Underwriter's Laboratories UTP: Unshield Twisted Pair É verdade que o UTP custa menos por metro do que qualquer outro tipo de cabo de rede local, mas a despesa com material é a menos significativa em qualquer instalação pois a mão de obra é o elemento mais caro. Como está se tornando comum a utilização de cabos coaxiais de 75 Ohms para transmissão de TV a cabo, os custos de mão de obra com técnicas de instalação para estes cabos e para a própria fibra ótica estão caindo muito. É de se questionar o valor a ser pago por uma boa instalação de UTP, obedecendo rígidas normas de segurança e desempenho (ver seção seguinte) [DER94]. Figura 4 - Cabo UTP path [BER96] Uma grande vantagem do UTP que não pode ser desprezada é a flexibilidade e a espessura dos cabos. O UTP não preenche os dutos de fiação com tanta rapidez como os outros cabos, salvo a conhecida exceção da fibra ótica. Isto aumenta o número de conexões possíveis sem diminuir seriamente o espaço útil ou exigir onerosos projetos de alteração das instalações físicas disponíveis. Considerações atuais sobre UTP/STP Níveis de EMI (Eletromagnetic Interference) Uma nova diretiva cujo objetivo é estabelecer um padrão europeu único para controle de interferência eletromagnética (EMI -- Electromagnetic Interference) gerada pelos equipamentos elétricos está acabando com os planos dos projetistas de redes de instalar cabos UTP que acomodem tráfego LAN de alta velocidade. O maior problema levantado pelas novas regulamentações que entraram em vigor no início de 1996 diz respeito ao par trançado não blindado Categoria 5, que surgira até então como o meio de transmissão de mais baixo custo capaz de comportar tráfego de alta velocidade como FastEthernet ou ATM [GRE96]. Cada parte de um equipamento eletricamente carregado transmite e recebe EMI porque todos os condutores tem a potencialidade de agir como antenas de rádio, sejam eles finos filamentos em uma placa de circuito ou extensões de cabos. Em geral, em
11 freqüências elevadas, os condutores se aproximam ainda mais do comportamento de uma antena, o que explica porque os problemas de emissão de EMI se agravam em redes que operam em altas velocidades. Quando a emissão de EMI ultrapassa determinados limites ela pode causar uma série de problemas que nunca são notados de imediato, tais como degradação de desempenho, falhas em software, corrupção de dados. Deve-se observar no entanto que, apesar de indesejável, pesquisas concluíram que as emissões de EMI da maioria dos equipamentos elétricos estão bem abaixo de níveis que poderiam ser considerados prejudiciais à saúde. As novas normas, especificadas como parte das diretivas de compatibilidade eletromagnética (EMC -- Eletromagnetic Compatibility) da Comissão da Comunidade Européia (CEC), impuseram limites para a quantidade de EMI gerada por equipamentos elétricos incluindo cabeamento de prédios. A medição dos limites de EMI para o cabeamento não é uma tarefa fácil visto que, sendo o cabo um elemento passivo, este irradia EMI somente quando sinais são transmitidos por equipamentos conectados a uma de suas extremidades. As diretivas de EMC exigem que o cabeamento seja testado junto com os equipamentos. Isto faz com que, caso os usuários optem por um tipo de cabeamento, tenham de adquirir os equipamentos que foram aprovados para o tipo que escolheram. No entanto, nem sempre a aquisição de equipamentos aprovados para um determinado tipo de cabo garante emissões de EMI abaixo do permitido, já que a fiação utilizada nos testes nunca é exatamente igual à utilizada no mundo real. Isto é particularmente verdadeiro para cabos UTP -- cabos compostos de 4 pares trançados de fios de cobre com impedância característica de 100 Ohms, protegidos por um revestimento de PVC. A fim de suprimir as emissões de EMI, estes cabos utilizam somente o efeito de cancelamento balanceado no qual sinais de polaridade oposta são enviados pelo cabo. Caso os sinais sejam perfeitamente balanceados, eles se cancelam mutuamente eliminando a tendência do cabo de agir como uma antena de rádio. Cabos UTP fornecidos por fabricantes interessados em conseguir o selo de conformidade do CEC podem possuir um balanceamento perfeito para a extensão testada, que desapareceria frente a testes em um ambiente real onde objetos metálicos próximos ao cabo poderiam causar desbalanceamento nas linhas de transmissão. Além disso, outros parâmetros poderiam variar do ambiente de teste para o mundo real, tais como conectores e comprimento do cabo. Por fim, uma má instalação dos cabos também poderia provocar futuras perturbações no balanceamento e criar níveis mais altos de EMI. Assim, sem uma forma de se medir as emissões de EMI dos cabos UTP antes de toda a infra-estrutura estar pronta, os projetistas não têm condições objetivas de averiguar se uma determinada planta de cabeamento está dentro das especificações. Para agravar a questão, as diretivas de EMC da CEC permitem que fiscais coloquem fora do ar as redes que excederem os limites de EMI. Ainda há bastantes dúvidas sobre o desempenho real de cada um dos tipos de cabeamento. Parece haver um favorecimento por parte dos vendedores, quando o assunto é a emissão de EMI de seus produtos. Os resultados encontrados pelos fabricantes para diferentes tipos de cabeamento não concordam entre si. A AT&T,
12 grande fabricante de UTP Categoria 5, diz ser capaz de suportar tráfego ATM a 155 Mbit/s sobre seus produtos sem exceder os limites de EMI. Já os resultados da European Network Laboratories (ENL, Paris) afirmam o contrário atestando que, sob tráfego FastEthernet 100 Mbit/s o nível de radiação EMI emanada pelos UTP Categoria 5 ultrapassa o limite de 40 db permitido, enquanto que o nível de radiação para os STP se situa na casa dos 20 db. Embora a ENL seja uma organização independente de vendedores, os testes foram encomendados pela Alcatel Cable S.A., fabricante de cabeamento STP. Outros resultados que vão contra as conclusões dos testes da AT&T são os fornecidos pela ITT Network Systems and Service, indicando a impossibilidade para os cabos UTP Categoria 5 de suportar tráfego ATM 155 Mbit/s sem exceder os limites de EMI ditados pelas diretivas EMC [GRE96]. Fornecimento versus Demanda - estoques baixos ameaçam UTP Cat.5 O suprimento disponível do UTP Categoria 5 resistente ao fogo está perigosamente próximo de terminar. Uma crise mundial na produção da resina fluorpolimerada, componente essencial dos cabos UTP Categoria 5Plenum, ameaça desbancar este tipo de cabeamento como o preferido entre os projetistas de rede por seu baixo custo, facilidade de instalação e alto desempenho [SAU95]. A resina fluorpolimerada utilizada para isolar os fios de cobre, o propileno-etilenofluoretado, possui duas propriedades que a fazem um componente essencial dos cabos UTP Categoria 5 Plenum: é um isolante elétrico extremamente eficiente, que controla os níveis de radiação eletromagnética, mesmo quando o cabo é submetido a taxas de transferência elevadas, tais como 100 Mbit/s; é resistente ao fogo, tornando o cabo extremamente seguro quando colocado nas instalações dos edifícios. Não é esperado que as coisas venham a melhorar dentro em breve, pois as duas únicas companhias no mundo fabricantes do propileno-etileno-fluoretado não têm planos de expansão de produção imediatos. A DuPont, produtora de cerca de 90% do componente crítico, concluirá o seu programa de expansão de 150 milhões de dólares somente em Transformar antigas fábricas em produtoras do polímero não é algo trivial, e mesmo quando as novas instalações estiverem prontas demorará cerca de um ano e meio para conseguir atender a todas as ordens de pedido acumuladas [SAU95]. Como poucos projetistas estão dispostos a esperar pelo desfecho desta crise, que não ocorrerá, como foi dito, antes de 1997, para retirar das prateleiras os projetos de recabeamento de seus clientes, novas opções terão de ser consideradas. Problemas com a verificação de uma instalação de UTP Categoria 5 Os primeiros problemas levantados para o cabeamento UTP Categoria 5 começaram a surgir em 1994, quando usuários, ao tentar trafegar dados FDDI a 100 Mbit/s sobre estes cabos, observaram uma degradação do desempenho causada por interferência eletromagnética excessiva - EMI (ver texto acima). Os motivos apontados foram técnicas de instalação imprópria para este tipo de cabo. A controvérsia sobre instalações de UTP Categoria 5 incitaram os fabricantes de equipamentos de teste a lançarem vários produtos no mercado. Estes produtos tinham como propósito eliminar as incertezas sobre problemas no cabeamento UTP Categoria 5 ao permitir aos usuários que se certificassem sobre seu parque instalado. No entanto alguns destes produtos só pioraram
13 a situação ao fornecerem informações equivocadas, que foram causas muitas das vezes de onerosos gastos com reinstalações desnecessárias [PRE95]. Os analisadores de instalação não se deram muito bem ao tentar levar uma política de testes feitas sob condições de laboratório especificadas pelo TIA para o mundo real. Visando esclarecer o assunto de verificações de instalações o TIA publicou o documento TSB67 cujo objetivo era definir o conjunto de testes a ser executado pelos dispositivos e o grau de acuidade exigido pelos testes. Até agosto de 1995, data da publicação da referência bibliográfica utilizada para construir este parágrafo, a nenhuma conclusão tinham chegado os debates acerca do nível de precisão dos equipamentos de teste. Alguns vendedores de equipamentos argumentam que mesmo o nível de maior precisão estabelecido pelo TSB67 não é suficiente quando o assunto são redes ATM de alta velocidade [PRE95]. De fato, a questão ATM vai bem além dos equipamentos de teste quando se trata de exigências de desempenho por parte do cabeamento. As especificações de desempenho TIA/EIA 568 para o UTP Categoria 5 cobrem somente frequências de até 100 MHz, o que, sendo suficiente para lidar com protocolos de 100 Mbit/s como FDDI, 100BaseT e 100VG-AnyLAN, não é para as exigências dos novos adaptadores e switches ATM que utilizam frequências mais altas. Conclusões A principal conclusão que podemos tirar dos fatos apresentados nas três subseções anteriores é que não devemos nos fiar somente em cabeamento UTP Categoria 5. O que era a maior promessa e esperança para um projeto de cabeamento barato, que não exigisse muito em termos de mão-de-obra e instalações físicas disponíveis, acabou se tornando um pesadelo. A falta de um dos componentes críticos e, por conseguinte, a falta do próprio cabo UTP Categoria 5, aliada aos problemas relacionados à elevada emissão de EMI quando em altas velocidades ou quando inadequadamente instalado, levou os projetistas a considerarem outras opções. A fibra ótica é o mais promissor tipo de cabeamento para o futuro. Até hoje, o principal fator para a não utilização da fibra ótica nos projetos é o elevado custo do cabo, da instalação, dos conectores e dos outros dispositivos que a utilizam. No entanto, a tendência de preços do mercado nos últimos anos indica que esta razão não vai se manter por muito tempo [SAU95]. Os preços para o cabo de fibra ótica convencional e os respectivos produtos de conexão caíram drasticamente e em alguns casos é cerca de somente 30% a mais dos custos dos cabos de cobre UTP Categoria 5 e seus conectores. Caso a falta no suprimento de Categoria 5 persista, elevando o preço do produto, muito em breve será indiferente em termos de custos optar entre os esquemas que o adotam e os que adotam fibra ótica [PRE95]. Entre as vantagens da fibra se pode citar o fato de poderem transportar dados a maiores distâncias (de centenas de metros a quilômetros), mais rápido (a vários Gbit/s) e de maneira completamente imune a interferência eletromagnética. Além dos requisitos de desempenho, outro fator importante a ser considerado é a disponibilidade do produto no mercado [DER94]. O interesse pela fibra foi estimulado também pela chegada de um cabo de fibra de plástico de alto desempenho, cujo preço, incluso os conectores, é similar ao do UTP
14 Categoria 5. Esta fibra plástica, chamada GIPOF (Graded Index Plastic Optical Fiber), reduz a perda de sinal das antigas fibras plásticas e já está sendo comercializada. Um cabo de GIPOF pode transmitir, segundo os fabricantes, dados FDDI a 100 Mbit/s por 150 m [PRE95]. Outra opção freqüentemente utilizada pelos projetistas é a família UTP modificada. Entre os membros da família podemos citar o ScTP (Screened Twisted Pair), também referenciado como FTP (Foil Twisted Pair); o SFTP (Shielded Foil Twisted Pair); e por fim, o UTP Categoria 5 Nonplenum, que não possui resistência ao fogo. Algumas instalações começaram a utilizar o cabeamento UTP Categoria 5 Non- Plenum onde fosse legalmente permitido, mas isto nem sempre é possível haja vista a existência de normas por parte de vários governos que exigem cabeamento a prova de fogo instalado em todas as partes do edifício onde há circulação de ar, tais como piso e forração. A fim de instalar o cabeamento UTP Categoria 5 Non-Plenum por todo o edificio, é necessário que o cabo corra por dentro de uma tubulação a prova de fogo. Novamente o problema são gastos, pois tal tubulação encarecerá o custo total de instalação em cerca de 35 a 40%, dificultando também alterações e expansões futuras, além de não contribuir para o controle de EMI [SAU95]. O cabo ScTP (FTP) é outra alternativa, embora somente enquanto os suprimentos durarem, visto que os pares de fios de cobre deste cabo são cobertos pelo mesmo composto do UTP Categoria 5 Plenum. Para este tipo de cabo, no entanto, uma película extra de metal é enrolada em torno de todos os pares trançados, que contribui para o controle de EMI, embora exija maiores cuidados quanto ao aterramento. Há um grande estoque destes cabos nos EUA, visto que não foi muito grande até o momento sua aceitação. Para o cabo SFTP, além da película de metal do cabo FTP, uma blindagem trançada de metal é adicionada, que reforça ainda mais o controle de EMI e facilita o aterramento [PRE95][SAU95][GRE96]. Além dos cabos acimas mencionados, a família UTP foi ganhando sofisticações que a aproximaram da STP. Como um cabo UTP convencional, os cabos S/STP (Shielded STP) e F/STP (Foil STP) possuem quatro pares de fios de cobre trançados com impedâncias características de 100 Ohms, ao invés dos dois pares de cobre de 150 Ohms de impedância encontrados comumente nos cabos STP. Estas duas categorias possuem uma blindagem de metal ao redor de cada um dos pares trançados, sendo todos os pares revestidos ou por uma blindagem trançada (S/STP), ou por uma película de metal (F/STP). Ambas as categorias reduzem em grandes quantidades emissões de EMI, visto poderem operar mesmo em altas frequências [GRE96].
15 Tabela - Opções de Cabos Par Trançado [GRE96] O cabo STP, explicado anteriormente, gera contradições quanto ao seu índice de irradiação de EMI. Resultados obtidos pelos próprios fabricantes do produto, ou por laboratórios contratados por estes fabricantes (European Network Laboratories / ITT Canon Network Systems and Services), apresentam melhoras nos níveis de EMI enquanto que, para os fabricantes de UTP Categoria 5 (AT&T), os resultados apontam para problemas técnicos, como o aterramento adequado da blindagem, que em nada contribuem para a conformância do cabeamento STP para com o EMC [GRE96]. Quanto à disponibilidade, os projetistas podem ficar despreocupados pois o propilenoetileno-fluoretado não faz parte da composição do produto [PRE95][SAU95]. Entre prováveis razões para não se usar o STP podemos citar a dificuldade de instalação devido a espessura e rigidez dos cabos e custo elevado [DER94]. Aplicações de produtos em um projeto de cabeamento Ao se fazer um projeto segundo as regras do padrão EIA/TIA 568 de Cabeamento Estruturado, divide-se a planta em seis subsistemas funcionais, cada qual com seu propósito específico e bem definido, sendo eles: Facilidades de entrada; Sala de equipamentos; Cabeamento vertical ou backbone; Armários de distribuição; Cabeamento horizontal; Área de trabalho. Os subsistemas Facilidades de Entrada, Sala de Equipamentos, Armários de Distribuição e Área de Trabalho representam locais físicos da planta, cada qual com sua função específica e equipamentos apropriados. A interligação entre estes locais/subsistemas é feita através dos subsistemas Cabeamento Vertical e Cabeamento Horizontal que definem entre outras coisas, os produtos adequados às exigências de conectividade, facilidade de instalação, desempenho, confiabilidade, fatores de segurança - baixa emissão de fumaça, etc. O Cabeamento Vertical, ou backbone, é o que provê a ligação dos armários de Distribuição com a Sala Central de Equipamentos, sendo constituído dos meios de transmissão, seus conectores e terminações. Para este subsistema é recomendado utilizar fibra ótica multimodo de 62.5/125 microns, par trançado UTP de 100 Ohms, par trançado STP de 150 Ohms e cabo co-axial de 50 Ohms, sendo ainda indicado para aplicações especiais os cabos fibra multimodo tipo 50/125 ou 100/140 microns, fibra monomodo e par trançado STP de 100 Ohms.
16 Figura 5 - Cabo UTP para Backbone [BER96] Como exemplos dos produtos de par trançado oferecidos comercialmente que poderiam ser utilizados para este subsistema estão os cabos multipares UTP oferecidos pela Berk- Tek. A melhor solução que a empresa indica para backbone UTP é o cabo BerkTek's UL verified 25 pair ULTRA-Grade Categoria 5, e para backbones utilizando cabeamento STP os cabos IBM Type 1 e Type 2, indicados para transmitir longas distâncias entre equipamentos, protegendo os dados de ruídos dos arredores e interferências. Par trançado com blindagem (Shilded Twisted Par): O cabo STP combina as técnicas de blindagem,cancelamento e trançamento de fios. Conforme especificado para uso nas instalações de rede Ethernet, o STP fornece resistência à interferência eletromagnética e à interferência de frequência de rádio sem aumento significativo do peso ou do tamanho do cabo. O cabo de par trançado blindado tem todas as vantagens e desvantagens do cabo de par trançado não blindado. No entanto, o STP permite maior proteção contra todos os tipos de interferências externas, porém é mais caro do que o cabo de par trançado não blindado. O cabo STP é muito pouco utilizado sendo basicamente necessários em ambientes externos com grande nível de interferência eletromagnética. Deve-se dar preferência a sistemas com cabos de fibra ótica quando se deseja grandes distâncias ou velocidades de transmissão, podem ser encontrados com blindagem simples ou com blindagem par a par. Há, no entanto, desvantagens no uso de cabeamento de par trançado. O cabo UTP é mais propenso ao ruído elétrico e à interferência do que outros tipos de cabos. A distância entre os repetidores de sinais é menor para o UTP do que para o cabo coaxial. Devido a estas limitações do cabo coaxial, o Comitê de normalização Internacional IEEE formado pelas empresas americanas Electrical Industrial American (EIA), e as Telecomunications Industrial American (TIA), se uniram no intuito de pesquisar e produzir um meio de comunicação eficiente e seguro para as Redes de computadores. Desenvolvendo o Standard 10BaseT em Surgiu assim, na Bell Laboratories o cabo UTP
17 A teoria é que, um par de fios torcidos cria uma espira virtual com capacitância e indutância, suficientes para ir cancelando o ruído externo através de suas múltiplas espiras, ou seja, o campo magnético formado pela espira X, é reverso da espira Y, e assim por diante. Se em determinado momento o cabo sofrer uma interferência, esta será anulada na inversão dos pólos das espiras. O ruído é cancelado pela mudança de polaridade do sinal através das múltiplas espiras. Atualmente os cabos UTPs são fabricados com 4 (quatro) pares, ou seja, 4 (quatro) fios torcidos num só cabo. O cabo UTP oferece algumas vantagens conforme descrito abaixo: " Não tem blindagem, portanto não necessita de Aterramento. " Mantém impedância constante de 100 OHMS sem terminadores. " Cabo leve, fino, de baixo valor por metro e de conectores baratos. " No cabeamento estruturado para o cabo UTP, quando há mal contato ou o cabo é interrompido, apenas um micro pára de funcionar, enquanto o resto da Rede continua funcionando normalmente. " Permite taxas de Transmissão da ordem de 155 Mbps por par. " Alcança velocidades de 155Mb/s à 622Mb/s ATM ou FastEthernet 100Mb/s. Abaixo segue um quadro com as classificações do cabo par trançado:
18 Montagem do Cabo de Rede de Par Trançado CAT3/CAT4/CAT5 ou CAT5e ] 1. Corta-se o cabo de conexão horizontal (para ligar da tomada para o computador) no comprimento desejado (geralmente o cabo deve ter 1,5m). 2. Em cada ponta, com a lamina do alicate crimpador retira-se a capa de isolamento azul com um comprimento aproximado de 2 cm. 3. Prepare os oito pequenos fios para serem inseridos dentro do conector RJ45, obedecendo a sequência de cores desejada (T568A ou T568B). 4. Após ajustar os fios na posição corta-se as pontas dos mesmos com um alicate ou com a lamina do próprio crimpador para que todos fiquem no mesmo alinhamento e sem rebarbas, para que não ofereçam dificuldades na inserção no conector RJ Segure firmemente as pontas dos fios e os insira cuidadosamente dentro do conector observando que os fios fiquem bem posicionados. 6. Examine o cabo percebendo que as cabeças dos fios entraram totalmente no conector RJ45. Caso algum fio ainda não esteja alinhado refaça o item 4 para realinhar. 7. Inserir o conector já com os fios colocados dentro do alicate crimpador, e pressionar até o final. 8. certificar que os 8 fios estão funcionando bem.
19 Comparação entre pares trançados STP e UTP O cabo de par trançado, que foi inventado por Alexander Graham Bell no final do século XIX para uso em telefones, perdeu parte de sua importância devido às redes sem fio. Os eletricistas ainda usam cabos de par trançado em telefones fixos e eles também são usados por alguns modelos de fones de ouvido para minimizar o ruído e a interferência. Existem dois tipos de cabos de par trançado principais: O STP (Shielded Twisted Pair, ou "par trançado blindado") e o UTP (Unshielded Twisted Pair, ou "par trançado sem blindagem"). STP e UTP: Similaridades Ambos os tipos de cabos são formados por dois cabos: Um deles carrega um sinal elétrico e o outro é aterrado, para ajudar a minimizar o ruído. Tanto no STP quanto no UTP, cada cabo costuma ser um conjunto de vários fios. Em telecomunicações, costumam ser usados grupos de oito e 25 cabos. Características do UTP O cabo de par trançado sem blindagem usa um isolante para proteger os pares trançados. Apesar de essa cobertura protetora ser útil, ela não é considerada um escudo contra blindagem, ao contrário da cobertura metálica dos cabos STP. O cabo UTP costuma ser mais barato e possuir maior velocidade de transmissão do que o STP. Características do STP O par trançado blindado adiciona múltiplas camadas de proteção contra interferências. Um escudo metálico cobre cada par de cabos de uma determinada conexão. Os cabos, então, são colocados em outro escudo metálico. Geralmente, se usa ainda outro fio aterrado, para melhorar os efeitos da blindagem. Apesar dessas múltiplas camadas de proteção aumentarem a clareza do sinal, caso as blindagens não sejam aterradas corretamente, elas podem acabar recebendo sinais indesejados e piorando os problemas de clareza. A instalação dos cabos STP requer mais conhecimento técnico, e os cabos em si são mais caros do que os UTP. Para transmissões de rede, o cabo usado geralmente é o UTP. Identificação Os cabos de rede são formados por quatro pares trançados de fios de cobre dentro de um envoltório e são usados para conectar dispositivos em rede. Dois cabos diferentes podem ser usados para esta finalidade: o par trançado com blindagem (STP), "blindado" para não sofrer interferências e o sem blindagem (UTP). Os cabos STP possuem uma blindagem, que consiste numa malha metálica enrolada em cada par, enquanto o UTP não a possui. Os cabos UTP são os mais utilizados, devido à facilidade de manuseio e instalação.
20 Vantagens Os cabos UTP são os mais usados para conexões de rede, e são considerados os cabos a base de cobre mais rápidos do mercado. São mais finos seu diâmetro é de aproximadamente 0,43 cm e mais baratos que os cabos STP, o que os torna mais acessíveis e de mais fácil instalação. Existem diversas categorias deste cabo, desde a nível 1, que é utilizada para telecomunicações, até a nível 6, para redes Ethernet de altíssima velocidade. Além disso, é o tipo de cabo mais compatível com dispositivos de rede e não requer aterramento. Desvantagens Esse tipo de cabo é sensível a interferências oriundas de radiofrequência (RFI) e a ondas eletromagnéticas, como as micro-ondas, e é muito mais propenso a sofrer com ruídos eletrônicos e interferências do que os outros tipos de cabo. Por este motivo, este cabeamento não deve ficar próximo os emissores de micro-ondas e lâmpadas fluorescentes. Além disso, a distância máxima de cabo entre amplificadores de sinal é mais curta neste tipo de cabo, se comparar com o cabo coaxial ou a fibra ótica, o que faz que ele seja menos eficiente para transmitir sinais através de longas distâncias.