noções básicas de comunicação de dados · pode-se definir transmissão como a técnica do ......

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1 Universidade Católica de Pelotas Escola de Informática Redes de Computadores I Prof. Eduardo Maroñas Monks [email protected] Noções Básicas de Comunicação de Dados A transmissão de informação através de sistemas de comunicação, pressupõe a passagem de sinais através dos meios físicos de comunicação que compõem as redes. As propriedades físicas dos meios de transmissão e as características dos sinais transmitidos, apresentam uma série de questões tecnológicas que influenciam na construção e no projeto de redes de computadores. O processo de comunicação envolve a transmissão da informação de um ponto a outro através de uma sucessão de processos, a saber: 1- A geração de uma idéia, padrão ou imagem na origem. 2- A descrição dessa idéia, com uma certa medida de precisão, por um conjunto de símbolos. 3- A codificação desses símbolos em uma forma propícia à transmissão em um meio físico disponível. 4- A transmissão desses símbolos codificados ao destino. 5- A decodificação e reprodução dos símbolos. 6- A recriação da idéia transmitida pelo destinatário, com uma possível degradação de qualidade. Sinal Analógico x Sinal Digital Os termos analógico e digital correspondem, de certa maneira, à variação contínua e discreta do sinal, respectivamente. Esses termos são freqüentemente utilizados no contexto de comunicação de dados para qualificar tanto a natureza das informações, quanto as características dos sinais utilizados para a transmissão através dos meios físicos. Os computadores, por exemplo, são equipamentos que armazenam, processam e codificam informações em bits que correspondem a dois níveis discretos de tensão ou corrente, representando os valores lógicos "0" e "1". Chama-se esse tipo de informação de digital. Já as

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Universidade Católica de PelotasEscola de Informática

Redes de Computadores IProf. Eduardo Maroñas Monksemmonks@polar is.ucpel.tche.br

Noções Básicas de Comunicação de Dados

A transmissão de informação através de sistemas de comunicação, pressupõe a

passagem de sinais através dos meios físicos de comunicação que compõem as redes. As propriedades

físicas dos meios de transmissão e as características dos sinais transmitidos, apresentam uma série de

questões tecnológicas que influenciam na construção e no projeto de redes de computadores.

O processo de comunicação envolve a transmissão da informação de um ponto a outro

através de uma sucessão de processos, a saber:

1- A geração de uma idéia, padrão ou imagem na origem.

2- A descrição dessa idéia, com uma certa medida de precisão, por um conjunto de símbolos.

3- A codificação desses símbolos em uma forma propícia à transmissão em um meio físico

disponível.

4- A transmissão desses símbolos codificados ao destino.

5- A decodificação e reprodução dos símbolos.

6- A recriação da idéia transmitida pelo destinatário, com uma possível degradação de

qualidade.

Sinal Analógico x Sinal Digital

Os termos analógico e digital correspondem, de certa maneira, à variação contínua e

discreta do sinal, respectivamente. Esses termos são freqüentemente utili zados no contexto de

comunicação de dados para quali ficar tanto a natureza das informações, quanto as características dos

sinais util izados para a transmissão através dos meios físicos.

Os computadores, por exemplo, são equipamentos que armazenam, processam e

codificam informações em bits que correspondem a dois níveis discretos de tensão ou corrente,

representando os valores lógicos "0" e "1". Chama-se esse tipo de informação de digital. Já as

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informações geradas por fontes sonoras apresentam variações contínuas de amplitude, constituindo-se

no tipo de informação que comumente denomina-se de analógica.

É importante observar que qualquer tipo de informação (analógica ou digital) pode ser

transmitida através de um sinal digital ou analógico. Um bom exemplo desta característica é a

transmissão de rádio (voz e música), através da Internet correspondendo ao processo de transformação

(analógico-digital-analógico). O processo inverso é a comunicação digital , que é feita modem a

modem através de uma linha telefônica comum (digital-analógico-digital) .

Exemplos de gráficos representando os sinais analógicos (contínuos) e sinais digitais (discretos).

Principais Características de uma Transmissão

Pode-se definir transmissão como a técnica do transporte do sinal por um meio, de um

ponto a outro afastado. Em particular, a transmissão de dados apresenta diversas características

referentes ao sentido da transmissão, número de canais utili zados, sincronismo entre transmissor e

receptor e velocidade de transmissão. Um equipamento pode ser projetado de tal forma que, a

transmissão sobre um determinado meio seja feita em uma das seguintes formas (sentido):

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• Simplex: quando a transmissão é feita em um único sentido;

• Half-duplex: quando a transmissão é feita nos dois sentidos mas não ao mesmo tempo;

• Full -duplex: quando a transmissão é feita nos dois sentidos simultaneamente.

Uma mensagem é definida como um conjunto de símbolos. Cada símbolo, por sua vez,

para efeito de transmissão de dados, é caracterizado por um conjunto de configurações do sinal que

representam bits. Por necessidade de codificação, os símbolos ficam associados a caracteres, que são,

na realidade, configurações dos sinais, por exemplo, “ letra do alfabeto” , “ dígito decimal” , “ operador

aritmético” ou “ operador de sintaxe” , etc. Na verdade, uma mensagem nada mais é que uma seqüência

de bits. Para transferir essa seqüência de bits, pode-se fazer de duas formas: serial ou paralela. Na

transmissão paralela, os bits que compõem um caracter são transportados de forma simultânea, cada um

possuindo seu próprio canal.

No caso da transmissão serial, os caracteres são transportados, enfileirados, uns após os outros.

Exemplo de transmissão paralela.

Exemplo de transmissão serial.

Representação de um comunicação Full -Duplex

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T - transmissor

R - receptor

G - referência (Terra (Ground))

Métodos de Transporte da Informação

A informação pode ser transportada através de várias formas. Algumas delas estão

relacionadas abaixo:

• Corrente Elétrica;

• Sons audíveis;

• Ondas eletromagnéticas omni-direcionais

• Rádio Freqüência (RF);

• Infravermelho;

• Ondas eletromagnéticas direcionais

• Canal de satélite ponto a ponto;

Tipos de Satélites

• Satélites Geossíncronos (Geosynchronous Earth Orbit (GEO));

• Satélites de Baixa Órbita (Low Earth Orbit (LEO)):

– Projeto Iridium.

• Microondas;

• Rio laser;

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Tipos de Transmissão

Comunicação Assíncrona (Asynchronous Communication)

A técnica de comunicação assíncrona é uma técnica de transmissão da camada física,

que é na maior parte usada por computadores pessoais para se conectar com impressoras, modems,

máquinas de fax e etc.. O mais importante aspecto das comunicações assíncronas é que o clock (relógio

marcador de ciclos) do transmissor e do receptor são independentes e não são sincronizados. Na

verdade, não existe uma relação de tempo entre os caracteres sucessivos ou bytes de dados. O

caracteres individuais são separados por qualquer tempo ocioso (idle period).

Transmissão assíncrona de um série de caracteres.

Transmissão assíncrona de um série de caracteres, com a representação do start e stop bits.

Um link assíncrono transmite dados como uma série de caracteres de tamanho e formato

fixo. Cada caracter é precedido por um bit de começo (start bit) e é seguido por um ou mais bits de

parada (stop bits). A paridade é geralmente ímpar para prover uma proteção limitada em relação a erros

que possam ocorrer durante a conexão. O uso de transmissores e receptores com clock independentes

limita as transmissões a caracteres, relativamente, pequenos (<8bits) e taxa de transferências moderadas

(<64 Kbps, mas normalmente menores).

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Transmissão assíncrona, cada caracter é enquadrado por um start bit e um ou mais stop bits

Transmissão Síncrona (Synchronous Transmission)

A principal diferença entre os modos síncronos e assíncronos de transmissão é que no

caso do modo síncrono, o receptor usa um clock que é sincronizado com o clock do transmissor.

O clock pode ser transferido por:

� Um canal em separado. (como nos padrões X.21 ou RS-449)� Codificado junto com os dados (como na codificação Manchester, AMI e HDB3)

Obs.: Um clock codificado é usado em sistemas como Ethernet (codificação Manchester).

Uma transmissão síncrona tem a vantagem da informação de sincronia, clock, estar

alinhado com os dados recebidos, permitindo altas taxas de transferência. Este modo também tem a

vantagem de o receptor monitorar as variações do clock que possam acontecer (devido a variações de

temperatura). A pena para este monitoramento é o aumento de complexidade no projeto da interface e o

aumento considerável na configuração desta interface.

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Medidas Fundamentais de um Sistema de Transmissão Digital

Dois L imites físicos impor tantes em um Sistema de Comunicação

A limitação da propagação de sinal por um meio físico depende das características deste

meio físico. Além disto, os equipamentos envolvidos, hosts, sistemas intermediários e a própria

tecnologia de rede também são responsáveis por estes limites . Mas os fatores mais importantes são os

seguintes:

Atraso de Propagação (Propagation delay)

Tempo gasto pelo sinal para trafegar de um ponto a outro da rede, através do meio

físico.

Exemplo: a radiação eletromagnética viaja através do espaço na velocidade da luz (C=3´10 8 metros

por segundo), o que se torna um limite.

Largura de Banda (Bandwidth)

Número máximo de vezes por segundo que um sinal pode mudar em uma transmissão.

O hardware de rede codifica a informação antes da transmissão.

Capacidade de Transferência (Throughput)

É o número de bits por segundo que podem ser transmitidos.

Relação entre a Capacidade de Transferência (Throughput) e a Largura de Banda (Bandwidth)

Dado o teorema de Nyquist:

D = 2Blog 2 K

onde

– D é a máxima taxa de dados

– B é a largura de banda do hardware

– K é o número de valores usados na codificação dos dados

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Aplicações do Teorema de Nyquist:

Para o RS-232

– K é 2 porque RS-232 somente usa dois valores, +15 ou -15 volts, para codificar os bits de dados

– D é 2B log 2 2 = 2B

Para a codificação por Mudança de Fase

– Supondo que K é 8 (possíveis mudanças de fases)

– D é 2Blog 2 8 = 2B3 = 6B

Observações:

A Física mostra que em sistemas reais, existem a emissão e absorção de energia pelo meio físico (ex.:

calor);

Os engenheiros chamam de ruído de energia não desejado (unwanted energy noise);

Teorema de Nyquist:

– Assume um sistema livre de ruído;

– Somente funciona na teoria;

O teorema de Shannon considera a existência de ruído;

Teorema de Shannon

Dada a capacidade em presença de ruído:

C = Blog 2 (1 + S/ N)

onde

– C é capacidade efetiva do canal em bits por segundo (bps);

– B é a largura de banda do hardware (meio físico);

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– S é a média de potência do sinal;

– N é o ruído;

S / N é a razão entre o sinal e o ruído

Aplicação do Teorema de Shannon

Sistema de telefonia convencional:

– Concebido para carregar sinal de voz;

– Largura de banda é de 3000 Hz;

– A razão entre sinal e ruído é de 1000;

– A capacidade efetiva é:

3000log 2 (1 + 1000) = ~30000 bps

Conclusão: modems discados têm um limite, teórico, de aproximadamente 30 Kbps.

Pontos Principais:

O teorema de Nyquist mostra que conseguindo codificar mais bits por ciclo, melhora a taxa de

transferência de dados;

O teorema de Shannon mostra que nenhuma quantidade de truques de engenharia pode

sobrepor os limites fundamentais da física;

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Multi plexação

Quando a banda passante de um meio físico for maior ou igual à banda passante

necessária para um sinal podemos transmitir mais de um sinal neste meio físico. Esta técnica é

denominada multiplexação.

As duas principais técnicas de multiplexação são: multiplexação por divisão de

freqüência (FDM) e multiplexação por divisão de tempo (TDM). A primeira técnica divide a largura

de banda em diversas larguras de banda menores, cada qual com seu própr io domínio de

freqüências. Cada um destes componentes pode ser usada individualmente como se ela fosse uma

linha separada. A segunda técnica intercala os bits, que fluem das linhas de baixa velocidade, dentro da

linha de maior velocidade. Em ambos os métodos o resultado é que uma linha transmite em paralelo

um número de sinais de linhas de velocidades mais baixas. Uma desvantagem da FDM é a relativa

dificuldade de expansão porque, uma vez determinado o número de sub-canais sobre a linha

compartilhada, pode ser difícil adicionar novos sub-canais já que as freqüências em um grupo devem

ser reatribuídas. Na TDM, na qual o tempo disponível é dividido entre as estações, a largura de banda

interna da linha de alta velocidade é ocupada pelo sinal de uma das linhas de baixa velocidade por

unidade de tempo, prosseguindo num rodízio entre estas linhas. O multiplexador examina os sinais das

linhas de baixa velocidade com uma ordem predefinida. A linha de alta velocidade é ocupada com um

único sinal em um determinado instante. Esta técnica é totalmente diferente da FDM, na qual todos os

sinais são enviados ao mesmo tempo, porém cada um ocupando uma diferente porção da largura de

banda.

A FDM ajusta-se naturalmente dentro do mundo dos sinais analógicos e a TDM tem

sido amplamente usada com sinais digitais. A TDM é geralmente mais eficiente do que a FDM porque

mais sub-canais podem ser alocados. FDM usa guardas-de-banda para separar freqüências alocadas.

Similarmente, alguma perda do tempo ocorre com TDM. As fatias de tempo alocadas devem ser

separadas por um espaço de tempo umas das outras. A TDM pode ser utili zada quando a capacidade

(em quantidade de bits por segundo) do meio de transmissão excede a taxa máxima de geração de bits

da estações conectadas ao meio físico. Quando isto ocorre vários sinais podem ser transportados por

um único caminho físico, intercalando-se porções de cada sinal durante o tempo. A TDM pode ser

síncrona ou assíncrona. Na TDM síncrona o domínio do tempo é dividido em intervalos de tamanho

fixo denominados frames, que por sua vez são subdivididos em intervalos denominados slots. Cada

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estação deve esperar o seu slot dentro de cada frame, quando então poderá transmitir dentro do tempo

daquele slot utili zando a taxa de transmissão máxima suportada pelo meio físico. A TDM assíncrona

procura eliminar o desperdício de capacidade existente no TDM síncrono, eliminando a alocação prévia

do canal. Neste caso, parcelas de tempo são alocadas dinamicamente de acordo com a demanda das

estações. Em compensação, as unidades de informação devem conter um cabeçalho com os endereços

origem e destino.

O único objetivo dos multiplexadores é a diminuição do custo das linhas em uma rede.

Uma tendência evidente é o crescente uso de inteligência nos multiplexadores para diminuir ainda mais

o custo das linhas (aumentar a economia).

A multiplexação possibilit a o compartilhamento do meio de transmissão. Ela possibilit a

que haja vários sinais diferentes, ao mesmo tempo, circulando pelo meio.

Usada em:

– Níveis mais baixos de sistemas de transmissão;

– Níveis mais altos de hardware de rede;

– Protocolos;

– Aplicações;

Pares separados de comunicação trafegam através de uma canal compartilhado

Obs.: A multiplexação evita as interferências entre os sinais;

Obs.: Cada destino recebe somente os dados enviados pela origem correspondente;

Terminologia da Multiplexação

Multiplexador

– Dispositivo ou mecanismo;

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– Aceita dados de múltiplas origens;

– Envia dados através de um canal compartilhado;

Demultiplexador

– Dispositivo ou mecanismo;

– Retira os dados de um canal compartilhado;

– Envia ao destino correto;

Os dois tipos básicos de Multiplexação

Multiplexação por Divisão de Tempo (Time Division Multiplexing (TDM))

– Somente um item por vez no canal compartilhado;

– Item marcado para identificar a fonte;

– Demultiplexador usa esta identificação para saber onde entregar os dados;

Multiplexação por Divisão de Freqüência (Frequency Division Multiplexing (FDM))

– Múltiplos itens são transmitidos simultaneamente;

– Usa múltiplos canais;

Princípio Científico da:

Multiplexação por Divisão de Freqüência (Frequency Division Multiplexing (FDM))

Dois ou mais sinais que usam diferentes freqüências de portadoras podem ser transmitidas através de

um meio físico simples, sem interferência.

Obs.: Este é o mesmo princípio que permite que a companhia de TV a cabo envie múltiplos sinais de

televisão através de um cabo.

Multiplexação por Divisão de Onda (Wave Division Multiplexing (WDM))

Fatos:

– FDM pode ser usada em qualquer radiação eletromagnética;

– Luz é uma radiação eletromagnética.

Quando aplicada a luz, FDM é chamada Multiplexação por Divisão de Onda (Wave Division

Multiplexing (WDM))

– Informalmente chamada multiplexação por divisão de cores (color division multiplexing (CDM))

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Err os

Representação do efeito da atenuação em um sinal.

Distorção e Ruído na Transmissão

Atenuação, ruído e retardo são termos usados de um modo geral para descrever as

modificações que um sinal pode sofrer quando é transmitido em um circuito ou canal. Essas alterações

resultam em imperfeições na propagação do sinal, ao longo do suporte de transmissão (atenuação e

retardo) e de perturbações (ruídos) que atuam não só no suporte de transmissão como também nos

estágios de processamento do sinal que compõem o receptor. Quando a alteração sofrida pelo sinal é

muito grande, pode ocorrer a detecção trocada da informação binária, isto é, detecção de “ 1” quando

foi transmitido o “ 0” ou detecção de “ 0” quando foi transmitido o “ 1” . Estas detecções trocadas

caracterizam os chamados erros de transmissão.

O desempenho de um sistema de transmissão de dados é avaliado através do seu grau de

confiabili dade na transmissão dos bits. A taxa de erros de um sistema de transmissão representa a

probabili dade de ocorrência de erros de transmissão. Para redes de longa distância, existe uma

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padronização internacional que determina uma taxa de erros máxima em um canal a fim de que o

mesmo possa ser considerado adequado para a transmissão de dados. O ITU recomenda uma taxa de

erros não superior a 10-5 , isto é, 1 bit errado a cada 100.000 bits transmitidos. Para redes locais, de

maneira geral, admite-se taxas de erros típicas da ordem de 10-9 a 10-12. A transmissão sem erros é um

requisito essencial de quase todas as aplicações de comunicação de dados e, portanto, uma série de

mecanismos devem ser implementados para detectar e corrigir possíveis erros. A maneira usual

utili zada para detectar a alteração de bits de informação transmitidos consiste na adição de bits de

redundância na mensagem a ser transmitida. Dentre as várias técnicas usadas para esta finalidade pode-

se citar: bits de paridade por caracter, paridade longitudinal e códigos de redundância cíclica (CRC).

Transmissões Elétr icas de Dados

Problemas:� A energia elétrica sofre dissipação ao trafegar pelo meio;� Cabos e fios possuem resistência, capacitânica e indutânica o que ocasionam distorções nos

sinais;� Interferência elétrica e magnética distorcem os sinais;� As distorções podem resultar em perda e má interpretação dos sinais;

Exemplo da variação proporcionada pelos ruídos do sinal ideal para o sinal real

Ruídos

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Em qualquer transmissão de sinal, o sinal recebido consiste no sinal originalmente

transmitido, modificado por várias distorções. Estas distorções são impostas pelas características do

meio físico, adicionadas de outras impurezas inseridas devido a interferência de sinais indesejáveis,

denominados ruídos.

Algumas características dos ruídos:

Um dos maiores limitantes do desempenho de sistemas de comunicação;

Cálculo da quantidade de ruído em uma transmissão:

Razão entre Sinal/Ruído : Ps/Pr (Ps - Potência do Sinal; Pr - Potência do Ruído)

ou

10 log10 (Ps/Pr) (Obs.: resultado em decibel (dB)

Existem basicamente, 4 tipos de ruídos:

• Ruído Térmico;

• Ruído de Intermodulação;

• Fenômeno de Crosstalk;

• Ruído Impulsivo;

Ruído Térmico - provocado pela agitação dos elétrons no condutores. Presente em todos

os dispositivos eletrônicos e meios de transmissão.

Características:

• Quanto maior temperatura, maior o ruído;

• Chamado também de ruído branco, por sua uniformidade;

Ruído de Intermodulação - Acontece quando sinais de diferentes freqüências

compartilham um mesmo meio físico (banda larga). Produz sinais em uma faixa de freqüência que

podem prejudicar uma transmissão, que esteja sendo feita nesta mesma faixa.

Características:

• Acontece devido a defeitos em componentes do sistema ou devido a sinais com potência muito alta;

Crosstalk - Bastante comum em sistema telefônico.

Características:

• Fenômeno de linha cruzada;

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• Ocorre devido a uma interferência entre condutores próximos que induzem sinais entre si.

Ruído Impulsivo - não é contínuo. Consiste em pulsos irregulares e com grandes

amplitudes.

Características:

• Prevenção difícil;

• Fontes do ruído - distúrbios elétricos externos, falhas em equipamentos, motores elétricos, e etc..

Obs.: Em transmissões digitais, o ruído impulsivo é a maior causa de erros de comunicação.

Atenuação

É a perda de potência que um sinal sofre conforme a distância percorrida, em qualquer meio

de transmissão.

Características:

• Proporcionada devido a perdas de energia por calor e radiação;

• Quanto maiores as freqüências transmitidas, maiores as perdas;

• Solução em transmissões digitais: repetidores.

Ecos

Quando existe mudança de impedância (resistência) numa linha, sinais serão refletidos e

voltarão por esta mesma linha, podendo corromper os sinais que estão sendo transmitidos.

Para evitar este fenômeno, usam-se terminadores em rede em topologia de barramento, por

exemplo.

Técnicas de Detecção de Err os

São baseadas na inserção de bits extras na informação transmitidos (bit stuffing). São

bits redundantes, podem-se obtê-los a partir da informação original.

Através de algoritmos reconhecidos pelo transmissor e pelo receptor, é possível

recomputar os bits de redundância e compará-los com os respectivos bits recebidos na informação. Se

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houver diferença nesta comparação, aconteceu um erro. Dependendo do método utili zado, o receptor

pede nova transmissão da informação ou o próprio receptor pode corrigir o erro.

Algumas técnicas de detecção de erros são a Paridade e o CRC ( Cyclic Redundancy

Checksum).

Par idade (Par ity)

A técnica de detecção de erros é usada, tipicamente em enlaces assíncronos. Ela é usada

para verificar a integridade de cada caracter contido no fluxo de bits transmitido. Quando usada este

técnica, o caracter é protegido por um bit de paridade. Dois tipos de paridade são usados: paridade

ímpar, quando o bit de paridade é adicionado para formar um número ímpar de bits 1, e paridade par,

quando o bit de paridade é adicionado para formar um número par de bits 1 no caracter.

O bit de paridade é adiconado ao caracter transmitido pelo transmissor, e este bit é verificado pelo

emissor no recebimento do caracter.

Quando a paridade calculada do caracter recebido não casar com o valor da paridade, então é

dito que houve um erro de paridade, e o caracter é normalmente discartado.

Obs.: A checagem por paridade pode detectar qualquer número de inversões de bits ímpares, mas

deixa passar as inversões pares, não detectando o erro neste caso.

Soma de Checagem (Summation Check)

– Trata os dados como seqüência de inteiros;

– Computa e envia a soma aritmética do quadro;

– Lida com múltiplos erros de bits;

- Não pode lidar com todos os erros;

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Exemplo de Soma de Checagem (Checksum)

Soma de checagem feita sobre os dados do quadro;

Resultado adicionado ao quadro;

Representação de er ros em que a Soma de Checagem falha em detectar :

� O segundo bit de cada quadro foi invertido;� A soma de checagem continua a mesma;

Checagem de Redundância Cíclica (Cyclic Redundancy Check)

Características:

– Função matemática de dados;

– Mais complexo de computar;

– Lida com um maio número de erros;

Representação de um quadro usando CRC

Obs.: O cálculo de CRC cobre apenas os dados.

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Um método poderoso para detecção de erros em dados recebidos é o agrupamento de bytes de

dados em um bloco e o cálculo da Checagem de Redundânica Cíclica (Cyclic Redundancy Check

(CRC)). Isto é feito usualmente pelos protocolos da camada de enlace e o CRC calculado é adicionado

ao final do quadro gerado pela camada de enlace.

O CRC é calculado fazendo a divisão de módulo 2 dos dados por um gerador polinomial e

guardando o restante após a divisão.

Representação do cálculo feito pelo CRC nos dados.

Três polinômios são os mais comuns:

� CRC-16 = x16 + x12 + x5 + x (usado no protocolo HDLC)

� CRC-CCITT = x16 + x12 + x5 + 1

� CRC-32 = x32 + x26 + x16 +x12 + x11 + x10 +x5 + x4 + x2 + x + 1 (usado em Ethernet)

Embora esta divisão possa ser feita em software, ela é usualmente feita usando registradores de

mudança (shift registers) e portas X-OR. A solução em hardware para implementar o CRC é muito

mais simples do que a implementação por software. Um exemplo de hardware para CRC-16, é

ilustrado abaixo:

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O CRC-16 tem a capacidade de detectar todos os tipos de erros simples, todos os erros duplos,

todos os erros de trocas ímpares e todos os erros de rajada menores que 16 bits de comprimento. Além

disso, 99,9984 % dos outros tipos de erros são detectados.

Obs.: Os protocolos da camada de rede e acima ( IP, UDP, TCP) normalmente usam uma

checagem mais simples para verificar que os dados transportados não sofreram nenhum tipo de

corrompimento durante o trajeto através da rede.

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Modulação

Comunicação de Longa Distância

Obs.: Um sinal oscilante viaja mais longe do que um sinal de corrente direto. Portanto, não é possível

usar sinais de corrente direto para comunicações de longa distância.

Para comunicações de longa distância:� Deve se enviar um sinal de onda, chamada onda portadora;� Muda-se o sinal da portadora para codificar o sinal de dados (modulação)

Obs.: A técnica de Modulação de portadora é usada na transmissão de rádio e televisão.

Representação de um sinal de Portadora

� Normalmente é uma forma de onda senoidal;� Oscilação contínua;� A freqüência da portadora é fixa;

Tipos de Modulação

� Modulação por amplitude (usada em transmissões de rádio AM);� Modulação por freqüência (usada em transmissões de rádio FM);� Modulação por mudança de Fase (usada para dados);

Modulação por Ampli tude

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� Potência do sinal codifica os 0s e 1s;� Um ciclo de onda necessário para representar cada bit;� Velocidade de transmissão dos dados limitada pela largura de banda da portadora;

Modulação por M udança de Fase

� Mudança na fase codifica K bits;� Velocidade de dados maior do que a largura de banda de uma portadora;

Modems

Modem

� Dispositivo de hardware;� Usado para comunicações de longa distância;

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� Contêm circuitaria separada para:� Modulação do sinal de saída;� Demodulação do sinal de entrada.

Obs.: O nome modem vem da abreviatura de modulador/ demodulador.

Representação do uso de Modems em Comunicações de Longa Distância

� Um modem em cada ponta;� Fios separados carregam os sinais em direções opostas;� O modulador de um modem se conecta ao demodulador do outro modem;

Tipos de Modems

Convencionais:

– Usam 4 fios;

– Transmitem ondas elétricas moduladas;

Óticos:

– Usam fibra ótica;

– Transmitem sinais óticos modulados;

Sem fios (Wireless):

– Usam o ar/espaço;

– Transmitem ondas de Rádio moduladas;

Discados:

– Usam o sistema telefônico de voz;

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– Transmitem em sinais de áudio modulados;

Obs.: Na prática, os modems discados usam múltiplos sinais de áudio simultaneamente;

Representação de Modems Discados

Modems podem

– Discar

– Responder

Obs.: A portadora é um sinal de áudio audível pelo ser humano.

Terminologia de Modems

Modem Full -duplex

– Possibil ita a comunicação de forma bidirecional;

– Permite que as transmissões sejam simultâneas;

– Usa 04 fios para a comunicação (Dois pares TX/RX);

Modem Half-duplex

– Possibil ita a comunicação bidirecional;

– Transmite em qualquer direção a qualquer momento, mas não simultaneamente;

– Usa 02 fios para a comunicação;

Os computadores são equipamentos que armazenam, processam e codificam

informações em bits, que correspondem a dois níveis discretos de tensão ou corrente, representados

pelos valores lógicos 0 ou 1. Este tipo de informação é chamada de digital. As informações geradas por

fontes sonoras apresentam variações contínuas de amplitude, constituindo-se no tipo de informação que

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comumente denominamos de analógica. Desta forma, podemos afirmar que existem dois tipos de sinais

gerados para transmissão: sinais analógicos e sinais digitais. É importante notar que qualquer tipo de

informação, analógica ou digital, pode ser transmitida através de um sinal analógico ou digital. A

transmissão de informação digital através de sinais analógicos é possível através de técnicas de

modulação, que transformam os sinais digitais em sinais analógicos através da variação contínua de

um de seus parâmetros. Modulação é o processo pelo qual se imprime uma informação em uma

onda portadora, pela variação de um de seus parâmetros (amplitude, freqüência ou fase). O processo

inverso, no qual a informação é retirada da onda portadora, é denominado demodulação. O

equipamento que realiza a adequação dos sinais binários ao canal de transmissão é denominado

modem (modulador-demodulador).

Existem três técnicas básicas de modulação:

• modulação por amplitude (AM);

• modulação por freqüência (FM);

• modulação por fase (PM);

No caso específico do sinal modulador ser um sinal digital, essas técnicas tomam as

seguintes denominações:

• modulação por chaveamento da amplitude (ASK);

• modulação por chaveamento da freqüência (FSK);

• modulação por chaveamento de fase (PSK);

Neste ponto, é conveniente fazer uma diferenciação entre as unidades bits por segundo

(bps) e bauds. A taxa em bauds indica o número de vezes que a característica do sinal portador da

informação (sinal modulado) se altera por segundo.

Se o estado do sinal representa a presença ou ausência de um bit, então a taxa em bauds

é a mesma que a taxa em bps. Por outro lado, quando usamos transmissão multinível, cada estado do

sinal representa mais de um bit (2 bits na modulação dibit e 3 bits na modulação tribit, etc.) e

observamos que a taxa em bauds é menor que a taxa em bps. Por exemplo, considerando uma

modulação dibit, onde o sinal pode estar em quatro estados e cada estado representa um dibit (2 bits),

se a velocidade de sinalização for de 200 bauds, isto é, se a condição do sinal se alterar 200 vezes por

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segundo, teremos 400 bits transmitidos por segundo, ou seja, para cada alteração de condição do sinal,

estaremos transmitindo dois bits representativos de um estado. Um exemplo sobre a diferença entre as

velocidades em bauds e bps é a utili zação do canal telefônico para transmissão de sinal de dados. A

largura de banda deste canal é de 3100 Hz (ciclos/segundo) e na prática é usado para transmitir sinal de

dados até 2400 bauds. Se desejarmos transmitir a uma velocidade de transmissão de 4800 bps neste

canal, deveremos usar um sinal dibit, ao qual corresponderá a mesma velocidade de sinalização de

2400 bauds. Neste caso, a velocidade de transmissão é duas vezes a velocidade de sinalização. Da

mesma forma que, se desejarmos transmitir 7200 bps, deveremos usar um sinal tribit e teremos

velocidade de transmissão igual a três vezes a velocidade de sinalização.

27

Sistemas em Banda Larga e em Banda Básica

Transmissão em Banda Básica (Baseband transmission)

– Usa somente freqüências baixas;

– Codifica os dados diretamente;

Ex.: Ethernet, Token Ring,

Transmissão em Banda Larga (Broadband transmission)

– Usa múltiplas portadoras;

– Pode usar freqüências mais altas;

– Consegue taxas de transferência de dados maiores (throughput maior);

– Hardware mais complexo e mais caro;

Ex.: Televisão, rádio difusão, TV a cabo.

Duas técnicas de transmissão são as mais empregadas: sinalização em banda básica

(baseband) e sinalização em banda larga (broadband). Na sinalização em banda básica (ou

sinalização digital) o sinal é simplesmente colocado na rede sem usar qualquer tipo de modulação,

aparecendo diretamente na rede e não como deslocamentos de freqüência, fase ou amplitude de uma

portadora. Sinalização em banda básica vem sendo adotada nos projetos de redes por não necessitar de

modems e por possibilit ar a transmissão em alta velocidade. Esta técnica não é adequada para

transmissão a longas distâncias e para circuitos sujeitos a ruídos, interferências e erros aleatórios. Na

sinalização em banda básica todo o espectro (banda) de freqüência do meio é utili zado para produzir o

sinal. No ambiente de redes locais a sinalização em banda básica é bastante adequada. A sinalização em

banda larga (ou sinalização analógica) realiza a multiplexação em freqüência (FDM). Com esta

sinalização o espectro de freqüências do meio é dividido em vários canais, cada um podendo suportar

diferentes tráfegos. Um caso especial de sistema de banda larga é o sistema de baixo custo que utili za

penas um canal, denominado banda larga de único canal.

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Codifi cação

Exemplo das várias técnicas de codificação.

Dois tipos de codificação:

� Analógica (quantidade de energia é proporcional ao valor do item a ser enviado);� Digital (duas formas de representação para codificar 0 e 1);

Obs.: As redes de computadores usam a codificação digital.

Exemplo de Codificação Digital

Componentes:� Meio Físico

� Fios de cobre;� Forma de energia

� Corrente elétrica;� Codificação

29

� Voltagem negativa representa 1;� Voltagem positiva representa 0;

Exemplo de codificação digital

Codificação Manchester (Manchester Encoding)

A codificação Manchester é uma técnica de codificação síncrona usada pela camada

física do modelo OSI para codificar o clock e os dados em um fluxo de bits síncronos. Nesta técnica, os

dados binários a serem transmitidos através do meio físico, não são enviados como um seqüência de 0s

e 1s (tecnicamente conhecido como Sem Retorno para Zero (Non Return to Zero (NRZ)). Invés disto,

os bits são convertidos de uma forma um pouco diferente, e que possui um série de vantagens sobre a

codificação binária direta.

A codificação Manchester segue as seguintes regras listadas abaixo:

Dados Originais Valores Enviados

0 Lógico 1 para 0 (rebaixamento de

transição)

1 Lógico 0 to 1 (subida de transição)

O diagrama seguinte mostra um sinal codificado através da técnica Manchester, com a

representação binária, (0,0,1,0,1,1) de dados send sendo enviada.

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A forma de onda para uma fluxo de bits codificados pela técnica Manchester, representando a

seqüência de bits 001011.

Na codificação Manchester mostrada, o 1 lógico é indicado pela transição de 0 para 1

em relação ao centro do bit e o 0 lógico é indicado pela transição de 1 para 0. Observe que as transições

de sinais nem sempre ocorrem nas "fronteiras dos bits" (na divisão entre um bit e outro), mas sempre

existe uma transição ao centro de cada bit.

Exemplo de Codificação Manchester:

A seqüência de bits "1 0 0 0 0 1 1 0 " é codificado como " 01 10 10 10 10 01 01 10".

Obs.: Em uma rede de tecnologia Ethernet, o clock de sincronia vai codificado junto com os dados.

Para 10 Mbps o valor de clock é de 10 Mhz.

31

Comutação

Compartilhamento do Meio Físico

Problema:

Impossível manter conexões individuais por pares em uma rede.

Razões:

– A instalação de cabos consome tempo e dinheiro;

– A manutenção de cabos consome dinheiro (especialmente em conexões de longa distância);

Uma rede tem:

– Um núcleo central compartilhado;

– Muitas estações conectadas;

O problema em compartilhar um meio físico: Demanda é alta; Algumas aplicações necessitam ter grandes transferências de arquivos; Algumas aplicações não podem esperar; É necessário mecanismos de justiça, para disciplinar o acesso ao meio físico compartilhado;

Comutação ou Chaveamento

Refere-se a alocação dos recursos da rede (meios de transmissão, sistemas intermediários,

sistemas finais (hosts)), para a transmissão pelos diversos dispositivos conectados. Tanto para LANs,

MANs ou WANs.

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Principais formas de comutação:

• Comutação de Circuitos;

• Comutação de Pacotes;

• Comutação de Circuitos;

Comutação por Circuito (Circuit Switching)

Comutação por circuitos é a técnica mais popular usada para construir redes de

comunicação. Ela é usada por pessoas comuns em conversas telefônicas, por exemplo. Esta técnica

permite que equipamentos e circuitos de comunicação, sejam compartilhados entre os usuários

envolvidos. Cada usuário tem único acesso ao circuito (funcionalmente equivalente a um par de fios de

cobre) durante o uso da rede. Considere a comunicação entre dois pontos A e D em uma rede. A

conecxão entre A e D é possibilit ada usando enlaces, compartilhados, entre dois outros equipamentos,

B e C.

Uma conexão entre dois sistemas A e D formado por 3 enlaces.

O uso da rede é iniciado pela fase de conexão, durante a qual o circuito é iniciado entre

a origem e o destino, e terminado pela fase de desconexão. Estas fases, com os tempos associados,

estão ilustrados na figura abaixo.

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Uma conexão comutada por circuito entre A e D

Depois que um usuário requisita um circuito, o endereço do destino desejado deve ser

comunicado ao nó de comutação local (B). Em uma rede telefônica, isto é ativado discando um

número.

O nó B recebe a requisição de conexão e identifica o caminho para o destino (D) através do nó

intermediário (C). Este processo é seguido por uma fase de conexão de circuito gerenciado pelos nós e

iniciado pela alocação de um circuito li vre até C (enlace BC), seguido de uma transmissão de um sinal

de requisição de chamada do nó B para o nó C. Na volta, o nó C aloca um enlace (CD) e então a

requisição é passada para o nó D.

O circuito é então estabelecido e pode ser usado. Enquanto o circuito estive disponível

para o uso, os recursos (por exemplo nos equipamentos intermediários B e C) e a capacidade dos

enlaces entre os equipamentos ficam dedicados para o uso deste circuito.

Depois de completada a conexão, o sinal confirmando o estabelecimento do circuito (um

sinal de connect no diagrama) é retornado, isto flui diretamente de volta para o nó A, sem demora de

procura, já que o circuito já estava estabelecido. A transferência de dados pode agora começar. Depois

da transferência de dados terminar, o circuito é desfeito, através de uma simples fase de desconexão

incluída no final da transmissão dos dados.

Atrasos no estabelecimento do circuito podem ser altos, especialmente se equipamentos

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comuns de telefone são usados. O tempo de formação de um circuito convencional de chamda

telefônica é tipicamente na ordem de 5 a 25 segundos depois da discagem. Entretanto, novas técnicas

de comutação de circuitos podem, na teoria, reduzir o tempo de estabelecimento de circuitos para

aproximadamente 140 milisegundos.

Comutação por Mensagem (Message Switching)

Algums vezes, não existe a necessidade do estabelecimento de um circuito ao longo de

todo o caminho entre a origem e o destino. Considerando um conexão entre os usuários (A e D) na

figura abaixo, o caminho entre A e D está representado pela série de enlace (AB, BC e CD).

Uma conexão entre dois sistemas A e D formado por 3 enlaces.

Por exemplo, quando uma mensagem de e-mail é enviada de A para D, ela primeiro

passa pela conexão local (AB). Após um certo tempo, pasa através de C, via enlace BC, e dali para o

destino, através do enlace CD. A cada mensagem comutada, a mensagem recebida é armazenada, e

uma conexão posterior é feita para repassar esta mensagem ao comutador mais próximo. A comutação

por mensagens é também conhecida como comutação por store-and-forward (armazena e repassa),

visto que as mensagens são armazenadas em nós intermediários, na rota até os seus destinos.

O uso de comutação por mensagens para comunicação entre A e D

35

A figura representa uma comutação por mensagens (a ilustração de apenas uma

mensagem é feita para simpli ficar o exemplo). Como a figura indica, uma mensagem completa é

enviada do nó A para o nó B quando um enlace interconectando ambos se torna disponível. Visto que

uma mensagem pode estar competindo com outras mensagens pelo acesso do meio, um atraso de

enfileiramento pode ocorrer enquanto se espera pela disponibili dade do enlace. Esta mensagem é

armazenada em B até que um próximo enlace se torne disponível, com um outro atraso por

enfileiramento antes desta mensagem ser repassada. Este processo se repete até que a mensagem

chegue ao seu destino.

Os atrasos nos estabelecimentos de circuitos na comutação de circuitos, são substituídos

pelo atrasos de enfileiramento na comutação por mensagens. Atrasos extras consideráveis podem

resultar do armazenamento em alguns nós. Um atraso pelo colocamento de uma mensagem no enlace

de comunicações, o tamanho da mensagem em bits é dividido pela velocidade do enlace em bps, ocorre

em cada nó pelo caminho. O tamanho das mensagens são levemente maiores do que na comutação por

circuitos, depois do estabelecimento do circuito, visto que o cabeçalho de informações deve ser

incluído em cada mensagem (o cabeçalho inclui informações que identificam o destino assim como

outros tipos de informações.

A grande parte das rede comutadas por mensagens não usam enlace ponto-a-ponto

dedicados e então uma chamada deve ser feita usando um rede comutada por circuito. A figura abaixo

mostra o uso de comutação por mensagens sobre uma rede de comutação por circuitos, no caso usando

de intermediário um comutador por mensagens.

Comutação por Mensagens usando comutação por circuitos entre os comutadores de mensagens.

Embora a comutação por mensagens seja ainda usada para e-mail e transmissões de

telex, ela está sendo largamente substituída pela comutação por pacotes (packet switching).

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Obs.: Na verdade, a maioria de e-mails é transportado usando comutação de mensagens com os

enlaces entra os comutadores fornecido por redes de comutação por pacotes ou por circuitos.

Comutação por Pacotes (Packet Switching)

A comutação por pacotes é similar a comutação por mensagens, a diferença é o uso de

mesagens menores. Qualquer mensagem que exceda o tamanho máximo definido pela rede é quebrada

em unidades menores, conhecidos como pacotes (packets), para serem transmitidos. Os pacotes, cada

um com o seu cabeçalho, são transmitidos individulamente através da rede. A diferença fundamental na

comunicação por pacotes é que os dados são formados em pacotes com um cabeçalho de formato

predefinido e com padrões de tempo ocioso conhecidos, tempo este usado para ocupar o enlace quando

nenhum dado está sendo transmitido.

Um equipamento de rede de pacotes discarta os padrões de tempo ociosos entre pacotes

e processa o pacote inteiro como um único conjunto de dados. O equipamento examina o cabeçalho de

informações do pacote (packet header information (PCI)) e então ou remove o cabeçalho (no destino)

ou repassa o pacote para outro host (no nós intermediários). Se o enlace de saída não está disponível,

então o pacote é colocado em uma fila até que o enlace fique livre. Uma rede de pacotes é formada

de enlaces que se conectam equipamentos de redes de pacotes.

Comunicação entre A e D usando circuitos os quais são compartilhados usando comutação

por pacotes.

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Comunicação por Comutação de pacotes entre os sistemas A e D.

(A mensagem neste caso foi quebrada em três partes, classificadas como 1,2 e 3)

Existem dois importantes benefícios da comutação por pacotes:

O primeiro e mais importante benefício é que como os pacotes são pequenos, os enlaces de

comunicação entre os nós somente são alocados para a transferênica de uma mensagem simples por

um curto período de tempo, enquanto é transmitido o pacote. Mensagens maiores requerem que uma

série de pacotes sejam enviados, mas não requerem que o enlace seja dedicado entra cada

transmissão de um pacote. Isto significa, que pacotes que pertençam a outrs mensagens possam ser

enviados entre os pacotes sendo enviados de A para D.

Outro benefício da comutação de pacotes é conhecido como pipelining. No tempo em que o pacote 1

é enviado de B para C, o pacote 2 é enviado de A para B, o pacote 1 é enviado de C para D enquanto

o pacote 2 é enviado de B para C, e o pacote 3 é enviado de A para B, e assim por diante. Este uso

simultâneo dos enlaces de comunicações representam um ganho de eficiência. Com isto, o tempo

total de atraso da transmissão através da rede de pacotes pode ser considerado menor do que a

comutação de mensagens, embora exista a inclusão de um cabeçalho em cada pacote invés de

apenas um na mensagem como no caso da comutação por mensagens.

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Obs.: Existem dois tipos de rede por comutação de pacotes, conhecido como datagrama (datagram) e

circuito virtual (virtual circuit).

Princípio de Comutação por Pacotes (Packet Switching)

Solução para a justiça de acesso ao meio:

– Divide os dados em pequenas unidades chamadas pacotes (packets);

– Permite que cada estação tenha a oportunidade de enviar pacotes antes que qualquer estação mande

dois pacotes seguidos;

Forma de multiplexação por divisão de tempo;

Representação de Comutação por Pacotes

Funcionamento:

Adquirir o meio físico compartilhado;

Enviar um pacote;

Permitir que as outras estações tenham oportunidade de enviar dados, antes de enviar outro

pacote;

Detalhes dos pacotes

Depende da tecnologia de rede:

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– O tamanho máximo e o tamanho mínimo do pacote;

– O formato do pacote;

Obs.: Um pacote de hardware é chamado quadro (frame).

Exemplo de quadro usado no padrão RS-232

Datagrama versus Circuitos Vir tuais

Dois métodos básicos de comutação de pacotes são comuns. O primeiro é a comutação

de pacotes por circuitos virtuais, também conhecido como serviço de rede orientado a conexão

(connection-oriented network service). O segundo é comutação de pacotes por datagrama, conhecido

como serviço de rede sem conexão (connection-less network service).

Redes de Pacotes por Circuito Vir tual (Vir tual Circuit Packet Networks)

Em comutação de pacotes em circuitos virtuais, uma fase inicial de estabelecimento é

usada para formar uma rota fixa, entre os nós intermediários, do host de origem até o host de destino

para a troca de todos os pacotes (análogo a rede telefônica comutada por circuitos). Em cada nó

intermediário, uma entrada é feita em uma tablea para indicar a rota da conexão que foi estabelecida.

Os pacotes podem assim usar cabeçalhos, visto que somente a identifação do circuito virtual é

necessária, ao invés do endereço completo do destino. Os nós intermediários, B e C, processam cada

pacotes de acordo com a informaçãoque esta armazenada no nó desde o estabelecimento da conexão.

Melhorias para possibilit ar segurança também podem ser fornecidos. A entrega de

pacotes na seqüência certa e sem erros é garantida, e o controle de congestionamento para minimizar o

enfileiramento é comum. Os atrasos são mais variáveis do que em um circuito dedicado, entretanto,

vários circuitos virtuais podem competir pelos mesmos recursos. Uma fase inicial de estabelecimento

de conexão e uma fase de desconexão no final da transferência de dados é necessária, como em uma

rede de comutação por circuitos. A forma mais comum de rede com circuitos virtuais é a X.25, que é

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comumente usada em redes públicas de pacotes de dados.

Redes de Pacotes por Datagrama (Datagram Packet Networks)

A transmissão por datagrama usa um esquema diferente para determinar as rotas através

dos enlaces de rede. Usando transmissões por datagrama, cada pacote é tratado como uma entidade

separada e contêm um cabeçalho com todas as informações do destino pretendido. Os nós

intermediários examinam o cabeçalho do pacote e selecionam qual o enlace apropriado para o nó

intermediário mais próximo do destino. Neste sistema, os pacotes não seguem uma rota pré-

estabelecida, e os nós intermediários, usualmente conhecidos como roteadores (routers) não exigem

conhecimento prévio das rotas a serem usadas.

Uma rede por datagrama é análoga ao envio de uma mensagem como uma série de

cartões postais através do correio convencional. Cada cartão é independentemente enviado ao destino

final. Para receber a mensagem inteira, o destinatário deve coletar todos os cartões postais e ordená-los

na forma original. Nem todos os cartões postais necessitam ser entregues pelo correio, e nem todos

levam o mesmo tempo para serem entregues.

Em uma rede por datagrama, os pacotes podem seguir rotas diferentes até o destino e a

entrega não é garantida, embora os pacotes freqüentemente sigam a mesma rota e usualmente é um

envio confiável).

Melhorias, se requisitadas, ao serviço básico (por exemplo entrega confiável), deve ser

providenciada pelos sistemas finais (hosts) usando software adicional. A rede mais comum de

datagramas é a Internet que usa o protocolo de rede IP.

Diferenças entre redes de datagrama e de circuito vir tual

Existem um número importante de diferenças entre redes por datagrama e de circuitos

virtuais. O impacto pela escolha de um ou outra se reflete na complexidade dos nós intermediários. O

uso de datagramas entre nós intermediários permite protocolos relativamente simples neste nível, mas o

custo de fazer como que o destino (host) mais complexos quando um serviço de circuito virtual fim-a-

fim é desejado.

A Internet transmite datagramas entre nós intermediários usando o protocolo IP. A

maioria dos usuários de Internet necessitam de funções adicionais tais como controles de seqüência e

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de erros fim-a-fim para dar confiabili dade ao serviço. A confiabili dade é fornecida pelo protocolo

Transmission Control Protocol (TCP) que é usado em conexões fim-afim através da Internet.

Existem situações importantes onde um compromisso entre os serviços de datagrama e

circuito virtual é melhor. Um exemplo é a transmissão de voz digitalizada. Embora, a princípio, o

estabelecimento de uma conexão é desejável, características tais como controle de erros e reordenação

dos pacotes pode ser prejudicial. Alguns poucos erros em um pacote de transmissão de voz

(normalmente a parte de uma palavra) é muito menos prejudicial do que agrandes atrasos na espera da

retransmissão de pacotes que estariam com erros. Nestas situações, a conexão deve ser estabelecida

inicialmente como um circuito virtual, mas características como estas podem ser usadas mais adiante.

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Anexo 1

Decibel - O emprego do termo decibel resulta do fato que a potência e níveis de áudio

são relacionados em base logarítimica. Isto é, um aumento no nível de potência, de 4 para 16 W, não

resulta em um aumento no nível de áudio por um fator 16/4 = 4. O aumento será por um fator de 2,

resultado da potência associada ao número 4: (4)2 = 16. Para uma variação de 4 para 64 W, o nível de

áudio triplicará, já que (4)3 = 64. Em termos logarítimicos, a relação pode ser escrita por log 4 64 =3.

O padrão bel (B) foi definido pela seguinte equação e relaciona os níveis de potência P1

e P2:

G = log10 P1/P2 bel

Obs.: O termo bel foi extraído do sobrenome de Alexander Graham Bell .

Considerou-se, entretanto que a unidade bel produzia números muito pequenos. Por isso,

foi definido o decibel (dB), de forma que 10 decibéis = 1 bel. Portanto,

GdB = 10 log10 P2/P1 dB

A unidade decibél é usada para demonstrar o nível de sinal em transmissões de dados.

Além disto, também mostra os níveis máximos de atenuação permitidos a um meio físico, resultando

na distância máxima suportada por este meio em uma transmissão.

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Anexo 2

Padrão RS-232C

Exemplos de uso:� Conexão do teclado e do mouse em PCs;� Portas seriais nos PCs;

Características:

- Padrão especificados pela Electronic Industries Association (EIA);

- Voltagem é +15 ou -15;

- Cabo limitado a aproximadamente 150 m;

- Usa comunicação assíncrona;

Representação de uma comunicação no padrão RS-232

Bit de início (Star t bit)

– Mesmo que 0;

– Não faz parte dos dados;

Bit de parada (Stop bit)

– Mesmo que 1;

– Vem depois dos dados;

Duração de um bit no padrão RS-232C

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Determinado pela taxa de transferência (baud rate)

– Baud rates típicas: 9.6 Kbaud, 14.4 Kbaud, 28.8 Kbaud

– Duração de cada bit é 1/ baud_rate;

Funcionamento da comunicação� Transmissor e receptor devem concordar com as taxas de transferência e métodos de controle;� O receptor envia uma sinal de amostra;� Em caso de desacordo ocorre um erro de quadro (framing error);

Exemplo do formato de uma quadro usado em RS-232

Obs.: RS-232 é orientado a caracter.

Caracteres especiais:

– Começo de cabeçalho (Start of header (soh));

– Fim de texto (End of text (eot));

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Bibliografia

Redes de Computadores - das LANs, MANs e WANs às Redes ATM - Luiz Fernando Gomes Soares,

Guido Lemos e Sérgio Colcher Editora Campus - 1995;

CIS 677 Session 3 - 1 Session 3: Physical Layer Dr Dennis Ong -

http://www.cis.ohio-state.edu/~hong - 1999;

Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos - Robert Boylestad e Louis Nashelsky - Prentice-

Hall - 1994;

Computer Networks (CS422) - Douglas Comer - Computer Science Department Purdue University

- http://www.cs.purdue.edu/people/comer - 1999;

Redes de Computadores - Andrew Tanenbaum - Editora Campus - 1997;

Data Communications Course - Godred Fairhurst - www.erg.abdn.ac.uk\users\gorry\index.html –

1999;