Teleprocessamento

Técnicas de Comunicação de Dados Digitais

Aula 12

Prof. Eduardo Leivas Bastoselbastos@acm.org

Teleprocessamento

Contexto

• Até agora, estávamos focalizados nos atributos de uma transmissão de dados:– características dos sinais– meios de transmissão– codificação de sinais– desempenho da transmissão

• Passamos agora o nosso foco agora para a comunicação de dados

Teleprocessamento

Comunicação de Dados

• Transmissão de um feixe de bits de um dispositivo para outro envolve alto nível de cooperação e acordo entre os elementos envolvidos:

– sincronização– detecção de erros– correção de erros– interfaceamento

Teleprocessamento

Sincronização

• O receptor deve saber a que taxa os bits estão sendo transmitidos de modo que ele possa amostrar a linha nos intervalos apropriados para determinar o valor de cada bit recebido

• Duas técnicas– Transmissão Assíncrona– Transmissão Síncrona

Teleprocessamento

Detecção de Erros

• Essa função é realizada gerando-se um código de detecção de erros que é uma função dos bits que estão sendo transmitidos.

• O código é agregado aos bits transmitidos

• O receptor calcula o código baseado nos bits que chegam e compara-o com o código recebido

Teleprocessamento

Correção de Erros

• Essa função é realizada gerando-se um código que possibilita a correção de erros nos bits transmitidos

• O código é uma função dos bits transmitidos.

• O receptor calcula o código baseado nos bits que chegam e compara-o com o código recebido e é capaz de corrigir certos erros

• Maior overhead e tempo de processamento do que os códigos de correção

Teleprocessamento

Interfaceamento

• Um dispositivo que deseja se comunicar através de um meio de transmissão deve estar conectado através de alguma interface

• A interface define não somente as características elétricas do sinal, mas também os meios de conexão e os procedimentos para o envio e o recebimento de dados

• Ex: RS-232, V.35, V.36, etc..

Sincronismo

Teleprocessamento

• Transmissão Paralela: transmissão simultânea de todos os elementos de um dado código em um instante de tempo

• Utiliza várias vias de transmissão

• Altas velocidades em pequenas distâncias

• Inadequada para grandes distâncias em função do custo

• Ex: transmissão impressora, comunicação interna micro (bus)

Tipos de transmissão

Teleprocessamento

• Transmissão Serial: Transmissão contínua e em sequência dos elementos (bits) em uma única via de transmissão– Adequada para grandes distâncias

– Menor velocidade em relação à transmissão paralela

– Economia (apenas uma via de transmissão)

– Ex: conexão entre micro e roteador via console, conexão entre micro e modem via porta UART, linhas de transmissão

Tipos de transmissão

Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona e Síncrona

• Discussão:

– O que aconteceria se um emissor emitisse simplesmente um fluxo de bits de dados?

A B1 Mbps

1 bit = 1us

Relógio A Relógio B

Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona

• Não existe sincronismo (sinal de clock) de tempo entre emissor e receptor

• Os dados são transmitidos um caractere por vez– De 5 até 8 bits

• A temporização somente necessita ser mantida “dentro” de cada caractere

• Resincronização ocorre entre cada caractere (bit de start)

Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona

• Não existe sincronismo (sinal de clock) de tempo entre emissor e receptor– O emissor e o receptor devem estar de acordo com o tempo de cada bit

transmitido (tempo de bit) Obs: taxa = 1/(tempo de bit)

– O emissor e o receptor devem estar de acordo com os sinais que representam o início e o fim de cada elemento a ser transmitido (aumenta a ineficiência na transmissão)

– Utilizada para comunicações em curtas distâncias e baixas velocidades

A B

sem sincronismo

O sincronismo é obtido em cada caracter

Teleprocessamento

• Universal Asynchronous Receiver Transmiter (UART): CI que implementa a comunicação serial assíncrona RS232C em um PC:

– UART 8250 19.2 kbps

– UART 16450 38.4 kbps

– UART 16550 115.2 kbps

• COM1/COM3

• COM2/COM4

Transmissão AssíncronaUART

Teleprocessamento

Transmissão AssíncronaDelimitação dos caracteres

• Os caracteres são enviados “dentro” de quadros delimitados por elementos de início e fim (bits de start e stop)

• Existem formatos específicos (notação ao lado):– 8N1 - 8 bits para o caractere / sem paridade / 1 bit de stop– 8N2 - 8 bits para o caractere / sem paridade / 2 bits de stop– 8E2 - 8 bits para o caractere / paridade par / 2 bits de stop– 7N1 - 7 bits para o caractere / sem paridade / 1 bit de stop– 8O1 - 8 bits para o caractere / paridade ímpar / 1 bit de stop

Teleprocessamento

Transmissão AssíncronaDelimitação dos caracteres

• Em uma transmissão assíncrona, devem-se definidos anteriormente:

– taxa de transmissão (para a amostragem “dentro” do caractere)

– formato da transmissão (Ex: 8N1)

DTEa DTEb115K2/8N1

Relógio A Relógio B

Teleprocessamento

Transmissão AssíncronaDelimitação dos caracteres

• Em uma transmissão assíncrona, devem-se definidos anteriormente:

– taxa de transmissão (para a amostragem “dentro” do caractere)

– formato da transmissão (Ex: 8N1)

Teleprocessamento

Transmisão Assíncrona

NRZ-L

Teleprocessamento

Transmisão Assíncrona

Teleprocessamento

Transmisão AssíncronaCaracterísticas

• Simples

• Custo baixo

• Overhead alto por caractere.– Ex: 8N1 - 20% de overhead (2 em cada 10 caracteres enviados são utilizados para controle)

– Calcule o overhead de uma transmissão com os seguintes formatos:

• 7E2

• 8N2

• Poderia-se aumentar o número de bits/caractere– acumulação de erros de “amostragem” (drifting)

Teleprocessamento

Transmisão AssíncronaExercício

• Verifique a configuração serial da porta COM1 do seu microcomputador através do programa Hyperterminal (Iniciar->Programas->Acessórios->Hyperterminal)

• Pesquise na Internet os seguintes termos:– controle de fluxo por hardware (CTS/RTS)– controle de fluxo por software (XON/XOFF)

Teleprocessamento

Transmisão Síncrona

• Envio de blocos de bits em um fluxo contínuo sem códigos de início e fim

• Os blocos podem possuir tamanhos variados de bits

• Os relógios do emissor e receptor devem estar sincronizados para evitar drifting:– clock separado entre emissor e receptor

– colocação da informação de clock dentro do sinal a ser transmitido (Manchester)

• Outro nível de sincronização necessária:– códigos para delimitar o início e o fim de cada bloco (frame) DENTRO

do fluxo contínuo (técnica de framing)

Teleprocessamento

Transmisão Síncrona

• Permite a utilização de técnicas sofisticadas de detecção e correção de erros (CRC)

• Mais eficiente (mais informação útil enviada por unidade de tempo)

• Ex: E1, HDCL, SDH/SONET

CRC

preâmbulo

Teleprocessamento

Transmisão Síncrona

A B

com sincronismo

“A cada 125us existe um quadro (sistema E1)”

“A cada 125us existe um quadro (sistema E1)”

125 250

podem existir delimitadoresde quadro (framing)

Teleprocessamento

Transmisão Síncrona

• HDLC

– 48 bits de controle

– bloco de 1000 caracteres

– 1000 x 8bits = 8000bits

– overhead = (48/8000) = 0,006 (0,6%)

Teleprocessamento

total de bits de dados transmitidos

total de bits transmitidos=Eficiência

total de bits de controle transmitidos

total de bits transmitidos=Overhead

Exercício: Calcule a eficiência e o overhead de uma célula ATM cujo tamanho é 53bytes e o header possui 5bytes.

Eficiência x Overhead

Detecção de Erros

Teleprocessamento

Tipos de Erros

• Um erro ocorre quando bits são alterados durante a transmissão– erros de um único bit

• um bit alterado• bits adjacentes não alterados• ruído branco (atrapalha o receptor na detecção)

– erros em “rajadas” (bursts)• Um erro de tamanho B é uma seqüência contígua de B bits na

qual o primeiro e o último e qualquer número de bits intermediários estão errados

• Ruído impulsivo• Maior em altas taxas

Teleprocessamento

Processo de Detecão de Erros

Bits adicionais para a detecção do erro

Teleprocessamento

Verificação de Paridade

• Técnica mais simples de detecção de erros

• Um único bit é adicionado no final do bloco de dados

• O valor do bit de paridade é selecionado de tal forma que o número de bits “1” resultante é:– par paridade par

– ímpar paridade ímpar

• Ex: caractere G (10010101)– transmissão com paridade par 100101010– transmissão com paridade ímpar 100101011

Teleprocessamento

Verificação de Paridade

• Problema se dois (ou qualquer número par de bits é invertido)– Ex: Simule a emissão e recepção das seqüências abaixo com a

inversão dos bits selecionados. O que acontece?

– 01011100– 01011110

• Ineficaz em virtude de ruídos impulsivos (que afeta vários bits), especialmente em altas taxas de transmissão

Teleprocessamento

Cálculo da Paridade

0 1

0

1

0

01

1

xor

not

Teleprocessamento

Cálculo da Paridade

• Calcule a paridade par e ímpar das seguintes sequências binárias utilizando o operador XOR:

– 01010101– 11111000– 10101011– 11100011

Teleprocessamento

Técnicas de Comunicação de Dados Digitais

Aula 12

Prof. Eduardo Leivas Bastoselbastos@acm.org