Protocolos de comunicação (TCPIP) - UVA

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PROTOCOLOS DE 
COMUNICAÇÃO (TCP/IP)
PROTOCOLOS DE 
COMUNICAÇÃO (TCP/IP)
Copyright © UVA 2020
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meio sem a prévia autorização desta instituição.
Texto de acordo com as normas do Novo Acordo Ortográfico 
da Língua Portuguesa.
AUTORIA DO CONTEÚDO
Ricardo Gonçalves Quintão
REVISÃO
Marcia Glenadel
Janaina Vieira
Lydianna Lima
PROJETO GRÁFICO
UVA
DIAGRAMAÇÃO
UVA
Q7 
 Quintão, Ricardo Gonçalves
 Protocolos de Comunicação (TCP/IP) [livro 
 eletrônico] / Ricardo Gonçalves Quintão. – Rio de 
 Janeiro : UVA, 2020.
 4,06 MB : PDF.
 ISBN 978-65-5700-077-9. 
 
 1. (TCP/IP) Protocolo de rede de computador. 2. 
 Processamento de sinais – Técnicas digitais. 3. Ruído. 
 4. Comutação por pacotes (Transmissão de dados). 5. 
 Protocolo FDDI (Fiber- Distributed Data Interface). 6. 
 ATM (Tecnologia de rede de computador). 7. Redes 
 locais sem fio. 8. Hierarquia digital síncrona 
 (Transcrição de dados). I. Universidade Veiga de 
 Almeida. II. Título. 
 CDD – 004.62 
 BN
Bibliotecária Flávia Fidelis Calmon CRB 7 - 5309
Ficha Catalográfica elaborada pelo Sistema de Bibliotecas da UVA.
SUMÁRIO
Apresentação
Autor
6
7
Protocolos: ATM, FDDI e SDH 41
• Evolução das redes públicas de comutação por pacotes; formatos de 
endereçamento ATM; arquitetura e características dos SWITCHES ATM; 
padronização do ATM
• Sinalização ATM; classe de serviços QoS; modelo de camadas ATM; a 
camada física; a camada ATM; a camada de adaptação ATM; ATM em re-
des locais
• Arquitetura do protocolo FDDI; arquitetura do protocolo SDH
UNIDADE 2
8
• Sinais Analógico e Digital, e Ruídos
• Modulação de Portadoras
• Multiplexação na Frequência e no Tempo, e Comutação de Dados
Comunicação de Dados
UNIDADE 1
SUMÁRIO
Segurança de Redes 117
• Conceitos de gestão do risco em Segurança da Informação; Estatísti-
cas de ataques; Conceitos básicos de segurança; Criptografia Simétrica 
e Assimétrica; Sistemas Simétricos. Taxonomia dos algoritmos. Criptoa-
nálise e Força Bruta; Esteganografia; e DES – Data Encryption Standard; 
Advanced Encryption Standard (AES); 3DES; RC4
• Fundamentos da Criptografia Assimétrica; Confidencialidade e Autentici-
dade; Influência do Tamanho da Chave; RSA; Distribuição de Chaves Públicas; 
Uso de Certificados Digitais; Troca de Chaves – Algoritmo Diffie-Hellman
• Fundamentos de Autenticação Digital; Formas de Autenticação: Crip-
tografia, MAC e Hash; MAC, SHA e DSS; Kerberos; Segurança no Cor-
reio Eletrônico – GnuPG e S-MIME; IPSec; Tipos de Certificados Digitais; 
ICP-Brasil, Autoridades Certificadoras e Registradoras; Aspectos práti-
cos do uso de certificados
UNIDADE 4
76
• Revisão dos conceitos de telecomunicações, aspectos operacionais, 
composição do sinal RF
• Sistema de Comunicação Móvel de Múltiplo Acesso por Divisão de Fre-
quência (FDMA), Sistema de Comunicação Móvel de Múltiplo Acesso por 
Divisão de Tempo (TDMA), Sistema de Comunicação Móvel de Múltiplo 
Acesso por Divisão de Código (CDMA)
• Comunicação entre estações, Troca de informação: protocolo CSMA/CA, 
Topologia de Conexão: Ad-Hoc, Infraestrutura, Múltiplos Pontos de Acesso, 
interconexão de segmentos de rede, Repetidores, Acesso a redes físicas
Redes Wireless
UNIDADE 3
6
Esta disciplina tem por objetivo permitir que você conheça o funcionamento básico de 
alguns protocolos de redes e como eles se aplicam na elaboração de um sistema de co-
municação em redes de computadores.
A disciplina está dividida em quatro unidades, nas quais serão estudados:
 
• Na Unidade 1: como os sinais são codificados e manipulados, as técnicas utiliza-
das para transmitir sinais de diversas fontes diferentes em um mesmo meio físico 
de transmissão, otimizando a capacidade desse meio.
 
• Na Unidade 2: o funcionamento de alguns protocolos de alto desempenho nor-
malmente utilizados em redes de abrangência metropolitanas. Com o aumento na 
necessidade do fluxo de dados, devido aos recursos de multimídia e principalmente 
aos serviços de streaming de vídeo e de videoconferências, esses protocolos têm se 
tornado cada vez mais relevantes na atualidade.
 
• Na Unidade 3: o funcionamento dos protocolos de rede sem fio e como são feitas 
as codificações e transmissão dos sinais em diversas modalidades. Desde a “sim-
ples” comunicação de voz nas ligações telefônicas até as “complexas” transmissões 
de dados digitais nos sistemas Wi-Fi e dados móveis, a rede sem fio tem se tornado 
um método de transmissão de uso social cada vez mais intenso.
 
• Na Unidade 4: os métodos utilizados para oferecer segurança na transmissão das 
informações em um sistema de redes computadorizadas. Com o aumento do uso 
de redes de computadores para realizar a transferência de informações sigilosas, 
verificamos a necessidade de oferecer uma forma segura para essas transmissões.
APRESENTAÇÃO
7
RICARDO GONÇALVES QUINTÃO
Mestrado em Ciência da Computação pelo Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Gra-
duação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro – CO-
PPE-UFRJ (2004), pós-graduação em Projeto e Gerência de Redes de Computadores 
pela UniverCidade (2006), graduação em Bacharelado em Física pela Universidade do 
Estado do Rio de Janeiro – UERJ (1999). Professor do ensino superior desde 2000, 
tendo atuado até o momento nos cursos de Ciência da Computação, Sistemas de Infor-
mação, Análise e Desenvolvimento de Sistemas, Redes de Computadores, Engenharia 
e Jogos Digitais.
AUTOR
Comunicação de Dados
UNIDADE 1
9
Nesta unidade vamos apresentar as características de um sinal de transmissão, o que 
é o ruído e como ele interfere na recepção do sinal após sua transmissão. Também 
mostraremos como o sinal é adaptado para ser enviado nos diversos meios de trans-
missão disponíveis.
INTRODUÇÃO
Nesta unidade você será capaz de:
• Compreender a forma como os sinais são codificados para, então, serem trans-
feridos em algum meio de transmissão.
OBJETIVO
10
Sinais Analógico e Digital, e Ruídos 
Na natureza temos as ondas como mecanismo de transmissão de energia. E, para que 
uma informação saia de um local e se dirija a outro, é necessário realizar uma transferên-
cia de energia.
A energia pode ser representada de diversas formas na natureza e podemos citar como 
exemplos: térmica, elétrica, potencial de vários tipos, cinética, luminosa, entre outras.
A informação que desejamos transmitir é o que chamamos de sinal. Para que esse sinal 
seja transmitido, teremos de transformá-lo em energia e colocá-lo em formato de onda, de 
modo que possa ser transmitido por algum meio, seja ele material ou até mesmo no vácuo.
Dependendo do meio de transmissão escolhido, devemos usar a forma da energia mais 
adequada para o meio de transmissão em questão. O sinal pode ser classificado como 
analógico ou digital.
Sinal Analógico
Os sinais analógicos têm como característica a variação contínua no tempo, levando, 
assim, à existência de infinitos valores, por menores que sejam os intervalos. Entre dois 
pontos quaisquer no tempo de um sinal analógico, esses infinitos valores fazem desse si-
nal algo contínuo, sem salto entre eles. Alémdisso, nenhuma posição adjacente pode ter 
o mesmo valor, de modo que os valores podem até se repetir, mas nunca em sequência.
Figura 1: Sinal analógico.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
11
Como podemos observar na figura anterior, qualquer instante de tempo que for mos-
trado possuirá um valor diferente, tanto do momento imediatamente anterior quanto do 
posterior. Esse valor poderá ser medido como 2, 2,0001, 2,0000001 ou qualquer outro 
número de casas decimais, gerando a definição de contínua.
Sinal Digital
Os sinais digitais têm como característica um conjunto de valores finitos e bem definidos, 
sendo, portanto, sinais não contínuos. A variedade de valores existentes define a precisão 
na representação do sinal. Quanto maior essa variedade, maior será a precisão nessa 
representação.
Na figura a seguir temos um sinal digital em que o conjunto de valores utilizados limita-se 
apenas a 0 e 1.
Figura 2: Sinal digital.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Vimos que os sinais são representados por ondas, mas como essas on-
das são definidas?
As ondas podem ser definidas em duas categorias, a saber:
1. Simples: as ondas simples são as formadas por apenas uma função seno ou 
uma função cosseno, possuindo três componentes básicos: amplitude, frequência 
e fase inicial.
A
Tempo0
1
12
Elas seguem basicamente a expressão f(t) = A × sin (Ø + 2πf∆t) ou f(t) = A × cos (Ø 
+ 2πf∆t) , em que A representa a sua amplitude, Ø representa a fase inicial da onda, 
f representa a frequência da onda e ∆t representa o tempo decorrido desde a defi-
nição do Ø.
2. Compostas: as ondas compostas são formadas por somatórios de funções se-
nos e cossenos, podendo chegar a dezenas, centenas, milhares de funções sendo 
somadas. A quantidade de funções necessárias vai depender da forma de onda que 
desejamos representar e da precisão que queremos nessa representação.
Agora vamos entender melhor os três componentes de uma onda. São eles:
Amplitude
A amplitude representa a altura da onda desde o eixo representativo do zero até o seu ponto 
mais alto. Dependendo da origem do sinal, pode estar associada a diversas características.
Frequência
Devido à natureza oscilatória das ondas, elas acabam possuindo ciclos. Um ciclo é a 
menor parte da onda que se repete, isto é, toda variação feita pela onda a partir de um 
determinado ponto até ela retornar ao mesmo ponto, de forma que a sequência seguinte 
seja uma repetição da anterior. A medida de frequência é justamente a quantidade de 
ciclos que a onda realiza em um determinado intervalo de tempo. 
No caso de sinais sonoros, a amplitude está relacionada ao volume do som; 
já no caso de sinais luminosos, ela está associada à intensidade com que a 
luz é transmitida.
Exemplo
13
 A figura a seguir mostra um exemplo de duas ondas com frequências diferentes.
Figura 3: Visualização de duas ondas de frequências diferentes.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Fase
A fase é a componente mais complicada para se descrever, uma vez que, para isso, pre-
cisamos usar o círculo trigonométrico.
O que seria o círculo trigonométrico? 
O círculo trigonométrico possui alguns eixos especiais, sendo dois deles mui-
to utilizados para a geração de ondas. São os eixos horizontais e verticais que 
representam, respectivamente, os valores do cosseno e do seno.
A
F
T
F1
F2
Imagine 10 ciclos a cada minuto, 50 ciclos por hora. Quando a unidade de 
tempo representada para medir a quantidade de ciclos for o segundo (ciclos 
por segundo), utiliza-se uma unidade especial denominada Hertz (Hz). Logo, 
se a frequência for, por exemplo, 500 Hz, significa que a onda realiza 500 ci-
clos a cada segundo. Quando a frequência se torna muito grande, é comum 
utilizar seus múltiplos, como: KHz, MHz, GHz, THz, entre outros.
Exemplo
14
Trabalhando com esse círculo trigonométrico, que por definição possui raio de valor igual 
a 1, ao representar um vetor radial de tamanho unitário cujo ângulo com o eixo horizontal 
é θ, poderemos fazer duas projeções:
• Uma no eixo horizontal (eixo x), e, neste caso, o valor da projeção é chamado de 
cosseno de θ.
• Outra projeção no eixo vertical (eixo y), e, neste caso, o seu valor é chamado de 
seno de θ.
Como o raio do círculo tem valor unitário, os valores dessas projeções (independente-
mente se for feita no eixo horizontal ou vertical) terá valores variando entre 1 (maior valor) 
e -1 (menor valor).
A figura a seguir ilustra um exemplo de seno e cosseno de um ângulo θ no valor de 30º.
Repare que a diferença entre o seno e o cosseno é que o seno começa do valor 0, en-
quanto o cosseno começa do valor 1.
Figura 4: Representação do seno e cosseno no círculo trigonométrico.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Se variarmos continuamente esse ângulo no tempo e fizermos um gráfico representando 
os valores do seno ou do cosseno desse ângulo, teremos a representação de uma onda 
denominada senoidal (no caso do seno) e cossenoidal (no caso do cosseno).
As figuras a seguir representam duas ondas. A primeira é uma onda senoidal variando 
em função do tempo. A frequência utilizada no exemplo é de 1 Hz, ou seja, 1 ciclo a cada 
0,5
Seno
Círuclo trigonométrico
0,866
Cosseno
1
1
θ = 30o
θ
0
-1
-1
15
segundo. A segunda onda representa uma cossenoide em função do tempo também 
com frequência de 1 Hz.
Figura 5: Senoide em função do tempo.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Figura 6: Cossenoide em função do tempo.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Nesse tipo de onda temos um ciclo de repetição que ocorre a cada 360º ou 2π radianos.
Sendo que, nesse caso, a amplitude máxima é de 1, já que o valor do raio é unitário e a fre-
quência é a quantidade de voltas completas que esse vetor realiza no círculo por unidade 
de tempo. Se for necessário representar uma amplitude maior do que 1, basta multiplicar 
a função seno ou cosseno pela amplitude desejada, exatamente como foi representada 
nas funções de onda apresentadas anteriormente.
Depois de tudo que abordamos a respeito do círculo trigonométrico, podemos definir a 
Fase como sendo o ângulo θ que está representando o vetor naquele determinado instante.
Senoide
Amplitude
A
-A
0 0,25 0,75 1,25 1,75 2,25 2,75 3
Ciclo - 1 seg. Ciclo - 1 seg. Ciclo - 1 seg.
F = 1 Hz → 1 ciclo por segundo
Tempo (seg.)0,5 1,5 2 2,5
Cossenoide
Amplitude
A
-A
0
Ciclo - 1 seg. Ciclo - 1 seg. Ciclo - 1 seg.
F = 1 Hz → 1 ciclo por segundo
Tempo (seg.)0,25 0,75 1,251 1,75 2,25 2,75 30,5 1,5 2 2,5
16
Ruídos
Sempre que fazemos uma transmissão o sinal transmitido sofre alterações prove-
nientes de diversas distorções acumuladas ao longo dela, fazendo com que o sinal 
recebido não seja exatamente igual ao transmitido originalmente. Tais distorções são 
denominadas ruídos — um dos maiores limitadores no desempenho dos sistemas de 
transmissão de dados.
Os ruídos estão classificados em: ruído térmico, crosstalk (linha cruzada), ruído de inter-
modulação e ruído impulsivo.
Vamos conhecer com mais detalhes cada um deles? Preste atenção.
Ruído térmico
Como o próprio nome diz, o ruído térmico é fruto da temperatura do meio de transmis-
são. Devido à maior agitação molecular causada pelo aumento da temperatura, essa agi-
tação induz no meio de transmissão um ruído que é distribuído uniformemente em todas 
as frequências do espectro. Esse ruído também é denominado “ruído branco”.
Crosstalk (linha cruzada)
Crosstalk era muito comum em sistemas de telefonia antigos. Devido à proximidade dos 
diversos fios que compunham os troncos de transmissão, além dos desgastes sofridos 
ao longo de décadas expostos às intempéries da natureza, seja no subsolo ou nos pos-
tes, a transmissão de um dos fios poderia interferir na de outro fio. Esse tipo de inter-
ferência é denominada “linha cruzada” ou, em inglês, crosstalk.
Ruído de intermodulação
Quando diversos sinais compartilham um mesmo meio de transmissão, como acontece 
nas linhas cruzadas, é possível que sinais em bandas passantes adjacentes acabem 
sesobrepondo parcialmente. Como tal sobreposição tem o efeito destrutivo do sinal, 
denominamos esse fenômeno de ruído de intermodulação.
Ruído impulsivo
Os ruídos impulsivos são ruídos de alta intensidade comparados com o sinal transmitido 
e de curta duração, sendo, assim, capazes de gerar uma grande destruição do sinal, 
porém em intervalos de tempo muito curtos. Eles têm uma aparição aleatória no tempo, 
o que os faz ser de difícil detecção. Apesar do potencial de grande destruição do sinal, 
17
devido ao curto intervalo de tempo em que eles se manifestam, as transmissões analó-
gicas acabam sendo pouco afetadas. Porém, as transmissões de dados sofrem muito 
mais com esse fenômeno, levando à perda de bits, o que muitas vezes resulta na perda 
da transmissão, tendo que ser, então, retransmitida.
Resumindo, vimos que os sinais podem ser de formato analógico ou digital e que a onda 
é a forma como a natureza realiza sua transmissão, já que, para transmitir, devemos rea-
lizar uma transferência de energia. Vimos também que, ao longo da transmissão, esse 
sinal sofre alterações de diversas naturezas e que essas alterações indesejadas são cha-
madas de ruídos.
18
Modulação de Portadoras 
Os meios de transmissão possuem faixas de frequências que são mais adequadas para 
o envio de sinais. Nem sempre o sinal a ser transmitido se adéqua a essa faixa de fre-
quências. Nesses casos, teremos de fazer uma transposição para a frequência adequa-
da à transmissão. O método utilizado para a realização dessa transposição de frequência 
é chamado de modulação.
Para realizar esse método é necessário seguir alguns passos, a saber:
1
Criar uma onda que esteja dentro da frequência que desejamos para a trans-
missão. Essa onda é responsável por carregar o sinal, de forma semelhante 
aos caminhões de carga que levam objetos.Tal onda é chamada de portadora.
2
Embutir o sinal a ser transmitido, que é chamado de sinal modulante, nessa 
portadora. Para embutir o sinal utilizamos um dos componentes da onda, que 
pode ser: amplitude, frequência e fase.
Como vimos, ao escolhermos o componente que será modificado para representar o 
sinal modulante teremos definido o tipo de modulação:
• Modulação por amplitude.
• Modulação por frequência.
• Modulação por fase.
A modulação pode ser separada em função do tipo de sinal modulante. Ou seja: 
1. Sinal modulante analógico: teremos uma modulação analógica. 
2. Sinal modulante digital: teremos uma modulação digital.
A portadora sempre será analógica e deve seguir uma das funções de onda apresenta-
das anteriormente ou com seno ou com cosseno.
Agora, vamos entender com mais detalhes cada tipo de modulação? 
19
Modulação analógica
Figura 7: Representação de modulação analógica
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
A modulação analógica é quando o sinal modulante também é analógico. Existem três 
formas de modulação analógica, a saber:
1. Modulação por amplitude (Amplitude Modulation – AM)
Neste método de modulação a amplitude da onda portadora irá variar de acordo com o 
sinal modulante. Quando a amplitude do sinal modulante aumenta, a amplitude da porta-
dora também aumenta. Quando a amplitude do sinal modulante diminui, a amplitude da 
portadora também diminui. Nesse tipo de modulação percebe-se claramente uma envol-
tória na portadora após a modulação. Tal envoltória é semelhante ao sinal modulante. Na 
figura anterior é possível observar esse comportamento. O aparelho receptor analisará a 
amplitude da portadora recebida e, então, recriará o sinal modulante.
2. Modulação por frequência (Frequency Modulation – FM)
De modo semelhante ao método anterior, neste método de modulação a frequência da 
onda portadora irá variar de acordo com o sinal modulante. Quando a amplitude do sinal 
modulante aumenta, a frequência da portadora também aumenta. Quando a amplitude 
do sinal modulante diminui, a frequência da portadora também diminui. Nesse tipo de 
modulação a amplitude da portadora permanece constante o tempo inteiro. Na figura 
Modulação
Portadora
Sinal AM
Sinal FM
Sinal PM
Sinal
Modulante
20
anterior é possível observar esse comportamento. Nota-se que, visualmente, tem-se um 
efeito sanfona. O aparelho receptor analisará a frequência da portadora recebida e, então, 
recriará o sinal modulante.
3. Modulação por fase (Phase Modulation – PM)
De maneira semelhante aos métodos anteriores, neste método de modulação a fase da 
onda portadora irá variar de acordo com o sinal modulante. Quando a amplitude do sinal 
modulante aumenta, a fase da portadora também aumenta. Quando a amplitude do sinal 
modulante diminui, a fase da portadora também diminui. Nesse tipo de modulação a am-
plitude da portadora permanece constante o tempo inteiro. Na figura anterior também é 
possível notar que, visualmente, tem-se um efeito sanfona, porém uma sanfona diferente 
da criada na modulação por frequência. O aparelho receptor analisará a fase da portado-
ra recebida e, então, recriará o sinal modulante.
Modulação digital
Figura 8: Representação de modulação digital.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
O que diferencia a modulação digital da modulação analógica é o fato de o sinal modu-
lante ser um sinal digital. A técnica apresentada na modulação digital é a mesma apli-
cada na modulação analógica, porém ela recebe uma pequena variação no nome para 
poder ser facilmente diferenciada. A seguir temos as formas de modulação digital:
Modulação
1 1 1 10 0 00Dados binários
Portadora
Sinal ASK
s(t)
t
t
t
s(t)
s(t)
0
0
0
Sinal FSK
Sinal PSK
Sinal
Modulante
21
1. Modulação por deslocamento de amplitude (Amplitude Shift Keying – ASK)
Da mesma maneira que no seu equivalente analógico, a amplitude da portadora irá variar 
de acordo com a amplitude do sinal modulante. Como nesse caso o sinal modulante 
possui apenas dois valores (0 e 1), o resultado será a ausência de portadora quando for 0 
(zero) e a presença da portadora quando for 1 (um) após a modulação. A figura anterior 
demonstra um exemplo dessa modulação.
2. Modulação por deslocamento de frequência (Frequency Shift Keying – FSK)
Seguindo o mesmo procedimento do seu equivalente analógico, nesse método de modu-
lação a frequência da onda portadora irá variar de acordo com o sinal modulante. Como 
só existem dois valores possíveis no sinal modulante, também só haverá duas frequên-
cias possíveis na portadora após a modulação. A figura anterior demonstra um exemplo 
dessa modulação.
3. Modulação por deslocamento de fase (Phase Shift Keying – PSK)
Mais uma vez, seguindo o mesmo método do seu equivalente analógico a portadora terá 
a sua fase alterada conforme o sinal modulante. No caso do exemplo da figura mostrada 
anteriormente, toda vez que o sinal modulante troca de valor, isto é, vai de 0 para 1 ou de 
1 para 0, a fase da portadora é deslocada em 180º.
Por fim, nem sempre um sinal está no formato adequado para que seja transmitido pelo 
meio de transmissão desejado. Por meio da técnica de modulação podemos realizar a 
devida adequação para que essa transmissão possa ser realizada.
22
Multiplexação na Frequência e no Tempo, e 
Comutação de Dados
Nesta unidade vamos apresentar a maneira como é realizada a transmissão de sinais de 
fontes diferentes em um mesmo meio de transmissão, além do percurso até o destino 
final. Um determinado meio de transmissão tem a capacidade de transmissão muito 
maior do que a do sinal que será transmitido. A capacidade de transmissão é definida 
como largura de banda, ou melhor:
É a faixa de frequências que o meio de transmissão é capaz de transmitir. 
Como um sinal complexo é formado por várias ondas de frequências dife-
rentes, ele também possui uma largura de banda. Isto é, é muito comum um 
meio de transmissão ter uma largura de banda muito superior à largura de 
banda do sinal a ser transmitido.
Nesses casos teríamos a subutilização do meio de transmissão, como mostra a figura 
a seguir:
Figura 9: Desperdício de banda passante do meio físico de transmissão.Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Já que um único sinal não é suficiente para ocupar toda a largura de banda do meio de 
transmissão, para diminuir o desperdício de banda passante seria interessante se pudés-
semos transmitir mais de um sinal de fontes diferentes nesse mesmo meio, aproveitando 
o restante da banda passante que não é aproveitada por um único sinal.
0
Banda passante do meio físico
Banda passante necessária 
para o sinal
Hz
Desperdício
23
Esse mecanismo de compartilhamento do meio de transmissão é denominado multiple-
xação. Ele pode ser dividido em dois tipos:
• Frequência.
• Tempo.
Multiplexação na frequência (Frequency Division Multiplexing 
– FDM)
Como vimos anteriormente no tópico sobre modulação, o efeito da modulação é de 
transportar um sinal que se encontra em uma determinada faixa de frequências para 
uma outra faixa e, então, transmiti-lo. Até então, o motivo apresentado foi o de que a faixa 
de frequências do sinal não era adequada para o meio de transmissão, sendo necessário 
transportá-lo para essa nova faixa que será definida pela frequência da onda portadora.
Outro uso para a técnica de modulação é fazer com que vários sinais de fontes diferentes 
que ocupam a mesma faixa de frequências sejam transportados para faixas diferentes, 
de modo que nenhum deles ocupe a faixa de frequências do outro. Dessa forma, pode-
mos colocar todos eles no mesmo meio de transmissão sem que haja interferência ou 
destruição dos sinais, pois cada um ocupará uma faixa de frequências diferentes, ditado 
pelas suas portadoras.
Na figura a seguir temos os sinais C0, C1 e C2, sendo que todos os três sobrepõem-se 
à mesma faixa de frequência. Do jeito que se encontram não será possível colocá-los 
no mesmo meio de transmissão, pois as partes que se sobrepõem sofrerão interferên-
cia destrutiva. Entretanto, se mudarmos a frequência de transmissão de dois deles, por 
exemplo C1 e C2, de forma que não mais se sobreponham, poderemos, então, colocá-los 
no mesmo meio de transmissão.
Figura 10: Multiplexação na Frequência (FDM).
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
0
Hz
C0
C0
C1
C1
C2
C2
24
Vamos conhecer um exemplo para entendermos melhor sobre o assunto? 
Considere o caso de um sistema de telefonia. Apesar de a audição humana ter 
a capacidade de reconhecer sons que variam de 20Hz até 20KHz (20.000Hz), 
para a transmissão da voz humana bastam as frequências até 3KHz. Como o 
objetivo do sistema de telefonia é a transmissão da voz humana, após mudar-
mos a frequência do sinal a ser transmitido com o procedimento da modula-
ção, passaremos esse sinal resultante por um filtro a fim de que as frequências 
excedentes sejam eliminadas. No final, colocaremos os três sinais no mesmo 
meio físico de transmissão sem que haja sobreposição e, com isso, interferên-
cia destrutiva. Cada uma dessas faixas de frequências definidas para a trans-
missão de uma determinada fonte transmissora é chamada de canal. A figura 
a seguir ilustra esse processo:
Figura 11: Exemplo de multiplexação na frequência de três sinais de voz.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Exemplo
Sinal de voz
Freq. (KHz)
Freq. (KHz)
Filtro Filtro Filtro
Após ModulaçãoApós ModulaçãoApós Modulação
Freq. (KHz) Freq. (KHz)4
4
4 4
4 4 4
4 4 4
8
8
8 8
8 8 8
8 8 8
12
12
12 12
12 12 12
12 12 12
Freq. (KHz) Freq. (KHz) Freq. (KHz)
Freq. (KHz) Freq. (KHz) Freq. (KHz)
Multiplexação na frequência de três sinais de voz
Sinal de voz modulado Sinal devoz modulado
25
Já no destino teremos um receptor que fará justamente o procedimento oposto. Ele es-
tará configurado para captar o sinal de um determinado canal, que é o que chamamos 
de “sintonizar em uma determinada frequência”. A frequência utilizada na sintonização é 
justamente a frequência da portadora do canal utilizada na modulação do sinal. Esse re-
ceptor irá retirar o sinal da portadora e, em seguida, colocá-lo na sua faixa de frequência 
original. O equipamento responsável por modular e transmitir é o modulador, enquanto 
o responsável por receber o sinal modulado e retirar o sinal da portadora voltando ao 
estado original é o demodulador. Normalmente, trabalhamos com o par transmissor e 
receptor, tendo, então, um aparelho modulador e demodulador conhecido por MODEM(-
MOdulador/DEModulador). A figura a seguir ilustra um processo de transmissão multi-
plexada na frequência.
Figura 12: Transmissão em uma linha multiplexada na frequência.
 Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Multiplexação no tempo (Time Division Multiplexing – TDM)
Outra forma de compartilhar o mesmo meio de transmissão com sinais de fontes dife-
rentes é pelo tempo. Nesse caso, iremos alternar o envio dos diversos sinais ao longo do 
tempo, ou seja:
Em um momento, um sinal é enviado; depois, ele é pausado e outro sinal 
é enviado, e assim sucessivamente.
Esse método é extremamente útil quando a taxa de produção de bits dos sinais é inferior 
à capacidade de transmissão do meio, tornando essa alternância viável. Essa multiplexa-
ção pode ser do tipo:
T1 T2
Modulador Modulador
Filtro Filtro
R1 R2
Filtro Filtro
Demodulador Demodulador
MODEM
f2
f1
• 2. Assíncrona.• 1. Síncrona.
26
1. TDM síncrono
No TDM síncrono serão dois níveis de divisão no tempo, slot e frame.
No slot, o sinal de uma determinada fonte será transmitido. Dependendo da taxa de 
transmissão do meio e da taxa de transmissão dos sinais, serão calculados quantos 
slots poderão ser criados nesse meio, lembrando que cada slot pertencerá a uma fonte 
de sinal específica, não havendo o compartilhamento de slots com sinais de fontes dife-
rentes. Todos os slots terão o mesmo tempo de transmissão.
O segundo nível de divisão no tempo será um grupo com todos os slots criados. Esse 
grupo será chamado de frame (quadro). Dentro do frame teremos todos os slots criados, 
posicionados sempre na mesma ordem. Durante as transmissões será feita a alternância 
entre todos os slots de um frame. Ao finalizar esse frame, será dado início à transmissão 
de um novo frame, e assim sucessivamente.
O conjunto de slots de mesma posição nos frames será chamado de canal. Quando uma 
fonte transmissora deseja transmitir, ela solicita ao sistema de transmissão um determi-
nado canal. O sistema verifica se existe algum canal livre. Caso haja, é feita a escolha de 
um e, então, é atribuído a essa fonte transmissora.
Enquanto a fonte transmissora não solicitar a liberação do canal, ele estará alocado para 
o seu uso exclusivo, mesmo que ela, em algum momento, não esteja transmitindo. Nesse 
modelo de transmissão o canal é dedicado e de uso exclusivo da fonte transmissora. A 
figura a seguir ilustra essas divisões no tempo:
Figura 13: Divisão no tempo no TDM síncrono.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
frame
slot
Canal 0 Canal 1
0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9
Tempo
frame
27
Em relação à transmissão de dados, esse método leva a certos desperdícios, uma vez 
que nem sempre os computadores estão realizando algum envio. Na verdade, os compu-
tadores costumam realizar picos de transmissão, tendo muitos intervalos sem que haja 
qualquer tipo de transmissão de dados. 
Contudo, como o canal permanece exclusivo para esse transmissor durante todo o tem-
po da conexão, a cobrança será feita em função do tempo em que a conexão persistir, 
e não em relação ao volume de dados transferidos. A figura a seguir ilustra tal situação:
Figura 14: Desperdício de capacidade com TDM síncrono.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Um exemplo de uso dessa modalidade é no sistema de telefonia. Para garan-
tir uma taxa de transmissão constante da voz humana em uma conversação 
telefônica utiliza-se o TDM síncrono, pois, como o canal fica disponível para o 
uso exclusivo daquela conversação, não haverá problemas com a transmissão; 
no entanto, mesmo que haja períodos de silêncio nessa conversação, o tempo 
referente a esses períodos de silêncio continuará sendo exclusivo da conexão, 
sendo, então, realizada a “cobrança” pelo uso do serviço,independentemente 
de ter havido uma conversa durante o período em que a conexão estava ativa.
Exemplo
Meio físico
Tempo
Dados
Frame 0
A1 B1 B2 D2C1 D1 A2 C2
Frame 1
Banda desperdiçada
t1
A
B
C
D
t2
28
2. TDM assíncrono
No TDM assíncrono não existe a alocação dedicada de um canal a um determinado 
transmissor. Neste caso, se o suposto transmissor do momento não tiver nada para 
transmitir a vez será passada para quem tiver, diminuindo ao máximo o desperdício de 
banda na transmissão.
Esse formato de transmissão é bem mais eficiente quando se trata de transmissão de 
dados entre computadores; todavia, leva a muitas falhas em uma comunicação de voz 
de um sistema de telefonia.
Como não existe mais o canal, o qual no TDM síncrono é utilizado para identificar a co-
nexão (origem e destino), no caso do TDM assíncrono cada unidade de transmissão 
precisará de um cabeçalho de dados para realizar essa identificação. A figura a seguir 
ilustra todo esse processo:
Figura 15: TDM assíncrono.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
A qualidade de uma ligação telefônica feita pelo WhatsApp comparada, por 
exemplo, com a ligação realizada pelo sistema de telefonia padrão. Como o 
WhatsApp utiliza o sistema de dados da Internet, a forma de transmissão será o 
TDM assíncrono, enquanto no sistema de telefonia é utilizado o TDM síncrono.
Exemplo
Meio físico
Tempo
A1 B1 B2 C2 Capacidade Extra Disponível
Cabeçalho
t1
A
B
C
D
t2
29
Comutação de dados
Comutação vem do inglês switchinge e significa o processo decisório sobre por qual 
caminho algo deverá seguir.
Vamos conhecer um exemplo?
Um exemplo de comutação fora do ambiente de informática é o ambiente ferro-
viário. Temos um trem que está seguindo por um trilho e, em um determinado 
momento, existem duas opções de percurso. Para definir qual percurso o trem 
deverá seguir existe na lateral do trilho uma alavanca que, ao ser posicionada 
para a esquerda, levará o trem para o trilho da esquerda, e caso seja posiciona-
da para a direita, levará o trem para o trilho da direita.
Esse mecanismo é o comutador e o procedimento de escolha do trilho é a co-
mutação. A figura mostra um comutador de trens (objeto com a seta):
Exemplo de um comutador de trilhos de trem.
Fonte: Wikimedia Commons (2020).
Exemplo
30
No início dos sistemas de telefonia o processo de comutação era feito por pessoas, 
as telefonistas. Elas usavam fios para conectar sua ligação com o fio que conectava 
ao destino ou a outra telefonista em outra região, de modo que se pudesse continuar 
com o procedimento de conexão até chegar ao destinatário. Eram elas que faziam a 
comutação, de forma manual, para que a conexão fosse realizada. Atualmente, todo 
esse processo de comutação é feito de forma automática por circuitos eletrônicos. A 
seguir temos uma figura ilustrando o processo de comutação manual por telefonistas 
na década de 1940:
Figura 16: Sistema de comutação manual telefônica feita por telefonistas na década de 1940.
Fonte: Just4it (2020).
Nos sistemas de redes de computadores também temos a mesma necessidade. Temos 
uma determinada informação que, a fim de chegar ao destino, deverá passar por cer-
to caminho. Ao longo do trajeto teremos opções para que outros destinos possam ser 
alcançados. Assim, devemos instalar os comutadores de dados de modo que, nesses 
pontos de escolha de percurso, eles estejam configurados corretamente, selecionando o 
caminho certo para os dados chegarem a seu destino definido.
Agora, vamos conhecer quatro técnicas de comutação utilizadas nas co-
municações de dados?
31
1. Circuitos
A comutação de circuitos é a que mais se assemelha à comutação feita pelas telefonis-
tas, com a diferença de ser feita de forma automática. Quando é solicitada uma conexão, 
um pacote de dados de configuração contendo a origem e o destino é enviado. Esse é o 
sinal de requisição de chamada.
Conforme esse pacote vai chegando aos comutadores, como as telefonistas, eles vão 
realizando as conexões. Quando esse pacote chega ao último comutador do percurso, e 
este é configurado, existirá uma conexão direta e física entre a origem e o destino. A par-
tir desse momento é possível realizar a comunicação, seja ela de voz ou de dados. Tais 
conexões estarão dedicadas enquanto a comunicação existir, garantindo todo o percurso 
entre a origem e o destino. Enquanto essa comunicação durar, nenhuma outra poderá 
usar os mesmos fios e conectores que estão em uso, levando a um limite no número de 
conexões e também ao desperdício, pois se houver algum período sem que haja trans-
missão, as conexões continuarão existindo, uma vez que o percurso é dedicado.
A seguir temos duas figuras: a primeira ilustra a aparência desse processo de comuta-
ção, enquanto a segunda mostra o procedimento de conexão ao longo do tempo:
Figura 17: Comutação de circuito.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Sistema de Comutação
Conexão Física
32
Figura 18: Comutação por circuito ao longo do tempo.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Como pode ser visto na figura anterior (segunda figura), o sinal de requisição é enviado. 
Quando ele chega a um comutador é preciso aguardar o tempo para que essa cone-
xão seja realizada. Em seguida, o sinal continua o percurso até o próximo comutador, 
aguardando novamente pela nova conexão. Ao final é retornado um sinal que represen-
ta que a chamada foi aceita. A partir desse momento os dados são transferidos sem 
que haja qualquer atraso nessa transmissão, com exceção do seu estabelecimento 
realizado no início.
2. Mensagens
A modalidade de circuito pode atender de forma adequada ao sistema de telefonia, já que 
estamos falando de uma comunicação de voz. No entanto, não é muito adequado para 
a transmissão de dados, pois, caso tenhamos momentos em que os dados não estejam 
sendo transmitidos, teremos um desperdício na capacidade de transmissão e, mais: o 
serviço será cobrado por tempo, já que a conexão permanece dedicada.
Visando ser mais eficiente na transmissão de dados, diminuindo o desperdício e aumentan-
do o compartilhamento dos meios de transmissão, temos a comutação por mensagens.
Sinal de requisição de chamada
Tempo gasto 
aguardando a 
realização de 
uma conexão
Sinal de 
chamada
aceita
A CB D
Dados
Conexão
AB
Conexão
BC
Conexão
CD
Te
m
po
33
Neste caso, diferentemente da comutação por circuitos, não será realizada 
previamente a conexão entre a origem e o destino.
Uma mensagem é um conjunto de dados que representa uma informação 
completa, como um arquivo.
Quando essa mensagem vai ser enviada, é acrescentado a ela um cabeçalho com a 
informação da origem e do destino. Ao chegar a um comutador, este espera que a men-
sagem completa chegue, armazenando-a em sua memória interna. Só depois de receber 
a mensagem integralmente é que ele poderá fazer seu envio. Tal procedimento é conhe-
cido como store–and–forward.
Na hora em que um comutador vai realizar o envio da mensagem, ele analisa o cabeça-
lho para saber o destino e verifica se é capaz de realizar a conexão direta com esse des-
tino. Caso contrário, encaminhará para outro comutador, o qual repetirá todo o processo 
até que, enfim, a mensagem chegue ao destino.
Outro detalhe a ser observado durante essa transmissão é que o trecho entre os comuta-
dores por onde a mensagem tenha passado, diferentemente da comutação por circuito, 
estará disponível para que, a seguir, outra mensagem, possivelmente de origem diferente, 
passe por ele.
Devido ao processo de armazenamento e envio, há a possibilidade de o trecho do cami-
nho pelo qual a mensagem precisa seguir estar ocupado com a transmissão de outra 
mensagem. Nesse caso, ela ficará esperando a liberação para que, então, siga o per-
curso. Durante essa espera outras mensagens podem chegar para seguir pelo mesmo 
trecho. Tais mensagens serão colocadas em uma fila, a fim de que sejam enviadas con-
forme o trecho seja liberado. Isso vai gerar alguns atrasos irregulares na transmissão, já 
que em cadacomutador a fila pode estar maior ou menor do que em outro, levando a 
tempos diferentes de espera. A seguir temos uma figura ilustrando esse processo:
34
Figura 19: Comutação por mensagem ao longo do tempo.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
3. Pacotes
A comutação por mensagens já tornou a transmissão de dados muito mais eficiente 
do que a comutação por circuitos, mas ainda possui alguns inconvenientes. Como as 
mensagens podem ser consideravelmente grandes, nesses casos elas ocupariam um 
determinado trecho de transmissão por muito tempo, diminuindo o processo de com-
partilhamento.
Além desse, temos ainda mais dois pontos negativos. Se qualquer parte da mensagem 
sofrer alteração devido à incidência de ruídos no trecho percorrido, toda a mensagem 
será descartada, levando, obrigatoriamente, ao seu reenvio a partir da origem. Uma men-
sagem muito grande está mais suscetível a tal situação. De modo semelhante a esse 
problema, caso um comutador não tenha memória suficiente no instante de chegada 
da mensagem para armazená-la por completo, ela também será descartada, levando à 
mesma necessidade de ser retransmitida desde a origem.
Visando minimizar os inconvenientes apresentados na comutação por mensagens, foi 
definido limitar o tamanho dos dados a serem trafegados entre os comutadores. Esses 
grupos de dados serão chamados de pacotes. Apesar de os pacotes terem um limite 
máximo de dados, eles não possuem tamanho fixo, podendo haver pacotes menores do 
que o limite máximo estabelecido. 
Atraso na 
propagação
Atraso
na fila
A CB D
Msg
Msg
Msg
Te
m
po
35
No processo de transmissão, caso a mensagem tenha um tamanho que caiba em um 
pacote, bastará esse pacote para enviá-la. Todavia, é bem provável que as mensagens 
sejam maiores do que o limite dos pacotes. Nesse caso, a mensagem será dividida em 
diversos pacotes de tamanho máximo, em que, provavelmente, o último terá um tama-
nho menor do que o limite máximo estabelecido.
Como a transmissão agora será feita em cima desses pacotes, a ocupação do trecho 
por cada um deles terá um tempo máximo estabelecido, já que o seu tamanho máximo 
é conhecido. Além disso, aumenta o compartilhamento, uma vez que, entre pacotes de 
uma determinada mensagem, podem ser enviados pacotes de outras.
Caso haja falha na transmissão de um desses pacotes ou a memória de algum comuta-
dor esteja cheia no momento de sua chegada, apenas esse pacote deverá ser reenviado 
a partir da origem, aumentando a chance de sucesso no reenvio e levando a uma menor 
ocupação da rede. A figura a seguir representa esse modelo de comutação:
Figura 20: Comutação por pacote.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Em cada comutador haverá um atraso na transmissão devido ao ato de enfieirar e, então, 
retransmitir, conforme ilustra a figura a seguir:
Sistema de Comutação
Pacotes enfileirados 
para próxima 
transmissão
36
Figura 21: Comutação por pacote ao longo do tempo.
Fonte: Elaborada pelo autor (2020).
Veremos, agora, que a comutação por pacotes pode ser estabelecida de duas formas: 
circuito virtual e datagrama.
Circuito virtual
Nessa modalidade o primeiro pacote da mensagem é um pacote de controle. Conforme 
esse primeiro pacote vai percorrendo o caminho, esse caminho fica registrado, forçando 
que todos os demais pacotes da mesma mensagem façam o mesmo percurso, isto é, 
sigam exatamente os mesmos trechos.
Essa modalidade é muito parecida com a comutação por circuito, já que o mesmo ca-
minho será realizado por todos os pacotes. Porém, de forma distinta da comutação por 
circuitos, os trechos poderão ser compartilhados com outros pacotes de mensagens 
diferentes durante a transmissão.
Uma vantagem desse método é:
A garantia de entrega dos pacotes no destino na mesma ordem em que 
foram enviados pela a origem, não havendo a necessidade de reordena-
ção dos pacotes na recepção.
Pkt 3
Pkt 2
Pkt 1
A CB D
Te
m
po
Pkt 2
Pkt 1
Pkt 1
Pkt 2
Pkt 3
Pkt 3
37
Datagrama
Nessa modalidade os pacotes de uma mesma mensagem têm a liberdade de fazer ca-
minhos diferentes para chegar ao mesmo destino, não sendo necessário gastar tempo 
estabelecendo o percurso.
A vantagem nesse modelo é:
Poder ter um maior fluxo de pacotes, já que, ao poder seguir por cami-
nhos diferentes, caso um determinado trecho esteja congestionado, ele 
poderá seguir viagem por outro.
Com isso, existe a possibilidade de que os pacotes cheguem fora de ordem, levando a 
um trabalho extra no destino de ordenar os pacotes recebidos antes de montar a men-
sagem novamente.
4. Células
Essa modalidade segue a mesma metodologia da comutação por pacotes. A diferença 
é que, enquanto os pacotes têm um tamanho máximo estabelecido, possibilitando ter 
pacotes de tamanhos diferentes, no caso das células haverá um tamanho fixo e pequeno 
(de algumas dezenas de bytes).
Quando a quantidade de dados não for suficiente para preencher toda uma célula, ela será 
preenchida com “lixo” (valores sem significado) até completar o tamanho estabelecido.
A vantagem desse método é que:
Poderá ser feito integralmente via hardware, já que os circuitos que farão 
a comutação serão extremamente simplificados, não havendo a neces-
sidade de realizar o controle via software, o que tornaria a operação bem 
mais lenta do que se fosse feita apenas por circuitos eletrônicos.
Dessa forma, aumentamos extraordinariamente a velocidade da comutação e, por con-
sequência, a capacidade de fluxo de dados.
Resumindo, neste tópico vimos como podemos maximizar o uso de um meio de trans-
missão realizando a transferência de sinais de fontes distintas em um mesmo meio, 
usando a multiplexação. Também vimos como o caminho entre a origem e o destino 
pode ser realizado por meio da comutação.
38
Para ampliar o seu conhecimento veja o material complementar da Unidade 1, 
disponível na midiateca.
MIDIATECA
Toda transmissão, seja ela qual for, é feita em algum meio físico. É muito co-
mum ver pessoas comentando que o celular está com um bom sinal, mas não 
estão conseguindo realizar uma comunicação. Além do nível do sinal temos de 
levar em consideração o nível do ruído na frequência que estamos transmitindo. 
É possível que, mesmo com um excelente nível de sinal, o ruído esteja também 
tão alto no canal de comunicação que todos, ou grande parte dos dados sendo 
transmitidos, estejam sendo destruídos pela interferência dos ruídos. Apesar de 
essa situação ser mais comum nos sistemas de transmissão sem fio, ela tam-
bém pode ocorrer em meios condutores, caso estejam posicionados próximo 
a fontes de interferência, como rede elétrica. A correta definição de onde um 
determinado cabo de transmissão de dados irá passar pode refletir diretamente 
na qualidade da transmissão dos dados.
NA PRÁTICA
39
Resumo da Unidade 1
Nesta unidade entendemos como um sinal é formado e como ele se comporta na pre-
sença de ruídos. Vimos que os ruídos são a principal fonte de problemas na transmissão 
de dados. Também observamos que nem sempre é possível transmitir um sinal em sua 
forma original, sendo necessário realizar algumas transformações pelo processo da mo-
dulação. Como os meios de transmissão muitas vezes comportam uma taxa de trans-
missão maior do que a dos sinais a serem transmitidos, vêm os mecanismos de com-
partilhamento dos meios de transmissão com outras fontes de sinais pelos métodos de 
multiplexação. E, por fim, analisamos como as trajetórias dos dados são selecionadas 
durante a transmissão pelo processo de comutação.
O sistema de telefonia é um exemplo que faz uso de todas as técnicas abordadas nesta 
unidade. A voz da pessoa que está falando é o sinal a ser transmitido e, em função do 
ruído, muitas vezes chega com falhas ao destino, chegando a ficar ininteligível. Não é 
à toa que, em certas conversas realizadas no celular, sofremos com falhas na ligação. 
Para transmitir essa comunicação é usada a modulação junto com a multiplexação, a fim 
de possibilitar que diversas ligações telefônicas estejam acontecendosimultaneamente, 
compartilhando o mesmo meio físico, que é o ar. Sem isso, só poderia existir uma trans-
missão por vez. E, por fim, a comutação é usada em diversas centrais telefônicas para 
fazer com que a sua conversa chegue ao destino desejado, podendo, hoje em dia, esse 
destino estar em qualquer lugar do mundo atendido por alguma operadora de telefonia.
Nesta unidade foram destacados os seguintes conceitos: diferença entre os 
sinais analógicos e digitais, o efeito dos ruídos, os mecanismos de modulação 
analógica e digital, e a transmissão de sinais de fontes diferentes em um mes-
mo meio de transmissão.
CONCEITO
40
Referências 
FOROUZAN, B. A. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. ed. Porto Ale-
gre:Mc Graw Hill: Bookman, 2010. ISBN: 978-00-7296-775-3. Minha Biblioteca.
KUROSE, J.F.; ROSS, K.W. Redes de computadores e a Internet: uma abordagem 
top-down. 6. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013. ISBN: 978-85-8143-
677-7. Biblioteca Virtual.
TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, D. Redes de computadores. 4. ed. São Paulo: Pearson 
Prentice Hall, 2011. ISBN: 978-85-7605-924-0 – Biblioteca Virtual.
Protocolos: ATM, FDDI e SDH
UNIDADE 2
42
Nesta unidade você aprenderá o funcionamento do protocolo ATM, um dos mais im-
portantes métodos de comutação de dados utilizado nos meios de transmissão de alta 
velocidade e capaz de suportar grande fluxo de dados. Também serão vistos os proto-
colos FDDI, para transmissão de dados em fibras ópticas, e o SDH, responsável pela 
multiplexação de diversos canais STM, que aumentam a eficiência da transmissão ATM 
nas redes de fibras ópticas.
INTRODUÇÃO
Nesta unidade você será capaz de:
• Decodificar os protocolos que implementam as redes multimídia e os backbo-
nes das operadoras de telecomunicações e redes LAN de alta performance.
OBJETIVO
43
Evolução das redes públicas de comutação 
por pacotes; formatos de endereçamento 
ATM; arquitetura e características dos 
SWITCHES ATM; padronização do ATM 
O ATM (Asynchronous Transfer Mode – Modo de Transferência Assíncrona) é um pro-
tocolo de retransmissão de células projetado pelo ATM Fórum e adotado pelo ITU-T 
(International Telegraph Union – União Internacional de Telecomunicações). O objetivo 
desse protocolo é:
Oferecer uma interligação de alta velocidade entre diversas redes.
Antes de sua criação, entre os diversos desafios existentes, seis deles se destacavam:
1
Necessidade de um sistema de transmissão que otimizasse os meios de trans-
missão de alta velocidade, como fibras ópticas. Elas possibilitam uma ampla 
largura de banda, além de não sofrerem com a interferência de ruídos.
2
Esse sistema precisaria ser capaz de se conectar com os já existentes, forne-
cendo interconectividade de longa distância sem diminuir o seu desempenho 
ou necessitar que sejam substituídos.
3
Ele deveria ter uma implementação de baixo custo para que não fosse uma 
barreira em sua utilização e se tornasse o backbone das comunicações in-
ternacionais.
4
Ele deveria ser capaz de suportar e operar as hierarquias de telecomuni-
cações já existentes (loops locais, provedores locais, operadoras de longa 
distância etc.).
5 Ele deveria ser orientado à conexão para garantir a precisão e a previsibilida-de da entrega dos dados.
6
Um ponto importante considerado foi a transferência do maior número possí-
vel de operações para o hardware, aumentando a velocidade do processamen-
to e diminuindo ao máximo as operações via software, que são mais lentas.
44
No momento da implantação do protocolo ATM foram detectados alguns problemas, 
a saber:
• Redes de Quadros (Frames) → Até a implantação do protocolo ATM a camada de 
enlace da rede de dados trabalhava com quadros. Os diversos protocolos existentes 
usam quadros de complexidade e tamanhos variáveis. Com o aumento da comple-
xidade das redes, os cabeçalhos dos quadros passaram a conter informações cada 
vez mais volumosas, levando-os a ficar cada vez maiores em relação à unidade 
de dados por eles transportados. Para melhorar a eficiência dos quadros, alguns 
protocolos aumentaram a unidade de dados de forma a reduzir a relação com o 
cabeçalho. Esse aumento da unidade de dados leva ao desperdício, pois, se não 
tivermos informações suficientes para preencher todo o quadro, parte da unidade 
de dados não será preenchida, levando a uma ocupação de parte da banda com 
dados de preenchimento, isto é, dados sem finalidade útil para o usuário, já que 
seu único propósito é o de completar o quadro cuja informação útil não foi capaz de 
completar. Uma maneira de contornar isso, adotada por alguns protocolos, é utilizar 
unidades de dados de tamanhos variáveis.
• Tráfego de Rede Misto → Devido à variedade de tamanho dos quadros, o tráfego 
da rede torna-se imprevisível. Dessa forma, switches, multiplexadores e roteadores 
devem possuir sistemas de software complexos para gerenciar os diferentes tama-
nhos de quadros. Com o aumento no tamanho dos cabeçalhos, uma parte conside-
rável de processamento será gasta para verificar sua integridade e analisar seus di-
versos campos. A conexão das diferentes redes de quadros é lenta e cara, podendo, 
em alguns casos, ser impossível.
• Entrega com Velocidades Constantes → Quando os quadros possuem tama-
nhos imprevisíveis e apresentam grandes variações de tamanho, fica muito difícil 
realizar uma entrega com velocidade constante. Reforçando o que já foi visto, para 
extrair o máximo da tecnologia de banda larga é utilizada a multiplexação por divi-
são de tempo nas rotas compartilhadas. Considerando a multiplexação de quadros 
de redes distintas que possuem tamanhos bem diferentes umas das outras, po-
deremos ter algo como o ilustrado na figura a seguir. Nesse caso, o tempo entre a 
transmissão do quadro A para o quadro B é enorme, se comparado com os seus 
tamanhos, levando a atrasos desproporcionais. No caso de quadros com dados de 
streaming de áudio e vídeo, tais atrasos podem levar a pausas na exibição, tornan-
do-a impraticável.
45
Figura 22: Multiplexação usando tamanhos de quadros diferentes.
 Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 524).
Para solucionar os problemas citados anteriormente, foi considerado o uso de células 
em vez de quadros/pacotes. Como já foi dito, o que mais diferencia as células dos paco-
tes é o fato de elas terem um tamanho fixo e, em geral, bem pequeno.
Como todas possuem o mesmo tamanho, passamos a ter uniformidade 
e, com isso, previsibilidade.
Quando quadros de tamanhos variados das demais redes chegam a uma rede de cé-
lulas, as suas unidades de dados precisam ser divididas em diversos pedaços de igual 
tamanho, de forma a caberem nas células daquele sistema e, então, sejam nelas car-
regados. Essas células serão multiplexadas com as demais do sistema e direcionadas 
por essa rede até o seu destino. Como cada célula possui o mesmo tamanho e todas 
são pequenas, os problemas relacionados em multiplexar quadros de diversos tama-
nhos é resolvido. 
Na figura a seguir podemos ver como fica uma multiplexação no caso de células em vez 
de quadros.
Figura 23: Multiplexação usando células.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 525).
Se considerarmos a alta velocidade oferecida pelos enlaces, juntamente com as peque-
nas dimensões das células, apesar do entrelaçamento durante a multiplexação as célu-
las provenientes de linhas diferentes chegam ao seu destino de forma semelhante a um 
fluxo contínuo, tornando possível lidar com transmissões em tempo real, como ligações 
telefônicas, videoconferências entre outras.
X
MUXC B
B X A
A
C
Z
B
Y
C B AZ Y X
A
X
MUX
1
2
46
O ATM utiliza a multiplexação por divisão de tempo assíncrona para multiplexar as cé-
lulas originadas de diversos canais. Ele usa intervalos de tamanho fixo, já que as células 
têm tamanho fixo. Os intervalos são preenchidos pelo multiplexador com uma célula de 
qualquer canal de entrada que possua uma para transmitir. Caso não existam células em 
nenhum canal para colocar em um intervalo,esse intervalo ficará vazio.
A Arquitetura ATM
Como acabamos de ver, o ATM é uma rede de comutação de células. Para se ter acesso 
a uma rede ATM, em sua borda existem os pontos terminais, que são os dispositivos de 
acesso dos usuários. 
Esses pontos terminais são conectados por uma UNI (User-to-Network Interface – Inter-
face Usuário-Rede) aos switches de dentro da rede. Esses switches são conectados por 
meio de NNIs (Network-to-Network Interfaces – Interfaces Rede-Rede). A figura a seguir 
mostra um exemplo de uma rede ATM.
Figura 24: Arquitetura de uma rede ATM.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 526).
UNI
Pontos terminais
Switch
Switch
Switch
Switch
Pontos terminais
Pontos terminais
UNI
NNI
NNI
NNI UNI
I II III
IV
47
Conexão Virtual
Dentro de uma rede ATM a conexão entre dois pontos terminais é formada por TPs 
(Transmission Path – Rotas de Transmissão), VPs (Virtual Path – Rotas Virtuais) e CVs 
(Virtual Circuits ou Virtual Channels – Circuitos Virtuais ou Canais Virtuais).
Vamos entender o conceito de cada um deles?
TPs 
As TPs são as conexões físicas (fio, cabo coaxial, fibra óptica, micro-ondas, satélites etc.) 
que conectam dois nós. Esses nós podem ser pontos terminais ou switches. Fazendo 
uma analogia com os sistemas rodoviários, podemos considerar as cidades como sendo 
os nós e as células como sendo os veículos. Para que um veículo possa sair de uma ci-
dade e chegar a outra, existem as rodovias e estradas. Muitas vezes, existe mais de uma 
rodovia que permite conectar as duas cidades. O conjunto de rodovias que conectam 
duas cidades é o que chamamos de rotas de transmissão.
VPs
Como vimos, as TPs podem conter diversos caminhos que conectam dois nós. Esses 
caminhos são as rotas virtuais (VPs). Seguindo a analogia dos sistemas rodoviários, en-
quanto as TPs representam o conjunto de rodovias que unem duas cidades, as VPs são 
as rodovias em si.
CVs 
Uma VP pode conter diversos circuitos por onde as células serão transmitidas. Uma 
vez determinado o CV que a célula seguirá, ela não poderá mais trocar. Mais uma vez, 
usando a analogia do sistema rodoviário, uma rodovia (análoga às VPs) possui diversas 
faixas de rolagem. 
Vamos considerar que, em vez de as divisões das faixas serem feitas com tinta, elas são 
feitas com uma mureta. Desse modo, uma vez que uma faixa é escolhida, não será pos-
sível trocar de faixa até a chegada à cidade. 
Os CVs são análogos a essas faixas de rolagem. De forma um pouco mais severa do 
que as rodovias, todas as células de uma mesma mensagem deverão, obrigatoriamente, 
seguir pelo mesmo CV, como se uma frota de caminhos referente ao mesmo transporte, 
48
por questão de segurança, tivesse, toda ela, de utilizar a mesma faixa de rolagem, mes-
mo que as outras estejam disponíveis. 
Na figura a seguir temos a representação desses três componentes.
Figura 25: Representação de TP, VPs e VCs.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 526).
Para que as diversas células da mesma mensagem possam trafegar pelos VPs e CVs 
corretos foram criados identificadores VPI (Virtual Path Identifier – Identificador de Rota 
Virtual) e o VCI (Virtual Circuit/Channel Identifier – Identificador de Circuito/Canal Virtual). 
• VPI define um VP específico (rodovia).
• VCI determina um VC (faixa de rolagem) dentro desse VP. 
A conexão virtual é definida por um par de números: VPI e o VCI. A figura a seguir mostra 
os VPIs e VCIs para uma TP (rota de transmissão).
Figura 26: Identificadores de conexão.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 528).
VC VC
VP
VP
VC VC
VC VC
VC VC
VC VC
VC VC
VP
VP
TP
VCI = 21 VCI = 21 
VPI = 14
VPI = 18
VCI = 32 VCI = 32 
VCI = 45 VCI = 45 
VCI = 70 VCI = 70
VCI = 74 VCI = 74 
VCI = 45 VCI = 45 
VPI = 14
VPI = 18
(14
→ →
VPI
21)
VCI
Esta conexão virtual é definida 
de forma única a partir do par:
49
As UNIs e NNIs possuem tamanhos diferentes para os VPIs. No caso das UNIs, os VPIs 
possuem 8 bits de tamanho, enquanto nas NNIs os VPIs possuem 12 bits. Isso leva às 
seguintes possibilidades: 
• As UNIs podem trabalhar com 256 VPIs distintas.
• As NNIs podem trabalhar com 4.096. 
Tanto as UNIs quanto as NNIs possuem VCIs de 16 bits, possibilitando um total de 65.536 
VCIs distintas. Observe a figura a seguir que mostra essa diferença:
Figura 27: Identificadores de conexões virtuais em UNIs e NNIs.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 528).
O motivo principal de dividir o identificador de circuitos virtuais em duas par-
tes é permitir o roteamento hierárquico.
Células
A unidade básica de dados de uma rede ATM é a célula. Ela foi definida com um tama-
nho total de apenas 53 bytes, sendo dividida em 5 bytes de cabeçalho e 48 bytes de 
dados, também chamado de payload. A figura a seguir mostra a estrutura básica de 
uma célula ATM:
Figura 28: Uma célula ATM.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 528).
8 bits 12 bits
24 bits 28 bits
a. VPI e VCI em um UNI b. VPI e VCI em um NNI
VPI VPI
16 bits 16 bits
VCI VCI
Cabeçalho
53 bytes
5 bytes
Payload
48 bytes
VPI VCI
50
Como vimos, o cabeçalho das células possui dois formatos: um para células UNIs e outro 
para as células NNIs. A figura a seguir mostra a divisão dos campos do cabeçalho das 
células. Cada linha do cabeçalho representa 1 byte de comprimento.
Figura 29: Cabeçalhos ATM.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 531).
Agora, vamos analisar cada campo do cabeçalho. Preste atenção!
GFC (Generic Flow Control – 
Controle de Fluxo Genérico) 
Este campo de 4 bits fornece controle de fluxo no nível 
UNI. Foi determinado pela ITU-T que tal grau de contro-
le de fluxo não se dá, necessariamente, no nível NNI. 
Como o cabeçalho UNI não possui esse campo, esses 
bits foram anexados ao VPI desse cabeçalho, tornando 
esse VPI mais longo e, consequentemente, proporcio-
nando uma maior quantidade de rotas virtuais (VPs).
VPI (Virtual 
Path Identifier – Identificador 
de Rota Virtual) 
Este campo, já comentado anteriormente, possui 8 bits 
em um cabeçalho UNI e 12 bits em um cabeçalho NNI.
celula UNI
HEC HEC
VCI VCI
VCI VCIVPI VPI
VPI VPIGFC
PT PTCLP CLP
VCI VCI
celula NNI
GFC: Controle de fluxo genérico
VPI: Identificador de rota virtual
VCI: Identificador de circuito virtual
PT: Tipo de payload
CLP: Prioridade de perda de célula
HEC: Controle de erros de cabeçalhos
Dados
Payload
Dados
Payload
51
VCI (Virtual Cicuit/Channel 
Identifier – Identificador de 
Circuito/Canal Virtual)
Este campo, também já comentado anteriormente, 
possui 16 bits em ambos os cabeçalhos.
PT (Payload Type – 
Tipo de Payload)
Neste campo o primeiro bit define o payload como da-
dos de usuário ou informação de controle. A interpreta-
ção dos últimos 2 bits dependerá do valor do primeiro.
CLP (Cell Loss 
Priority – Prioridade 
de Perda de Célula)
Este campo de apenas 1 bit é utilizado para o contro-
le de congestionamento. A célula que possuir bit com 
valor 1 deve ser descartada enquanto existirem células 
com bit valendo 0. Isso será tratado com mais detalhes 
quando abordarmos o controle de congestionamento.
HEC (Header Error Correction 
– Correção de Erros de 
Cabeçalho)
Este campo contém um código fruto de um cálculo 
com os 4 primeiros bytes do cabeçalho, isto é, o cabe-
çalho inteiro, excluindo o próprio HEC. Trata-se de um 
CRC com divisor x8 + x2 + x + 1, utilizado para correção 
de erros. Não vem ao caso aqui, porém, desenvolver 
como funciona o método CRC.
Estabelecimento e Liberação de Conexões
O ATM usa dois tipos de conexão: PVC e SVC. Conheceremos cada uma com mais detalhes.
PVC (Permanent Virtual Circuits – Circuito Virtual Permanente) 
Os valores dos VPIs e VCIs são introduzidos nas tabelas dos switches diretamente pelo 
administrador da rede. Assim, essas conexões ficam permanentes. Uma vantagem é 
que, devido à conexão já existir, não há a perda de tempo estabelecendo e desfazendo 
uma conexão, tornando a transmissão mais rápida. Já como desvantagem temos o fato 
de o custo sermaior, uma vez que a conexão nunca é desfeita e, caso haja a necessidade 
de se conectar com destinos diferentes, teria de ter uma conexão estabelecida para cada 
um desses destinos.
52
SVC (Switched Virtual Circuits – Circuito Virtual Comutado) 
Os valores dos VPIs e VCIs são introduzidos nas tabelas dos switches dinamicamente. 
Para isso, o ATM necessita da ajuda da camada de redes para identificar a origem e 
o destino. Os detalhes do estabelecimento estarão relacionados ao protocolo de rede 
utilizado. A vantagem desse tipo está na redução do custo, já que a conexão só existe 
enquanto for do interesse dos membros participantes e em poder estabelecer a cone-
xão com qualquer destino a qualquer momento, contanto que o destino seja alcançável 
naquele instante. A desvantagem está no tempo necessário tanto para criar a conexão 
antes da transferência dos dados quanto para desfazer essa conexão ao seu final.
Para concluir, vimos que a tecnologia ATM é composta, fisicamente, por rotas de trans-
missão, caminhos virtuais e circuitos virtuais. Também foi apresentada a forma de co-
mutação e o formato de suas células de transmissão, além do modo como é estabeleci-
da e liberada uma conexão.
53
Sinalização ATM; classe de serviços QoS; 
modelo de camadas ATM; a camada física; a 
camada ATM; a camada de adaptação ATM; 
ATM em redes locais 
Sinalização é uma forma genérica de definir as funções que controlam dinamicamente 
as conexões ATM. Elas são implementadas pelo protocolo de sinalização. Tal protocolo 
é considerado um protocolo “fora da banda”, já que, além de ser diferente dos protocolos 
de transferência de dados e executado em fases diferentes, ele usa uma faixa de passa-
gem distinta da faixa utilizada pelos dados.
A ideia por trás disso é a de transferir a maior parte da responsabilidade e da comple-
xidade em estabelecer uma conexão para o protocolo de sinalização, permitindo que 
o protocolo de transmissão dos dados seja o mais rápido e simples possível.
O protocolo de sinalização possui algumas características. Vamos conhecê-las!
Possibilitar a definição sob demanda 
de conexões comutadas.
Possibilitar o estabelecimento de 
conexões com bandas de passagem 
simétricas ou assimétricas.
Determinação de uma conexão 
fixa para que as mensagens de 
sinalização sejam trocadas. Esse 
canal possui VPI = 0 e VCI = 5.
Possibilitar o estabelecimento de 
conexões ponto-a-ponto (unicast) e 
ponto-multiponto (multicast).
Configuração dos valores do VPI e 
VCI da conexão.
Recuperação de erros.
54
Durante o estabelecimento de uma conexão, fase esta que antecede a transferência dos 
dados, ocorre algo parecido com um “contrato” entre o usuário e a rede. Nesse “contrato” 
ficarão acertadas as características que envolvem a transmissão nessa conexão. O “con-
trato” trabalha em cima de dois parâmetros: 
• Primeiro parâmetro: é o parâmetro de tráfego. Nele, será estabelecida qual será a 
taxa máxima de bits, a taxa média sustentada de bits, se haverá tolerância a rajadas 
e qual é o tipo de fonte geradora de dados (áudio, vídeo etc.). 
• Segundo parâmetro: especifica um QoS (Quality of Service – Qualidade do Serviço).
O QoS é a garantia de um fluxo mínimo de bits. O ATM só aceitará a conexão se for 
possível garantir essa taxa mínima. Uma vez estabelecida a conexão, se, em algum 
momento, um switch ficar sobrecarregado, podendo comprometer os QoS contrata-
dos, as células que possuírem o campo CLP (Cell Loss Priority – Prioridade de Perda 
de Célula) valendo 1 serão descartadas para garantir o envio das células das conexões 
com QoS estabelecido. 
Vale lembrar que toda requisição de conexão que tem essa exigência só será 
aceita se for confirmada a condição de garanti-la.
Comutação
As redes ATM utilizam switches para encaminhar células de um ponto terminal de origem 
a um ponto terminal de destino. Para realizar esse encaminhamento, os switches usam 
os valores nos VPIs e nos VCIs. A seguir, temos o passo a passo realizado pelo switch 
exemplificado na Figura 9:
Nas conexões ponto-multiponto a transmissão é unidirecional, originando-se 
na raiz (transmissor) e seguindo para os diversos destinos, denominados “fo-
lhas” (receptores). Só a raiz poderá incluir novas folhas. Já a retirada pode ser 
feita tanto pela raiz quanto pela própria folha.
Importante
55
Figura 30: Roteamento com um switch ATM.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 529).
1 2 3
5
Nesse caso, a célula 
será encaminhada 
para a interface 
1 e os valores do 
VPI e do VCI serão 
alterados para 140 e 
92, respectivamente.
4
Ao encontrar 
uma entrada que 
coincida com esses 
valores, ele realiza 
o procedimento de 
encaminhamento 
com as informações 
de saída.
Ele verifica se existe 
alguma entrada 
com as informações 
da célula recebida 
(interface, VPI e VCI).
O switch consulta 
sua tabela de 
comutação, a 
qual armazena as 
informações de 
entrada e saída.
Uma célula com VPI 
= 153 e VCI = 67 
chega à interface 3 
do switch.
4 1
3
2
VCI
VCI
VPI
VPI
67
Entrada
Interface Interface
3 1
..... .....
VPI VPI
153 140
..... .....
VCI VCI
67 92
..... .....
Saída
92
153
140
56
Camadas do ATM
O padrão ATM possui três camadas que, de baixo para cima, são: camada física, camada 
ATM e camada de adaptação ATM (AAL – ATM Adaption Layer). A figura a seguir ilustra 
as camadas do ATM.
Figura 31: Camadas do ATM.
 Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 530).
Os pontos terminais fazem uso das três camadas, enquanto os switches usam apenas as 
duas de baixo, como mostra a figura a seguir:
Figura 32: Camadas do ATM em switches e dispositivos terminais.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 530).
AAL 1 AAL 2 AAL 3/4
Camada ATM
Camada Física
AAL 5
AAL AAL
ATM ATMATM ATM
Física FísicaFísica Física
57
Agora, vamos conhecer com mais detalhes as camadas do ATM? Vamos lá!
Camada Física 
Do mesmo jeito que nas LANs sem fio e Ethernet, as células ATM podem ser enviadas 
em qualquer camada física. Apesar de o seu projeto original ser baseado no SONET (rede 
de fibras ópticas) como portador de camada física, devido à alta velocidade, nada impe-
de que outras camadas físicas também sejam utilizadas.
Camada ATM 
Essa camada oferece os serviços de roteamento, controle de tráfego, comutação e mul-
tiplexação. Ela recebe da camada de cima (AAL) um segmento de 48 bytes e acrescenta 
um cabeçalho de 5 bytes (visto anteriormente), transformando-os em células de 53 by-
tes. É essa camada que coloca no cabeçalho os valores do VPI e do VCI corresponden-
tes. A seguir temos uma figura ilustrando esse procedimento.
Figura 33: Camada ATM.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 531).
Camada de Adaptação ATM (AAL) 
A rede ATM tem de ser capaz de aceitar qualquer tipo de payload, sejam eles quadros 
de dados ou fluxos de bits. No caso dos dados, a transmissão é mais tranquila, pois 
normalmente não existem restrições, como atrasos e cadência. Já os fluxos de bits (nor-
malmente usados em sistemas multimídias, como videoconferência, streaming de áudio 
e vídeo, entre outros) são mais delicados, pois atrasos e perda da cadência podem levar 
à inutilização do serviço.
Segmento
48 bytes
Do AAL
Cabeçalho
5 bytes
53 bytes
A
T
M
58
A AAL possui duas subcamadas que, listadas de baixo para cima, são: 
1. SAR (Segmentation And Reassembly – Segmentação e Remontagem).
2. CS (Convergence Sublayer – Subcamada de Convergência).
No processo de transmissão, quando um quadro ou fluxo de bits vem de camadas supe-
riores, quem os recebe é a subcamada CS. Na maioria das situações ela acrescenta um 
cabeçalho para que seja possível verificar a sua integridade no destino. Em seguida, ela 
encaminha para a subcamada SAR. Já no processo de recepção, o quadro ou o fluxo de 
bits receberá essa informação da subcamada SAR e, se for necessário, ela verificará a 
integridade pelo cabeçalho. Estando tudo correto, a subcamada SAR fará a entrega para 
as camadas superiores.
Durante o processo de transmissãoa subcamada SAR recebe os dados da subcamada 
CS, divide todo o dado recebido em blocos de 48 bits e acrescenta um cabeçalho de 5 
bits, criando, então, a célula ATM que será transmitida. Este é o processo de segmen-
tação realizado por essa camada. Durante a recepção dos dados essa subcamada será 
responsável pela extração dos dados das células para, então, juntá-los, recriando o dado 
original e, logo após, encaminhando-o para a subcamada CS.
Para poder trabalhar adequadamente com os diversos tipos de dados foram criadas qua-
tro versões da camada AAL, a saber: AAL1, AAL2, AAL3/4 e AAL5. Apesar de existirem 
essas quatro versões, na prática são usadas apenas duas: 
• AAL1: utilizada para fluxo de bits (streaming de áudio e vídeo). 
• AAL5: usada para a transmissão de quadros de dados. 
Agora, vamos apresentar a descrição de todas as versões do AAL.
• AAL1 → Versão desenvolvida para atender aplicações que necessitam de um flu-
xo de bits (bit rate) constantes, cujo tempo de transmissão seja determinado. Muito 
útil para transmissão de áudios e vídeos em tempo real (ao vivo), pois essas aplica-
ções são sensíveis aos atrasos nas transmissões. Ela é do tipo orientado à conexão.
• AAL2 → Versão desenvolvida para atender aplicações que suportam fluxo de bits 
variável, porém ainda requerendo um tempo de transmissão determinado, como 
áudio e vídeo comprimidos, muito utilizado por streamings. Ela é do tipo orientada 
à conexão.
• AAL3 → Versão desenvolvida para atender aplicações que não possuem uma ne-
cessidade de tempo de transmissão determinado. Normalmente utilizada para a trans-
missão de dados. Ela é orientada à conexão e não oferece fluxo de bits constante.
59
• AAL4 → Versão com as mesmas características da AAL3, porém não sendo 
orientada à conexão.
• AAL5 → Esta versão é, na verdade, a AAL3 e AAL4 combinadas com algumas 
simplificações para aumentar a eficiência na transmissão. Considerando que nem 
todas as aplicações necessitam de mecanismos abrangentes de sequenciamento e 
controle de erros oferecidos pelas AAL3/4, foi criada essa versão simplificada, tam-
bém chamada de SEAL (Simple and Efficient Adaptation Layer – Camada de Adapta-
ção Simples e Eficiente). A AAL5 considera que todas as células pertencentes a uma 
única mensagem trafegam sequencialmente e que as funções de controle serão de 
responsabilidade das camadas superiores.
A tabela seguinte descreve resumidamente as cinco versões da camada de adaptação.
AAL5
Versão AAL AAL1 AAL2 AAL3 AAL4
Tempo de 
Transmissão
Requerido Requerido
Não 
requerido
Não 
requerido
Fluxo de Bits Constante Variável Variável Variável
Modo de 
Conexão
Orientado 
à Conexão
Orientado 
à Conexão
Orientado 
à Conexão
Não orientado 
à Conexão
ATM em Redes Locais
O ATM foi projetado originalmente para ser usado em redes de longa distância (WAN), 
mas pode ser adaptado para o uso em redes locais (LAN). Devido à sua alta velocidade 
e ao aumento da necessidade de redes locais mais rápidas, os projetistas das LANs co-
meçaram a se interessar por usá-la. Na sequência temos algumas vantagens do seu uso 
em redes locais:
• Suporta vários tipos de conexões diferentes entre dois usuários finais.
• Suporta comunicações multimídia com uma ampla variedade de larguras de ban-
da para diversas aplicações.
• Pode ser facilmente expandida em uma organização.
60
Podemos dividir a arquitetura de LANs ATM em três tipos: LAN ATM pura, LAN ATM an-
tiga e LAN ATM mista. Vamos conhecê-las?
Arquitetura de LAN ATM pura
Nessa arquitetura é usado um switch ATM para interligar diretamente as estações da 
LAN da mesma forma que se conectam a um switch Ethernet. Assim, as estações po-
dem trocar dados em alta velocidade usando direto o padrão ATM. Em vez de endereços 
MAC, cada estação possuirá uma rota virtual (VPI) e um circuito virtual (VCI).
O maior inconveniente dessa arquitetura é o fato de ter de ser construída do zero, já que 
não será possível atualizar aos poucos as LANS existentes na empresa.
A seguir temos um exemplo ilustrativo de uma LAN ATM pura.
Figura 34: Arquitetura LAN ATM pura.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 537).
Arquitetura de LAN ATM antiga
Esse método consiste em usar a tecnologia ATM como backbone para conectar LANs 
tradicionais. Assim, as estações pertencentes à mesma LAN podem trocar informações 
na velocidade e no formato próprios dessa rede (Ethernet, Token Ring entre outras). Es-
sas redes locais serão conectadas ao backbone ATM por intermédio de um conversor. 
Quando uma estação de uma rede desejar trocar dados com uma estação em outra 
rede, esse envio será feito para o conversor, que, então, realizará a transformação do for-
mato local para o formato ATM. Em seguida, o enviará ao conversor da rede de destino. O 
conversor da rede de destino fará o procedimento oposto, convertendo do formato ATM 
Estação Estação
Estação Estação Estação
Switch ATM
61
para o formato local e, após, enviando para a máquina final. Observe a figura a seguir que 
ilustra essa arquitetura.
Figura 35: Arquitetura LAN ATM antiga.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 537).
Arquitetura mista
Outra possibilidade seria mesclar essas duas opções. Nesse caso, ao mesmo tempo em 
que teríamos as diversas redes locais da empresa conectando-se à rede ATM, também 
teríamos estações de trabalho conectando-se diretamente nessa rede. Com essa arquite-
tura é possível realizar a migração gradual das diversas redes antigas para uma rede ATM. 
Figura 36: Arquitetura mista.
Fonte: Adaptada de Kurose e Ross (2013, p. 538).
Estação
Estação
Estação
Estação
Estação Estação
Estação
Estação
Estação
Conversor
Ethernet
Ethernet
Conversor
Conversor
Switch ATM
Token
Ring
Estação
Estação
ATM
Estação ATM
Estação Estação
Estação
Estação
Estação
Ethernet
Conversor
Conversor
Switch ATM
Token
Ring
62
A questão a ser considerada agora é: como uma estação em uma rede local antiga se 
conectará a uma estação de trabalho ATM ou vice-versa? A solução é criar emulação 
de LANs.
Emulação de LANs (LANE)
Parece simples a implementação da tecnologia ATM em LANs, mas não é. Veja alguns 
pontos que precisam ser resolvidos, a saber:
Não orientado à 
conexão x Orientado 
à conexão 
As LANs tradicionais utilizam protocolos não orientados à co-
nexão, por exemplo, a rede Ethernet. Uma vez que os pacotes 
estão prontos, uma estação realiza o envio sem que haja o es-
tabelecimento de uma conexão e, obviamente, o término da 
conexão. No entanto, o ATM é um protocolo orientado à cone-
xão, de modo que é obrigatório que uma conexão seja criada 
antes do envio de qualquer célula de dados e, no final da trans-
missão, a conexão deve ser encerrada.
Endereços físico x 
Identificadores de 
circuitos virtuais 
Em uma rede como a Ethernet, a rota é definida por endereços 
de origem e de destino. No caso do protocolo ATM, por ser 
orientado à conexão, ele estabelece a rota antes da transmis-
são, criando identificadores de rota (VPIs) e de circuitos (VCIs).
Entrega multicast 
e de broadcast
De um modo geral, as LANs, permitem, além da transmissão 
unicast, também as transmissões multicast e broadcast, isto é, 
elas podem enviar dados para um grupo de estações ou para 
todas as estações da rede, como é o caso das redes Ethernet. 
Não existe um meio fácil de realizar envios de pacotes multi-
cast e broadcast em uma rede ATM.
Interoperabilidade
Em uma arquitetura mista, estações que fazem parte de uma 
rede antiga têm de ser capazes de se comunicar com esta-
ções que estão conectadas diretamente a um switch Ethernet.
A solução para essas situações foi o método denominado LANE (Local-Area Network 
Emulation – emulação de rede local). O método resolve os problemas listados anterior-
mente e permite a comunicação de estações em uma arquitetura mista. Ele trabalha 
com o processo de emulação. Enquanto as estações usam serviços não orientados à 
conexão, o LANE emula um serviço orientado à conexão. 
63
As estações usam os endereços de origem