As redes
de computadores atuais caracterizam-se tanto pela
especificidade e variedade das alternativas tecnológicas
disponíveis quanto pelos sistemas de comunicação e
requisitos necessários em termos de confiabilidade
e capacidade dos meios de transmissão.
A implantação
de um tipo particular de topologia de rede para dar
suporte a um dado conjunto de aplicações não é uma
tarefa tão simples. Cada arquitetura possui características
que afetam sua adequação a uma aplicação em particular.
Objetivos
Independente
do tamanho e do grau de complexidade, o objetivo básico
de uma rede de computadores é garantir que todos os
recursos de informação sejam compartilhados rapidamente,
com segurança e de forma confiável. Para tanto, a
rede deve possuir meios de transmissão eficientes,
regras básicas (protocolos) e mecanismos capazes de
garantir o transporte das informações entre os seus
elementos constituintes.
A operacionalização
de uma rede de computadores tem como objetivos básicos
prover a comunicação confiável entre os vários sistemas
de informação, melhorar o fluxo e o acesso às informações,
bem como agilizar a tomada de decisões administrativas
facilitando a comunicação entre seus usuários.
Arquiteturas
modulares
Nenhuma
solução para a infra-estrutura de uma rede de computadores
pode ser classificada como definitiva quando analisada
em um contexto geral. Muitos atributos devem ser cuidadosamente
observados o que torna qualquer comparação bastante
difícil e complexa. Em muitos casos deve-se dar preferência
pelas soluções modulares.
A modularidade
de uma rede pode ser caracterizada como sendo o grau
de alteração de desempenho e de funcionalidades que
esta rede pode experimentar devido a mudanças no seu
projeto original. Dentre os benefícios que as arquiteturas
modulares oferecem estão as facilidades para modificações
das funções lógicas dos elementos de hardware, que
permitem sua substituição independente da sua relação
com outros elementos.
Além
disso, um sistema modular oferece ainda a facilidade
para crescimento no que diz respeito às configurações,
permitindo melhorias de desempenho e funcionalidade
e um baixo custo para ampliações e mudanças de layout.
Considerações
para projetos
Um ponto
que deve ser observado na implantação de uma rede
de computadores é a sua facilidade de uso e manutenção,
tanto para os usuários da rede quanto para seus administradores.
Esta deve possuir um conjunto básico de componentes
e ferramentas capazes de oferecer os serviços necessários
com qualidade para seus usuários, mas também facilidades
para viabilizar a adição de novos equipamentos e manutenção
do sistema como um todo para os seus administradores.
Para
facilitar a sua implementação, o projeto de uma rede
de computadores pode ser dividido basicamente em duas
etapas: o projeto físico e o projeto lógico. O projeto
físico refere-se à topologia física da rede propriamente
dita, composta pelos meios de comunicação (que podem
ser pares metálicos, fibras ópticas, rádio enlaces,
etc), pelos dispositivos de rede (placas de rede,
switches, hubs, roteadores, etc), pelos próprios computadores
e demais elementos constituintes do hardware.
Já o
projeto lógico diz respeito à topologia lógica das
partes físicas, ou seja, o conjunto de regras que
permitem o funcionamento de todo o conjunto do hardware
de rede. Assim, o projeto lógico trata do conjunto
dos recursos que os usuários vêem quando estão utilizando
a rede, tais como espaço em disco rígido, impressoras
e aplicativos aos quais um computador tem acesso quando
está conectado na rede.
Confiabilidade
Uma rede
bem dimensionada é caracterizada pela capacidade de
suportar todas as aplicações para as quais foi projetada
inicialmente, bem como aquelas que futuramente possam
surgir. Não deve ser vulnerável à tecnologia, ou seja,
seu projeto deve prever a utilização de novos recursos,
sejam novas estações, novos padrões de transmissão,
novas tecnologias, etc. A qualidade e eficiência da
rede têm relação direta com o seu projeto, com as
operações realizadas entre suas estações, com sua
confiabilidade e seu custo operacional.
A confiabilidade
de uma rede pode ser medida, por exemplo, em termos
do tempo decorrido entre falhas que aconteçam durante
seu funcionamento e também por sua capacidade de recuperação.
Na ocorrência de defeitos, a rede deve ser tolerante
a falhas causadas por hardware e/ou software, de forma
que tais falhas causem apenas uma alteração momentânea
no seu funcionamento.
Para
o caso de problemas mais graves, a rede deve possuir
dispositivos de redundância que sejam automaticamente
acionados tão logo ocorra uma falha ou esta seja detectada.
O ideal é que a rede seja capaz de continuar operando
mesmo com a presença de falhas, embora com um desempenho
menor.
Custo
X Desempenho
No projeto
de um ambiente de uma rede de computadores, a associação
dos diversos dispositivos eletrônicos durante a elaboração
do projeto físico compreende a consideração de diversos
aspectos importantes como distâncias, escolha do meio,
definição de infra-estrutura de dutos, desempenho
do sistema, localização das estações, etc, que possuem
influência direta no custo final da rede a ser implantada.
O custo
de uma rede pode ser dividido entre o custo das estações
de processamento (computadores, servidores, etc),
o custo das interfaces com o meio de comunicação e
o custo do próprio meio de comunicação. Do custo das
conexões e interfaces dependerá muito o desempenho
que se espera da rede. Redes de baixo a médio desempenho
usualmente empregam poucas estações com um baixo througput
(a quantidade de dados transmitida em uma unidade
de tempo). Com isso, as interfaces e conexões normalmente
são de baixo custo devido as suas limitações e aplicações.
Redes de alto desempenho (alto througput), requerem
interfaces e conexões de custos mais elevados devido
em grande parte aos protocolos de comunicação utilizados
e ao meio de comunicação que exige uma maior eficiência
no controle de erros.
Sistemas
de cabeamento estruturado
Uma das
finalidades mais simples de uma rede é o compartilhamento
de informações entre dois ou mais usuários. Entretanto,
podem ser necessários compartilhamentos mais complexos
e com grande tráfego de informações e, conseqüentemente,
redes com diversos níveis de complexidade.
Ainda
é comum a prática de se improvisar sistemas de cabeamento
para a interligação dessas redes sem existir um planejamento
e estudos prévios. O cabeamento é normalmente instalado
ao acaso, sem a observação de técnicas específicas.
Nesses casos, um novo ponto de rede deve ser instalado
cada vez que se deseja utilizar uma nova aplicação
ou quando ocorrem mudanças de layout dentro da edificação.
Um cabeamento
de rede realizado sem critérios técnicos poderá até
funcionar bem inicialmente. No entanto, uma documentação
com poucos detalhes, a utilização de equipamentos
e acessórios de procedência duvidosa e implantação
executada por pessoal técnico não qualificado sujeitarão
a infra-estrutura da rede a problemas freqüentes de
difícil localização e solução, criando dificuldades
para o gerenciamento e mesmo para expansão futura.
Finalidade
do cabeamento estruturado
O conceito
de Sistema de Cabeamento Estruturado surgiu com o
objetivo de criar uma padronização do cabeamento dentro
de edificações comerciais e residenciais, independente
das aplicações. Analogamente ao sistema elétrico de
uma residência ou prédio comercial, proporciona ao
usuário a utilização de computadores, telefones, câmeras
de vídeo, etc. de maneira simples e organizada.
A utilização
de sistemas estruturados no projeto de redes de computadores
torna possível conectar, em um mesmo ponto de ligação,
computadores, sistemas de telefonia e de alarme, sistemas
de distribuição de vídeo e TV a cabo, etc. Logo, um
sistema estruturado tem como característica básica
ser um sistema multimídia capaz de proporcionar acesso
aos vários sistemas de comunicação (voz, dados, imagens,
sinais de controle) através de um único sistema de
cabeamento.
Infra-estrutura
de rede
Por definição,
um sistema estruturado baseia-se na disposição de
uma rede de cabos que suporte qualquer equipamento
de telecomunicações (todos os sistemas de sinais de
baixa voltagem que conduzam informações dentro dos
edifícios, tais como voz, dados, imagem, segurança,
etc.) e que possa ser facilmente redirecionada, no
sentido de prover um caminho de transmissão entre
quaisquer pontos desta rede.
A infra-estrutura
para essa rede estruturada representa o conjunto de
componentes necessários ao encaminhamento e passagem
dos cabos, para aplicações multimídia, em todo os
pontos da edificação, assim como os produtos necessários
à instalação dos componentes ativos do sistema que
compõem uma rede de computadores. Fazem parte dessa
classificação materiais como eletrocalhas, eletrodutos,
caixas de passagem, gabinetes, suportes de fixação,
buchas, parafusos, etc.
Uma rede
estruturada elimina a dispersão dos cabos destinados
ao transporte dos sinais de dados na área de instalação,
não permitindo a mistura com os demais cabos de eletricidade
e controle, por exemplo, identificando os cabos e
facilitando a manutenção. Dessa forma, garante a flexibilidade
e facilidade de manutenção. Com esta solução, é possível
eliminar os cabos desnecessários, já que é feito um
remanejamento na estrutura da rede.
Opções
de cabeamento
Um sistema
de cabeamento estruturado integra diversos meios de
transmissão (cabos de pares, cabos de fibra óptica,
cabos coaxiais, etc) que suportam múltiplas aplicações
como voz, vídeo, dados, controle, etc. O conjunto
de suas especificações garante a implantação modular
com uma capacidade de expansão programada.
O que
faz um sistema de cabeamento estar apto para atender
as exigências técnicas dos novos padrões de comunicação
não é apenas a escolha dos componentes, mas sim quatro
níveis de competência: Projeto, escolha dos produtos,
instalação e certificação. Os produtos utilizados
asseguram a perfeita conectividade para os dispositivos
de redes existentes e preparam a infra-estrutura para
as tecnologias emergentes. A topologia empregada facilita
os diagnósticos e manutenções.
Um sistema
de cabeamento estruturado fornece uma plataforma universal,
sobre a qual é construída a estratégia de um sistema
corporativo/global de informações. Possui uma infra-estrutura
flexível, podendo suportar voz, dados, vídeo e sistemas
com multimídia. Um projeto pode incluir várias soluções
independentes de cabeamento, de diferentes tipos de
meios, instalados em cada estação de trabalho, com
a finalidade de suportar as exigências de performance
dos múltiplos sistemas.
Utilização de fibras
ópticas
A opção
pela utilização da fibra óptica na instalação de uma
rede de computadores em lugar de soluções de cabeamento
de par metálico convencional apresenta vantagens significativas
devido à capacidade da fibra em permitir o tráfego
das informações com velocidades elevadas. Entretanto,
cada tipo de fibra óptica tem seus prós e contras
no que diz respeito a sua utilização em uma rede de
computadores. Por exemplo, a fibra padrão utilizada
nas aplicações de redes locais (LAN) é a fibra óptica
multimodo de 62,5m m que possui uma largura de banda
virtualmente ilimitada para as aplicações nas distâncias
envolvidas em redes locais (até aproximadamente 200
metros), sendo suficiente para atender as topologias
das redes atuais.
Nos casos
de distâncias superiores aos 200 metros, os cabos
de fibra óptica monomodo oferecem uma solução mais
atraente, pois esse tipo de fibra apresenta uma capacidade
maior de largura de banda em relação à fibra multimodo.
Essa maior largura de banda da fibra monomodo é uma
vantagem importante que deve ser levada em conta no
momento de utilizá-la em um novo projeto de uma rede
de computadores.
A largura
de banda é um fator limitante que representa a medida
da capacidade de trafegar informações de um meio físico.
Para os cabos de pares trançados de cobre em uso atualmente
nas redes locais, a largura de banda depende em grande
parte da freqüência na qual se transmite o sinal.
À medida que essa freqüência aumenta, menos largura
de banda (e maior atenuação) ocorrerá na rede. No
caso da fibra óptica, a largura de banda pode ser
definida como a quantidade de informações que uma
fibra pode transportar sobre uma distância especificada,
medida em MHz/Km.
Ao contrário
dos cabos de cobre, a fibra óptica não sofre problemas
de atenuação por aumento de frequências. Outros fatores
afetam a largura de banda na fibra óptica. Por exemplo,
um dos fatores principais é a dispersão (ou espalhamento)
que o pulso de luz sofre conforme trafega pelo núcleo
da fibra óptica. Quanto maior o comprimento do cabo,
maior será a dispersão do sinal óptico e, com uma
dispersão excessiva, o sinal poderá não ser reconhecido
no ponto de recepção.
A evolução
das tecnologias de redes é outro fator que deve ser
considerado na escolha de um tipo específico de fibra
óptica. Com o passar do tempo, novos padrões e protocolos
de aplicação são implementados, com velocidades cada
vez mais elevadas e várias características como, por
exemplo, a largura de banda das fibras ópticas, são
fatores importantes que devem ser levados em consideração
no projeto de uma rede. Com o uso cada vez maior de
sistemas baseados na tecnologia Gigabit, por exemplo,
os sistemas necessitam usar cada vez mais uma maior
largura de banda.
A melhor
solução para um projeto de rede utilizando fibras
ópticas irá depender de uma série de fatores, dentre
eles os mais significativos que irão determinar a
viabilidade futura de um projeto serão o tipo e as
características ópticas (largura de banda) da fibra
utilizada. Outros fatores que devem ser considerados
são os seguintes:
-
As distâncias envolvidas na rede;
-
Se haverá extensões ópticas na rede;
-
Das aplicações de rede atuais;
-
Dos protocolos futuros que a rede terá de suportar.
As fibras
ópticas podem ser utilizadas no cabeamento backbone
ou no cabeamento horizontal, podendo chegar até na
interligação dos terminais nas áreas de trabalho.
Seu emprego é vantajoso quando fatores como alcance
e maiores facilidades na instalação dos cabos (menor
volume e peso) são importantes no projeto. Nesses
casos, as fibras atendem às necessidades de um maior
alcance dos segmentos da rede ou da rede como um todo
com maior confiabilidade e permitindo também um melhor
desempenho em aplicações com exigência de maior banda
passante.
Fatores
que Limitam a Flexibilidade do Cabeamento Estruturado