redes de comunicação 11º m1 - tgpsi

REDES DE COMUNICAÇÃO

Professor: Luis Ferreira

Curso Profissional 11º Ano

Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos


Finalidade da Disciplina (1/2)

• Desenvolver os conhecimentos subjacentes à transmissão de dados por fios ou sem fios;

• Desenvolver capacidades para instalar e configurar adequadamente os diferentes componentes de um sistema de comunicação.

• Desenvolver capacidades para a utilização adequada de redes de comunicação de dados;

• Desenvolver capacidades para uma atitude pró-activa no diagnóstico de falhas e incorrecções nas infra-estruturas de dados e nos Sistemas de Informação;


Finalidade da Disciplina (2/2)

• Desenvolver capacidades ao nível do desenvolvimento de ferramentas de produtividade baseadas nas tecnologias Web;

• Promover as práticas de segurança dos dados e de privacidade das pessoas;

• Promover a autonomia, a responsabilidade e a capacidade para trabalhar em equipa;

• Fomentar a análise crítica da função das infra-estruturas de dados e dos sistemas de informação;

• Sensibilizar os alunos para a necessidade da formação contínua nas tecnologias e técnicas cobertas pela disciplina.


Avaliação da Disciplina

• Testes de avaliação de conhecimentos• Trabalhos individuais• Trabalhos de grupo• Trabalhos de casa• Fichas de trabalho• Grelha de observação diária• Atitudes e comportamento

Resolução de problemas, trabalhos práticos, trabalhos de pesquisa, projectos, prática simulada, teste teórico-prático e competências comportamentais.

A classificação da nota de um trabalho (individual ou grupo), resulta da entrega de um relatório escrito e de uma

apresentação oral.

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REDES DE COMUNICAÇÃOMÓDULO 1

Comunicação de Dados

1.Sistema de Comunicações

O principal objectivo de um sistema de comunicações consiste na troca de

informações (dados) entre duas partes.

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A figura 1.1(a) representa um modelo de um sistema de comunicações através de um diagrama de blocos.A figura 1.1(b) apresenta um exemplo que consiste na comunicação entre uma estação de trabalho e um servidor remoto através da rede telefónica pública.

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Fonte - Gera a informação (dados) a transmitir (exemplos: telefones, computadores pessoais…).

Emissor - Converte os dados em sinais adequados ao sistema de transmissão. Por exemplo o modem converte a informação digitalproveniente da estação de trabalho num sinal analógico que será transmitido pela rede telefónica.

Sistema de transmissão - Transporta os dados sob a forma de sinais.

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Receptor - Recebe os sinais do sistema de transmissão e converte-os deforma a puderem ser suportados pelo dispositivo de destino. Por exemplo, o modem converte os sinais analógicos provenientes da rede telefónica em dados digitais que serão processados pelo destino.

Destino. Processa os dados transmitidos (exemplos: servidores, telefones,…).

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Funções que devem ser desempenhadas por um sistema de comunicações:

1.Utilização eficiente do sistema de transmissão. O sistema de transmissão deve ser partilhado por vários dispositivos de comunicação de forma a aproveitar a sua capacidade total de transmissão.

2.Interface com o sistema de transmissão. Para comunicar, um dispositivo deve possuir um interface com o meio de transmissão. Uma vez estabelecido o interface torna-se necessário a geração de sinais para a comunicação.

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3.Geração de sinais a transmitir. Os sinais gerados deverão ser capazes de serem propagados através do sistema de transmissão e interpretados no receptor.

4.Sincronização entre o emissor e o receptor. O receptor deverá ser capaz de determinar quando um sinal começa e acaba.

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5.Gestão da comunicação. Se os dados são para trocar em ambos os sentidos durante um período de tempo, as duas partes devem cooperar.

- Por exemplo, para dois utilizadores iniciarem uma conversa telefónica, um deve marcar o número, provocando a geração de sinais que resultam no telefone do outro utilizador a tocar. A ligação é estabelecida quando o utilizador levanta o auscultador.

- Para outros dispositivos outras convenções devem ser tomadas em linha de conta. Ambos os dispositivos podem transmitir simultaneamente ou tem que ser um de cada vez? Que quantidade de dados devem ser transmitidos de cada vez? O que fazer se ocorrerem erros?

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6.Detecção e correcção de erros.

7.Controlo de fluxo. A fonte não deve transmitir dados a uma velocidade que não dê tempo ao destino para os absorver.

8.Endereçamento e encaminhamento. Quando mais do que dois dispositivos partilham o mesmo meio de transmissão, o sistema fonte Deverá indicar o sistema de destino. O sistema de transmissão deve assegurar que o sistema de destino, e só esse sistema, recebe os dados. O meio de transmissão poderá possuir vários caminhos, mas um caminho especifico deverá ser escolhido.

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9.Recuperação de anomalias. Deverão ser previstas técnicas de recuperação em situações em que a troca de informação é afectada por falhas no sistema.

10.Representação da informação. Ambas as partes que estão a comunicar deverão acordar a formatação dos dados que irão ser trocados.

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11.Segurança. O sistema fonte dos dados pode desejar que só um determinado sistema de destino possa receber os dados. O sistema de destino pode exigir que os dados recebidos não tenham sido alterados quando em trânsito no sistema.

12.Capacidade de gestão da rede. É necessário dispor de mecanismos paraconfigurar o sistema, monitorizar o seu estado, reagir a falhas e sobrecargas e planear o seu crescimento futuro.

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2. Modos de comunicação

Conforme podemos verificar na figura 2.1, a transferência de dados num sistema de comunicações pode ocorrer de cinco maneiras:

• Simplex• Half-duplex• Duplex• Broadcast • Multicast.

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Sistema simplex - A transmissão de dados dá-se apenas num sentido.

Exemplo: transmissão de imagens fotográficas a partir de uma sonda no espaço, em instantes de tempo predeterminados, para uma estação terrestre.

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Sistema half-duplex - A transmissão de dados dá-se nas duas direcções mas alternadamente.

Exemplo: pedido de dados de um utilizador a um servidor remoto e posterior recepção dos dados.

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Sistema duplex - A transmissão de dados dá-se em ambas direcções simultaneamente.

Exemplo: Transmissão de sinais de voz previamente digitalizados nas duas direcções entre dois utilizadores.

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Sistema broadcast - Os dados de saída de uma única fonte são transmitidos a todos os outros dispositivos ligados ao mesmo sistema de comunicações.

Exemplo: transmissão de vários programas de televisão sobre uma rede de cabo a todos os receptores de televisão ligados à rede.

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Sistema multicast - É similar ao sistema broadcast excepto no facto dos dados de saída de uma fonte serem recebidos apenas por um subconjunto de dispositivos ligados ao sistema de comunicações.

Exemplo: videoconferência, que envolve um determinado grupo de computadores ligados a uma rede trocando dados integrados de vídeo e áudio.

Grandezas e medidas

a. O Decibel - O decibel (dB) é uma medida da razão entre duas quantidades, sendo usado para uma grande variedade de medições em acústica, física e eletrônica. O decibel é muito usado na medida da intensidade de sons. É uma unidade de medida adimensional, semelhante à percentagem. A definição do dB é obtida com o uso do logaritmo.

b. Largura de banda - Largura de banda é a medida da faixa de freqüência, em hertz, de um sistema ou sinal.

c. Throughput- (ou taxa de transferência) é a quantidade de dados transferidos de um lugar a outro, ou a quantidade de dados processados em um determinado espaço de tempo, pode-se usar o termo throughput para referir-se a quantidade de dados transferidos em discos rígidos ou em uma rede, por exemplo; tendo como unidades básicas de medidas o Kbps, o Mbps e o Gbps.

d. Bit rate ou bitrate significa taxa de bits ou taxa de transferência de bits. Nas telecomunicações e na computação, o bit rate (às vezes escrito como bitrate) é o número de bits convertidos ou processados por unidade de tempo. O bit rate é medido em 'bits por segundo' (bps ou b/s), muitas vezes utilizado em conjunto com um prefixo SI , como kbps, Mbps, Gbps, etc., de acordo com o seguinte:

1.024 bps = 1 kbps (1 kilobit ou mil bits por segundo) 1.048.576 bps = 1 Mbps (1 megabit ou 1 milhão de bits por segundo) 1.073.741.824 bps = 1 Gbps (1 gigabit ou um bilhão de bits por segundo)

Técnicas de codificação a. Non Return Zero b. Return Zero c. Diferenciais

* Ver Tecnicas Codificação ppt

Introdução:

Em matemática, ciência da computação e telecomunicações detecção e correcção de erros é um assunto de grande importância e relevância na manutenção da integridade dos dados em canais com ruído ou em sistemas de armazenamento não imunes a falhas.

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Detecção e correcção de erros

Definições

Detecção de errosDetecção de erros é a capacidade de detectar erros causados por ruído ou outras causas durante a transmissão de um emissor para um receptor.

Correcção de errosCorrecção de erros, para além da detecção do erro, permite a sua correcção.

ImplementaçãoHá duas formas de implementar um sistema de correcção de erros:

Pedido Automático de Repetição ou ARQ (Automatic repeat request[1]): o transmissor envia os dados e um código de detecção de erros, que permite que o receptor detecte a existência de erros. Se não encontrar erros, envia uma mensagem (um ACK, ou seja, aviso de recepção) ao emissor. Se o emissor não receber o ACK, então é porque a mensagem continha erros e é automaticamente retransmitida.

Correcção Adiantada de erros ou FEC (Forward error correction[2]): O emissor codifica os dados com um código de correcção de erros e envia a mensagem. O receptor descodifica a mensagem que recebe para a forma "mais provável" ou seja, os códigos são implementados de forma a que a quantidade fosse necessária uma quantidade de ruído "improvável" para que a mensagem chegasse errada ao receptor.

Esquemas de detecção de erros

Existem diversos esquemas para se conseguir a detecção de erros de transmissão, e estes esquemas são, na sua maioria, muito simples. Todos os códigos de detecção de erros (incluindo detecção e correcção) transmitem mais informação do que a mensagem original. Na maioria dos esquemas, para além da mensagem, são transmitidos dados de "confirmação" - dados extra (também conhecidos como dados redundantes) que servem para a detecção de erros.

1- Esquemas de repetiçãoExistem algumas variantes deste esquema, mas basicamente consiste em enviar repetição da informação. Por exemplo, se fosse pretendido enviar a mensagem "olá", seria enviada "olá olá olá". Se fosse recebida a mensagem "olá olá olb", como uma das repetições não coincidia, sabia-se que tinha havido um erro. Este esquema é pouco eficiente (transmite 3 vezes os mesmos dados) e pode ser problemático em situações em que o erro ocorre no mesmo sítio - no nosso exemplo "olb olb olb". Neste caso, a mensagem "olb" era detectada como correcta.

2- Esquemas de paridadeAs mensagens são partidas em vários blocos de bits (uns e zeros numa transmissão digital). O número de ocorrências do "1" é contado. Depois é activado um bit de paridade - 1 se o número de "1" for impar e 0 se o número de "1" for par. Quando a mensagem chega, é testado o bit de paridade para verificar se está de acordo com o número de "1" da mensagem. Este esquema tem o problema de falhar quando o número de erros na transmissão é impar. Por exemplo:Mensagem enviada: 10010100 - 3 ocorrências de 1 - 3 é impar - bit de paridade = 1Mensagem recebida: 10010111 - 5 ocorrencias de 1 - 5 é impar - bit de paridade = 1Resultado: a mensagem recebida está errada e é detectada como correcta.

3- Redundância cíclica (CRC)Uma forma mais complexa de detecção e correcção de erros é a utilização de propriedades matemáticas da mensagem a ser transmitida.Este método considera cada bloco de dados da mensagem como um coeficiente polinomial, dividindo-o depois por um outro polinómio predeterminado. Os coeficientes resultantes da divisão são enviados pelo emissor como dados redundantes, para detecção de erros no receptor. No receptor, são novamente calculados os mesmos coeficientes e comparados com os que foram enviados pelo emissor. Se não forem coincidentes, indica que houve um erro na transmissão.

Correcção de erros

Os métodos descritos acima são suficientes para determinar se houve ou não um erro na transmissão de uma mensagem.

Mas nas maiorias das vezes isto não é suficiente. As mensagem têm que ser recebidas sem erros e o mero conhecimento de que existiu um erro não chega. Haveria uma grande vantagem se o receptor pudesse determinar qual foi o erro e corrigi-lo. Isto é possível.

Vejamos o seguinte exemplo:"Se faltarm algmas letrs consguims entndr a mensgm".

Este conceito pode ser aplicado à correcção de erros nas transmissões digitais.

a)Pedido automático de repetição

O Pedido automático de repetição ou ARQ Automatic Repeat-reQuest é um método de controle de erros para transmissões de dados que usa os códigos de detecção de erros para conseguir transmissões confiáveis.

Usa também as mensagens de acknowledgment e/ou não acknowledgement e os timeouts (tempos limites).

Um acknowledgment (ACK) é uma mensagem enviada pelo receptor para o transmissor e que indica que um bloco de dados foi correctamente recepcionado.

Normalmente, quando o emissor não recebe o ACK antes de se esgotar o tempo limite, isto significa que o bloco de dados não foi recepcionado correctamente e retransmite-o.

b) Código de correção de erros (ECC - error-correcting code)

O ECC é um código no qual cada sinal de dados está em conformidade com regras específicas de construção.

Os desvios dessas regras podem ser detectados e corrigidos.

Esta técnica é normalmente usada em armazenamento de dados no computador (por exemplo: memória flash) e em transmissões de dados.

Alguns códigos podem detectar e corrigir um certo número de bits de erros.

Se apenas corrigirem um erro, são chamados códigos de correcção de erro único, ou SEC - single error correcting, e os que conseguem detectar dois erros são chamados de detecção de erro duplo, ou DED - double error detecting.

10. Técnicas de compressão de dados

Classificação da compressão dos dados

A compressão de dados é o acto de reduzir o espaço ocupado por um conjunto de dados num determinado dispositivo ou numa comunicação. Essa operação é realizada através de diversos algoritmos de compressão, reduzindo a quantidade de Bytes para representar um dado, sendo esse dado uma imagem, um texto, ou um arquivo (ficheiro) qualquer.

AAAAB


a. Sem perca de informação – Diz-se que um método de compressão é sem

perdas (em inglês, lossless) se os dados obtidos após a descompressão são idênticos aos dados que se tinha antes da compressão.

Algumas imagens e sons precisam ser reproduzidos de forma exacta, como imagens e gravações para perícias, impressões digitais, etc.

Esta é a forma mais conhecida de se classificar os métodos de compressão de dados.


b. Com perca de informação Por outro lado, algumas situações permitem que

perdas de dados poucos significativos ocorram. Assim, os dados obtidos após a descompressão

não são idênticos aos originais, pois "perderam" as informações irrelevantes, e dizemos então que é um método de compressão com perdas (em inglês, lossy).

AVALIAÇÃO E AUTOAVALIAÇÃO

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