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É muito importante conhecer os tipos de cabos utilizados em redes. Neste capítulo apresentaremos os principais tipos: par trançado, cabo coaxial e cabo de fibras ópticas. Começaremos apresentando as topologias de rede, que são diagramas que mostram como os equipamentos são conectados.

A topologia de uma rede é a forma pela qual as suas diversas estações estão conectadas. Existem alguns padrões clássicos que mostraremos a seguir: barra, estrela, anel e árvore.

Todas as máquinas da rede são ligadas ao longo de um barramento, formando uma linha. Este é o caso das redes Ethernet com cabo coaxial. A figura 1 mostra alguns computadores ligados em rede através de um cabo coaxial. Mostra também a representação da rede através de um grafo. O grafo é um conjunto de nós interligados por ramos. No caso das redes, os nós são os computadores, hubs, switches e outros equipamentos. Os ramos são as seções de cabos que os interligam.

As estações da rede são ligadas a um nó central. Este nó pode ser um hub ou switch, no qual são ligadas as estações. Uma rede Ethernet com cabos UTP recai nesta categoria, desde que exista apenas um dispositivo concentrador. Quando existem mais de um hub ou switch, a topologia é a de árvore, como mostraremos adiante.

A figura 2 mostra uma rede em estrela bastante típica. É formada por um hub ou switch, no qual estão ligados oito computadores. O grafo que representa esta rede tem uma topologia de estrela. O hub ou switch é o nó central, no qual estão ligados os demais nós que representam os computadores.

Nas redes em anel as estações foram uma cadeia fechada. Citamos como exemplo as redes Token Ring, criadas pela IBM. Neste tipo de rede, cada computador é ligado ao anterior e ao posterior, e o último é ligado ao primeiro, formando um ciclo fechado, como vemos na figura 3. O grafo que representa esta rede também é mostrado na figura.

É equivalente a várias redes em estrela ligadas entre si. É o caso de conexões de múltiplos hubs ou switches. O primeiro nó da rede da figura 4 é o switch. Nele estão ligados quatro hubs, e em cada um deles são ligados por sua vez, quatro computadores.

A maioria das redes de microcomputadores utilizam cabos e placas tipo Ethernet. Para quem toma contato com este termo pela primeira vez, cuidado. Não confunda Ethernet com Internet. A Internet é a rede mundial de computadores. Ethernet é um padrão elétrico usado na comunicação entre os dispositivos de uma rede local. Existem vários tipos de cabos Ethernet:

Desses três tipos, o mais usado atualmente é o par trançado, também conhecido como UTP (Unshielded Twisted Pair - par trançado não blindado). É usado em praticamente todas as redes modernas, desde pequeno até grande porte. Portanto ao implantar uma nova rede será preciso adquirir placas de rede, cabos e outros equipamentos compatíveis com o par trançado.

Os cabos coaxiais são bastante parecidos com os usados por antenas de TV. Este tipo de cabo caiu em desuso desde meados da década de 1990, entretanto você pode precisar trabalhar com eles se estiver fazendo manutenção ou expansões em uma rede antiga. Existem ainda situações em que os cabos UTP não podem ser usados. Os cabos coaxiais atingem distâncias maiores e são menos sensíveis a interferências eletromagnéticas, e nesse caso seu uso é preferível aos cabos UTP. Infelizmente os cabos coaxiais operam com apenas 10 Mbit/s, ao contrário dos cabos UPT mais comumente usados, que operam com 100 Mbits/s. Uma outra solução este problema é usar cabos de fibras ópticas.

Os conectores existentes nas placas de rede, usados com cada um desses tipos de cabos são chamados de:

BNC       - Para Thin Ethernet
AUI        - Para Thick Ethernet
RJ-45     - Para Twisted Pair

Todas as placas de rede modernas possuem um conector RJ-45, como a mostrada na figura 5. A figura mostra também o conector RJ-45 macho, na ponta do cabo de rede. Existem placas um pouco mais antigas que possuem um conector BNC. Outras possuem conectores BNC e RJ-45, como no exemplo da figura 6.

LINK: Indica que a placa está corretamente conectada ao hub ou switch, através do cabo de rede. Este LED ficará apagado quando existir algum problema no cabo, como um mau contato, por exemplo.

ACTIVITY: Indica que existe atividade em andamento na placa, que pode estar transmitindo ou recebendo dados.

Cabos 10Base2 são também chamados de Thin Ethernet ou RG-58. Seus conectores são do tipo BNC.

A figura 7 mostra os componentes utilizados nas conexões com cabos Thin Ethernet. Os conectores ”T” são acoplados ao conector BNC da placa de rede, e nele são conectados os cabos que ligam o micro aos seus vizinhos. O terminador deve ser ligado no último conector “T” da cadeia.

O cabo Thin Ethernet deve formar uma linha que vai do primeiro ao último micro da rede, sem formar desvios. Não é possível portanto formar configurações nas quais o cabo forma um “Y”, ou que usem qualquer tipo de derivação. Todas as ligações devem ter o aspecto da figura 8. Apenas o primeiro e o último micro do cabo devem utilizar o terminador. No exemplo desta figura, os computadores são ligados por duas seções de cabos. Em cada um deles, são usados conectores “T” para permitir as conexões nas placas. O PC #2 liga-se aos outros dois através de duas seções de cabo Thin Ethernet. Os PCs numerados como #1 e #3, localizados nas extremidades, possuem terminadores BNC.

Na figura 9 vemos o detalhe da conexão dos cabos na placa de rede. O conector T é ligado na placa, e nele são feitas as ligações com os cabos que ligam o computador aos outros dois elementos da cadeia.

Na figura 10 vemos a ligação da placa de rede no cabo Thin Ethernet usando um conector “T” e um terminador. Apenas o primeiro e o último computador da rede devem ser ligados dessa forma.

Mais uma vez lembramos que o uso de cabos Thin Ethernet caiu em desuso. Você não irá usá-los em redes novas, mas poderá precisar dar manutenção em redes antigas baseadas neste tipo de cabo.

OBS: Apesar desses cabos não serem mais usados em redes modernas, ainda são usados em conexões analógicas e digitais de equipamentos industriais e em equipamentos de áudio, vídeo e radiofreqüência.

Redes formadas por cabos Thin Ethernet são de implementação um pouco complicada. É preciso adquirir ou construir cabos com medidas de acordo com a localização física dos micros. Se um dos micros for reinstalado em outro local é preciso utilizar novos cabos, de acordo com as novas distâncias entre os micros. Pode ser preciso alterar duas ou mais seções de cabo de acordo com a nova localização dos computadores. Além disso, os cabos coaxiais são mais caros que os do tipo par trançado. Apesar dessas desvantagens, os cabos Thin Ethernet apresentam um atrativo. Não necessitam do uso de hubs, equipamentos que são necessários quando conectamos três ou mais computadores através de par trançado. Isso deixou de ser um atrativo à medida em que os hubs e switches se tornaram mais baratos.

Mesmo com a vantagem de dispensar hubs, o cabo coaxial caiu em desuso devido às suas desvantagens: custo elevado, instalação mais difícil e mais fragilidade. Por exemplo, se algum usuário distraído retirar o terminador do cabo ou desconectar uma seção de cabo, toda a rede sai do ar.

Este é o outro nome usado pelos cabos Thick Ethernet. O conector encontrado na placa de rede é chamado AUI (Attachment Unit Interface). Este conector não é entretanto ligado diretamente ao cabo da rede. Sua ligação é feita de um cabo adicional (AUI drop cable, mostrado na figura 11). Este cabo é finalmente ligado à rede, através de um dispositivo chamado transceiver.

Os cabos Thick Ethernet são muito raros. Caíram em desuso no início da década de 1990, e você praticamente não os encontrará, mesmo em redes mais antigas, já que na maioria das instalações de rede os equipamentos já foram atualizados. Neste tipo de cabeamento, o conector AUI de 15 pinos da placa de rede é ligado através de um cabo a um dispositivo chamado MAU (media attachment unit). Este dispositivo tem como principal função, transmitir e receber da rede os sinais gerados e recebidos pelo conector AUI. Por isso é também chamado de transceiver. As demais portas da placa de rede (ligadas aos conectores RJ-45 e BNC) possuem transceivers embutidos na própria placa (onboard). A porta AUI necessita de um transceiver externo para que opere com maior corrente e permita usar cabos mais longos.

Cada MAU por sua vez é fixado ao cabo da rede propriamente dito. As seções deste cabo formam uma cadeia, de forma similar à formada por cabos Thin Ethernet. Também são usados terminadores nas extremidades (figura 12).

Na figura 13 vemos a ligação entre o conector AUI e da placa de rede e o MAU. Observe que a placa de rede deste exemplo possui além do conector AUI, conectores BNC e RJ-45. Esta característica é comum nas placas de rede que possuem conector AUI.

Redes com este tipo de cabeamento já caíram em desuso há alguns anos. Visando facilitar a sua migração para cabeamento baseado em UTP, foram desenvolvidos conversores entre esses dois padrões. Normalmente as placas de rede que possuem o conector AUI, possuem também conectores BNC e/ou RJ-45. Caso a placa possua apenas um conector AUI, podemos fazer a sua ligação com uma rede baseada em par trançado, através do adaptador mostrado na figura 14. Possui uma conexão AUI, que deve ser lidado à placa de rede através de um drop cable (figura 11), e uma conexão RJ-45, para ligação nas redes modernas.

É também chamado UTP (Unshielded Twisted Pair – par trançado não blindado). Nesse cabo existem quatro pares de fios. Os dois fios que formam cada par são trançados entre si. É o tipo de cabo mais barato usado em redes, e é usado em praticamente todas as instalações modernas, apesar do custo adicional decorrente da utilização de hubs e outros concentradores. Além do custo do cabo ser baixo, a instalação é mais simples. Basta ligar cada um dos computadores ao hub ou switch. Cada computador utiliza um cabo com conectores RJ-45 em suas extremidades. As conexões são simples porque são independentes. Para adicionar um novo computador à rede, basta fazer a sua ligação ao hub ou switch, sem a necessidade de remanejar cabos de outros computadores.

Cabos de rede podem ser comprados prontos, com diversas medidas. Pode ser uma opção boa para quem vai apenas montar uma rede pequena. Para quem vai trabalhar montando muitas redes, ou vai montar uma rede de porte médio ou grande, a melhor coisa a fazer é comprar o cabo avulso (vendido por metragem) e conectores, e montar os cabos nas medidas necessárias. Também é necessário montar cabos quando vão ser embutidos em paredes, através de eletrodutos. Não é prático embutir cabos prontos, pois seu conector atrapalhará a passagem pelos eletrodutos. Temos então que inserir apenas os cabos sem conector pelos eletrodutos e no final fixar seus conectores.

A figura 16 mostra um conector RJ-45 na extremidade de um cabo de par trançado. Para quem vai utilizar apenas alguns poucos cabos, vale a pena comprá-los prontos. Muitas lojas montam esses cabos sob medida. Para quem vai precisar de muitos cabos, ou para quem vai trabalhar com instalação e manutenção de redes, vale a pena ter os recursos necessários para construir cabos. Devem ser comprados os conectores RJ-45, algumas dezenas de metros de cabo (podemos comprar qualquer metragem, ou então uma caixa fechada, normalmente com 300 metros), um alicate para fixação do conector e um testador de cabos. Não vale a pena economizar comprando conectores e cabos baratos, comprometendo a confiabilidade. Entre as melhores marcas de conectores citamos a AMP, e entre as melhores marcas de cabos de rede citamos os da Furukawa.

A figura 17 mostra a extremidade de um cabo UTP usado em redes, já desencapada e com seus quatro pares à mostra. São quatro pares:

Par laranja:
Um fio laranja trançado com um fio branco, ou então branco com listras laranja.

Par azul:
Um fio azul escuro trançado com um fio azul claro, ou então branco com listras azuis.

Par verde:
Um fio verde escuro trançado com um fio verde claro, ou então branco com listras verdes.

Par marrom:
Um fio marrom escuro trançado com um fio marrom claro, ou então branco com listras marrons.

Note que não desencapamos as extremidades dos fios quando montamos um cabo de rede. O conector RJ-45 tem contatos cortantes que penetram na cobertura plástica e atingem o condutor interno, fazendo o contato.

A figura 18 mostra em detalhes os conectores RJ-45, bem como a numeração dos seus contatos. Apesar do conector RJ-45 ter oito fios, as conexões por rede Ethernet usam apenas quatro fios. Através dos fios de números 1 e 2 (chamados de TD+ e TD– ) a placa envia o sinal de transmissão de dados, e através dos fios de números 3 e 6 (chamados de RD+ e RD– ) a placa recebe os dados. Nos hubs e switches, os papéis desses pinos são invertidos. A transmissão é feita pelos pinos 3 e 6, e a recepção é feita pelos pinos 1 e 2. Em outras palavras, o transmissor da placa de rede é ligado no receptor do hub ou switch, e vice-versa.

Para quem faz instalações de redes com freqüência, é conveniente adquirir testadores de cabos, como o que vemos na figura 19 Lojas especializadas em equipamentos para redes fornecem cabos, conectores, o alicate e os testadores de cabos, além de vários outros equipamentos. O testador da figura 15 forma uma dupla. Para testar um cabo, conectamos em cada um dos módulos, uma extremidade do cabo. Pressionamos o botão ON/OFF e observamos os LEDs indicados no testador menor. A seqüência de LEDs deverá acender simultaneamente nos dois módulos, na ordem: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Se no módulo menor, um dos LEDs não acender, ou se acenderem em ordem errada, então o cabo foi montado de forma errada.

A figura 20 mostra um hub, um dos equipamentos que ligam os computadores em redes que utilizam par trançado. Em meados dos anos 90, os hubs operavam com apenas 10 MB/s, assim como as placas de rede. Esse é o chamado “padrão Ethernet”. Posteriormente foram especificados produtos para a velocidade de 100 Mbits/s. Esse é o chamado “padrão Fast Ethernet”. Hoje em dia os hubs e switches mais simples operam com 100 Mbits/s, mas podem reduzir sua velocidade para 10 Mbits/s quando se comunicam com uma placa de rede antiga, de 10 Mbits/s. Por isso esses hubs e switches também são classificados como “Ethernet 10/100”, ou simplesmente Ethernet. A maioria das pessoas omite a palavra “Fast”, pois todos os equipamentos modernos suportam 100 Mbits/s.

Os hubs e switches possuem em geral uma porta adicional chamada Uplink. Esta porta é usada para conectar os hubs e/ou switches entre si. Observe na figura 20 que a porta 8 tem uma indicada uma ligação com a porta adicional, que é o Uplink. No capítulo 3 mostraremos como usar essa porta para fazer ligações entre concentradores.

Os hubs estão se tornando obsoletos, já que os switches, que têm performance maior, estão com seus preços cada vez menores. Para muitos fabricantes já não vale mais a pena produzir hubs. Mas em redes já montadas podemos encontrar ainda hubs em operação, com 8, 12, 16, 24 ou 32 portas.

Praticamente todos os fabricantes pararam de produzir hubs, e agora produzem apenas switches. Você poderá entretanto encontrar algums hubs simples, de baixo custo e com 4 ou 5 portas (figura 21). Como normalmente custam menos da metade do preço de um switch de 8 portas, é aceitável usar esse tipo de hub para compartilhar uma conexão de Internet em um ambiente doméstico, limitado a 4 micros. O tráfego nessa rede tende a ser bem pequeno, dificilmente teremos os quatro computadores transferindo grandes volumes de dados ao mesmo tempo, então não perceberemos queda de desempenho na rede. Mesmo se os quatro micros estiverem acessando a Internet via rede, a presumida lentidão do hub não chega a atrapalhar, já que a rede, mesmo operando com hub, é dezenas de vezes mais rápida que uma conexão de banda larga.

Fisicamente os hubs e switches são bem parecidos. A figura 22 mostra um switch de 8 portas. Vemos que seu aspecto físico é muito parecido com o de um hub. Somente depois de ler no nome do produto (Switch Gigabit 10/100/1000) percebemos que trata-se de um switch. Inclusive é um switch do tipo Gigabit.

Veremos a seguir como construir cabos UTP. Cada um desses cabos deve ter uma extermidade ligada em um micro e a outra extremidade ligada no hub ou switch (figura 23).

Para montar cabos de rede com par trançado e conectores RJ-45, é preciso utilizar um alicate apropriado, como o que vemos na figura 24. Este alicate é encontrado em lojas especializadas em acessórios para redes, e é normalmente chamado de alicate crimpador. Tome cuidado, pois existe um modelo que é usado para conectores RJ-11, que têm 4 contatos e são usados para conexões telefônicas. Peça um alicate crimpador para conectores RJ-45, de 8 contatos, próprios para redes.

Este alicate é mostrado em detalhes na figura 25. Possui duas lâminas e uma fenda para o conector. A lâmina indicada com (1) é usada para cortar o fio. A lâmina 2 serve para desencapar a extremidade do cabo, deixando os quatro pares expostos. A fenda central serve para prender o cabo no conector.

2) Use a lâmina (2) para desencapar o cabo, retirando cerca de 2 cm da capa plástica. É preciso alguma prática para fazer a operação corretamente. A lâmina deve cortar superficialmente a capa plástica, porém sem atingir os fios. Depois de fazer um leve corte, puxe o cabo para que a parte plástica seja retirada. A operação é mostrada na figura 27.

a) Verde / Branco-verde
b) Laranja / Branco-laranja
c) Azul / Branco-azul
d) Marrom / Branco-marrom

OBS.: Branco-verde significa “fio branco com listras verdes”. Em alguns cabos este fio é verde claro, ao invés de branco listrado de verde. O mesmo se aplica aos outros três pares, com as respectivas cores.

4) Procure separar os pares na ordem indicada no item 3. O par laranja / branco-laranja deverá ser desmembrado. O fio branco-laranja ficará depois do par verde/branco-verde. Depois virá o par azul/branco-azul. Depois virá o fio laranja, e finalmente o par marrom/branco-marrom. Desenrole agora os pares e coloque os fios na seguinte ordem, da esquerda para a direita:

A operação completa é mostrada na figura 28. Procure posicionar os pares de modo que já fiquem dispostos na sua configuração definitiva, sem que seja preciso fazer grandes torções nos pares.

5) Use uma chave de fenda para esticar os fios, como mostra a figura 29. Com os fios esticados será mais fácil introduzi-los no conector RJ-45.

6) Use a lâmina (1) do alicate, mostrada na figura 25, para aparar as extremidades dos 8 fios, de modo que fiquem todos com o mesmo comprimento. O comprimento total da parte desencapada deverá ser de cerca de 1,2 cm.

7) Introduza cuidadosamente os 8 fios dentro do conector RJ-45 como mostra a figura 31. Cada um dos oito fios deve entrar totalmente no conector. Preste atenção na orientação correta dos fios. Na posição mostrada na figura 31, os contatos metálicos do conector estão voltados para você, e os fios verdes do cabo deverão ficar orientados para a esquerda. Use a figura 32 como referência.

Observe ainda na figura 32, o ponto até onde deve chegar a capa plástica externa do cabo. Depois de fazer o encaixe, confira se os 8 fios estão na ordem correta.

8) Confira se os 8 fios foram introduzidos até o final no conector. Se alguns dos fios não chegarem até o final, como mostra a figura 33, o cabo poderá não funcionar.

9) Agora falta apenas “crimpar” o conector. Introduza o conector na fenda apropriada existente no alicate e aperte-o. Nesta operação duas coisas acontecerão. Os oito contatos metálicos existentes no conector irão “morder” os 8 fios correspondentes, fazendo os contatos elétricos. Ao mesmo tempo, uma parte do conector irá prender com força a parte do cabo que está com a capa plástica externa. O cabo ficará definitivamente fixo no conector.

IMPORTANTE: Cuidado para não introduzir o conector de forma invertida no alicate. Se for introduzido pelo lado oposto, o conector ficará preso no alicate e será muito difícil retirá-lo.

Repita o procedimento na extremidade oposta do cabo. Finalmente use o testador de cabos para verificar se o mesmo está em perfeitas condições.

Esteja preparado, pois a experiência mostra que para chegar à perfeição é preciso muita prática, e até lá é comum estragar muitos conectores. Para minimizar os estragos, faça a crimpagem apenas quando perceber que os oito fios chegaram até o final do conector. Não fixe o conector se perceber que alguns fios estão parcialmente encaixados, como mostra a figura 33. Se isso acontecer, tente empurrar mais os fios para que encaixem até o fim. Se não conseguir, retire o cabo do conector, realinhe os oito fios e faça o encaixe novamente.

Nas lojas que vendem material para a montagem de cabos de rede, você encontrará também protetores de borracha, como os que vemos na figura 35. Esses protetores estão disponíveis em várias cores, e é altamente recomendável usá-los.

Facilita a identificação do cabo, com o uso de cores diferentes
Mantém o conector mais limpo
Aumenta a durabilidade do conector nas operações de encaixe e desencaixe
Dá ao cabo um acabamento profissional
Evita que o conector quebre durante o manusei

Montar um cabo de rede com esses protetores é fácil. Cada protetor deve ser instalado no cabo antes do respectivo conector RJ-45. Depois que o conector é instalado, ajuste o protetor ao conector. O conector ficará como mostra a figura 36.

É muito mais fácil desencapar o cabo usando a ferramenta especial mostrada na figura 37. Ela serve também para cortar o fio, mas para isso não é muito boa, é melhor usar o alicate. Já o desencapamento é muito mais fácil. Antes de usá-la pela primeira vez é preciso calibrá-la, girando um pequeno parafuso existente na sua extremidade. O parafuso define a profundidade do corte que é feito sobre o cabo. Uma vez feita a calibração, não mexa mais no parafuso.

Testar um cabo é relativamente fácil utilizando os testadores disponíveis no mercado. Normalmente esses testadores são compostos de duas unidades independentes. A vantagem disso é que o cabo pode ser testado no próprio local onde fica instalado, muitas vezes com as extremidades localizadas em recintos diferentes. Chamemos os dois componentes do nosso kit de transmissor e receptor. Uma das extremidades do cabo deve ser ligada ao transmissor, no qual pressionamos o botão ON/OFF. O receptor deve ser levado até o local onde está a outra extremidade do cabo, e nele encaixamos o outro conector RJ-45.

Uma vez estando pressionado o botão ON/OFF no transmissor, um LED, ou uma seqüência de LEDs irá piscar. A disposição exata depende do tipo de testador. Existem modelos nos quais o receptor tem quatro LEDs que indicam os quatro pares de fios (1-2; 3-6; 4-5; 7-8). Nesse caso os quatro LEDs devem piscar na ordem citada. Se um LED não piscar, ou se dois acenderem simultaneamente, ou mesmo se mudar de cor (vermelho ao invés de verde), indica que o cabo está errado. Em outros testadores existem 8 LEDs no transmissor e 8 no receptor. Os 8 LEDs deverão acender na mesma seqüência em ambos. Se ocorrer troca de seqüência no receptor então o cabo está errado.

É possível ligar dois computadores em rede utilizando par trançado, sem utilizar um hub ou switch. Para isso é preciso usar um cabo trançado (crossover). É usado também quando conectamos dois hubs ou switches entre si (ligação em cascata), e quando ligamos um roteador em um hub ou switch (capítulo 12).

O cabo crossover possui plugs RJ-45 em suas extremidades, porém é feita uma inversão nos pares de transmissão e recepção. Para isso, um plug RJ-45 é montado da forma padrão. O outro deve ser montado de acordo com o diagrama da figura 48.

O funcionamento deste cabo é baseado nas inversões dos sinais TD e RD (transmissão e recepção):

TD+ e TD- do primeiro conector ligados em RD+ e RD- do segundo conector
RD+ e RD- do primeiro conector ligados em TD+ e TD- do segundo conector

O método de teste deste tipo de cabo é o mesmo para cabos comuns. A única diferença é que a seqüência de acendimento dos LEDs será alterada. Nos testadores que têm 8 LEDs, enquanto o transmissor pisca na seqüência 1-2-3-4-5-6-7-8, o receptor piscará na seqüência 3-6-1-4-5-2-7-8 (os pinos 1 e 2 trocam com 3 e 6). Nos testadores que possuem quatro LEDs que indicam os pares, ao invés dos LEDs acenderem na ordem 1o, 2o, 3o, 4o, acenderão na ordem 2o, 1o, 3o, 4o.