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COMUNICAÇÃO DE DADOS
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COMUNICAÇÃO DE DADOS
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Conteúdo Programático da disciplina
Conceitos e Características Básicas dos Sistemas de Comunicações. 
Arquiteturas de Redes. 
Sinais e Dados. 
Transmissão Digital. 
Transmissão Analógica. 
Utilização da Largura de Banda. 
Meios de Transmissão. 
Detecção e Correção de Erros. 
Introdução à Camada de Enlace de Dados. 
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Conteúdo das Aulas 
1 - Conceitos preliminares em comunicação de dados
2 - Conectividade em nível físico: meios físicos e sinais eletromagnéticos
3 - Transmissão analógica e modulação
4 - Transmissão digital e codificação de linha e de bloco
5 - Modos de transmissão e multiplexação
6 - A rede telefônica e a rede de TV a cabo
7 - Serviços da camada de enlace de dados
8 - Protocolos da camada de enlace de dados
9 - As redes locais Ethernet e a evolução do padrão
10 - Interconexão de redes locais
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Comunicação de Dados
Aula 1 Conceitos preliminares em comunicação de dados
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Conteúdo Programático desta aula
Descrever os principais componentes da comunicação de dados;
Identificar como os fluxos de dados podem ser criados;
Diferenciar topologias físicas de redes de computadores;
Classificar redes de computadores quanto a escala;
Identificar os papéis desempenhados pelos protocolos e pelos padrões na comunicação de dados e nas redes;
Compreender como a organização em camadas possibilita organizar, unificar e controlar os componentes da comunicação de dados e das redes;
Conhecer o histórico de evolução da Internet e suas tendências
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O Processo da Comunicação da Dados
 Mensagem
 Protocolo
 Emissor
 Meio
 Receptor
 Protocolo
 Mensagem
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Tipos de Conexão – Ponto a Ponto
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Tipos de Conexão - Multiponto
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Tipos de Conexão - Considerações
Camadas:
 Enlace 
 Física
Modos de Operação
 Simplex
 Half-Duplex
 Full-Duplex
Seleção do canal
 Custo
 Alcance
 Desempenho
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Topologias
Estrela
Anel
Barramento
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Vazão
 Taxa de bit / tempo = bps
 Pode ser medida pelo valor médio ou instantâneo
 Comparando com um sistema hidráulico representaria a quantidade de litros por segundo que passa (ou pode passar) num cano
 Quando um sinal passa por vários canais a vazão final é a do mais lento
 Byte = 8bit, usado as unidades de armazenamento
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Protocolos
Um protocolo de comunicação define: 
 sintaxe – estrutura ou formato dos dados; 
 semântica – o significado de cada seção de dados; 
 timing – quando os dados podem ser enviados e com que rapidez
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Padrões
Para formalizar os padrões, são criados comitês, fóruns e órgão regulamentadores os quais cooperam entre si para o desenvolvimento das especificações. 
Exemplos
• ISO (International Organization for Standardization),
• ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunication Standards Sector) e
• IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
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Modelos em camadas
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Aplicação
Transporte
Rede
Física
Modelo TCP/IP
Aplicação
Transporte
Rede
Física
Modelo OSI
Enlace
Apresentação
Sessão
Comunicação de Dados
Aula 2 Conectividade em nível físico: meios físicos e sinais eletromagnéticos
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Meios Físicos
 Guiados – cabos metálicos ou fibras óticas
 Não guiados – sem fio
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Parâmetros para seleção do meio físico
 Tipo de rede
 Custo
 Distância
 Segurança
 Taxa de erro
 Vazão (Throughput)
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Principais meios guiados
 Par Trançado
 Coaxial
Fibra Ótica
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Cabo de Par Trançado
Composto de 4 pares de cobre trançados, é, atualmente, o meio mais empregado em LANs, pela elevada relação custo-benefício.
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Blindagens de Cabo de Par Trançado
Podem sem:
 UTP – Unshielded Twisted Pair – Sem Blindagem
 STP – Shielded – Blindados
 Tipos de Blindagem
 Cabos Foiled TP – FTP
 Cabos STP
Cabos SSTP – Screened Shielded
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Cabo Coaxial
O cabo coaxial, se comparado ao par trançado, suporta o transporte de sinais em faixas de frequências mais altas
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Fibras Óticas
Invólucro de PVC, Teflon e Kevlar para reforçar a estrutura do cabo.
Pode usar a transmissão nos formatos:
monomodo ou multimodo
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Principais meios não guiados
Transmitem ondas eletromagnéticas.
Tipos:
 Rádio
 Micro-ondas
 Infravermelho
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Sinais analógicos e digitais
 Sinais analógicos podem assumir uma quantidade infinita de valores
 Sinais digitais assumem valores em quantidade limitada
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Tempo 
Valor
Tempo 
Valor
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Tipos de sinal analógico
Os sinais analógicos podem ser classificados em:
• Simples (uma onda senoidal);
• Composto (soma discreta de múltiplas ondas senoidais). 
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Características de uma onda senoidal
Amplitude
Representa a magnitude de uma onda 
 É proporcional à potência de saída
 O alcance da onda é proporcional à amplitude inicial
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Características de uma onda senoidal
Frequência
Número de períodos num intervalo de tempo
 Medido em Hertz (Hz) = 1 ciclo/1 segundo
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Características de uma onda senoidal
Fase
Refere-se a posição da onda em relação ao zero
 A posição da fase é expressa em graus (1 ciclo corresponde a 360º).
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Características de uma onda senoidal
Período
É o tempo necessário para a onda completar um ciclo.
 É o inverso da frequência P = 1 / f
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Características de uma onda senoidal
Largura de Banda
Faixa de frequências suportadas por um meio.
 É igual à diferença entre a menor e a maior frequência.
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Sinais digitais
No sinal digital : 
 nível 1 equivale a uma tensão positiva e o 
 nível zero equivale ao referencial zero volt
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Sinais digitais
No sinal digital o nível 1 equivale a uma tensão positiva e o nível zero equivale ao referencial zero volt
Possui largura de banda infinita
Por este fator em sinais digitais a largura de banda é expressa em bps
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Transmissão com perdas
Os sinais
trafegam por meios de transmissão imperfeitos. 
Essas linhas de transmissão enfrentam três problemas:
 
 atenuação, 
 distorção e 
 ruído.
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Aula 3 Transmissão analógica e modulação
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Classificação dos sinais analógicos
Podem ser de dois tipos: 
1. Banda Base - através de um sinal digital
2. Banda Larga - através da transformação do dado digital em sinal analógico
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Transmissão de Sinais e Modulação
Um sinal oscilatório contínuo de propaga mais longe que outros sinais, por isto, para atingir maiores distância empregamos sinais analógicos, geralmente uma senoidal simples.
Para transmitir nestes sinais o transmissor muda ligeiramente a portadora na proporção do conteúdo a ser enviado, a isto chamamos modulação 
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Transmissão de Sinais e Modulação
Portadora
Dado
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Canais passa-baixa e passa-faixa
Quando se faz necessário o uso da modulação é o envio de dados de um computador através da linha telefônica temos um canal passa-faixa, onde a largura de banda é dividida em diversos canais passa-faixa
Os canais passa-baixa permitem a passagem de frequências de 0 (zero) até f1
Sua largura de banda é infinita, ou seja, o limite inferior é fixo (0 Hz) e o superior pode ir até o limite aceito pelo meio (chamada largura de banda efetiva).
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Canal 
Passa Baixa
Canal 
Passa Faixa
Amplitude
Amplitude
Frequência
Frequência
f1
f1
f2
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Conversão digital-analógica
No sistema telefônico os canais de voz foram projetados para uma determinada faixa de frequência com largura de banda de 4KHz. 
Com 4KHz a transmissão digital teria uma vazão muito pequena.
A solução, neste caso é converter o sinal de digital em analógico.
Para transmissão analógica, nas linhas telefônicas, é inserido o sinal do tom contínuo, chamado de portador de onda senoidal:
- Este sinal tem amplitude, frequência e fase moduladas – modulação por chaveamento
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Sinal Digital
Sinal Analógico
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Conceitos de Modulação
A maior parte dos sinais não podem ser transmitidos diretamente através de um canal.
Para transmitir estes sinais, são empregadas ondas simples e de características conhecidas chamadas portadoras.
 A modulação é a alteração sistemática de uma onda portadora de acordo com a mensagem (sinal modulante), e pode incluir também uma codificação
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Modulação Analógica
 AM – Amplitude Modulada
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Modulação Analógica
 FM – Frequência Modulada
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Modulação Analógica
 PM – Fase Modulada (Phase Modulation)
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Modulação digital-analógica
As formas básicas de modulação digital-analógica são: 
 ASK – Amplitude Shift Keying
 FSK – Frequency Shift Keying
 PSK – Phase Shift Keying
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Modulação ASK
ASK - No chaveamento por amplitude, a amplitude do sinal da portadora é modificada para criar representações de informações (elementos de sinais). 
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Modulação FSK
O sinal é representado com espectros de frequência 1,25 Mhz e 3MHz. 
A amplitude e a fase do sinal permanecem inalteradas.
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Modulação PSK
 A fase é medida em graus – 360º. representa um ciclo completo
 O deslocamento indica o início de um elemento de sinal
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Amplitude
Freq
0o
Amplitude
Freq
90o
Amplitude
Freq
180o
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Aula 4 Transmissão digital e codificação de linha e de bloco
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Níveis de sinal
 Um sinal digital pode representar dois valores: 0 e 1
 Mas este sinal pode ter mais de dois níveis. 
 Nesse caso, será possível enviar mais de um bit por sinal.
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Amplitude
Tempo
1
0
1
1
0
0
Amplitude
Tempo
0
Nível 1
1
10
Nível 2
01
11
01
00
00
00
10
Nível 1
Nível 2
Nível 3
Nível 4
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Representação de dados digitais
A representação de dados digitais por meio de sinais digitais envolve as seguintes técnicas de conversão: 
 codificação de linha (sempre necessária), 
 codificação de blocos.
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Autosincronização
 Quando o clock do receptor está mais rápido que o do emissor os bits recebidos não coincidem com os enviados.
A possibilidade de recuperar um sinal de clock diretamente a partir do sinal recebido é chamado autosincronização.
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Codificações de linha e de bloco
Muitas vezes é necessário converter sinais analógicos em dados digitais para armazenamento ou transmissão.
No sinal gerado por um microfone, muitas vezes é necessária a sua digitalização.
As codificações de linha e de bloco são utilizadas para converter dados binários em sinais digitais.
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Codificação de Linha
 Os dados digitais são uma sequência de bits (0s e 1s), a codificação de linha converte tal sequência de bits em um sinal digital.
 Num canal passa-baixa, os dados binários podem ser representados por uma sequência de pulsos que se sucedem em uma cadência fixa (sincronizada por um clock).
 Codificação de linha é a forma como o sinal elétrico irá representar a informação digital diretamente no par de fios como diferenças discretas nos níveis de tensão.  
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Codificação de linha
Os métodos básicos de codificação de linha são:
 unipolar, 
 polar, 
 bipolar.
Além desses, dois outros métodos alternativos são:
 multinível e 
 multilinha.
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Codificação Unipolar
A codificação unipolar utiliza somente um nível de tensão. Assim, mantém constante a voltagem do pulso durante o intervalo de um bit
A desvantagem do sinal unipolar é a possibilidade de ocorrerem grandes sequências de 0s ou de 1s tornando difícil a extração do sinal do clock.
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Codificação Polar
A codificação polar utiliza dois níveis de tensão (positivo e negativo).
Existem vários métodos dentro dessa categoria: 
 NRZ, 
 RZ, 
 bifásico (Manchester e Manchester Diferencial).
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Codificação Polar Bifásica Manchester e Manchester Diferencial
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Codificação de Blocos
A técnica é relativamente simples e podemos resumir as fases da codificação de bloco em:
 Divisão: a cadeia de bits é dividida em grupos de m bits de tamanho. 
 Substituição: os grupos de m bits são substituídos por grupos de n bits, com n ≠ m.
 Codificação de linha: depois de substituir, escolhe-se um esquema de codificação de linha para enviar o sinal.
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Métodos Multinível
Esse
tipo de codificação pode ser classificada como mBnL, em que:
 
 m é o comprimento do padrão binário, 
 B significa dados binários, 
 n é o comprimento do sinal e 
 L é o número de níveis de sinalização.
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PCM
Um codificador PCM possui três etapas: 
 Amostragem (Pulse Amplitude Modulation - PAM), 
 Quantização e 
 Codificação 
Para a conversão analógico-digital a técnica mais comum é modulação por código de pulso (Pulse Code Modulation – PCM). 
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Aula 5 Modos de transmissão e multiplexação
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Transmissão de Dados
Transmissão de Dados
Paralela
Serial
Síncrona
Assíncrona
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Transmissão Assíncrona
 Na transmissão assíncrona, o transmissor e receptor não se coordenam antes da transmissão de um dado caractere. 
 O sincronismo é mantido apenas dentro de cada caractere. 
 Isso é feito inserindo em cada caractere a ser transmitido um elemento de sinalização para indicar o início do caractere (start) e um outro (ou outros) para indicar o término do caractere (stop). 
 O start (bit de partida) corresponde a uma interrupção do sinal na linha e o stop (bit, ou bits de parada), à condição de repouso, isto é, à existência do sinal na linha.
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Transmissão Síncrona
 Um outro nível de sincronismo é requerido em transmissão serial. O sincronismo para permitir que o receptor determine o início e o fim de um bloco de dados.
Cada bloco de dados inicia com um padrão de bits de preâmbulo (header) e termina com um padrão de bits de cauda (tail). 
Estes bits são parte de um quadro (frame).
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Multiplexação
 Em um sistema multiplexado, n linhas de entrada, compartilham a largura de banda do enlace (caminho físico – um enlace pode ter vários canais). 
 Estas linhas direcionam seu fluxo para um multiplexador (MUX), que os combina em um fluxo agregado (vários-para-um). No lado receptor, um demultiplexador (DEMUX) separa o fluxo agregado em suas componentes originais (uma-para-várias).
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FDM - Frequency Division Miltiplexing 
 Multiplexação por divisão de frequência (FDM) é o termo técnico aplicado a um sistema de comunicação que utiliza frequências múltiplas de portadoras para que sinais independentes viagem pelo mesmo meio.
 É uma técnica de multiplexação analógica que combina sinais analógicos.
 Na demultiplexação o sinal composto passa por filtros para retornar o sinal ao formato modulado original. 
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WDM
 A multiplexação por divisão de comprimento de onda (Wave Division Miltiplexing – WDM) foi desenvolvida para transmissão de dados nas fibras ópticas. 
 WDM é a FDM óptica, ou seja, é o conceito de multiplexação por divisão de frequência aplicado aos sistemas ópticos de transmissão.
 A WDM opera enviando múltiplas ondas de luz através de uma única fibra óptica. 
São usados prismas óticos para separar as frequências. 
A combinação e a divisão de fontes luminosas são facilmente tratadas por um prisma.
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TDM
Na multiplexação por divisão do tempo (Time Division Miltiplexing - TDM), em vez de compartilhar parte da largura de banda, como acontece no FDM, o tempo é que é compartilhado.
 
Trata-se de um processo digital que permite que várias conexões compartilhem um enlace de maior largura de banda.
É uma técnica de multiplexação digital, mas fontes analógicas podem ser utilizadas.
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Espalhamento espectral
Como a multiplexação, o espalhamento espectral combina sinais de diferentes fontes, em uma largura de banda de maior capacidade.
Entretanto, o espalhamento espectral é utilizado em transmissões sem fio. 
O processo de espalhamento usa um código de espalhamento.
A largura de banda após o espalhamento (Bss) é maior que a largura de banda original (B).
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Técnicas de espalhamento da largura de banda
Existem duas técnicas para o espalhamento da largura de banda: 
 espalhamento espectral por saltos de frequência (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS) e 
 espalhamento espectral de sequência direta (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS).
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