Introdução às Redes de Computadores/Meios físicos de transmissão

Para definir os meios físicos é necessário entender o comportamento dos bits. Um bit viaja partir de um sistema através de uma série de links e roteadores até atingir o sistema de destino. Nesse caminho, o bit é transmitido diversas vezes. O sistema de origem transmite o bit, o primeiro roteador recebe o bit e o transmite e assim por diante. Enquanto viaja da origem para o destino, o bit passa por uma série de transmissores e receptores. Cada bit é enviado pela propagação de ondas eletromagnéticas ou pulsos ópticos através de um meio físico. Os meios físicos podem ter formas distintas e não precisam ser do mesmo tipo em todo o caminho. Exemplos de meios físicos incluem par-trançado, cabo coaxial, cabo de fibra-óptica, espectro de rádio terrestre, e, espectro de rádio por satélite. Os meios físicos dividem-se em duas categorias: meios encapsulados e não encapsulados. Nos meios encapsulados, as ondas percorrem um material sólido. Os exemplos desse tipo de meio são: cabo de fibra-óptica, par-trançado e cabo coaxial. Nos meios não encapsulados, as ondas propagam-se na atmosfera e no espaço. Exemplos: LAN wireless e canal digital de satélite. O custo do link físico é relativamente baixo comparado a outros custos da rede. O custo de instalação do link físico pode ser muito superior ao custo do material. Por essa razão, muitos construtores instalam tipos variados de cabos em todas as salas de um edifício. Mesmo que, inicialmente, só um meio seja usado, existe uma boa chance de outro meio ser usado no futuro. Dessa forma, economiza-se dinheiro evitando a colocação de fios no futuro.

Meios Magnéticos

Uma forma muito barata de se transportar dados de um lugar para o outro é através de fitas magnéticas ou discos flexíveis. Apesar de simples é muito confiável e, dependendo da maneira como é feita, pode ser mais eficaz que muitos meios de transmissão guiados. Por exemplo, vamos supor que um usuário queira fazer um back-up de seu HD em outro computador localizado algumas quadras de distância. Um HD de 80 GB portátil leva algumas horas para ser completamente preenchido em um computador e levando para outro. No entanto, transmitir 80GB em uma Internet ADSL comum levaria muito mais tempo.

Cabo Coaxial

O cabo coaxial é formado por dois condutores separados e envoltos por um material isolante. O primeiro condutor, normalmente o cobre, é mais rígido e está envolto pelo segundo condutor, este em forma de malha e normalmente de alumínio. Este segundo condutor, além de ajudar na transmissão é também responsável por proteger o primeiro condutor contra interferências magnéticas. O cabo coaxial pode ser classificado de duas formas dependendo do material do condutor em malha.

Quando este material é o alumínio o cabo é dito Cabo Coaxial Grosso (Resistência de 75 ohms, transmissão numa velocidade de até 10 mbps a uma freqüência de 10 Ghz). Quando esse material é cobre o cabo é dito Cabo Coaxial Fino (Resistência de 50 ohms, transmissão numa velocidade de até 10 mbps a uma freqüência de 2 Ghz).

Fibra óptica

Os cabos de fibra óptica são filamentos de vidro ou de materiais poliméricos com capacidade de transmitir sinais digitais sob a forma de sinais luminosos. Tal filamento pode apresentar diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros ínfimos, da ordem de micrômetros (mais finos que um fio de cabelo) até vários milímetros. Graças a essa característica, são cabos que conseguem ter uma velocidade ilimitada, se comparados com cabos elétricos. Também torna seu uso desejável quando existe a necessidade de transmitir dados a grandes distâncias. Outra característica interessante destes tipos de cabos é que eles não sofrem interferência de campos eletromagnéticos. São cabos com custo mais alto, e com certa dificuldade de manuseio. Entretanto, seu uso vem se disseminando cada vez mais, com a necessidade cada vez maior de velocidades mais altas. Seu custo também diminui dia após dia, e a matéria-prima para a construção do cabo é abundante. Os cabos de fibra óptica são compostos por dois fios(um para a recepção e outro para a transmisssão) formados por minúsculos cilindros de vidro. Possui duas camadas: Núcleo (vítreo) e Revestimento (Silicone).

Tipos

Multimodo Degrau

Primeiro tipo de fibra óptica que surgiu, é também o mais simples dos três. Aqui, o núcleo e o revestimento estão claramente definidos. O núcleo é formado por um único tipo de material, tendo então índice de refração constante, e diâmetro variável. Os raios de luz refletem no revestimento em vários ângulos, resultando em comprimentos de caminhos diferentes para o sinal. Isto causa o espalhamento do sinal ao longo do cabo e limita a largura de banda do cabo. Este fenômeno é chamado de dispersão modal. A atenuação é alta, fazendo com que essas fibras sejam utilizadas em transmissão de dados em curtas distâncias e iluminação.

Banda: até 35 Mhz.km

Núcleo: entre 50 e 400 mm

Atenuação: maior que 5 dB/km

Multimodo Refração Gradual

Neste tipo de fibra óptica, a interface entre o núcleo e o revestimento é alterada para propiciar índices de refração diferentes dentro do núcleo e do revestimento. Os sinais luminosos viajam no eixo do cabo encontrando uma grande refração, tendo uma velocidade de transmissão baixa. Os raios que viajam na mesma direção do cabo tem um índice de refração menor e são propagados mais rapidamente. Com isso, todos os modos do sinal poderão viajar a uma mesma velocidade efetiva no cabo, de maneira a reduzir a dispersão modal. É normalmente empregada nas telecomunicações.

Banda: até 500 Mhz.km

Núcleo:entre 125 e 50 mm

Atenuação: 3 dB/km

Monomodo

Com um diâmetro de núcleo diminuto, o índice núcleo/revestimento permite que apenas um modo seja propagado através da fibra, o que diminui a dispersão do pulso luminoso. A emissão de sinais em fibras do tipo monomodo só é possível com a utilização de laser. Contudo, o equipamento como um todo é mais caro que o dos sistemas multimodo. Esse tipo de fibra possui grande emprego em sistemas telefônicos.

Banda: até 100 GHz.km

Núcleo: 8 micrometros (µm)

Atenuação: entre 0,2 dB/km e 0,7 dB/km

Transmissão via rádio

Neste tipo de transmissão utilizamos varias características físicas que as ondas de rádio podem oferecer. Elas são fáceis de serem geradas, atravessam paredes, contornam objetos, são refletidas pela atmosfera e percorrem longas distancias. É muito útil quando se quer construir uma rede em regiões onde esticar cabos é coisa complicada, como em uma cidade cheia de prédios, ou dentro de um prédio ou em regiões montanhosas. A desvantagem é que é preciso uma visada perfeita (sem obstáculos) para uma boa qualidade de trafego, embora fatores como chuva, neblina, serração não influenciam a via rádio

Ondas infravermelhas

As ondas infravermelhas são largamente utilizadas em controles remotos, por exemplo. Uma característica importante desta onda é que ela não pode atravessar objetos sólidos. Assim pode-se construir LAN's mais seguras contra espionagem eletrônica. Contudo, essas transmissões estão limitadas a cerca de 30 metros, e possui largura de banda de até cerca de 30Mbps.

Outros meios

As redes também podem ser construídas por outros meios, que agora estão conquistando mercado. Entre eles:

• Bluetooth

As redes bluetooth (chamadas de rede PicoNet) tem suas vantagens e desvantagens não estão aqui. Dentre suas vantagens, está o preço bem acessível dos adaptadores bluetooth, baixo consumo de energia, e a possiblidade de usar esses mesmos adaptadores para fazer a conexão com diversos gadgtes do dia-a-dia. Como desvantagem, a velocidade da conexão bluetooth raramente passa de 700kb/s, o alcance é do no máximo 10 metros, e só podem ser ligados 8 acessos simultâneos.

• PLC (Power Line Communications)

Pensando na enorme rede elétrica que já existe em todo o mundo, foi desenvolvida essa tecnologia para a transferência de dados e voz pela rede elétrica. Outra vantagem é a fácil instalação desse tipo de rede. Agora, como desvantagens, temos a quantidade de interferência que ainda existe nesse meio, e o imenso compartilhamento dele.

• USB (Cabo de rede USB)

As portas Universal Serial Bus mais conhecidas como USB, estão presentes em todos os computadores atuais, além de ser a interface mais utilizada pelos outros periféricos. Para montar uma rede via USB, é necessário um cabo especial, que possui um hardware controlador de rede, que será o responsável pela criação de uma rede virtual entre os computadores. Apesar de ter uma alta taxa de transferência, as redes USB são limitadas a conectar apenas duas máquinas.