Arq_02_Fund Int Redes

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Fundamentos e Interconexão de Redes
2. Transmissão de Dados
	- Sistemas e Modos de Transmissão;
	
	- Características de informação e transmissão analógica e digital;
	
	- Modulação;
	- Multiplexação (TDM e FDM);
	- Largura de Banda;
	- Comutação (circuito, pacote e células).
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Sistemas de Transmissão:
	Os Sistemas de Transmissão são constituídos de elementos com a função de possibilitar o processamento da informação desde sua fonte até o destino final.
Modos de Transmissão:
	Basicamente existem três formas de transmissão de sinais entre dois elementos de comunicação. São eles a transmissão Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Simplex: transmissão unidirecional, ou seja, a comunicação é realizada apenas em um sentido. Há um transmissor (RX) e um receptor (RX) onde as funções não se invertem.
			 
			 Sistema de Transmissão Simplex
	Half-Duplex: neste sistema a comunicação é bidirecional, ou seja, os dois elementos compartilham o mesmo meio de transmissão e podem transmitir e receber os sinais. Porém apenas uma de cada vez, ou seja, quando uma ponta transmite a outra recebe e vice-versa.
	
			 Sistema de Transmissão Half-Duplex
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Full-Duplex: transmissão bidirecional completa, ou seja, a comunicação é realizada em ambos os sentidos e pode ser realizada de forma simultânea. Neste tipo de transmissão os dois elementos podem transmitir e receber ao mesmo tempo.
			 
			 Sistema de Transmissão Full-Duplex
Características da Informação:
	Os sinais transmitidos podem ser caracterizados como sinais analógicos e sinais digitais.	
	Os sinais analógicos possuem a característica de poder representar qualquer valor na sua forma exata em qualquer instante de tempo.
	Eles podem ter potência suficiente para alcançar o seu destino, dependendo da sua natureza. Ex. ondas de rádio, satélite, etc.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Desvantagem: quando este tipo de sinal sofre alguma distorção externa, por um ruído gerado por uma interferência eletromagnética por exemplo, ele passa a incorporar esta distorção.
	Quando isto ocorre o receptor dificilmente saberá o que é ruído e que este ruído não faz parte do sinal. Desta forma ele poderá realizar uma leitura incorreta do sinal original.
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Os sinais digitais representam as informações através de valores discretos, ou seja, de níveis padronizados de tensão. O mais comum é a utilização de dois níveis sendo o sinal “0” representado por zero volts e o sinal “1” representado por cinco volts.
	
	O sinal acima representa o número binário 1 0 1.
	
	Este tipo de sinal também pode sofrer interferência de ruídos externos, porém existem mecanismos na recepção que podem verificar a consistência do mesmo e interpretar a existência do ruído, descartando o sinal caso necessário. Desta forma a interpretação incorreta não acontece.
	Ex.: Mecanismo de paridade e CRC (Cyclic Redundace Checking)
	Desvantagem: normalmente o sinal digital tem pouco alcance devido a limitação na sua potência. 
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Modulação:
	Os sinais digitais e analógicos podem ser transmitidos na sua forma original, sendo limitados pelas características do meio de transmissão e dos elementos transmissores e receptores utilizados, entre outros que eventualmente compõe um sistema de transmissão.
	Objetivos da modulação:
	Para que estes sinais trafeguem com mais potência e alcancem o seu destino final de forma satisfatória e/ou para que se adaptem ao meio de transmissão disponível, é utilizado um mecanismo de modulação do sinal original.
		Ex. Sinal de 100Hz – Antena de 300Km
		 Sinal modulado em FM (88 a 108Mhz) – antenas de 1m
	Permite a multiplexação dos sinais (será vista posteriormente)
	A modulação do sinal consiste em carregar a informação original em outro tipo de sinal chamado de portadora.
		
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Então um sinal digital pode ser carregado por uma portadora analógica para alcançar seu destino final.
	Modulação por Amplitude: Modulação por Frequência:
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Modem:
	O modem é o equipamento capaz de realizar a tarefa de modular e demodular um sinal.
	
	Modem = MOdulador / DEModulador
	
	Normalmente é utilizado um modem em cada ponta do link onde na entrada do link o modem tem a função de modular o sinal e enviar o mesmo para o meio físico e na saída do link o outro modem tem a função de demodular o sianal recebido.	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Multiplexação: 
	Técnica utilizada para enviar mais de um sinal de forma simultânea em um link de transmissão.
	A multiplexação é utilizada quando a capacidade do link é superior à largura de banda da transmissão.
	Ex. Em um link wan com capacidade de 2,048Mbps (canal E1 – SDH) podem ser transmitidos 30 canais de voz de 64Kbps.
	Para o tráfego de dados o mecanismo é exatamente o mesmo.
	
	
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Objetivo:
	Otimizar a capacidade do link pois permite a transmissão de mais de um canal de comunicação ao mesmo tempo.
Tipos de multiplexação:
	TDM (Time Division Multiplexing): é a multiplexação no domínio do tempo.
	Este tipo de multiplexação divide o canal em time slots que são fatias de tempo alocadas para cada usuário realizar sua transmissão.
	Ex. Sistemas SDH / Sonet.
	
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	FDM (Frequence Division Multiplexing): é a multiplexação no domínio de frequencias.
	Este tipo de multiplexação utiliza frequências diferentes para transportar diversos sinais ao mesmo tempo, sem que um interfira no outro.
	Ex. Sistemas WDM e DWDM.
	
	
		
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Largura de Banda:
	A largura de banda é definida como a quantidade de informações que flui através da conexão de rede durante um determinado período de tempo.
	Características importantes:
	- A largura de banda não é infinita: é limitada por leis da física e pelas tecnologias utilizadas para transmitir as informações através dos meios físicos.
	
	Ex. A largura de banda de um modem convencional está limitada a aproximadamente 56Kbps devido às características físicas dos cabos telefônicos utilizados e da tecnologia do modem, porém as tecnologias de DSL utilizam os mesmos meios físicos porém alcançam maiores larguras de banda devido à tecnologia de transmissão dos modems utilizados.
	A fibra óptica proporciona uma largura de banda muito maior do que qualquer cabo metálico porém a mesma é limitada à tecnologia de transmissão empregada.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	- A largura de banda tem um custo: a largura de banda deve ser contratada de uma operadora de telecomunicações e a mesma possui um custo para ser utilizada.
	É importante dimensionar exatamente qual a sua necessidade, ou a necessidade da empresa, para contratar a largura de banda correta a fim de não desperdiçar recursos.
	- A demanda por largura de banda é crescente: Tão logo são criadas novas tecnologias de rede e infra-estruturas para fornecer maior largura de banda, também são criados novos aplicativos para aproveitar da maior capacidade. 
	
	Ex. A transmissão,
através da rede, de conteúdo rico em mídia, inclusive vídeo e áudio streaming, exige quantidades enormes de largura de banda. 
	
	Os sistemas de telefonia IP agora são comumente instalados em lugar dos sistemas de voz tradicionais, o que aumenta mais ainda a necessidade da largura de banda. 
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Unidade básica de medida: bps (bits por segundo)
Podem ser utilizados seus múltiplos como:
Kbps (kilobits/seg) – 1.000 bits/seg
Mbps (Megabits/seg) – 1.000.000 bits / seg
Tbps (Terabits / seg) – 1.000.000.000 bits / seg
	Para não esquecer: quem determina a largura de banda é o meio físico e a maneira com que o sinal é transmitido pelo meio, ou seja, das tecnologias de modulação, transmissão e detecção.
	Ex. a física do cabo de cobre de par trançado não blindado (UTP) coloca o limite teórico da largura de banda acima de um gigabit por segundo (Gbps). No entanto, na realidade, a largura de banda é determinada pela utilização dos padrões Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX, ou 1000BASE-TX.
	Resumindo: a largura de banda real é determinada pelos métodos de sinalização, placas de rede (NICs), e outros itens de equipamento de rede escolhidos. Conseqüentemente, a largura de banda não é somente determinada pelas limitações dos meios físicos. 
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Vazão (Throughput):
	A vazão de uma rede se refere a largura de banda real medida, em um momento específico do dia, utilizando rotas específicas da rede e durante a transmissão de um determinado conjunto de dados.
	Sendo assim esta vazão é uma medida diferente da largura de banda possível da rede, e infelizmente ela será sempre menor do que a largura de banda teórica.
	Fatores que influenciam na vazão de uma rede:
	- Topologia da rede;
	- Quantidade de usuários utilizando a rede;
	- Tipo de aplicação que está trafegando;
	- Clientes e servidores;
	- Dispositivos de interconexão.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Importante:
	O projeto de rede deve considerar os fatores que influenciam a vazão da rede;
	A administração da rede deve gerenciar constantemente a vazão para detectar mudanças no desempenho da rede e nas necessidades dos usuários finais;
	
	Ex. Administradores e projetistas da rede são consultados para tomar decisões sobre a necessidade de aumentar um link wan devido a um novo banco de dados que será implementado;
	A consulta pode ser feita para saber se há capacidade para executar um treinamento on-line que vai utilizar video-streaming e para detectar antecipadamente o impacto que será causado na rede.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Tempo de transferência:
	Através da largura de banda disponível e do tamanho do arquivo podemos calcular o tempo de transferência do mesmo pela rede.
	T = S / BW
	Onde:
	T  tempo de transferência;
	S  tamanho do arquivo;
	BW  largura de banda disponível
	O ideal é utilizar esta fórmula com o valor da vazão no lugar da largura de banda (BW) teórica.
	Cuidado: utilizar sempre a mesma ordem de grandeza no cálculo.
	Kb – Mb – Tb, etc
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Fundamentos e Interconexão de Redes
Comutação:
	É o mecanismo utilizado pelos dispositivos das redes para realizar a transferência e o encaminhamento dos dados do ponto de origem até o destino final.
	
	
	Basicamente são três os mecanismos de comutação: 
		- Comutação de circuitos;
		- Comutação de pacotes;
		- Comutação de células.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Comutação de Circuitos:
	Estabelece previamente uma conexão fim-a-fim reservando os recursos da rede, e desta forma habilita um link de comunicação entre a origem e o destino.
	Funcionamento típico da comutação de circuitos:
	1- A origem, quando necessita transmitir, requisita o estabelecimento de um link para sua transmissão.
	2- A rede vai criar este link (caminho) de acordo com os recursos solicitados.
	3- O link fica disponível para a origem até o final da transmissão.
	4- Ao encerrar a transmissão o link é desativado.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Vantagens:
	Adequado para aplicações com taxa de transmissão fixa e alto índice de transmissão;
	Não há problemas com congestionamento durante a transmissão;
	Boa utilização para aplicações sensíveis a atraso (ex. voz).
	Desvantagens:
	Não é adequado para tráfego em rajadas (burst) (ex. tráfego IP);
	
	Comutação de Pacotes:
	Não há estabelecimento de circuito prévio através de um pedido de conexão inicial como na comutação de circuitos. Neste mecanismo os pacotes seguem a rota definida em cada elemento de rede de acordo com a tabela de roteamento do mesmo.
	Uma mensagem dividida em vários pacotes pode chegar ao destino através de vários caminhos distintos.
	Os vários pacotes de uma mensagem podem tomar caminhos distintos até o destino final.
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Vantagens:
	Rotas alternativas podem ser utilizadas;
	Suporta o tráfego em rajadas (ex. tráfego IP).
	
	Desvantagens:
	Pode haver congestionamento na rede;
	Pode haver perda de pacotes devido a este congestionamento;
	Não é o ideal para tráfego sensível a atraso (ex. voz)
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Fundamentos e Interconexão de Redes
	Comutação de células:
	Opera com células de tamanho fixo (53bits) e utiliza a alta confiabilidade do meio como suporte a sua transmissão.
	Vantagem:
	Suporta serviços de voz, vídeo e dados possibilitando a integração das redes e sistemas de comunicação.
	Desvantagem:
	Requer um meio altamente confiável, com a possibilidade de gerar poucos erros e suprir altas taxas de transmissão.
	
	Ex. Redes ATM (Asynchronous Transfer Mode)
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