CCNA 1 Módulo 4 Testes de Cabos
Antonio Estevão
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Supervisor de Comunicação de Dados da Telemontrms - Engenharia de Telecomunicações S/A Esp º Redes de Computadores Cisco Certificado e Instrutor Cisco Networking Academy
As imagens e conteúdo desta apresentação foram obtidas do material Oficial do Programa Cisco Networking Academy, apenas para a orientação dos alunos durante as aulas
Conteúdo
4. 1 Fundamentos para o Estudo de Testes de Cabos Baseados em Freqüências 4. 2 Sinais e Ruído 4.3 Atividade de Laboratório
7.1 Roteamento de Vetor da distância Fundamentos para o Estudo de Testes de Cabos Baseados em Freqüências
4.1.1-2 Ondas Ondas eletromagnéticas, encontrado nas ondas de voltagem nos meios de cobre, ondas de luz em fibras óticas, campos magnéticos e elétricos: •
A amplitude A amplitude é a medida da altura da onda para voltagem positiva ou para voltagem negativa
•
O período Tempo para completar um ciclo, medido em segundos
•
A freqüência é o número de ciclos completos por segundo, medidos em Hertz
•
O pulso , representa um distúrbio causado de propósito durante uma duração prevista e fixa
Antonio Estevão de Moraes Neto
4.1.2 Ondas Senoidais e Ondas Quadradas
•
Ondas senoidais - Variam continuamente, o que quer dizer que dois pontos adjacentes no gráfico nunca terão o mesmo valor
•
As ondas quadradas - Não variam continuamente com o tempo, mantém um valor durante algum tempo, e depois muda repentinamente para um valor diferente.
Antonio Estevão de Moraes Neto
4.1.3 Exponentes e Logaritmos • Uma maneira de se trabalhar com números muito grandes e muito pequenos que ocorrem nas redes é transformá-los de acordo com a regra de logaritmo de base b, maior que zero e diferente de 1, – As medidas e cálculos utilizando o decibel são feitas a partir do logaritmo comum,
• O logaritmo é uma operação matemática assim como a multiplicação, a divisão, a soma e a subtração. Calcular o logaritmo de um número é descobrir qual a potência a qual devemos elevar a base para obtermos o mesmo número. Antonio Estevão de Moraes Neto
Medidores com escalas decimais
Número(N0)
Potência de dez
Log do número(N0)
1.000.000
106
6
100.000
105
5
10.000
104
4
1.000
103
3
100
102
2
10
101
1
1
100
0
0,1
10-1
-1
0,01
10-2
-2
0,001
10-3
-3
0,0001
10-4
-4
0,00001
10-5
-5
0,000001
10-6
-6
• Mas, para que utilizar o logaritmo? - Se tomarmos a variação numérica de 0,000001 até 1.000.000 veremos que é bastante extensa e, portanto, torna-se inviável medidores com escalas decimais para variações tão grandes. - Porém, se tomarmos os correspondentes logaritmos desses números veremos que a extensão da variação vai de -6 até +6. Conclui-se, portanto, que o uso do logaritmo como unidade comprimi a escala, resultando com que, praticamente, todas as medidas de nível de potência em Telecomunicações sejam logarítmicas, visto que temos transmissores com potências que chegam a dezenas de kilowatts e receptores que trabalham com sinais da ordem de dezenas de microwatts.
4.1.4 Decibéis
Nos primórdios dos sistemas telefônicos descobriu-se que a cada milha de cabo telefônico havia uma perda de intensidade do sinal elétrico. Essa perda foi denominada de perda por milha. • No entanto, verificou-se também que esta perda não era constante a cada milha. Sua progressão não era aritmética e sim geométrica. • Nesta época foi realizado um acordo entre radiodifusores e industriais do ramo telefônico no sentido de definir tal relação de potência como 10(dez), e essa quantidade recebeu o nome de Bell em homenagem a Alexander Grahan Bell, o inventor do telefone. • Porém, ficou comprovado que o Bell era muito grande como unidade de medida e, então, ela foi dividida por 10 ficando assim conhecida como decibel, ou seja, um décimo do Bell cuja notação é dB. •
Antonio Estevão de Moraes Neto
GANHO OU PERDA DE UM SISTEMA EM dB • GANHO DE POTÊNCIA EM dB
IN
Pin vin
Gp(dB)= 10 log
OUT
Pout vout
houve perda – circuito atenuador
Gp(dB) ; Gv(dB) = 0
circuito isolador
Gp(dB) ; Gv(dB) > 0
houve ganho – circuito amplificador
Pin
• GANHO DE TENSÃO EM dB
Gv(dB)= 20 log
Gp(dB) ; Gv(dB) < 0
Pout
Vout Vin
Formulas para se calcular decibéis: dB = 10 log10 (Pfinal / Pref) Pfinal = Potência entregue –und Watts. Pref = Potência original – und Watts.
dB = 20 log10 (Vfinal / Vref)
Vfinal = Voltagem entregue – und Volts. Vref = Voltagem original – und Volts.
Exemplos
1- Um circuito cuja entrada possui um sinal de 1W e na saída 10W: Gp(dB)= 10 log ( 10 / 1 ) Gp(dB)= 10dB 2- Um circuito cuja entrada possui um sinal de 10W e na saída 1W: Gp(dB)= 10 log ( 1/ 10 ) Gp(dB)= -10dB
4.1.5 Visualizando Sinais em Tempo e Freqüência
• O estudo dos sinais transmitidos em redes utiliza duas representações principais – O tempo do sinal – A freqüências do sinal
• Um osciloscópio é um dispositivo eletrônico importante usado para visualizar sinais elétricos como as ondas e pulsos de voltagem – O eixo x no gráfico representa tempo – O o eixo y representa voltagem ou corrente. Antonio Estevão de Moraes Neto
4.1.6 - Sinais Digitais e Analógicos em Tempo e Freqüência
As três propriedades básicas de uma onda senoidal são: • Amplitude é a altura acima e abaixo do eixo X. • Freqüência é o período necessário para a conclusão de um ciclo de onda. • Fase é o ponto de referência fixo ou a outra onda senoidal.
Antonio Estevão de Moraes Neto
[4.1.8] Largura de Banda
A Largura de banda Digital é medida em bps e a Analogica é medidas em hertz • Durante o teste de cabos, usa-se a largura de banda analógica para determinar a largura de banda digital de um cabo de cobre. – As freqüências analógicas são transmitidas de uma extremidade e recebidas na extremidade oposta. – O dois sinais são então comparados, e é calculado o nível de atenuação do sinal.
Exp: O cabo categoria 5e testa até 155 MHz, enquanto a Ethernet de 1.000 Gbps pode operar acima dessa faixa. Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.9-2 Cabo UTP
Um switch de rede local está conectado ao computador. O cabo que conecta da porta do switch à porta da placa de rede é denominado um cabo direto
Sinais e Ruído
Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.1 Sinalização Através de Cabeamento de Cobre e de Fibra Ótica
• Cabo de cobre, os sinais de dados são representados por níveis de voltagem com medida de referência ao sinal zero (terra) volts. – Dispositivo transmissão e recepção com o mesmo ponto de referência a zero volt no mesmo cabo, logo estão adequadamente aterrados. – Melhores cabos, conectores e dispositivos de interconexão (blocos punchdown e patch panels e blindagem protege o sinal de dados contra fontes externas de ruído e contra o ruído gerado por sinais elétricos dentro do cabo.
• Cabo de fibra ótica os sinais óticos não são afetados pelo ruído elétrico. – Logo são freqüentemente usadas em projetos entre edifícios , andares e fabricas Antonio Estevão de Moraes Neto
Blindagem feita com a malha do cab
•
•
• •
Blindagem feita com a malha do cabo, que deverá estar aterrada em todos os terminais, ocasionando diferentes potenciais elétricos. A blindagem acaba funcionando como uma antena captando ruído de rádio freqüência. Se esta blindagem for aterrada num ponto do edifício, e em outro ponto à 100 m do 1º ponto, com certeza esta blindagem terá potenciais diferentes, ocasionando correntes elétricas pela malha entre os micros. Nesta condição, se uma descarga atmosférica ocorrer próxima à 500m do 1º ponto, Elevará o potencial do Terra, do 1º ponto a um valor muito maior que o do 2º ponto à 100m, gerando um pico de tensão pelo cabo, do ponto 1º ao ponto 2º, com potencial de até 1.000Volts, queimando diversos terminais e até mesmo o servidor.
4.2.2 Atenuação e Perda por Inserção em Meios de Cobre • A atenuação é a redução da amplitude do sinal ao longo de um link –
Longos comprimentos de cabos e altas freqüências de sinais contribuem para uma maior atenuação dos sinais.
– atenuação é expressa em decibéis (dB) . Quanto menor o dB negativos melhor o desempenho melhor do link.
• Impedância é a medição da resistência do cabo à corrente alternada (CA), medida em ohms. – A impedância de um cabo Cat5 é de 100 ohms. – A descontinuidade ou diferença de Impedância, pode causar eco e atraso de sincronismo devido aos sinais adicionais refletidos de volta ao transmissor, resultando em erros de dados. Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.3 Fontes de Ruído nos Meios de Cobre
• O ruído é qualquer energia elétrica no cabo que torna difícil ao receptor a interpretação dos dados. – Crosstalk ou diafonia é quando há uma interferência entre os pares dentro de um cabo, o sinal de um par de fios interfere no outro par adjacente.
Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.4 -1 Tipos de Diafonia
Quando o ruído elétrico no cabo é originado de sinais em outros fios do cabo, isso é conhecido como diafonia
Antonio Estevão de Moraes Neto
Unshilded Twisted Par - par torcido sem blindagem • 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 num dado momento o cabo sofrer uma interferência, esta será anulada na inversão dos pólos das espiras.
Unshilded Twisted Par - par torcido sem blindagem • O ruído é cancelado pela mudança de polaridade do sinal através das múltiplas espiras. – Este fenômeno foi descoberto pela Bell Company, que é a atual AT&T ou Lucent Technology. – Atualmente os cabos UTPs são fabricados com 4 (quatro) pares, ou seja, 4 (quatro) fios torcidos num só cabo.
• Quanto maior o número de giros, mais o ruído é cancelado.
4.2.4 -2 Tipos de Diafonia • Diafonia Próxima (NEXT – Near-end Crosstalk) – A diafonia próxima (NEXT) é calculada como a razão das amplitudes de voltagem entre o sinal de teste e o sinal de diafonia quando medidas na mesma extremidade do link. – Essa diferença é expressa em um valor negativo de decibéis (dB). – Os números negativos menores indicam mais ruído, assim como baixas temperaturas negativas indicam mais calor.
Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.4 -3 Tipos de Diafonia • Diafonia Distante (FEXT – Far-end Crosstalk) – A diafonia que ocorre longe do transmissor cria menos ruído em um cabo do que a NEXT. – O ruído causado pela FEXT ainda se propaga de volta à fonte, mas é atenuado na sua volta. – Desta maneira, a FEXT não é um problema tão sério quanto a NEXT.
Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.4 -3 Tipos de Diafonia • Diafonia Próxima por Soma de Potências (PSNEXT – Power Sum Near-end Crosstalk) – A NEXT por Soma de Potências (PSNEXT) mede o efeito cumulativo da NEXT de todos os pares de fios no cabo. – A PSNEXT é computada para cada par de fios baseada nos efeitos da NEXT dos outros três pares. – O efeito combinado da diafonia de múltiplas fontes simultâneas de transmissão pode ser muito prejudicial ao sinal. Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.6 -1 Procedimentos para Testar Cabos •
Dez parâmetros de testes primários que devem ser verificados para que um link de cabo possa satisfazer os padrões TIA/EIA são: – – – – – –
– – – –
Mapa de fios Perda por inserção Diafonia próxima (NEXT – Near-end crosstalk) Diafonia próxima por soma de potências (PSNEXT – Power sum near-end crosstalk) Diafonia distante de mesmo nível (ELFEXT – Equal-level far-end crosstalk) Diafonia distante por soma de potência de mesmo nível (PSELFEXT – Power sum equallevel far-end crosstalk) Perda de retorno Atraso de propagação Comprimento do cabo Desvio de atraso
Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.6 -2 Procedimentos para Testar Cabos O padrão Ethernet especifica que cada um dos pinos em um conector RJ-45 tenha um determinado propósito. • Uma placa de rede transmite sinais nos pinos 1 e 2, e recebe sinais nos pinos 3 e 6. – Os fios do cabo UTP precisam estar conectados aos pinos corretos de cada extremidade de um cabo.
• O teste de mapa de fios garante que não existe nenhum circuito aberto ou curto no cabo. – Um circuito aberto ocorre se o fio não for ligado corretamente ao conector. – Um curto circuito ocorre se dois fios forem ligados um ao outro. Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.6 -3 Procedimentos para Testar Cabos •
•
•
A falha de par invertido - Ocorre quando um par de fios é instalado corretamente em um conector, mas invertido no outro conector. Uma falha de cabeamento de par dividido - Ocorre quando um fio de um par é trocado com um fio de um par diferente. As falhas de cabeamento de pares transpostos - Ocorrem quando um par de fios for conectado aos pinos completamente diferentes nas duas extremidades.
Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.8 Parâmetros Baseados em Tempo
•
•
Quando um testador de cabos faz uma medição TDR, ele envia um sinal de pulso ao longo do par de fios e mede o tempo exigido para que o pulse volte ao mesmo par de fios. O testeTDR é usado não somente para determinar comprimento, mas também para identificar a distância até as falhas de cabeamento como curtos e abertos. • Quando o pulso se depara com uma conexão aberta, em curto ou defeituosa, toda ou parte da energia do pulso é refletida de volta ao testador. Antonio Estevão de Moraes Neto
4.2.8 Testando Fibras Óticas Os links de fibras estão sujeitos ao equivalente ótico de descontinuidades de impedância de UTP. • Descontinuidade ótica - um pouco do sinas de luz é refletido de volta na direção oposta. –
•
Atenuação - enfraquece o sinal de luz no receptor ocasionando erros –
•
impureza no vidro , micro-fratura conectores instalados incorretamente são a principal causa da reflexão da luz e perda da intensidade do sinal na fibra ótica.
Optical Link Loss Budget (orçamento de perda de enlace ótico) - calculo do nível aceitável de perda de potência do sinal que pode ocorrer sem cair abaixo dos requisitos do receptor
O OTDR indicará o local das conexões defeituosas que precisam ser substituídas. Antonio Estevão de Moraes Neto
FACES DE CONECTORES ÓPTICO
4.2.9 Um Novo Padrão Em 20 de junho de 2002, foi publicada a emenda ao padrão TIA-568 para a Categoria 6 (ou Cat 6). O título oficial do padrão é ANSI/TIA/EIA568-B.2-1. . • Os cabos certificados como cabos Cat 6 precisam passar todos os dez testes. • Comparado aos teste de cabo Cat5 o Cat 6 precisa passar os testes com resultados mais altos para ser certificado. • O cabo Cat 6 precisa ser capaz de levar freqüências de até 250 MHz e precisa ter menores níveis de diafonia e perda de retorno.
Antonio Estevão de Moraes Neto
Exercício de Laboratório
7.1 Roteamento de Vetor da distância
Obrigado