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3. Camada física 3.1 Sinais Uma vez introduzidos no meio físico, os sinais passam a sofrer efeitos de degradação (variação do atraso, atenuação e ruídos). Em linhas gerais, os sinais podem ser classificados como: analógicos e digitais. A sinalização digital, usada em meio protegido dos circuitos internos do computador não é aplicável ao meio externo. 3.2 Características físicas: taxas e limites 3.2.2 Largura de banda ( bandwidth) O número de mudanças medidas em um sinal por segundo é conhecido como baud. Ex.: uma linha de transmissão de 9600 bauds. Cada sinal pode representar vários níveis discretos. Um sinal binário (com apenas dois níveis discretos) pode transmitir um bit por vez. Sendo assim, a taxa de bauds será igual à taxa de bits/s (bps). Ex.: o padrão serial RS-232. Para uma linha telefônica de 2400 bauds prover uma taxa de 9600 bps, deve ser utilizada uma codificação em 16 (24) diferentes níveis discretos.

3.2.3 Teorema de Nyquist Nyquist, ao analisar uma linha de transmissão de dados livre de erros (ruídos) provou que, para uma taxa de reprodução de H Hz, são necessárias 2H amostras (ou seja, o dobro). Portanto: Taxa máxima de transmissão = 2 H log 2V bps Onde V é o número de níveis discretos na sinalização. Ex.: A reprodução da voz humana em telefonia, deve ser realizada a uma freqüência mínima de 3.8 kHz, ou seja, H = 4kHz (arredondando). Também é necessária a codificação mínima de 256 níveis discretos (V = 256). Taxa transmissão (canal de voz) = 2 x 4000 x log2 256 = 8000 x 8 = 64000 bps 3.2.4 Teorema de Shannon Shannon considerou o efeito do ruído na transmissão como limitante da taxa de bits (bit rate). Taxa máxima de transmissão = H log 2(1+S/N) bps Onde S/N representa a relação sinal-ruído. Um nível de ruído, medido em dB (decibéis) é dado pela fórmula: 10 log10 S/N Ex.: Se em uma linha telefônica analógica H = 3000, e o nível de ruído for de 30 dB, temos: 30 = 10log10 S/N => S/N = 1000 Taxa máxima = 3000 x log2(1+1000) = 3000 x 9,9672 = 29901 bps (ou seja, menos que 30 kbps)

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3.3 Meios físicos 3.3.1 Protegidos (guiados) 3.3.1.1 Cabos de pares trançados ( twisted pair) Cada canal de transmissão é composto de 2 fios finos isolados individualmente por capas plásticas. A sinalização é gerada pela aplicação de tensões elétricas inversamente proporcionais (uma positiva e outra negativa), resultando em correntes elétricas opostas nos condutores. A forma helicoidal da trança possibilita a aproximação do par de fios, ocasionando a anulação do campo eletromagnético. Isso reduz bastante a interferência entre os pares (canais de transmissão) que podem então ser dispostos paralelamente em um mesmo cabo ou duto. Condutores externos com intensidade de corrente elétrica mais elevada podem interferir na sinalização. Cabos blindados de pares trançados (com malha metálica igual a do coaxial) podem minimizar tal efeito. Para o padrão Ethernet, foram definidas várias categorias de cabos que se diferenciam por características físicas relacionadas à condutibilidade (CATs. 3 a 7) que influenciam diretamente a capacidade de banda (bandwidth) oferecida.

CAT 3 16MHz

CAT 5 100MHz

CAT 6 250MHz

CAT 7 600MHz

CAT 3 CAT 5

CAT 5 Ainda, as especificações físicas da Ethernet, para cabos de pares trançados, definem o conector modelo RJ-45.

Cada segmento de cabo, que contém os canais de transmissão e recepção em pares de fios distintos, é terminado em suas extremidades por conectores RJ-45 e interliga equipamentos (como concentradores) e interfaces de rede.

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3.3.1.2 Cabos coaxiais Um único fio representa o canal de transmissão de sinais (barramento). Uma grossa camada de polímero isola o fio da malha. A malha metálica é aterrada e uma capa recobre o cabo, protegendo-o do ambiente externo. Existem dois tipos de cabos coaxiais aplicados na implementação de redes Ethernet: 50Ω e 75Ω.

Na implementação mais comum, com cabo coaxial fino (50Ω), são utilizados conectores BNC.

3.3.1.3 Fibras óticas Fibras óticas são filamentos de vidro (ou sílica ) com alto grau de transparência, capazes de conduzir, de forma protegida, sinais luminosos. A luz propaga-se a uma velocidade muito alta, o que torna os canais de comunicação óticos muito superiores aos meios metálicos. Dois fenômenos interferem na propagação da luz: a reflexão e a refração . Quanto maior o índice de refração de um material menor será a velocidade de propagação da luz. Quando um raio de luz propaga-se em um meio de baixa refração e depara-se com um meio de alta refração, tende a refletir-se em ângulo oposto ao da incidência sobre o ponto. Com base nesses princípios as fibras óticas são compostas de: – um núcleo de sílica com baixo índice de refração, com diâmetro de 50 a 62,5 µm,

para fibras óticas multimodo, e de 8 a 10 µm, para fibras óticas monomodo;

Multimodo

Índice de refração degrau

Índice de refração gradual

Índice de refração degrau

Monomodo

capa

cascanúcleo

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– casca de sílica, ao redor do núcleo, com índices mais altos de refração. O diâmetro total de uma fibra ótica é de 125 µm. A casca pode ter um índice de refração alto desde o contato com o núcleo, o que ocasiona a reflexão dos raios de luz transmitidos; são chamadas de fibras óticas (multimodo ou monomodo) com índice de refração degrau . Pode também ter índices gradativamente mais altos de refração, a partir de seu contato com o núcleo, fazendo com que os raios de luz propaguem-se em linhas mais contínuas; essa característica é encontrada em fibras óticas multimodo com índice de refração gradual;

– capa de plástico , constituída de uma fina camada de polímero orgânico que reveste a fibra, aumentando sua resistência e maleabilidade .

Em fibras multimodo são utilizados LEDs como fontes de luz, e devido ao maior diâmetro de seus núcleos, os raios de luz refletem-se sob ângulos mais fechados, ocasionando atrasos na propagação. Por essas característica são de menor custo, mas limitam-se a um comprimento máximo de 2 Km, tornando sua aplicação viável a implementação de redes locais. As fibras monomodo possuem núcleos com diâmetros menores. São utilizados lasers como fontes de luz devido a maior precisão com que direcionam paralelamente os raios emitidos. Isto faz com que tais fibras suportem comprimentos de até 10 Km, e sejam mais caras. Para que possam ser tracionadas e manuseadas as fibras óticas são acondicionadas em cabos óticos apropriados. A composição física do cabo (elementos para tração, proteção contra esmagamento, e amortecimento de impactos), assim como a quantidade de fibras contidas, varia de acordo com sua aplicação.

O Espectro Eletromagnético Define as faixas de freqüência (comprimento de onda) para classificação dos sinais transmitidos, seja em rádio-freqüência ou luz.

3.3.2 Desprotegidos ou Wireless (abertos) 3.3.2.1 Radiofreqüência Comunicação de dados entre computadores pela transmissão de ondas eletromagnéticas nas freqüências de rádio, ou rádio freqüência (RF), através de meios abertos e com o uso de antenas.

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Vantagem: dispensa-se o lançamento de cabos Desvantagens: – menores taxas de transmissão; – custo elevado; – necessitam de boa condição de "visada" entre as antenas

3.3.2.2 Microondas Microondas são ondas eletromagnéticas com comprimento inferior ao das ondas de RF, ou seja, apresentam freqüências mais elevadas. Trata-se de um tipo semelhante à comunicação RF, exceto pelo fato de que as microondas são direcionais. Vantagens: – O sinal não é interceptado por receptores em outras direções; – Fornecem uma maior largura de banda.

Desvantagem: são incapazes de transpor objetos sólidos e são influenciadas pela chuva. 3.3.2.3 Infravermelho Comum em controles remotos, o infravermelho pode ser utilizado em pequenas redes, cujos computadores encontrem-se confinados em uma única sala. As transmissões são direcionais e não utilizam antenas. Podem compor canais de difusão para a comunicação de vários computadores ("satélites" infravermelho). Vantagens: hardware barato e portátil Desvantagens: cobrem pequenas distâncias e necessitam de visada direta 3.3.2.4 Laser Um feixe de laser pode ser projetado por um transmissor diretamente em um receptor, podendo cobrir distâncias maiores que o infravermelho, sendo então perfeitamente aplicável a interligação de redes em edifícios vizinhos. Vantagem: fornece maior largura de banda, em relação ao infravermelho Desvantagens: – Estritamente direcionais; – Não transpõe objetos sólidos; – A transmissão é prejudicada por condições atmosféricas (neve, chuva e névoa).

3.4 O meio físico na Ethernet Para a implementação físicas de redes Ethernet alguns subpadrões foram criados, cada qual com características físicas próprias. Um subpadrão pode ser reconhecido pela sua nomenclatura, na forma geral: XBaseY Onde: X – taxa de transmissão em Mbps (Mega bits por segundo). Valores como 10, 100 ou 1000 (1G) podem ser suportados pelos diversos meios físicos. BaseY – indica o tipo do meio físico. Y pode receber os valores: – 2 – cabo coaxial fino (50Ω) - 200 metros de barramento (máx.) – 5 – cabo coaxial grosso (75Ω) – 500 metros de barramento (máx.) – T – cabo TP (Par Trançado). Poderá ser acompanhado por um número (T2 ou T4)

que indicará quantos pares de fios serão utilizados na sinalização. Se acompanhado pela letra x (Tx), indica transmissão em 2 pares full duplex.

– F – meio físico composto em fibras óticas

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3.4.1 Implementações físicas dos subpadrões 3.4.1.1 Cabo coaxial grosso (Thick wire ou “Yellow Cable”) + conector AUI:

Essa foi a primeira implementação da Ethernet. Todos os dados transmitidos na rede compartilham um meio de transmissão comum (o barramento), composto por um cabo coaxial grosso (75Ω). O cabo, normalmente lançado em linha reta horizontal ou verticalmente, constitui o backbone da rede. Os computadores são conectados através de Drop Cables, que consistem de cabos flexíveis com conectores DB-15 padrão AUI, com comprimento máximo de 50 metros. Para a conexão desses cabos com o backbone, é utilizado um transceiver (“vampiro”, por ser instalado “mordendo-se” o cabo), que realiza a conversão de mídia entre os dois tipos de cabos distintos. Tal padrão Ethernet denomina-se 10Base-5, que indica a velocidade de transmissão de dados a 10Mbps, e implementação com cabo coaxial grosso (Base sem acompanhamento de outra letra, significa tipo de cabo coaxial), que pode ter no máximo 500 metros de comprimento. 3.4.1.2 Cabo coaxial fino (Thin wire ou RG58) + conector BNC:

Esta implementação Ethernet constitui o barramento com segmentos de cabo coaxial fino RG58 (50Ω), seqüencialmente ligados por conectores BNC tipo “T”, sendo finalizado nas duas pontas por terminadores BNC (50Ω). Nesses T’s são conectados cada um dos computadores da rede.

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O cabo coaxial fino oferece uma boa isolação elétrica contra ruídos e é de baixo custo, mas o uso do conector metálico BNC gera o aparecimento de pontos suscetíveis ao mal contato (por oxidação ou mecânico). Se a conexão de qualquer segmento da rede for interrompida, todo o sistema para. Sua nomenclatura Ethernet é 10Base-2, o que significa que a distância máxima entre o primeiro e o último ponto da rede é de 200 metros. Para conseguir extensões maiores do barramento, são utilizados equipamentos que regeneram o sinal transmitido, chamados repetidores, a cada intervalo de 200 metros. A velocidade máxima suportada é de 10Mbps, mas na prática, com o aumento de números de pontos na rede, dificilmente passa de 3Mbps. 3.4.1.3 Par trançado (UTP ou CAT-5) + conector RJ45:

A implementação de rede Ethernet com cabos UTP é a mais utilizada na atualidade. O uso do conector RJ45 minimiza os problemas de mal contato apresentados pelo conector BNC. Sua constituição mínima envolve a utilização de cabos que conectam individualmente cada computador da rede a um elemento concentrador (normalmente um hub). Apesar de fisicamente parecer-se com a antiga topologia estrela, onde todos os nós convergiam para um computador central, trata-se de topologia de barramento, o qual é estabelecido pelo aparelho concentrador, ou seja, o hub. Além de concentrar o barramento, o hub é considerado um repetidor ativo, pois repete todo sinal recebido para todas as portas simultaneamente. O comprimento máximo para transmissão de dados em um cabo CAT-5 é de 100 metros entre equipamentos que geram sinais. Sendo assim, cada cabo individual que liga um computador ao hub pode ter no máximo 100 metros de comprimento. Os sub-padrões Ethernet mais utilizados atualmente para esse tipo de implementação, são o 10Base-T (ou 10Base-T2) e o 100Base-T (ou 100Base-Tx), que utilizam-se de 2 pares trançados (dos 4 disponíveis no CAT-5), para transmissão de dados a taxa de velocidades de 10 e 100Mbps, respectivamente. Principais normas definidas para o projeto e implementação de cabeamento estruturado:

− TIA/EIA-568-A (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) − EIA/TIA-569-A (Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways

and Spaces) − EIA/TIA-607 (Commercial Building Grounding/Bonding Requirements) e

ANSI/NFPA-70 NEC (National Electrical Code).

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3.4.2 Conectorização do RJ-45 macho em cabo CAT 5. A correta alocação dos fios em cada pino (pinagem) é determinada pelas normas TIA/EIA 568-A e TIA/EIA 568-B .

TIA/EIA 568-A PINOS PAR CORES 1 e 2 3 branco-verde e verde 3 e 6 2 branco-laranja e laranja 4 e 5 1 azul e branco-azul 7 e 8 4 branco-marrom e marrom

3.5 Sinalização Wireless – redes locais Além de redes locais, a tecnologia wireless pode ser utilizada para redes de acesso à Internet, denominadas redes WI-FI (Wireless Fidelity). WLANs podem utilizar RF ou infravermelho e combina comunicação de dados com mobilidade dos usuários dentro da área de cobertura da rede, que pode atingir algumas centenas de metros. As tecnologias de redes sem fio mais conhecidas atualmente são IEEE 802.11, Bluetooth e HomeRF. O padrão IEEE 802.11 foi especialmente desenvolvido para aplicações de WLANs, enquanto que as tecnologias Bluetooth e HomeRF são utilizadas em redes pessoais WPANs (Wireless Personal Area Networks). Esses dois tipos de rede sem fio têm algumas características comuns, mas diferem em aspectos fundamentais como taxa de dados, área de cobertura e aplicação. Limites: As WLANs possibilitam altas taxas de dados a distâncias de dezenas a algumas centenas de metros, oferecendo todas as funcionalidades de uma rede convencional. O padrão IEEE 802.11, por exemplo, transmite dados a taxas até 11 Mbit/s, cobrindo uma distância nominal de 100 metros. Por sua vez, as WPANs transmitem a taxas de dados mais baixas e cobrem distâncias menores. A tecnologia Bluetooth, por exemplo, permite taxas de transmissão de até 1 Mbit/s e atinge uma distância nominal até 10 metros. As WPANs são utilizadas para substituir os cabos de conexão entre equipamentos pessoais portáteis (telefones celulares, pagers, laptops) e também permitir acesso à Internet.

TIA/EIA 568-B PINOS PAR CORES 1 e 2 2 branco-laranja e laranja 3 e 6 3 branco-verde e verde 4 e 5 1 azul e branco-azul 7 e 8 4 branco-marrom e marrom

1 2 3 4 5 6 7 8

Visão frontal

pinopresilha para a capa

cabo

haste para fixação

fio

Visão lateral

1 2 3 4 5 6 7 8

Visão superior (facecontrária à haste)

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Segurança : O padrão IEEE 802.11 fornece o serviço de segurança dos dados através de dois métodos: – Autenticação: serviço que verifica se uma estação está autorizada a se comunicar

com outra estação em uma dada área de cobertura. No Infrastructure mode, a autenticação é feita entre um AP (Access Point) e cada estação;

– Criptografia: conhecido como WEP (Wireless Equivalent Privacy), que se destina a fornecer às redes sem fio o mesmo nível de segurança das redes convencionais.

Freqüências Utilizadas : Duas categorias de bandas de freqüência: – ISM – As Bandas ISM (Instrumentation, Scientific & Medical), compreendem três

segmentos do espectro (902 a 928 MHz, 2.400 a 2.483,5 MHz e 5.725 a 5.850 MHz) reservados para uso sem a necessidade de licença;

– U-NII – Unlicensed National Information Infrastructure: criada pelo FCC nos Estados Unidos, sem exigência de licença, para acesso à Internet, e compreende o segmento de freqüências entre 5.150 e 5.825 MHz.

WIMAX: O padrão 802.16 é também conhecido como a interface aérea da IEEE para Wireless MAN (rede metropolitana sem fios). Esta tecnologia está sendo especificada pelo grupo do IEEE que trata de acessos de banda larga para última milha em áreas metropolitanas, com padrões de desempenho equivalentes aos dos tradicionais meios tais como DSL, Cable modem ou E1/T1. 3.6 Satélites De forma geral, consistem de enormes repetidores de microondas no céu. Um satélite contém vários transponders, um para cada porção do espectro, e amplifica o sinal que chega, retransmitindo-o em outra freqüência. A cobertura do sinal de um satélite pode ser ampla ou direcionada para uma região. Outra característica de um satélite é o período orbital – tempo que leva para reaparecer no mesmo ponto, no céu. Os satélites são colocados em três tipos distintos de órbitas, evitando-se as regiões dos cinturões de Van Allen (Inferior e Superior). São classificados em:

– GEO (Geostationary Earth Orbit Satellites):

São colocados em órbita distante de 35800 km (aprox. 36000) da superfície terrestre. Isso garante um período orbital bem longo, que possibilita um lento reposicionamento das antenas terrestres. São dispostos circularmente em relação à linha do Equador, em uma distância mínima de 2 graus.

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VSATs (Very Small Aperture Terminals) – modelos novos e de baixo custo de satélites GEO. Usam antenas de 1 metro de diâmetro (contra 10m de um GEO) e podem realizar sinais de 1W. Realizam taxas de 19.2 kbps de uplink contra 512kbps (ou mais) de downlink. As microestações VSAT normalmente transmitem para o satélite que reproduz o sinal para uma estação maior (um hub), que o retransmite com mais potência.

O maior problema com o uso de satélites GEO em comunicação de dados é o delay (atraso) de propagação. Se considerarmos que o sinal viaja à velocidade da luz (300000 km/s) e que a distância mínima entre os dois pontos será de 72000 km (2 vezes 36000 km), o tempo de propagação do sinal será de 240 ms. Se considerarmos o tempo de processamento e retransmissão do sinal (atraso na retransmissão), podemos aproximar o atraso total ao valor de 500 ms. – MEO (Medium-Earth Orbit Satellites):

São utilizados para GPS (Global Positioning System), em uma órbita a 18000 km. Levam em torno de 6 horas para circundar a Terra, e não são utilizados para telecomunicações. – LEO (Low-Earth Orbit Satellites):

Tais satélites são colocados em baixas altitudes (centenas de quilômetros da superfície terrestre). A idéia principal é colocar um grande número de satélites, de forma que a cobertura de um sobrepõe a do outro, enquanto circundam a Terra. As vantagens relacionam-se principalmente ao baixo delay de propagação (da ordem de poucos milissegundos). Dois projetos principais:

− Iridium: 66 satélites em órbita a 750 km, com 48 células cada, totalizando 1628 células. Idéia muito parecida com a cobertura do telefone celular. As transmissões são chaveadas entre satélites até o destino.

− Globalstar: utiliza 48 satélites LEO. Ao contrário do Iridium, quando ocorre uma transmissão, o satélite que a recebe envia para uma antena terrestre que a chaveia entre antenas terrestres e dispara para o satélite que dá cobertura ao destino.

Iridium Globalstar

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3.7 O sistema telefônico 3.7.1 Estrutura geral e o laço local A estrutura geral do sistema telefônico, quando analisada da perspectiva de uma rede, descreve pontos de chaveamento de circuitos e um último laço (loop local) que liga a operadora ao assinante. 3.7.2 Modulação de sinais O sistema tradicional de telefonia (analógico) dispões de um meio físico composto de um par de fios de cobre da operadora à casa do assinante. Sobre esse par de fios é alocado um canal de voz que (conforme demonstrado anteriormente em Shannon) pode alcançar taxas pouco superiores a 30 kbps. O sinal digital, para ser transmitido nesse canal analógico, deve ser modulado em uma portadora (sinal senoidal oscilante). – Modulação de amplitude: a amplitude do sinal da portadora é modulada para

codificar cada sinal digital; – Modulação de freqüência: diferentes freqüências são aplicadas para a codificação

dos bits; – Modulação por Deslocamento de fase: alteração abrupta do sincronismo da onda

portadora para codificar cada bit. 3.7.3 Multiplexação de canais A multiplexação torna-se necessária para permitir a divisão de um canal de comunicação em diversas linhas de transmissão. Ela pode ser realizada em diversas dimensões: – FDM (Frequency Division Multiplexing):

Multiplexação por Divisão de Freqüência, cada canal opera uma faixa distinta de freqüência.

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– WDM (Wavelength Division Multiplexing): Trata-se do mesmo princípio da FDM, mas é aplicada em comunicações óticas: Multiplexação por Divisão em Comprimentos de Onda. Para cada canal λ é associada uma “cor” diferente de luz. – TDM (Time Division Multiplexing):

Multiplexação por divisão de tempo, permite a utilização de um canal compartilhado pela divisão do tempo de uso. Aplica-se a comunicações puramente digitais (onde não existem canais com diferentes freqüências), como em redes locais (Ethernet). 3.7.4 Padrões digitais Os padrões T definem a taxa básica de bits, enquanto os níveis padrões de sinalização digital (Digital Signal Level - DS) definem como multiplexar chamadas e as taxas efetivas de bits. Uma linha T1 transmite dados a uma taxa DS-1: - Realiza amostras de 7 bits (128 valores) a 8000Hz. 24 canais são alocados, sendo que cada canal tem um bit para sinalização, e o frame todo também tem um bit code, totalizando 193 bits a cada 125µs.

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Padrões de transporte de sinais digitais (Synchronous Transport Signal - STS) definem as conexões de alta velocidade para canais de cobre, os padrões de portadora ótica (Optical Carrier - OC) são para fibras: O sufixo C indica concatenação: OC-3 == três circuitos OC-1 a 51.84 Mbps OC-3C == um circuito de 155.52 Mbps Nome padrão Nome Ótico Taxa (bits) Circuitos de voz ------------------------------------------------------------------------------------ STS-1 OC-1 51.840 Mbps 810 STS-3 OC-3 155.520 Mbps 2,430 STS-12 OC-12 622.080 Mbps 9,720 STS-24 OC-24 1,244.160 Mbps 19,440 STS-48 OC-48 2,488.320 Mbps 38,880 Os entroncamentos digitais utilizam TDM para multiplexação.

3.8. Soluções para o último laço 3.8.1 Modems (Moduladores/Demoduladores) Modems são aparelhos que convertem sinais digitais em pulsos analógicos, transmitindo-os através de uma linha telefônica a um aparelho semelhante, que fará o processo inverso, e vice-versa. Para fazer tal transmissão, e para que esta possa trafegar distâncias razoáveis, livre de interferências do canal, os modems utilizam-se de modulação de sinais em uma portadora analógica senoidal. Podem ser classificados quanto ao tipo de linha:

– Modems para linha discada: transmitem informações em canais comuns de comunicação de voz, fornecidos pelo serviço de assinantes das empresas de telecomunicações. Normalmente utilizados para uso eventual ou doméstico, possuem a capacidade de efetuar a discagem a um número remoto para comunicar-se com outro modem ali conectado (como em telefonia tradicional). Operam atualmente velocidade de até 56Kbps, e estão limitados a características físicas da portadora onde operam (por Shannon, já calculamos que o limite está em torno de 30kbps).

– Modems para linha privada (ou dedicada – LP): utilizados para comunicação ininterruptamente com outro modem conectado a outra ponta de uma linha dedicada. Tal linha é um link contínuo que interliga os dois pontos a serem conectados (como se estivessem conectados diretamente por um cabo). São utilizados para estabelecer links de transmissão de dados entre redes e/ou sub-

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redes. Como aplicação prática, podemos citar modems que conectam os diversos roteadores da Internet. São classificados em dois tipos: – Assíncronos: com velocidades inferiores a 64kbps, possuem interface

assíncrona padrão RS-232 (ou V.24); – Síncronos: trabalham atualmente com velocidade de 64kbps, e caracterizam-se

pelo sincronismo na transmissão de dados, possuindo interface padrão V.35. 3.8.2 Frame Relay Tecnologia de Comutação de Pacotes desenvolvida originalmente para RDSI (ISDN). Foi concebido para a interconexão LAN-LAN e LANHost preservando ao máximo tecnologias existentes. Trata-se de protocolo de nível de enlace (nível 2), com funções adicionais de nível de rede (nível 3). Executa funções de enlace e de rede de forma simplificada e sem a preocupação com a recuperação de erros. Serviços prestados:

– Ordenação de Quadros; – Não duplicação de quadros; – Conexões simultâneas no mesmo ponto de acesso; – Mecanismos de controle de congestionamento (não realiza o controle de fluxo).

Taxas de transmissão: – CIR: Committed Information Rate – EIR: Excess Information Rate

Ex.: 3.8.3 DSL (Digital Subscribe Lines) Os modems tradicionais são forçados a operar a transmissão sobre o canal analógico de voz (3000 Hz), o que os limita a baixas taxas de transmissão. Se forem operadas outras faixas de freqüência na mesma linha, taxas muito mais altas de transmissão de dados podem ser obtidas

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ADSL (Assimetric DSL) Tipo de linha digital que opera os canais de upstream e downstream assimetricamente (o canal de downstream dispõe de taxa de transmissão muito maior que o de upstream). Para tanto, utiliza de uma estratégia denominada DMT (Discrete MultiTone), pela qual, divide o canal do loop local de 1.1 Mhz em 256 canais discretos de 4312.5 Hz cada. Os canais de 1 a 5 não são utilizados, para se evitar a interferência com a linha de voz. Os 250 remanescentes são normalmente divididos em: 1 para controle upstream, 1 para controle downstream, 31 para upstream e 217 para downstream. Ex.: 512 kbps de downstream para 64 kbps de upstream.

3.8.3 Cable modems Utiliza-se da infraestrutura de TV a cabo existente. A figura abaixo mostra a comparação entre a disposição física de uma rede de TV a cabo e a rede de telefonia. Pode-se notar que o meio físico deve ser compartilhado no caso da TV a cabo.

O princípio é muito simples: utilizar de uma boa quantidade de banda para alocar dados sobre o cabo. Uma faixa baixa e limitada de freqüência é usada para o upstream. A TV utiliza faixas de 54 a 550 MHz. De 550 a 750 MHz são alocados os canais de downstream.

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Exercícios: 1. Explique, sucintamente, os principais fatores que podem interferir na comunicação de um sinal, no meio físico. 2. Quais as diferenças entre as abordagens de Nyquist e Shannon para o cálculo da taxa de transmissão? 3. Seja um canal de comunicação livre de ruídos. Calcule a largura de banda necessária para suportar uma comunicação de áudio, para uma taxa de reprodução de 16kHz, com amostras de 1024 níveis discretos. 4. Considere um canal suscetível a ruídos (20 dB). Pretende-se amostrar uma freqüência de 16kHz. Qual é a largura de banda necessária a essa comunicação? 5. Descreva as principais diferenças entre os sub-padrões Ethernet. Mencione também as vantagens e desvantagens de cada um. 6. Por que uma sinalização microondas apresenta maior largura de banda que uma sinalização Radiofreqüência? 7. O que são fibras óticas multimodo e monomodo? 8. Descreva dados da implementação física (taxa, cabo, conector, topoplogia, nome da tecnologia) do sub-padrão 100BaseT. 9. Calcule o tempo total que levaria a transmissão de um arquivo de 1MB, através de um link de satélite GEO, a 512 kbps. (Considere a distância a ser percorrida de 72000 km e 260ms de atraso de retransmissão do satélite) 10. O que é modulação de portadora? Quais são os tipos de modulação? Explique cada um deles. 11. O que é multiplexação de canais de transmissão? Por que é necessária? Dê exemplos comuns de multiplexação. 12. Explique sucintamente o que é FDM (Frequency Division Mutiplexing). Cite exemplos de uso. 13. Explique sucintamente o que é TDM (Time Division Mutiplexing). Cite exemplos de uso. 14. Explique sucintamente o que é WDM (Wavelength Division Mutiplexing). Cite exemplos de uso. 15. Que tipo de multiplexação é utilizado na transmissão em um meio físico metálico Ethernet? Por quê? 16. Por que o laço local é um problema em telecomunicações? Explique como projetos, a exemplo do Iridium, poderiam resolvê-lo de forma eficiente. 17. Que diferenças podem ser notadas entre as linhas privadas digitais e o Frame Relay? 18. Descreva brevemente o que são as taxas CIR e EIR do Frame Relay. Forneça um exemplo. 19. O Frame Relay é uma tecnologia de comunicação baseada em circuitos (orientada à conexão). De que forma isso é identificado pelo quadro do Frame Relay? 20. Cite duas desvantagens para o uso de Cable Modem. 21. Por que não seria aconselhável o uso de ADSL para prover o link de comunicação de dados para uma empresa que deseja disponibilizar seu Web site em servidor próprio? Referência bibliográfica: TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. 4a edição. Rio de Janeiro: Editora Campus, 2003 – Capítulo 1; Capítulo 2.