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Sistemas de Comunicação de Dados

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TELECOMUNICAÇÕES
CAPÍTULO II - CATEGORIA DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS
1. INTRODUÇÃO
	Sistemas de transmissão de dados possuem uma grande variedade de aplicações, devendo possuir características de acordo com a aplicação específica.
	Provavelmente, a forma mais comum de sistema é aquela em que temos vários terminais remotos manuseados por vários usuários, conectados a um computador. As características de resposta e a forma utilizada para envio dos dados definem o tipo de sistema em questão.
2. SISTEMAS ON-LINE e OFF-LINE
	Muitos sistemas não requerem características de resposta em TEMPO REAL (real-time), e são utilizados meramente para mover uma quantidade de dados de um ponto a outro. O link de comunicação, neste caso, pode ser on-line ou off-line. Um sistema ON-LINE pode ser definido como aquele em que os dados de entrada são enviados diretamente ao host, do ponto de origem, e/ou os dados de saída são transmitidos diretamente ao ponto em que eles serão usados; estágios intermediários de armazenagem de dados (disco magnético, por exemplo) são evitados neste tipo de sistema. No sistema OFF-LINE os dados de entrada não são enviados diretamente ao host, mas são armazenados em algum meio intermediário (discos magnéticos, fitas magnéticas, etc...) para posterior processamento. Os dispositivos off-line são utilizados para preparação de uma fita, disco ou cartão, para posterior transmissão. Neste caso, o terminal é conectado a uma perfuradora de cartão ou gravadora de disco/fita. Posteriormente esses dados são transmitidos ao host utilizando-se de um equipamento on-line (leitora de cartão, fita ou disco). De um modo geral, os dados oriundos do terminal são gravados na “memória” intermediária em baixa velocidade e, posteriormente, transmitidos ao host em alta velocidade. Note, ainda, que no sistema off-line não há comunicação direta entre o terminal e o host.
3. SISTEMAS INTERATIVOS E NÃO-INTERATIVOS
	Sistemas off-line são sistemas não-interativos, uma vez que o host não está diretamente conectado ao ponto de origem de dados.
	Alguns sistemas on-line podem também ser não-interativos. O host, neste caso, pode simplesmente receber uma transmissão batch e não ter necessidade de respondê-la. Esses sistemas, muitas vezes, possuem resposta interativa somente no que diz respeito à mensagem de confirmação da recepção correta da mensagem.
	A maior parte das transmissões em que operadores humanos estão envolvidos é interativa; de fato, não constitui um bom design aquele em que o operador fica sem saber se a operação requerida foi completada com sucesso ou não. Em terminais de baixo custo, entretanto, podemos ter a implementação de forma não-interativa.
	Para sistemas não-interativos, ou sistemas que possuem um nível de resposta bastante rudimentar, existe fluxo de dados considerável em apenas um sentido (entretanto, na maioria das vezes, necessitamos do canal de retorno para transmissão de sinais de controle). Em sistemas interativos, por outro lado, podemos ter um grande fluxo de informações em ambas as direções.
	A figura 2.1 ilustra algumas categorias de sistemas de transmissão de dados.
 
Figura 2.1 - Categorias de Sistemas de Transmissão de Dados.
4. QUANTIDADE DE DADOS TRANSMITIDOS
	A quantidade de dados transmitidos varia enormemente de um sistema para outro. Em um extremo, um arquivo inteiro é transmitido; no outro, necessitamos apenas indicar uma condição sim/não (que pode ser feito com 1 bit). Algumas vezes uma única transação é transmitida; em outras, as transações são agrupadas e transmitidas de forma batch. A transmissão batch é escolhida quando nenhuma ação imediata é requerida, uma vez que esta transmissão é menos dispendiosa.
5. TEMPO PARA TRANSMISSÃO
	O tempo requerido para a transmissão dos dados e obtenção da resposta à ação solicitada depende de cada sistema em particular. Em sistemas onde os dados são transmitidos de forma BATCH, os tempos envolvidos podem ser da ordem de horas. Já em sistemas onde há um diálogo homem-máquina, devemos informar ao operador o resultado das ações executadas, dentro de um prazo que não cause desconforto ou insatisfação ao mesmo; nestes sistemas, tempos da ordem de 1 a 5 segundos são valores comuns. Ainda, existem outros tipos de sistema onde os dados transmitidos são analisados pelo host e utilizados para controlar o processamento de determinados equipamentos. Esses sistemas operam, de um modo geral, no modo REAL-TIME, onde o tempo de resposta gira em torno de milisegundos (podendo chegar, em alguns casos, a alguns minutos).
	Neste ponto é conveniente definirmos tempos de resposta (para um sistema com operador) e tempo de “entrega”- delivery time - (para sistemas não-interativos):
- Tempo de Resposta: é o intervalo de tempo decorrido entre o instante em que o operador pressiona a última tecla de entrada e o instante em que o terminal mostra o primeiro caracter da mensagem de resposta;
	
- Tempo de Entrega: é o intervalo de tempo entre o início da transmissão dos dados (pelo terminal transmissor) e a recepção completa dos mesmos (pelo terminal receptor)
6. SISTEMAS DE TEMPO-COMPARTILHADO (TIME-SHARING)
	Vamos admitir um sistema onde os dados são coletados por um terminal de baixa velocidade e enviados diretamente ao host para processamento. A velocidade com que os dados são manipulados pelo terminal (digitados, lidos e interpretados pelo operador) é muitas vezes inferior à velocidade de processamento do host. Assim, parece natural que aproveitemos os intervalos de processamento para um dado terminal para processar dados de outros terminais. Esta idéia dá origem ao sistema em tempo-compartilhado.
	No sistema em tempo-compartilhado, a capacidade de processamento é utilizada por vários usuários. Assim, quando o computador termina (ou interrompe temporariamente) o processamento de um usuário, ele desvia sua atenção para outro usuário.
	Dependendo da forma de implementação do sistema, os usuários tem a impressão de que estão sendo atendidos ao mesmo tempo, quando na verdade o atendimento não pode ser simultâneo. Ainda, podemos ter usuários com maior prioridade de atendimento, que terão seus processamentos terminados mais rapidamente que o processamento dos demais.
7. TIPOS DE SISTEMA
	Para encerrarmos esta unidade, fornecemos na tabela 2.1 uma lista de alguns tipos de sistemas de transmissão de dados, com suas respectivas características.
	
	ON-LINE
 OU 
OFF-LINE
	
INTERATIVO ?
	TEMPO DE RESPOSTA TÍPICO
	TEMPO DE ENTREGA 
TÍPICO
	SISTEMA DE COLETA DE DADOS
	
ON ou OFF
	
SIM ou NÃO
	
1 - 5 s
	
-
	SISTEMA DE ALARME
	ON
	SIM ou NÃO
	1 - 20 s
	-
	MONITOR MÁQUINAS
	ON ou OFF
	SIM ou NÃO
	GRANDE VARIAÇÃO
	-
	TELEMETRIA
	ON ou OFF
	SIM ou NÃO
	-
	CURTO
	CONTROLE DE PROCESSO
	ON
	SIM ou NÃO
	1s - 10 min.
	-
	TRANSMISSÃO
BATCH
	ON ou OFF
	NÃO
	
	DEPENDE DO
BATCH
	TRANSMISSAO
INTERCOMPUT.
	ON
	SIM
	0.1 - 1 s
	-
	SISTEMAS COMERCIAIS TEMPO-REAL*
	
ON
	
SIM
	
1 - 5 s
	
-
* Reservas de Companhias Aéreas
 Sistemas Bancários
 Sistema POS
 Informações de Crédito
 TEF
8. BIBLIOGRAFIA
1) MARTIM, James. Introduction to Teleprocessing. Prentice-Hall, Inc. New Jersey, 1972.
2) FREEMAN, Roger L.. Telecommunication System Engineering. John Wiley & New York, 1980. 
CAPÍTULO III - MODOS DE TRANSMISSÃO
1. INTRODUÇÃO
	A linha de comunicação é o meio que transporta a mensagem em um sistema de comunicação de dados. Freqüentemente, o meio utilizado é uma linha telefônica (discada ou dedicada). Ou seja, na maioria dos casos, utilizamos a Rede Telefônica - aproveitando seu alcance e flexibilidade - como meio de transmissão para a rede de comunicação de dados.
	No design de um sistema de processamento de dados devemos definir se a linha deve transmitir os dados em uma direção apenas ou em ambas. Se a transmissão for em ambas direções, precisamos definir se a transmissão pode ser feita simultaneamente nas duas direções. Ainda, temos outras considerações a fazer no tocante a:
	-Transmissão serial/paralela;
	- Transmissão síncrona/assíncrona;
	
	Neste item, definiremos as várias opções de definição do tipo de transmissão.
2. TRANSMISSÃO SIMPLEX
	Um canal simplex é aquele em que as transmissões de dados são unidirecionais; ou seja, as informações podem ser enviadas somente em uma direção (note que uma linha de comunicação pode possuir um ou mais canais de comunicação). Transmissões de emissoras de rádio e TV são um exemplo de transmissão simplex, a informação sempre flui no sentido emissora receptor. As figuras 3.1 e 3.2 ilustram a idéia de um sistema simplex.
Figura 3.1 - Exemplo de Transmissão Simplex.
Figura 3.2 - Exemplo de Transmissão Simplex.
3. TRANSMISSÃO HALF-DUPLEX
	No modo half-duplex podemos ter transmissão de dados em ambos os sentidos, porém não simultaneamente. Ou seja, teremos informações sendo transmitidas ora em um sentido ora em outro. Assim, neste sistema, os equipamentos envolvidos devem ser capazes tanto de transmitir quanto de receber.
	Um exemplo bastante simples de um sistema half-duplex é uma conversa entre duas pessoas educadas, onde um fala de cada vez. As figuras 3.3 e 3.4 mostram outros exemplos de sistemas half-duplex.
Figura 3.3 - Exemplo de Sistema Half-Duplex.
Figura 3.4 - Exemplo de Sistema Half-Duplex.
	Uma característica importante no sistema half-duplex é o tempo de reversão do sentido de transmissão (system turnaround time). O turnaround time do sistema é a combinação do tempo de reação, tempo que o operador (ou equipamento) leva para reconhecer o fim da transmissão, e o tempo de reversão da linha, tempo gasto para chavear o sistema de forma a permitir a transmissão em sentido reverso (tempo de mudança das chaves da figura 3.4 para as posições R - sala A - e T - sala B). O tempo de reversão do sistema (system turnaround time) pode influir no desempenho global do sistema, dependendo das características do mesmo; devendo, neste caso, ser considerado nos cálculos.
4. TRANSMISSÃO FULL-DUPLEX
	No modo de transmissão full-duplex podemos ter fluxo de informações em ambos os sentidos simultaneamente. Usualmente, um canal transporta informação em um sentido enquanto o outro transporta informação em sentido reverso. Desta forma, os equipamentos envolvidos devem ser capazes de receber e transmitir dados simultaneamente. As figuras 3.5 e 3.6 ilustram a idéia de sistemas full-duplex.
Figura 3.5 - Exemplo de Sistema Full-Duplex.
Figura 3.6 - Exemplo de Sistema Full-Duplex.
	Vale a pena comentar que, as vezes, os equipamentos do sistema permitem a implantação de um modo full-duplex; mas, por limitação dos operadores, a transmissão não é efetivamente full-duplex. Isto acontece pois, possivelmente, o operador não conseguirá interpretar a mensagem que está chegando e transmitir sua mensagem simultaneamente. Neste caso, o tempo de reação (definido anteriormente) continua existindo. No entanto, o tempo total de reversão do sistema é sensivelmente reduzido, uma vez que o tempo de reversão da linha é eliminado.
	Em muitas aplicações temos dados fluindo em uma determinada direção e sinais de controle fluindo em outra. Ainda, muitas vezes, temos capacidades de transmissão diferentes para cada um dos canais (por exemplo, podemos ter uma taxa de 1.200 BPS em uma direção e uma taxa de 75 BPS em outra).
5. OPERAÇÃO A DOIS FIOS E QUATRO FIOS
	Operação a dois fios, como o próprio nome indica, envolve um meio de transmissão com dois fios (um sinal e uma referência) ou uma configuração que seja equivalente a termos somente dois fios (vide figura 3.4). Da mesma forma, uma operação a 4 fios envolve um meio de transmissão com 4 fios (vide figura 3.6) ou alguma configuração equivalente.
	Na operação a dois fios podemos ter transmissões half-duplex ou full-duplex. Para operações full-duplex, os sinais trafegando em direções opostas devem ocupar “espaços” diferentes no espectro de freqüência, de forma que não haja interferência de um sinal no outro. Em se utilizando a Rede Pública de Telefonia, a operação full-duplex a dois fios só é possível para transmissões a baixas velocidades (1200 bps, 2400 bps, por exemplo). Assim, para trabalharmos a altas velocidades no modo full-duplex necessitamos, geralmente, de um circuito a 4 fios (OBS: Hoje, já começam a surgir MODEMs nacionais trabalhando no padrão CCITT V.32, que opera a 9600 bps full-duplex a dois fios).
	Com operação a 4 fios, os sinais que propagam em direções opostas utilizam-se de meios físicos separados. Desta forma, eles podem ocupar o mesmo “espaço” no espectro de freqüência. Por termos meios físicos independentes, a operação a quatro fios provê um maior grau de isolação entre as informações, mas, também, possuem um custo mais elevado.
6. TRANSMISSÃO PARALELA E TRANSMISSÃO SERIAL
	Dados digitais podem ser enviados sobre linhas de comunicação no modo serial ou no modo paralelo. O fluxo de dados, normalmente, é dividido em caracteres, que por sua vez são compostos de bits. Os dados podem ser transmitidos de forma serial por caracter e serial por bit (denominado transmissão serial) ou de forma serial por caracter e paralela por bit (denominado transmissão paralela).
6.1. TRANSMISSÃO PARALELA
	Para exemplificar, suponha que os caracteres da mensagem são compostos de 8 bits. Em uma transmissão paralela, os 8 bits de cada caracter são transmitidos simultaneamente. A figura 3.7 ilustra esta transmissão.
Figura 3.7 - Transmissão Paralela.
	Este tipo de transmissão, se por um lado possui a vantagem de não necessitar de um circuito para decidir a que caracter pertence cada bit que chega, por outro tem a desvantagem de necessitar de vários caminhos de comunicação (OBS: existem sistemas em que cada bit é representado por um tom, e a transmissão paralela pode ser feita sobre uma única linha).
	A transmissão paralela é freqüentemente utilizada para comunicação entre um computador e seus periféricos, uma vez que este tipo de transmissão permite que se faça transferência de dados a altas taxas. Em comunicações onde distâncias maiores são envolvidas, normalmente utiliza-se a comunicação serial.
6.2. TRANSMISSÃO SERIAL
	Este é o método de transmissão mais comumente utilizado em Redes de Comunicação de Dados. Aqui, os bits de cada caracter são transmitidos um a um, como mostrado na figura 3.8.
Figura 3.8 - Transmissão Serial.
	Note que, neste caso, o receptor deve ser capaz de remontar os caracteres.
	O receptor de uma transmissão serial apresenta dois problemas no tocante a sincronismo: alcançar o sincronismo a nível de bit e a nível de caracter.
6.3. SINCRONISMO A NÍVEL DE BIT
	O receptor deve ser capaz de interpretar corretamente o padrão de bits gerado pela fonte. Assim, o receptor deve saber em que instantes ele deve “olhar” para a linha, de forma a pode “ler” os bits que estão chegando. Para superar este problema podemos colocar um circuito de clock em cada extremidade da linha, como mostra a figura 3.9.
Figura 3.9 - Circuito de clock para obter sincronismo de bit.
	O clock da fonte indica a freqüência com que os bits são colocados na linha, enquanto o clock do receptor indica a freqüência com que o mesmo deve “olhar” para a linha, a fim de capturar a informação transmitida.
	O receptor deve, baseado em seu clock, amostrar a linha de forma a obter as informações transmitidas. O instante de amostragem é decisivo para o desempenho do sistema. Idealmente a amostragem deve ser feita no centro do bit, de forma a diminuir a probabilidade de se interpretar erroneamente a informação.
	Na prática temos clocks independentes em cada extremidade da linha e, provavelmente, teremos alguma diferença na freqüência (mesmo que muito pequena). Esta diferença acarretará, ao longo do tempo, problemas na “amostragem” dos bits recebidos. Para contornarmos este problema devemos fazer uma ressincronização periódica do sistema. Como veremos em itens posteriores, existem várias técnicas para esta ressincronização.
6.4. SINCRONISMO A NÍVEL DE CARACTER
	O receptor deve, além de ser capazde atingir o sincronismo a nível de bit, possuir alguma forma de alcançar o sincronismo a nível de caracter. Ou seja, ele deve ser capaz de determinar a que caracter cada um dos bits pertence. Se o receptor conhece a taxa de bits e o número de bits de um caracter, ele pode “separar” os caracteres transmitidos, bastando para isso que se possa identificar o primeiro bit dos caracteres transmitidos.
	Comumente, temos dois caminhos para determinar qual o primeiro bit de um caracter que está para chegar. Um caminho se utiliza da técnica conhecida como transmissão síncrona, enquanto o outro se utiliza da técnica conhecida como transmissão assíncrona.
7. TRANSMISSÃO SÍNCRONA
	Em transmissões síncronas os caracteres são enviados de forma contínua. Por exemplo, podemos ter um bloco de dados composto de 100 caracteres, enviados de uma só vez. Aqui, o último bit de um caracter é imediatamente seguido do primeiro bit do próximo caracter.
	Assim, na transmissão síncrona a mensagem é dividida em blocos, que por sua vez são divididos em caracteres. Não há a presença de bits de start/stop nos caracteres e não há pausa de transmissão entre caracteres. O transmissor e o receptor devem estar em perfeito sincronismo pela duração do bloco, de tal forma que o receptor possa, reconhecendo o primeiro bit do caracter, distinguir todos os caracteres transmitidos.
	Para que o receptor possa detectar o primeiro bit do primeiro caracter, nós precedemos cada bloco de dados por um padrão de sincronismo. O padrão de sincronismo não é, usualmente, composto de um único caracter. Isto é feito para evitar que o receptor interprete erroneamente um caracter de mensagem como sendo o caracter de SYN (sincronização falsa). Note que o receptor “olha” continuamente para os bits recebidos, em busca do padrão de sincronismo. A figura 3.10 ilustra a ocorrência de uma sincronização falsa (para o caso de termos um único caracter SYN).
Figura 3.10 - Ocorrência de falso SYN.
	Para contornar o problema de falso sincronismo utilizamos, como padrão, mais de um caracter (a quantidade depende do sistema). Na maioria dos casos, o padrão de sincronismo é composto de dois caracteres, iguais ou não. O receptor “olha” constantemente para a linha em busca do primeiro caracter. Ao encontrá-lo, ele aguarda a recepção de 2. caracter de sincronismo, logo a seguir. Se isto ocorrer, o receptor toma como verdadeiro o padrão de sincronismo. Se o segundo caracter não for o caracter SYN, o receptor interpreta uma sincronização falsa e volta a esperar o primeiro caracter SYN. A figura 3.11 ilustra uma transmissão síncrona, enquanto a figura 3.12 exemplifica a transmissão da palavra DATA, no modo síncrono.
Figura 3.11 - Transmissão síncrona.
		1111 01101000 01101000 00010001 11000001 11010001
		 SYN SYN D		 A		 T
		11000001 111111
					 t
Figura 3.12 - Exemplo de transmissão síncrona.
	Em sistemas que utilizam transmissão síncrona os terminais, usualmente, devem possuir capacidade de buffer. Isto se faz necessário por dois motivos.
	- O operador é incapaz de manter o sincronismo entre caracteres;
	- A velocidade de transmissão é alta comparada à velocidade com que o operador é capaz 	de entrar com os dados.
	Para contornar estes problemas, o terminal armazena os dados em uma memória e os envia posteriormente (ao fim da mensagem ou a cada vez que o buffer se completar). A figura 3.13 ilustra esta idéia.
Figura 3.13 - Terminais com buffer.
	Um bloco de bits enviado de forma síncrona deve possuir algumas características. Como já vimos, ele deve iniciar com um padrão de sincronismo e, normalmente, termina com um (ou mais) caracter(es) de check de erro. Ainda, o bloco pode ser de tamanho fixo ou variável. Na maioria dos sistemas, a utilização de blocos com tamanho fixo faz com que freqüentemente sejam introduzidos caracteres brancos para completar o bloco (diminuindo a eficiência). Assim, é mais usual utilizar blocos de tamanho variável. Neste caso, devemos ter um padrão (caracter) que indique o fim do bloco. Este padrão (caracter) normalmente é enviado imediatamente antes do caracter de check de erro.
	Após o padrão de sincronismo podemos ter o endereço para onde a mensagem vai ser enviada e/ou de onde ela está sendo enviada. Ainda, é possível que a mensagem a ser enviada ultrapasse o tamanho máximo de bloco permitido para o sistema. Neste caso, a mensagem é dividida em blocos e teremos um caracter que indicará que houve a segmentação da mensagem.
8. TRANSMISSÃO ASSÍNCRONA
	A transmissão assíncrona é freqüentemente chamada de transmissão start-stop. Aqui, um caracter é enviado de cada vez. O caracter é inicializado por um sinal de start, mostrado na figura 3.14 como sendo um nível 0 na linha, e finalizado por um sinal de stop, mostrado como um nível 1 (o sinal de stop pode ser composto de 1 ou mais bits). Os pulsos entre os bits de start e stop é que compõe o caracter. Entre caracteres a linha permanece no estado 1.
Figura 3.14 - Transmissão assíncrona.
	No modo assíncrono o tempo entre caracteres pode variar enormemente de sistema para sistema (podemos ter um após o outro ou grande intervalos entre eles). O receptor reconhece o início de um caracter detectando o bit de start. A figura 3.15 ilustra um caracter transmitido assincronamente.
Figura 3.15 - Transmissão assíncrona.
	Quando o receptor detecta uma transmissão do estado 1 para o estado 0, ele dá um “start” no clock. Metade de um bit mais tarde, o receptor “amostra” a linha para verificar se ela está no estado zero. Se isto ocorre, o receptor aceita o zero como start bit, e passa a amostrar a linha a intervalos de um bit. Se, de outra forma, o receptor detecta um nível 1 ao amostrar inicialmente a linha, ele admite que a transição de 1 para 0 se deveu a um ruído na linha, voltando ao estado de espera.
	O clock do receptor é, assim, ressincronizado ao início de cada caracter, e nós podemos tolerar pequenas variações entre os clocks do receptor e do transmissor. Ao fim de cada caracter um sinal de stop é transmitido para permitir que o receptor se estabilize, antenas da transmissão de outro caracter.
	A transmissão assíncrona é usualmente utilizada com terminais sem buffer (de baixo custo), em que o operador envia dados à linha a intervalos aproximadamente randômicos.
9. EFICIÊNCIA DE TRANSMISSÃO
	Em um sistema com 1 start bit, 1 stop bit e oito bits de informação por caracter, temos um total de 10 bits transmitidos para cada caracter. Se os caracteres forem transmitidos sem intervalo (um logo após o outro), temos a máxima eficiência de transmissão possível, que neste caso é de 80%.
	Vamos agora admitir uma transmissão síncrona com um bloco de 240 caracteres mais 3 caracteres de sincronismo, o que resulta em (240 + 3) x 8 = 1944 bits transmitidos. Neste caso, a relação entre a informação transferida e o número total de bits transmitidos é (1920/1944) = 0,99, o que resulta em 99% de eficiência.
	Aparentemente, quanto maior o bloco maior a eficiência . Entretanto, com blocos muito grandes a probabilidade de erro aumenta, e teremos uma maior taxa de retransmissão, diminuindo a eficiência.
	Baseado nos resultados acima verificamos que a transmissão síncrona apresenta uma eficiência bem superior a transmissão assíncrona. Esta situação pode se reverter se trabalharmos com blocos pequenos. Por exemplo, para um bloco com 12 caracteres mais 3 caracteres de sincronismo temos uma eficiência de 80%. Assim, podemos concluir que a transmissão assíncrona é mais eficiente para mensagens curtas, e a transmissão síncrona é mais eficiente para mensagens maiores.
	Em geral, a transmissão síncrona usa o canal de comunicação mais eficientemente que a transmissão assíncrona. Um canal capaz de transmitir 4800 bits por segundo pode manusear cerca de 600 caracteres ASCII por segundo no modo síncrono e apenas 480 caracteres por segundo no modo assíncrono (assumindo um sinal de stop de um bit).
	A vantagem da transmissão assíncrona éque equipamentos simples e baratos podem ser utilizados. Esta diferença de custo, entretanto, decrementada a cada dia com o progresso da tecnologia.
10. BIBLIOGRAFIA
1) HOUSLEY, Trevor. Data Communications and Teleprocessing Systems. Prentice-Hall, Inc. 	New Jersey.
2) MARTIM, James. Introduction to Teleprocessing. Prentice-Hall, Inc. New Jersey, 1972.
3) TOMASI, Wayne. Advanced Electronic Communications Systems. Prentice-Hall, Inc. New 	Jersey, 1987.
CAPÍTULO IV - CÓDIGOS DE TRANSMISSÃO
1. INTRODUÇÃO
	Em sistemas de Comunicação de dados nós, usualmente, desejamos transmitir um conjunto de caracteres representando letras, números ou símbolos especiais. A informação a ser transmitida normalmente está na forma que um humano pode entender, e nós devemos reconstituí-la, no destino, também na forma que um humano possa entender, ou que o computador possa manusear. Para que a informação seja transmitida, a mesma deve ser codificada de forma que a linha possa “manuseá-la”, o receptor por sua vez decodifica a informação, colocando-a novamente na forma em que possa ser entendida (pelo homem ou pelo computador). A utilização de códigos para transmissão de informações (dados) remonta ao início do século, com a criação do famoso código Morse. A figura 4.1 ilustra a idéia de codificação.
Figura 4.1 - Codificação.
	Os códigos de comunicação de dados são baseados no sistema binário. O sistema binário é aquele em que os dados podem assumir dois estados (estado 0 e estado 1). Os caracteres a serem transmitidos são representados por um conjunto de n bits, onde o valor de n depende do código, sendo freqüentemente 5,6,7 ou 8. Com n bits nós podemos ter 2 elevado a n combinações. Para um código com caracteres de 5 bits são 32 combinações, para 6 são 64, para 7 são 128, e para 8 são 256. Devemos salientar entretanto, que um código com caracteres de n bits não pode, normalmente, representar 2 elevado a n símbolos diferentes de informação, pois algumas combinações são, freqüentemente, utilizadas como caracteres de controle.
2. CÓDIGO BAUDOT
	O código Baudot foi desenvolvido por um Engenheiro Postal Francês, Thomas Murray, em 1875. Este código é chamado, na versão CCITT, de Alfabeto No 2 CCITT, sendo também denominado Alfabeto Internacional No 2. O CCITT (Internal Telegraph and Telephone Consultative Committee) é um órgão internacional que define padrões para telefonia e telegrafia e, também, comunicação de dados (os padrões CCITT são atualmente denominados recomendações). Este é o código utilizado na Rede Internacional de Telex, sendo, por isso, freqüentemente chamado de código Telex. O código Baudot é, também, largamente utilizado em Redes Privadas de Telegrafia.
	O código Baudot possui caracteres com 5 bits. Com 5 bits temos somente 32 combinações possíveis, que são insuficientes para representar as 26 letras do alfabeto, os 10 dígitos e mais os caracteres de pontuação e controle. Para estender a capacidade de manusear caracteres, contornando o problema, o código Baudot utiliza caracteres de extensão, denominados caracter de mudança para letra (LTRS ou LS) e caracter de mudança para figura (FIGS ou FS).
	A figura 4.2 nos mostra a “carta” de conversão do código Baudot, na versão CCITT. Olhando para esta figura vemos que cada combinação binária pode representar dois símbolos - uma letra ou uma figura. Os caracteres de mudança (LS e FS) indicarão em que coluna estamos operando (letra ou figura). Ainda, vemos nesta figura que o caracter de mudança para letra é representado por uma seta para baixo, e o caracter de mudança para figura é representado por uma seta para cima. Esses caracteres operam de forma semelhante à tecla de CAPS LOCK dos microcomputadores.
	Quando um caracter de mudança para figura é enviado, todos os caracteres após este representarão figuras (terceira coluna da figura 4.2) até que um caracter de mudança para letra seja enviado. Esse mecanismo de mudança do significado da seqüência binária é conhecido como mecanismo de ESCAPE. Os caracteres LS e FS são denominados caracteres de escape. A utilização de caracteres de escape - ou combinações de caracteres - possibilita um grande incremento no número total de caracteres que podem ser representados. Em alguns casos o caracter de escape modifica o significado de todos os caracteres que o seguem, até que um outro caracter de escape seja enviado (como no código Baudot). Em outros casos, o caracter de escape modifica o significado apenas do caracter imediatamente a seguir (como no código militar Fieldata), permitindo que caracteres especiais sejam inseridos ao desejo do usuário.
Figura 4.2 - Código Baudot - Versão CCITT.
	Para exemplificar a utilização dos caracteres de escape seja a mensagem.
	AV JOÃO DE CAMARGO, 510
	Com os caracteres de escape temos:
	(LS)AV JOÃO DE CAMARGO(FS), 510
3. CÓDIGO ASCII (AMERICAN STANDARD CODE FOR INFORMATION INTERCHANGE)
	O código ASCII é um código de 8 bits (caracteres de 8 bits) onde 7 bits são de informação e 1 bit é de check de paridade, largamente utilizado em transmissão de dados. Existem várias versões com diferentes nomes, mas todos se referem basicamente ao mesmo código. A versão CCITT é conhecida como Alfabeto CCITT N. 5 ou Alfabeto Internacional N. 5.
	Com sete bits de informação podemos formar 128 combinações, que é suficiente para representar todo o conjunto de caracteres alfanuméricos (maiúsculos e minúsculos) e ainda caracteres gráficos e de controle. Um método comum de representar o conjunto de caracteres é mostrado na “carta” da figura 4.3. Esta carta é formada de 8 colunas e 16 linhas. As colunas são numeradas de 0 a 7, sendo que os três bits mais significativos do caracter (b7,b6,b5) indicam a que coluna estamos nos referindo. As linhas são numeradas de 0 a 15, e são apontadas pelos 4 bits menos significativos do caracter (b4,b3,b2,b1).
Figura 4.3 - Carta para o código ASCII - Versão CCITT.
	PALAVRA
	b7
	b6
	b5
	b4
	b3
	b2
	b1
	C
	1
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	U
	1
	0
	1
	0
	1
	0
	1
	R
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	S
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	1
	O
	1
	0
	0
	1
	1
	1
	1
	Para exemplificar a utilização da carta acima, seja representar a palavra CURSO, em ASCII:
		
	Outra forma de identificar um caracter na carta, é simplesmente indicar a coluna e a linha a que o mesmo pertence. Assim, para a palavra CURSO teríamos:
		
	PALAVRA
	COLUNA / LINHA
	C
	4/03
	U
	5/05
	R
	5/02
	S
	5/03
	O
	4/15
	
	
	Passaremos agora a examinar as mais importantes características do conjunto de caracteres do código ASCII. Se olharmos a figura 4.3, verificamos que as duas colunas da esquerda (coluna zero e coluna um) contém caracteres de controle, e as 6 colunas restantes contém caracteres de informação, que são utilizados para codificar as mensagens a serem transmitidas (com exceção do caracter DEL, na posição 7/15, que é caracter de controle).
3.1. CARACTERES DE CONTROLE
	Os caracteres de controle do código ASCII podem ser divididos em 4 classes genéricas, que são:
	- Controle de Transmissão: Usado para controlar o fluxo de dados ao longo da linha.
	- Controle de Formato: Usado para controlar o layout físico da informação na impressão ou 	display.
	- Controle de Dispositivo: Usado fundamentalmente para controlar dispositivos auxiliares.
	- Separador de Informações: Disponível para uso como elementos delimitadores de dados.		
3.1.1. CONTROLE DE TRANSMISSÃO
	Os caracteres de controle de transmissão são utilizados para duas finalidades principais: eles são utilizados para emoldurar a mensagem em uma forma que possa ser facilmente reconhecida pelo receptor, e são também utilizados para ajudar no controle do fluxo de dados na rede.
3.1.1.1. FORMATO DA MENSAGEM
	A informação contida em uma mensagem é chamada de texto. Quando as mensagens são longas, muitas vezes nós a segmentamos em blocos de texto, como mostrado na figura 4.4. Esses blocos são transmitidos um de cada vez sobre a linha de comunicação e, dependendo do sistema usado, eles podem ou não ser precedidospor algum tipo de cabeçalho. O cabeçalho da mensagem, se usado, contém endereçamentos e/ou informações administrativas relacionadas ao texto da mensagem. Por exemplo, o cabeçalho pode identificar o endereço do terminal receptor, o endereço do terminal origem, a identidade da pessoa que deve receber a mensagem, e a identidade do originador da mensagem. As informações do cabeçalho podem ser relacionadas, também, a prioridade, data e hora de envio, identificação da linha de comunicação utilizada, informações de segurança, etc.
Figura 4.4 - Mensagem segmentada em 4 blocos.
	Uma mensagem típica, consistindo de 4 blocos de texto, pode ser transmitida no formato mostrado na figura 4.5. Esta figura mostra o primeiro bloco de texto sendo transmitido com um cabeçalho (HEADER) que descreve as informações necessárias sobre a mensagem. Os blocos subseqüentes são transmitidos sem cabeçalho. Neste caso, o terminal receptor deve ser hábil para relacionar os blocos subseqüentes aos blocos de texto precedentes.
Figura 4.5 - Mensagem segmentada.
	Passaremos agora a dar uma breve descrição de cada um dos caracteres de controle de transmissão do código ASCII. Nesta descrição, além de mostrarmos a “utilidade” do caracter, indicaremos sua posição na carta mostrada na figura 4.3.
	TC1 
	(0/1)
	SOH
	(START OF HEADING): Caracter utilizado como primeiro caracter do cabeçalho (início de cabeçalho).
	TC2
	(0/2)
	STX
	(START OF TEXT): Caracter de controle que é utilizado para iniciar um texto e terminar um cabeçalho.
	TC3
	(0/3)
	ETX
	(END OF TEXT): Caracter que indica término de um texto
	TC4
	(0/4)
	EOT
	(END OF TRANSMISSION): Caracter de controle utilizado para indicar 	a conclusão da transmissão de um ou mais textos.
	TC5
	(0/5)
	ENQ
	(ENQUIRY): Utilizado como um pedido de resposta para uma estação remota - a resposta pode incluir a identificação da estação e/ou o status da mesma.
	TC6
	(0/6)
	ACK
	(ACKNOWLEDGE): Caracter enviado pelo receptor como uma resposta afirmativa.
	
TC7
	
(1/0)
	
DLE
	(DATA LINK ESCAPE): Caracter utilizado para modificar o significado de um ou mais caracteres que estão localizados imediatamente a seguir. Pode ser utilizado para prover controles suplementares, ou 	permitir o envio de caracteres de dados possuindo qualquer combinação de bits.
	
TC8
	
(1/5)
	
NAK
	(NEGATIVE ACKNOWLEDGE): Caracter enviado pelo receptor como 		uma resposta negativa.
	
TC9
	
(1/6)
	
SYN
	(SYNCHRONOUS IDLE): Caracter de controle utilizado em sistemas de	transmissão síncrona, na ausência de qualquer outro caracter 		(condição de ociosidade), para fornecer um sinal que permita a 	obtenção, ou manutenção, de sincronismo entre terminais (equipamentos).
	
TC10
	
(1/7)
	
ETB
	(END OF TRANSMISSION BLOCK): Caracter que indica o fim da 		transmissão de um bloco de dados, onde os dados são divididos em blocos, para a transmissão.
	O caracter SOH (START OF HEADER) é colocado antes do cabeçalho da mensagem, indicando ao receptor que a informação a seguir deve ser interpretada como cabeçalho. Similarmente, STX (START OF TEXT) é colocado no início do texto, e indica ao receptor que a informação após STX é o texto da mensagem. Note que STX é, também, utilizado para terminar o cabeçalho.
	Se admitirmos que a mensagem será segmentada, o primeiro bloco de dados terminará com ETB (END OF TRANSMISSION BLOCK). O caracter ETB indica ao receptor que o primeiro bloco está completo e, também, que outros blocos serão enviados para completar a mensagem composta de 4 blocos.
Figura 4.6 - Transmissão de mensagem com 4 blocos.
	Olhando ainda para a figura 4.6, vemos que o segundo e terceiro blocos iniciam com STX e terminam com ETB, indicando que existe(m) outro(s) bloco(s) a ser(em) enviado(s). Já o bloco de N. 4, que é o último bloco da mensagem, se inicia com STX e termina com ETX, indicando o fim do texto.
	Em alguns sistemas um cabeçalho é colocado no início de cada bloco de mensagem; ou seja, cada bloco fica da forma:
	[SOH] (HEADER) [STX] (TEXTO) [ETB]
	Se olharmos para o código Baudot, veremos que ele não possui caracteres especiais de controle, como o código ASCII, tais como SOH e ETX. Neste caso, utilizamos determinadas strings para sinalização. Estas strings devem ser escolhidas de forma que não haja ocorrência da mesma no texto a ser transmitido. Por exemplo, é usual utilizarmos o caracter ZCZC para início de mensagem e NNNN para fim de mensagem.
3.1.2. CONTROLE DE FORMATO (FORMAT EFFECTORS)
	Temos 6 caracteres de controle de formato, designados FE0 - FE5, que estão localizados na coluna zero, linhas 8 - 13 da carta da figura 4.3. O primeiro caracter, FE0, corresponde ao caracter Back Space (BS), e causa o movimento do mecanismo de impressão, ou do cursor do display, uma posição para trás. FE1 é o caracter de tabulação horizontal (HT), que faz com que o mecanismo de impressão, ou cursor do display, avance para uma posição pré-determinada na direção horizontal. FE2 é o caracter Line Feed (LF); este caracter faz com que o mecanismo de impressão, ou cursor do display, avance para a mesma posição da próxima linha. FE3 é o caracter de tabulação vertical (VT), que faz com que o mecanismo de impressão, ou cursor do display, avance um número pré-determinado de linhas, na mesma posição. VT usualmente opera dentro da mesma página, enquanto FE4, Form Feed (FF), causa o avanço do mecanismo de impressão, ou cursor do display, para uma linha pré-determinada de um outro formulário, ou página, mantendo a mesma posição do caracter. FE5 é o caracter de Carriage Return (CR), e faz com que o mecanismo de impressão, ou cursor, retorne para a primeira posição da mesma linha.
	Em alguns terminais, existe uma função de controle que executa as funções de Line Feed e Carriage Return (CR) ao mesmo tempo. Quando isto é implementado, a função é comumente conhecida como New Line (NL) e é usualmente executada por FE2 + FE5.
3.1.3. CONTROLE DE DISPOSITIVO
	Temos 4 caracteres de controle de dispositivo, designados DC1 - DC4. Esses caracteres são geralmente utilizados para controlar funções físicas do terminal. Por exemplo, DC1 e DC2 podem ser utilizados para ligar/desligar um gravador cassete acoplado ao terminal. DC3 pode fazer com que o conteúdo da tela (ou display) seja impresso em uma impressora auxiliar. DC4 pode ser utilizado para “travar” o teclado, não permitindo a entrada de dados. A implementação dos caracteres de controle do dispositivo depende, usualmente, de cada fabricante.
3.1.4. SEPARADOR DE INFORMAÇÕES
	Os separadores de informação são em número de 4, e são designados IS1 - IS4. Esses separadores são utilizados para delimitar a informação, de forma a facilitar o manuseio dos registros pelo computador. Esses separadores são utilizados, geralmente, de forma hierárquica, onde IS1 é utilizado para delimitar uma “unidade” de informação, e é chamado de separador de unidade (US). IS2 é utilizado para delimitar um “registro” de informação, onde um registro consiste de várias unidades, sendo chamado de separador de registro (record separator - RS). IS3 é utilizado para delimitar um grupo de informações, onde um grupo é composto de vários registros, sendo por isso denominado separador de grupo (GS). Finalmente, IS4 é utilizado para delimitar um arquivo, onde um arquivo consiste de vários grupos de dados, sendo por isso conhecido como separador de arquivos (FS).
3.2. BIT DE PARIDADE
	Os bits de 1 a 7 de cada caracter ASCII contém as informações que desejamos transmitir, e o bit 8 é o bit de paridade. O objetivo do bit de paridade é possibilitar alguma capacidade de detecção de erro. O bit de paridade pode ser zero ou um, a escolha é feita de modo que o número total de bits um no caracter, incluindo o bit de paridade, seja par (para paridade par) ou ímpar (para paridade ímpar). Para exemplificar, seja o caracter da posição 3/07 da “carta” da figura 4.3 (caracter 7), cujos 7 primeiros bits são 0110111. Neste caso, o bit de paridade (bit 8) deverá ser 1 para paridade par ou 0 para paridade ímpar.
	Otransmissor é responsável pela geração do bit de paridade, segundo a paridade escolhida, e o adiciona aos 7 bits do caracter, na posição do oitavo bit. O receptor, por sua vez, recalcula o bit de paridade, baseado nos 7 primeiros bits e no tipo de paridade escolhida, e o compara com o bit de paridade recebido. Caso o bit calculado pelo receptor seja diferente do bit de paridade recebido, o caracter em questão é tido como errado.
	Devemos notar que a utilização de paridade permite que todos os erros que afetem um número ímpar de bits sejam detectados. Já os erros que afetam um número par de bits não podem ser detectados desta forma. A figura 4.7 ilustra uma transmissão de um caracter, com paridade ímpar, e a ocorrência de 1 e 2 bits errados na transmissão.
Figura 4.7 - Paridade.
4. CÓDIGO BCD (BINARY - CODED DECIMAL)
	O BCD é um código de 6 bits utilizado como código interno por alguns computadores. Com 6 bits temos 64 combinações possíveis. Para transmissão de dados, o código é algumas vezes implementado como um código de sete bits, contendo 6 bits de informação e um bit de paridade.
5. CÓDIGO EBCDIC (EXTENDED BINARY CODED DECIMAL INTERCHANGE CODE)
	EBCDIC é um código com caracteres de 8 bits, desenvolvido pela IBM e usado extensivamente em equipamentos IBM (ou compatíveis). Com 8 bits temos 256 caracteres possíveis. Note que, com EBCDIC o LSB é designado como B7 e o MSB é designado como B0. Assim, com EBCDIC, o bit de mais alta ordem (B7) é transmitido primeiro e o bit de mais baixa ordem (B0) é transmitido por último.
6. CÓDIGOS TRANSPARENTES
	Como vimos, os códigos utilizados em transmissão de dados possuem caracteres de controle, que são utilizados para “gerenciar” a transmissão. Contudo, como também já citamos, algumas vezes é desejável que se possa transmitir todas as combinações possíveis de dados. Note que esses dois pressupostos são conflitantes, uma vez que o dado que possuir padrão idêntico a um dos caracteres de controle será confundido, pelo receptor, com o mesmo.
	Uma forma de resolvermos este conflito é usar um par de caracteres como caracter de controle, ao invés de um único caracter. Por exemplo, o caracter de escape DLE (Data Link Escape) do código ASCII (ou algum caracter similar em outros códigos) pode preceder qualquer caracter de controle. Note que, se desejarmos transmitir o caracter de controle DLE devemos precedê-lo por outro caracter DLE.
	Este tipo de transmissão é denominado como código transparente, ou transmissão de texto em modo transparente.
	Alguns equipamentos podem “chavear” a transmissão entre modo transparente e modo normal. Para tal, temos seqüências (pares) de caracteres que sinalizam a mudança, como por exemplo:
	- DLE STX: Inicia texto em modo transparente;
	- DLE ETB: Termina transmissão em modo transparente;
	- DLE ITB : Termina modo de texto transparente, mas continua 	transmissão em modo 	normal.
7. BIBLIOGRAFIA
1) HOUSLEY, Trevor. Data Communications and Teleprocessing Systems. Prentice-Hall, Inc. 	New Jersey.
2) MARTIM, James. Introduction to Teleprocessing. Prentice-Hall, Inc. New Jersey, 1972.
3) TOMASI, Wayne. Advanced Electronic Communications Systems. Prentice-Hall, Inc. New 	Jersey, 1987.
CAPÍTULO V - MEIOS DE TRANSMISSÃO
1. INTRODUÇÃO
	Um sistema de comunicações qualquer é formado por três elementos básicos: o transmissor, o receptor e o meio de transmissão. Neste capítulo estudaremos os meios de transmissão mais comumente utilizados em telecomunicações, enfatizando seu comportamento quando o mesmo está transportando dados.
	Como vimos em capítulos anteriores, em um sistema de comunicação de dados a informação pode se apresentar no meio de transmissão na forma digital ou na forma analógica. Via de regra, são as características do meio de transmissão que irão definir se as características originais do sinal a ser transmitido devem ser alteradas de modo a torná-lo compatível com o meio utilizado.
	Obviamente, em muitos tipos de comunicação o usuário não pode escolher o meio de transmissão a ser utilizado (quando alguém utiliza a Rede Comutada de Telefonia para comunicação entre dois computadores, por exemplo, ele não sabe se o sinal será transmitido através de um cabo coaxial, de um rádio-enlace, de um enlace óptico ou de um enlace de satélite).
2. PAR TRANÇADO
	O par trançado é um meio de transmissão composto de dois fios metálicos, normalmente de cobre, enrolados em espiral. Normalmente, o par trançado é disponível na forma de um cabo de pares, cuja capacidade varia em função da sua aplicação.
Figura 1
	O par trançado é um meio de transmissão largamente utilizado em telecomunicações. Na rede telefônica, por exemplo, a interligação do usuário final a sua central local é feita através de um par de um cabo de pares. Ainda, podemos ter interligação entre centrais realizadas com este tipo de meio. Em sistemas de Redes Locais de Computadores o uso de par trançado tem crescido significativamente, em função do seu custo e facilidade de utilização. Em alguns tipos de Redes Locais, utiliza-se o par trançado blindado, de modo a diminuir problemas relacionados a interferência.
	A capacidade de transmissão deste tipo de meio está associada a suas características elétricas básicas, como a resistência elétrica e a capacitância mútua por unidade de comprimento. Essas propriedades, principalmente a resistência, variam com o diâmetro do fio utilizado.
	Os diâmetros disponíveis são padronizados. Quanto menor o diâmetro maior a resistência oferecida pelo cabo e, conseqüentemente, menor sua capacidade de transmitir dados. Abaixo mostramos alguns diâmetros disponíveis, com uma respectiva nomenclatura [1].
	BITOLA AWG
	19
	22
	24
	26
	28
	DIÂMETRO (mm)
	0,912
	0,644
	0,511
	0,405
	0320
	A tabela a seguir ilustra as características de impedância e atenuação para pares trançados de vários diâmetros, em várias freqüências. Conforme podemos verificar, a performance do meio está intimamente ligada à característica de impedância do par, que por sua vez se altera com a freqüência [2].
	TABLE ACTUAL PERFORMANCE OF WIRE PAIRS
	GAUGE
	FREQUENCY (Hz)
	CHARACTERISTICS IMPEDANCE (ohms)
	dB/MILE
	
19
	1000
2000
3000
	297 - j278
217 - j190
183 - j150
	1.26
1.72
2.04
	
22
	1000
2000
3000
	414 - j401
297 - j279
247 - j224
	1.82
2.53
3.05
	
24
	1000
2000
3000
	518 - j507
370 - j355
306 - j286
	2.30
3.21
3.89
	
26
	1000
2000
3000
	654 - j645
466 - j453
383 - j367
	2.92
4.10
4.99
	
	Como dissemos, a capacidade de transmissão varia com a bitola do fio. A figura a seguir nos dá um indicativo da capacidade de transmissão em função da distância desejada e da bitola utilizada, para um cabo não-carregado [3].
Figura 2
	A capacidade de transmissão mostrada acima considerou a utilização de um par de fios não-carregado. No entanto, em redes telefônicas é comum “carregarmos” o cabo com indutores em série (bobinas de pupinização), de modo a melhorarmos as características de transmissão para sinais de voz. No entanto, como mostrado na figura abaixo, esses indutores elevam significativamente as perdas na linha para freqüências mais altas, o que limita a utilização deste tipo de linha para a transmissão de sinais digitais em banda base a taxas elevadas.
Figura 3
3. CABO COAXIAL
	O cabo coaxial é um meio de transmissão formado por um condutor cilíndrico central (normalmente de cobre) dentro de um tubo metálico concêntrico. Os dois condutores são isolados um do outro através de um material dielétrico (que pode ser um plástico ou o próprio ar).
Figura 4
	O cabo coaxial oferece uma série de vantagens sobre o par trançado. Sua grande largura de faixa permite a transmissão de um grande número de canais de voz simultâneos (por exemplo, o sistema L5 da AT & T utiliza 10.800 canais de voz por cabo coaxial), dados a taxas elevadas, e de um grande número de canais de TV. Por esta razão, o cabo coaxial pode ser utilizado para interligação de centrais (no Brasil é mais comum a utilizaçãode cabos de pares) em sistemas telefônicos, em Redes Locais de Computadores e em Sistemas de TV a Cabo.
	Em Redes Locais de Computadores os cabos coaxiais são utilizados em redes em banda básica (cabos de 50 ohms), em que o sinal digital são enviados diretamente ao meio de transmissão com taxas típicas de transmissão de 10 MBPS, e em redes em banda larga (cabos de 75 ohms), onde o sinal é transportado através de uma portadora. Nos sistemas em banda larga taxas de transmissão de 5 MBPS para cada canal de 6 Mhz podem ser conseguidos [3]. 	
	Outras vantagens do cabo coaxial são a sua excelente isolação a ruídos externos e diafonia e, também, o fato de suas características elétricas serem menos dependentes da freqüência, especialmente se comparado a pares trançados.
4. FIBRA ÓPTICA
	A natureza dielétrica das fibras ópticas tornam-as uma alternativa interessante para meios de transmissão. Uma fibra óptica é um guia de onda dielétrico que opera com sinais de freqüências muitíssimo elevadas (frequências ópticas).
	A fibra é composta de um núcleo dielétrico com índice de refração n1 envolto por uma casca dielétrica com índice de refração n2 ligeiramente inferior a n1. Como o material que compõe a casca tem um índice de refração inferior àquele utilizado no núcleo, a teoria eletromagnética prova que podemos confinar o sinal dentro do núcleo.
	O material normalmente empregado para construção da fibra é a sílica. No entanto, têm-se desenvolvido fibras que utilizam materiais plásticos, principalmente na casca. Estas fibras vêm sendo utilizadas em alguns sistemas locais em que o comprimento do enlace não é significativo, uma vez que elas apresentam perdas bastante superiores às fibras de sílica.
	Como mostrado na figura abaixo, a variação na composição do material que compõe o núcleo dá origem a dois tipos de fibra, conhecidas como fibra com índice degrau e fibra com índice gradual. No primeiro caso o índice de refração sofre uma mudança abrupta na interface núcleo/casca, tendo um valor único dentro do núcleo. Na fibra com índice gradual o índice de refração do núcleo varia como uma função da distância radial com relação ao centro da fibra. Neste caso, não há mudança abrupta do índice de refração no limite núcleo/casca. Ainda, podemos dividir a fibra em fibras monomodo, em que há um único modo de propagação e fibras multimodo, em que temos vários modos de propagação.[4]
Figura 5
	A fibra óptica vem sendo cada vez mais utilizada tanto em sistemas de comunicações a longa distância quanto em sistemas de Redes Locais de Computadores. Esta utilização crescente se deve a uma série de vantagens apresentadas pela fibra, tais como: grande largura de faixa, pequenas atenuações e imunidade a interferências.
	Em sistemas de Redes Locais tem havido uma tendência de se utilizar fibras multimodo com índice gradual com diâmetro do núcleo de 65 mm e diâmetro da casca de 125 mm. Este tipo de fibra apresenta uma atenuação típica de 4,5 dB/Km na janela de 850 nm (que é mais utilizada nos sistemas com taxas inferiores a 100 MBPS). A banda passante disponível nesta mesma janela é de 160 MHz.Km.[5]
	Já em sistemas de longa distância a tendência tem sido a utilização de fibras monomodo, que possuem atenuação menor (valores típicos são menores que 1 dB/Km) e largura de faixa maior (podendo chegar a várias dezenas de GHz.Km). Por estas razões este tipo de fibra permite transmissões e taxas significativamente elevadas em enlaces com comprimentos razoáveis. Por exemplo, sistemas considerados de 4a geração possibilitam taxas acima de 1,6 Gbits/s em distâncias superiores a 40 Km.[5]
5. SISTEMAS RÁDIO
	Nos itens anteriores analisamos os meios de transmissão que estabeleciam uma ligação “física” entre o transmissor e o receptor. Passaremos agora a considerar os sistemas rádio, em que a comunicação entre o transmissor e o receptor é efetuada através de uma onda eletromagnética irradiada por uma antena de transmissão e captada por uma antena de recepção.
	O espectro de freqüências é dividido em faixas, como mostrado na tabela abaixo, cada uma com uma característica de propagação. Aqui abordaremos apenas as faixas de UHF e SHF, que são as mais comumente utilizadas nos sistemas de comunicação de dados de interesse.
	FAIXA
	FREQÜÊNCIA
	VLF
	3 a 30 KHz
	LF
	30 a 300 KHz
	MF
	300 KHz a 3 MHz
	HF
	3 a 30 MHz
	VHF
	30 a 300 MHz
	UHF
	300 MHz a 3 GHz
	SHF
	3 a 30 GHz
	EHF
	30 a 300 GHz
		
	O tipo principal de propagação nas faixas de UHF e SHF são as chamadas ondas espaciais, isto é, ondas que chegam à antena receptora diretamente ou através de reflexões no solo ou em outros objetos.
	Os sistemas em UHF e SHF trabalham em visada direta, utilizando antenas diretivas, com distâncias típicas da ordem de 50 Km. A equação básica que rege o comportamento de enlaces nesta faixa é a seguinte:
		Pr = Pt + Gt + Gr - Le - La
onde Le é a atenuação no espaço livre, calculada por Ls = 32.44 + 20 Log d(Km) + 20 Log f(MHz), e La são as atenuações adicionais existentes.
	A utilização de Sistema Rádio Digital tem crescido significativamente nos últimos tempos, havendo diversas capacidades de transmissão disponíveis. Os rádios considerados de baixa capacidade trabalham com taxas entre 64 Kb/s e 2 Mb/s, com modulação FSK, BPSK e QPSK. A principal modulação utilizada nos rádios de média capacidade (34/45 Mb/s) é a QPSK. Já os rádios considerados de alta capacidade, com taxas de transmissão superiores a 100 Mb/s utilizam sistemas de modulação 32QAM, 64QAM e 128QAM.
6. SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO POR SATÉLITE
	A utilização de satélites para comunicação iniciou-se a partir da década de 60. De lá para cá tem havido uma grande evolução do sistema e um grande incremento no uso, com correspondente decremento do custo por canal transmitido.
	Os sistemas de comunicações por satélite apresentam uma série de vantagens, tais como:
	- Facilidade para alcançar regiões remotas.
	- Grande facilidade para transmissões em broadcasting.
	- Flexibilidade para expansão do sistema (est.terrenas).
	- Alta capacidade de transmissão.
	- Alta qualidade de transmissão, com alta confiabilidade.
	- Custo independente da distância entre as estações.
	- Capacidade de operação em múltiplo acesso.
	Para telecomunicações o tipo de comunicação mais importante é aquele em que se utiliza um satélite geoestacionário. Este tipo de satélite fica em uma órbita cuja altura em relação a terra é da ordem de 35.768 Km e, para um observador colocado na terra, parece estar parado. Ou seja, o satélite permanecerá sempre sobre o mesmo ponto da terra.
	A banda de freqüência mais utilizada hoje para este tipo de comunicação é chamada banda G, que vai de 4 a 8 GHz. No entanto, sistemas utilizando banda Ku (12 - 18 GHz) tem sido cada vez mais utilizados. Uma das (poucas) desvantagens da banda Ku frente a banda C é a maior atenuação por chuva sofrida pelo sinal na faixa de freqüência de 12 - 18 GHz.
7. BIBLIOGRAFIA
1) GIOZZA, William Ferreira et ali. Redes Locais de Computadores, Tecnologia e Aplicações. 	McGraw-Hill do Brasil. São Paulo, 1986.
2) BLACK, Ulysses. Data Networks, Concepts, Theory and Practice. Prentice-Hall International 	Inc. Englewood Cliffs, New Jersey, 1989.
3) BARTEE, Thomas C. (Editor-in-Chief). Data Communications, Networks, and Systems. Howard 	W. Sams & Co, Inc. Indianápolis, 1985.
4) KEISER, Gerd E. Local Area Network. McGraw-Hill International Editions. New York, 1989.
5) GIOZA, William F. et ali. Fibras Ópticas - Tecnologia e Projeto de Sistemas. Makron Books. 	São Paulo, 1991.
CAPÍTULO VI - TIPOS DE LINHAS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS
1. LINHA PONTO-A-PONTO
	A linha ponto a ponto, mostrada na figura 6.1, é um componente fundamental no estudo de Redes de Comunicação. Uma linha de comunicação ponto a ponto é uma linha utilizada para conectar dois terminais entre si. O tamanho da linha pode variar de alguns metros a vários quilômetros, dependendo da localização dos terminais. A linha pode, ainda, ser simplex, half-duplex oufull-duplex, e pode operar sincronamente ou assincronamente.
Figura 6.1 - Rede ponto a ponto básica.
	Quando o número de terminais aumenta, a conexão ponto a ponto entre eles é feita, normalmente, através de uma central, em uma conexão estrela, como mostrado na figura 6.2.
Figura 6.2 - Rede estrela - Uma expansão da rede ponto a ponto.
	No caso de termos vários terminais conectados a um computador em ligação ponto a ponto, a conexão pode ser feita de duas formas básicas:
- USO DE CANAIS INDEPENDENTES: Neste caso, cada terminal está ligado, independentemente, a uma porta do computador (vide figura 6.3). Esta configuração se aplica a casos em que os terminais apresentam tráfego elevado, ocupando o canal praticamente todo o tempo e, em especial, quando os terminais são de alta velocidade, ocupando todas a faixa útil do canal.
Figura 6.3 - Uso de canais independentes.
- USO DE MULTIPLEX: Se os terminais apresentam alto tráfego, mas são de média ou, especialmente, de baixa velocidade, o canal de comunicação fica subtilizado, e a implementação através de multiplex pode melhorar, consideravelmente, a performance do sistema. Note que a presença do multiplex não altera a operacionalidade e características da conexão ponto a ponto. Diz-se, por isso, que o multiplex é transparente à operação. A figura 6.4 ilustra este tipo de conexão.
Figura 6.4 - Uso de multiplex.
	Devemos observar que, se os terminais apresentarem baixo tráfego, além da má ocupação dos canais, haverá má utilização das portas do computador. Assim, para este caso, costuma-se utilizar outros tipos de configuração (como linhas multiponto e circuitos comutados, por exemplo).
2. LINHA MULTIPONTO (MULTIDROP)
	Como vimos anteriormente, se os terminais apresentam baixo tráfego, tanto os canais de comunicação quanto as portas do computador ficam subtilizadas. Uma forma de contornarmos esta deficiência é utilizarmos uma conexão multiponto, como ilustrado na figura 6.5.
	Uma linha multiponto (ou multidrop) é uma linha em que dois ou mais terminais são conectados à mesma linha de comunicação e, conseqüentemente, uma porta do computador é compartilhada por vários terminais.
	A figura 6.5 nos indica que dois ou mais terminais não podem transmitir dados simultaneamente, pois haverá colisão dos dados na linha. Para controlar o fluxo de dados na rede, um conjunto de procedimentos de controle de linha é necessário. Este controle será discutido com mais detalhe posteriormente.
	Existe um limite do número de terminais que podem ser conectados a uma linha multiponto. Este limite varia consideravelmente de um sistema para outro e é determinado pelo seguintes fatores: (1) A capacidade inerente ao hardware e software envolvidos, (2) O tráfego gerado pelos terminais (isto é, o tamanho das mensagens e a taxa com que as mensagens são geradas), (3) A velocidade da linha, e (4) Qualquer restrição que possa ser imposta pela “portadora” comum 	que “alimenta” a linha de comunicação. Por exemplo, um sistema de reserva de companhias aéreas pode ter de 50 a 50 terminais na linha, com cada terminal manuseando uma média de uma transação por minuto.
Figura 6.5 - Linha multiponto (ou multidrop).
3. REDES COMUTADAS
	Em muitas aplicações, onde os terminais transmitem dados poucas vezes durante um dia, pode não ser econômico conectar os terminais entre si (ou ao host) através de uma linha privada, pois as mesmas seriam subtilizadas. Nestes casos, normalmente, nós lançamos mão de uma rede comutada.
	Na rede comutada, tipicamente, a conexão entre os terminais é mantida somente durante o tempo em que houver transmissão de dados, sendo desfeita logo a seguir. Ou seja, para a ligação dos terminais ao computador temos o estabelecimento de interligações temporárias entre um terminal e uma porta do computador, apenas pelo tempo que for necessário para a comunicação. Para a realização desta interligação temporária necessitamos de um órgão inteligente, que pode ser uma central de comutação ou um concentrador.
	Existem quatro tipos básicos de Redes Comutadas, que utilizamos para transmissão de dados:
	- Rede Telefônica
	- Rede Telex
	- Rede de Comutação de Pacotes
	- Redes Digitais Especializadas
	As características de cada uma das redes será vista posteriormente.
4. BIBLIOGRAFIA
1) HOUSLEY, Trevor. Data Communications and Teleprocessing Systems. Prentice-Hall, Inc. 	New Jersey.
2) BARRADAS, O. et al. Sistemas Analógico-Digitais. Livros Técnicos e Científicos, Editora S.A. 	Rio de Janeiro, 1980. 
	
CAPÍTULO VII - MULTIPLEXERS - CONCENTRADORES
1. INTRODUÇÃO
	Em sistemas de comunicação de dados, normalmente, existem períodos significantes em que pouco ou nenhum dado é enviado e, ainda, o volume de dados enviados em uma direção é muito maior que o volume enviado em direção contrária. Ou seja, a comunicação de dados tende a ocorrer em formas de burstys e ser não-simétrica. Além disso, muitos dispositivos (como terminais) podem gerar dados que ocupam somente uma pequena fração da capacidade do meio de transmissão utilizado (canal telefônico, por exemplo). Assim, uma vez que o custo do canal, por unidade de tempo, é independente da taxa de dados (até a capacidade máxima), devemos buscar técnicas para que: (1) muitos dispositivos de baixa velocidade possam compartilhar um canal e (2) os burstys e flutuações estatísticas, usuais em comunicação de dados, sejam suavizadas, tal que a taxa de dados corresponda à média, preferencialmente à taxa de pico gerada pelos dispositivos. Esses dispositivos podem ser alcançados através do uso de um multiplex.
	Como uma ilustração da primeira necessidade, suponha que um canal telefônico, usando um MODEM , tenha capacidade para transmitir dados a uma taxa de 4800 bps. Vamos admitir agora que tenhamos 16 terminais, que enviam dados a 300 bps. Podemos implementar o sistema utilizando 16 linhas e 32 MODEMs para 300 bps (como mostrado na figura 7.1), ou através de um multiplex (como mostrado na figura 7.2). Parece natural, principalmente tendo em vista os custos atuais de equipamentos, que a utilização de 2 multiplexers e 2 MODEMs de 4800 bps (com 1 linha telefônica) é muito mais econômica que 32 MODEMs de 300 bps (com 16 linhas telefônicas).
Figura 7.1 - Terminais conectados sem mux.
Figura 7.2 - Terminais conectados através de mux.
	Admitindo-se agora que os terminais estão ativos somente 5% do tempo (um número típico) verificaremos que, mesmo com o uso de MUX, teremos grandes períodos de ociosidade no sistema. Neste caso, para melhorarmos o aproveitamento da linha, podemos utilizar um multiplex estatístico, que, em princípio, pode manusear até 320 terminais, levando a uma taxa de dados média agregada de 320 x 300 x 0,05 = 4800 bps (com uma única linha telefônica). Neste ponto poderíamos levantar uma questão: será que o uso de MUX “inteligente” não trará um grande incremento de custo com relação à opção de se utilizar mais MODEMs e linhas telefônicas (para suportar os 320 terminais por exemplo)? A resposta a esta pergunta é, usualmente não.
	Os MUXs estatísticos, acima citados, normalmente possuem microprocessadores e podem executar várias funções inteligentes, tais como: compressão de dados, reconhecimento automático de velocidade (para terminais heterogêneos), diagnoses do sistema, controle de erro, etc.
	Qual a diferença entre um MUX e um concentrador? Inerentemente, um multiplex é um concentrador, uma vez que ele combina um grande número de linhas individuais de dados em uma única linha. Tradicionalmente, a palavra concentrador tem sido usada, em comunicação de dados, para denotar dispositivos que possuem um programa residente e/ou um processador programável, que executam não somente a função de multiplexagem para uma porta de saída, mas também funções de comutação e roteamento para várias portas de saída, assim como funções de compressão de dados, conversão de códigos, controle de erro, funções de protocolo, etc. Ainda, concentrador e processador de comunicaçõessão termos que representam, ao menos funcionalmente, o mesmo tipo de equipamento. A tarefa do concentrador e do processador de comunicação é aliviar o processador central (host) de tarefas relacionadas a rotinas de comunicação e de prover a interface com a rede de transmissão. Com a nova geração de multiplex estatístico, que têm a capacidade de executar muitas das tarefas antes relegadas apenas aos concentradores, o concentrador tradicional tem migrado para funções voltadas para nós de comutação em uma rede de comunicação extensa e para fornecer, em adição às funções de multiplexagem, funções de controle da rede, e manuseio de protocolos.
2. MULTIPLEXERs
	A idéia de multiplexagem surgiu nas origens dos sistemas de comunicação telefônica. O multiplex por divisão em freqüência (FDM) foi sugerido por Carson em 1920, para o aproveitamento econômico dos sistemas de linha aberta a longa distância. A idéia de multiplexagem, então, está relacionada, desde o início, à utilização eficaz da capacidade dos meios de transmissão. Esta eficiência é alcançada através do compartilhamento desses meios.
	Existem duas técnicas de multiplexagem largamente utilizadas hoje: a multiplexagem por divisão em freqüência (FDM) e a multiplexagem por divisão no tempo (TDM). Iniciaremos analisando o MUX FDM (de forma genérica, por razões didáticas), apesar do fato de o MUX TDM ser mais utilizado em sistemas de comunicação de dados.
2.1. MULTIPLEXAGEM POR DIVISÃO EM FREQÜÊNCIA
	Os sistemas telefônicos se destinam a permitir a conversação entre usuários situados entre pontos distantes. Os sons, gerador por ondas acústicas são convertidos em sinais elétricos pelos aparelhos telefônicos. Este sinal elétrico é denominado sinal de voz.
	A rigor, o sinal de voz é rico em harmônicas e se estende por um espectro bastante amplo. Entretanto, para se permitir a implantação eficiente do sistema, devemos limitar o espectro deste sinal. Para se definir a largura de faixa necessária para a transmissão do sinal de voz com boa inteligibilidade (sem alterar profundamente suas características), desenvolveram-se estudos estatísticos minuciosos da influência da limitação de faixa no funcionamento do sistema telefônico. Tais estudos levaram a que o CCITT defini-se um canal telefônico que se estende da faixa de 0 a 4 KHz, sendo que a faixa útil para o sinal de voz vai de 300 Hz a 3400 Hz, ficando o restante da faixa para utilização como faixa de guarda.
	Os meios de transmissão utilizados no sistema telefônico possuem uma largura de faixa bem superior aos 4 KHz necessários para a transmissão de um canal telefônico. Assim, para que possamos utilizar este meio eficientemente, devemos promover o compartilhamento do mesmo, através de multiplex (para exemplificar, uma comunicação via rádio, em visibilidade, pode transmitir 900, 960 ou 1800 canais telefônicos).
	Na multiplexagem por divisão em freqüência (FDM), o espectro de freqüências é dividido em “janelas” de freqüência, e a cada uma dessas janelas é associado um determinado sinal (a cada janela está associado um canal telefônico). A figura 7.3 ilustra esta idéia.
Figura 7.3 - Idéia do FDM.
	Para ilustrar a composição de um sistema FDM, mostramos nas figuras 7.4 e 7.5 a formação de um sistema com 3 canais telefônicos. Nestas figuras vemos que existe o envolvimento de vários “blocos” (modulador, oscilador, filtros, demodulador, etc).
Figura 7.4 - FDM para 3 canais.
Figura 7.5 - Geração de portadoras locais.
2.1.1 - FDM PARA DADOS
	Como já vimos, o canal telefônico possui uma largura de faixa de 4 KHz. Se os dados são transmitidos a uma velocidade baixa, a faixa de freqüência ocupada para a transmissão é inferior aos 4 KHz do canal. Desta forma, podemos utilizar a idéia do FDM e subdividir o canal telefônico em vários subcanais, alocando a cada um deles um canal de dados. Por exemplo, um canal de voz pode transmitir 24 canais telegráficos. Assim, podemos dizer que a multiplexagem FDM é utilizada em sistemas de transmissão de dados para que vários canais de dados de baixa velocidade (ou canais telegráficos) compartilhem uma única linha telefônica. Neste caso, o canal telefônico é dividido em slots (janelas) e a cada janela associamos um canal de dados.
	Um exemplo de divisão do canal de voz em subcanais FDM, para várias taxas de dados, é a recomendação CCITT R39, mostrada na tabela 7.1. Para 75 baud (equivalente a 75 bps, pois usamos modulação FSK), o espaçamento de um subcanal deve ser de 120 Hz, para evitar interferência. Os tons para esta taxa de +- 30 Hz de um freqüência central, que para o subcanal 1 é de 420 Hz (ou seja, “marca” será representada por 420 + 30 = 450 Hz e o “espaço” por 420 - 30 = 390 Hz). Para uma taxa de 75 bps, 24 canais podem ser acomodados na banda de voz; para 150 bps, somente 12 canais de dados podem compartilhar o canal telefônico e, para 600 bps somente dois canais de dados podem ser utilizados.
	
NÚMERO
 DO CANAL
	75 BAUD 
ESPAÇ. DO CANAL
120 Hz
FSK + -30 Hz 
	150 BAUD
ESPAÇ. DO CANAL
240 Hz
FSK + -60 Hz
	600 BAUD
ESPAÇ. DO CANAL
1440 Hz
FSK + -240 Hz
	 1
	 420
	 480
	1080
	 2
	 540
	 720
	2520
	 3
	 660
	 960
	 4
	 780
	1200
	 5
	 900
	1440
	 6
	1020
	1680
	 7
	1140
	1920
	 8
	1260
	2160
	 9
	1380
	2400
	10
	1500
	2640
	11
	1620
	2880
	12
	1740
	3120
	13
	1860
	14
	1980
	15
	2100
	16
	2220
	17
	2340
	18
	2460
	19
	2580
	20
	2700
	21
	2820
	22
	2940
	
FORA DE FAIXA23
	3060
	24
	3180
	25
	5300
Tabela 7.1 - Freqüências de operação para MUX FDM.
	Embora o FDM ainda seja utilizado para dados, ele tem sido protegido frente à técnica TDM e, mais recentemente, pela técnica STDM (TDM estatístico).
2.1.2 - FDM ESTATÍSTICO
	Como já citamos, a idéia dos sistemas multiplex é permitir uma utilização eficaz do meio de transmissão. No sistema FDM tradicional, a cada “janela”(sub-canal) do espectro está associado um determinado canal. Se, neste canal, tivermos períodos de ociosidade, teremos ociosidade, também, na janela associada ao mesmo e, consequentemente, teremos ociosidade no meio de transmissão.
	Por exemplo, numa conversação telefônica, o fator de atividade (fração do tempo em que se coloca potência de sinal em níveis razoáveis) no canal unidirecional, está compreendido entre 0,25 e 0,30. Assim, o esquema rígido ou determinístico, neste caso, corresponde a uma utilização entre 25% e 30% de tempo de transmissão nas janelas.
	Em busca de melhorar este índice, foi idealizado um outro esquema de ocupação, dito estatístico ou probabilístico. A idéia básica é a de ocupar uma janela, alocando-lhe um canal, apenas quando o mesmo estiver ativo e aproveitar os seus períodos de inatividade para alocar outro canal nesta janela.
	Para tanto, basta preceder o equipamento convencional de multiplexação de um estágio lógico de concentração de tráfego, como mostra a figura 7.7. O concentrador analisa permanentemente o estado de atividade dos canais entrantes e comuta logicamente cada um dos canais ativos para uma entrada de canalização multiplex. Enquanto o canal permanecer ativo esta conexão contínua estabelecida, mas cai tão logo o canal se torne inativo.
Figura 7.7 - FDM Estatístico.
OBS: Maiores detalhes sobre FDM estatístico podem ser obtidos na referência 2 - Pág.838 a 840.
2.2 - MULTIPLEXAGEM POR DIVISÃO NO TEMPO
	Vamos descrever o princípio de multiplexagem por divisão no tempo por meio de um exemplo. Suponha que uma organização tenha um computador em uma cidade e 4 escritórios em outra cidade. Se a organização deseja instalar terminais de 300 bps em cada um dos 4 escritórios, esses terminais podem ser conectados ao computador através de uma linha ponto a ponto, como mostrado na figura 7.8. Com esta filosofia, os terminais possuem acesso irrestrito ao computador, mas o sistema apresentará um custo elevado (pelo custo das linhas), além de subtilizar as portas do computador (se o tráfego não for muito elevado).
Figura 7.8 - Configuração ponto a ponto.
	Se a carga de cada terminal é relativamenteleve, podemos utilizar uma linha multiponto (multidrop) para conectar os terminais ao computador, como mostrado na figura 7.9. Esta configuração é, provavelmente, o método de conecção mais econômico. Entretanto, esta solução só é operacionalmente viável se o volume de tráfego é baixo o suficiente para que as transmissões de um terminal não interfira com as transmissões de outros terminais.
Figura 7.9 - Configuração multiponto.
	Vamos assumir agora que cada terminal está em uso 60% do tempo. Neste caso, a utilização de linha multiponto não é indicada, e devemos procurar uma nova solução.
	Usando um multiplex, nós podemos “unir” os fluxos de dados de baixa velocidade, de cada terminal, de tal forma que eles possam ser transmitidos em um canal de velocidade mais alta. Para que nós possamos transmitir os dados de vários terminais em uma única linha, devemos entrelaçar esses dados de alguma forma. A multiplexagem TDM é a responsável pelo entrelaçamento dos dados. A figura 7.10 nos mostra os quatro terminais conectados ao computador através de uma linha de comunicação de “alta” velocidade (1200 bps) e de multiplexers. Este diagrama mostra que os fluxos de caracteres de baixa velocidade entram no MUX B, que toma o caracter de cada uma das linhas, entrelaça os mesmos, e os transmite através da linha de alta velocidade, para o MUX A. O multiplex A, por sua vez, separa novamente os caracteres e reconstitui os fluxos originais de baixa velocidade. Este diagrama particular mostra caracteres sendo entrelaçados para a transmissão, mas devemos dizer que alguns multiplexadores entrelaçam bits, e não caracteres.
	Nessa espécie de configuração os MUXs são transparentes para a rede, e cada terminal mantém uma relação ponto a ponto com o computador. A performance da rede não será marcadamente diferente de uma rede ponto a ponto.
	Alguns multiplexers disponíveis comercialmente podem manusear uma larga faixa de taxas de transmissão no lado de baixa velocidade, manipular diferentes códigos e, freqüentemente, mixar transmissões síncronas e assíncronas.
Figura 7.10 - Multiplexagem TDM.
	Como vimos, o sistema TDM divide o tempo de transmissão em intervalos curtos de tempo, que recebem o nome de slots (janelas). A cada janela está associado um canal (vide figura 7.10 e 7.11). Assim, se um dos terminais não tem dados a transmitir, a janela de tempo correspondente a este terminal não conterá informação (vide figura 7.11), e teremos ociosidade no sistema.
Figura 7.11 - Ociosidades no sistema TDM.
	Em diversos sistemas de teleprocessamento, com diálogo entre os terminais e a unidade central de processamento, o tempo de ocupação efetiva das vias de comunicação assumem valores médios tão baixos quanto 5%, o que significa uma grande ociosidade dos canais TDM.
	A fim de se utilizar destes períodos de ociosidade (aumentando a performance), desenvolveu-se o TDM estatístico (STDM). O STDM não relaciona, rigidamente, cada canal a uma janela de tempo. Os MUXs STDM atuais são, de um modo geral, microprocessados, permitindo que uma grande diversidade de funções possam ser implementadas, além da função básica de multiplex. Por isso, esses MUXs são denominados multiplexers inteligentes.
2.3 - MULTIPLEXERS INTELIGENTES
	Nos MUXs estatísticos (STDM) deixamos de ter uma correspondência rígida entre as janelas de tempo (slots) e os canais (terminais). Surge, então, a necessidade de indicarmos ao receptor a que canais pertencem os bytes que estão chegando. Para isto, lançamos mão de bits de endereçamento, que se adicionam a cada janela de tempo.
	Existem duas formas básicas de STDM, o STDM com quadro fixo e o STDM com quadro variável. No STDM com quadro variável, o tamanho de cada slot e, conseqüentemente, do quadro não são fixos, dependendo dos dados. A figura 7.12 ilustra essa idéia.
Figura 7.12 - STDM com Slots fixos e variáveis.
3. CONCENTRADORES
	Um concentrador, funcionalmente, é similar a um multiplex, uma vez que ele combina dados de várias linhas de entrada para uma (ou mais) linha(s) de saída. Na prática, entretanto, os concentradores são dispositivos mais sofisticados, uma vez que eles possuem diversas funções (tais como: controles de fluxo e roteamento, conversão de protocolos, reconhecimento automático de velocidade, compressão de dados, conversão de códigos, controle de erros, monitorações estatísticas, etc), além da função de multiplexagem. Ainda, se admitirmos que o dispositivo possui M linhas de entrada e N linhas de saída (M>N), podemos ter características de transmissão as mais diversas, tanto nas linhas de entrada quanto nas linhas de saída. Para ilustrar esta idéia, a figura 7.13 nos mostra uma rede de comunicação onde vários tipos de equipamentos se conectam ao host através de um concentrador.
Figura 7.13 - Rede de comunicação com concentrador.
	Para possuir capacidade de executar as diversas funções acima descritas, esses dispositivos são, normalmente, microprocessados, e possuem, também, algum tipo de memória de massa.
	Os concentradores operam, na maioria das vezes, na forma store and forward (armazena e envia). Ou seja, ele armazena os dados de entrada em memória, executa as modificações que se fizerem necessárias, e envia esses dados à linha de saída correspondente.
	A utilização de concentradores na rede permite que utilizemos uma grande variedade de equipamentos terminais, mesmo que estes não sejam compatíveis com as características do host, já que o concentrador é capaz de efetuar a conversão necessária. Um concentrador inteligente pode melhorar significativamente a eficiência de utilização da linha de comunicação de alta velocidade (concentrador-host), efetuando uma compressão nos dados antes de transmiti-los. Esta compressão implica em retirar informações redundantes, e utilizar métodos especiais de codificação, como o código de Huffman. Neste ponto, vamos ilustrar a idéia deste código: Em uma seqüência de dados representando uma linguagem natural qualquer, como a inglesa, por exemplo, algumas letras ocorrem mais freqüentemente que outras. Por exemplo, um “espaço” ocorre cerca de 17% do tempo; as letras e, t, a, i e r, coletivamente, ocorrem cerca de 30% do tempo; já as letras J, Z e W ocorrem menos de 0,1% do tempo. Assim, porque fixamos o mesmo número de bits (7 mais um bit de paridade, no ASCII) para todos caracteres, incluindo aqueles que ocorrem raramente? O código de Huffman baseia-se exatamente nesta idéia. Neste código os caracteres possuem tamanho variável, onde utilizamos um número pequeno de bits para representar os caracteres que ocorrem mais freqüentemente, e um número maior de bits para os caracteres menos freqüentes. Esta filosofia nos permite diminuir consideravelmente o número médio de bits transmitidos. O grau de compressão que pode ser alcançado com esta técnica depende pesadamente dos dados e do algoritmo de compressão que é utilizado. Em muitos casos, uma relação de compressão de 50%, ou mais, pode ser conseguida.
	A relação entre o número máximo de mensagens que pode chegar, por intervalo de tempo, na entrada de concentrador e o número de mensagens que são transmitidas ao host, no mesmo intervalo de tempo, é sempre maior que 1. Isto acontece pois, como já vimos, os terminais não são utilizados ininterruptamente, havendo grandes períodos de ociosidade. Vemos então, que os concentradores operam de forma estatística. Com este tipo de operação, pode haver momentos em que tenhamos mensagens armazenadas no concentrador, formando filas de mensagem, para serem transmitidas ao host. O dimensionamento do concentrador é feito de forma a termos um determinado desempenho sob um determinado tráfego médio, considerando-se a queda de performance com o incremento do tráfego. Este dimensionamento depende de vários fatores e envolve a Teoria de Filas, que foge ao escopo deste curso.
	Um caso especial de concentrador é um processador de comunicação (front-end processor); ambos possuem funções parecidas, sendo que o processador de comunicação se encontra no ambiente do

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