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INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DO PARANÁ – CAMPUS CURITIBA CTSTE – TÉCNICO EM TELECOMUNICAÇÕES TEL016-COMUNICAÇÃO DE DADOS NOTAS DE AULA Organizador: Prof. Marcio Antonio Protzek Fevereiro 2015 INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS ii Fevereiro 2015 SUMÁRIO 1. CONCEITOS BÁSICOS: ................................ .......................................................................................3 1.1- ELEMENTOS DE UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO ...............................................................................3 1.2- ENLACE DE DADOS .........................................................................................................................3 1.3- TIPOS DE SINAIS .............................................................................................................................4 1.4- BIT/CARACTER/BLOCO ...................................................................................................................4 1.5- TERMINOLOGIA DE TELEPROCESSAMENTO (SILVEIRA, 1991) ............................................................5 1.6- TIPOS DE PROCESSAMENTO ............................................................................................................5 1.7- TIPOS DE LIGAÇÕES .......................................................................................................................6 1.8- REDES DE ARQUITETURA CENTRALIZADA .........................................................................................6 1.9- COMPONENTES DE UM SISTEMA CENTRALIZADO DE TELEPROCESSAMENTO (SILVEIRA, 1991) ............6 1.10- REDES DE ARQUITETURA DESCENTRALIZADA ...................................................................................8 1.11- TRANSMISSÃO (STALLINGS, 1997) ..............................................................................................8 1.11.1. Modos de Operação ............................................................................................................8 1.11.2. Tipos de Transmissão .........................................................................................................9 1.11.3. Ritmos de Transmissão (Silveira, 1991) (Stallings, 1997) (Giozza, 1986) .........................9 1.11.3.1. Transmissão Assíncrona ............................................................................................9 1.11.3.2. Transmissão Síncrona ............................................................................................. 10 1.12- UNIDADES DE MEDIDAS (SILVA, 1978) .......................................................................................... 11 1.12.1. Decibel (dB) ...................................................................................................................... 11 1.12.2. dBm .................................................................................................................................. 11 1.12.3. Exemplos .......................................................................................................................... 12 1.13- CÓDIGOS (SILVEIRA, 1991) ....................................................................................................... 12 1.13.1. Código Morse: .................................................................................................................. 13 1.13.2. Código Baudot: ................................................................................................................. 13 1.13.3. American Standard Code for Information Interchance – ASCII ....................................... 14 1.13.4. Código EBCDIC ................................................................................................................ 15 1.14- EXERCÍCIOS ............................................................................................................................ 16 2. O CANAL DE COMUNICAÇÃO ............................ ............................................................................. 25 2.1- VELOCIDADE DE MODULAÇÃO E DE TRANSMISSÃO DE DADOS ..................................... 25 2.1.1. Exemplos .......................................................................................................................... 27 2.2- CAPACIDADE DE CANAL (SOARES, 1995) .............................................................................. 27 2.2.1. Exemplos .......................................................................................................................... 28 3. CODIFICAÇÃO DE LINHA E MODULAÇÃO .................. .................................................................. 29 3.1- INTRODUÇÃO (SOARES, 1995) ..................................................................................................... 29 3.2- CODIFICAÇÃO DE LINHA OU BANDA BASE ...................................................................................... 31 3.2.1. Objetivos (Giozza, 1986) .................................................................................................. 31 3.2.2. Classificação dos sinais ................................................................................................... 31 3.2.2.1. Duração ........................................................................................................................ 32 3.2.2.2. Polaridade .................................................................................................................... 32 3.2.3. Técnicas de Codificação: (Stallings, 1997) (Tanenbaum, 1997) (Soares, 1995) ............ 33 3.2.3.1. Sinal ON-OFF .............................................................................................................. 33 3.2.3.2. Códigos AMI e HDB-3 .................................................................................................. 33 3.2.3.3. Códigos Manchester e Manchester Diferencial ........................................................... 34 3.2.3.4. Códigos Miller .............................................................................................................. 35 3.2.4. Comparação entre Técnicas (Montoro, 1995) ................................................................. 36 3.2.5. Regeneração do Sinal Banda Base (Silva, 1978) ............................................................ 36 3.2.6. Diagrama de Olho ............................................................................................................ 38 3.2.7. Probabilidade de Erros ..................................................................................................... 39 3.3- MODULAÇÃO ............................................................................................................................... 40 3.3.1. Conceitos básicos dos Tipos de Modulação (Silveira, 1991) .......................................... 40 3.3.2. Técnicas Multinível ........................................................................................................... 41 3.3.3. Descrição dos Principais Tipos de Modulação (Silva, 1978) (Montoro, 1995) ................ 42 3.3.3.1. Modulação por Chaveamento de Amplitude (ASK – Amplitude Shift Keying): ............ 42 3.3.3.2. Modulação por Chaveamento de Freqüência (FSK – Frequency Shift Keying): ......... 46 3.3.3.3. Modulação por Chaveamento de Fase (PSK- Phase Shift Keying): ........................... 48 3.3.3.4. Modulação Diferencial por Chaveamento de Fase (DPSK): ....................................... 51 3.3.3.5. QAM (modulação em quadratura e fase)..................................................................... 53 INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS iii Fevereiro 2015 3.4- EXERCÍCIOS – CAPÍTULOS 2 E 3 ................................................................................................ 55 4. RECURSOSDE COMUNICAÇÃO POR LINHA TELEFÔNICA (ALVES, 1992)(GIOZZA, 1986)(SILVEIRA, 1991) ...................................................................................................................... 59 4.1- CANAL DE VOZ ............................................................................................................................ 59 4.2- LINHA TELEFÔNICA ...................................................................................................................... 59 4.2.1. Linha comutada ................................................................................................................ 59 4.2.2. Linha Privativa .................................................................................................................. 59 4.2.2.1. Tipos de LPCD’s .......................................................................................................... 61 4.3- FATORES DE DEGRADAÇÃO DO SINAL (SILVEIRA, 1991) (ALVES, 1992) .............................. 61 4.3.1. Os Fatores de Degradação .............................................................................................. 62 4.3.1.1. Ruído: ........................................................................................................................... 62 4.3.1.2. Diafonia ........................................................................................................................ 63 4.3.1.3. Eco ............................................................................................................................... 64 4.3.1.4. Distorções .................................................................................................................... 64 4.3.1.5. Distorção por atenuação .............................................................................................. 64 4.3.1.6. Distorção de fase (ou por retardo): .............................................................................. 65 4.3.1.7. Outras Degradações .................................................................................................... 66 4.4- EXERCÍCIOS ................................................................................................................................ 66 5. INTERFACES DE COMUNICAÇÃO ......................... ......................................................................... 69 5.1- ÓRGÃOS DE PADRONIZAÇÃO (ALVES, 1992)(SILVEIRA, 1991) ....................................................... 69 5.2- CARACTERÍSTICAS DE INTERFACE (SILVEIRA, 1991) ...................................................................... 70 5.3- INTERFACE DIGITAL RS232-C (SILVEIRA, 1991) (MONTORO, 1995) .............................................. 70 5.3.1. Características elétricas/velocidade de transmissão e recepção .................................... 71 5.3.2. Descrição dos Circuitos de Interface ................................................................................ 72 5.3.3. Principais Circuitos da Interface RS232 (Montoro, 1995)(Silveira, 1991) (Stallings, 1997) 72 5.3.4. Protocolos de Interface (Silveira, 1991) ........................................................................... 74 5.3.5. Ligação Cross Over: ......................................................................................................... 75 5.4- INTERFACE V.35 (ITU-T) (MONTORO, 1995) ................................................................................ 76 5.5- A INTERFACE RS-449 (MONTORO, 1995) ..................................................................................... 77 5.6- AS RECOMENDAÇÕES X.21 E X.21BIS: ......................................................................................... 78 5.7- A INTERFACE RS-530 ................................................................................................................. 78 5.8- EXERCÍCIOS ................................................................................................................................ 79 6. MODEM’S ........................................................................................................................................... 82 6.1- MODEM’S ANALÓGICOS................................................................................................................ 82 6.1.1. Modem Síncrono Analógico (Montoro, 1995)(Silveira, 1991) .......................................... 83 6.1.2. Modem Síncrono/Assíncrono Analógico (Montoro, 1995)(Silveira, 1991) ....................... 98 6.2- MODEM’S DIGITAIS (MONTORO, 1995) ....................................................................................... 103 6.3- FACILIDADES DE TESTES (SILVEIRA, 1991) (MODEM UP22BIS)................................................... 103 6.3.1. Testes de Loop (Modem UP22bis)................................................................................. 103 6.3.2. Gerador de Constelação ................................................................................................ 104 6.3.3. Padrões e Normas para Modem´s ................................................................................. 105 6.4- PROTOCOLOS DE TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS (MODEM EC2205) ........................................... 106 6.5- EXERCÍCIOS .............................................................................................................................. 106 7. TÉCNICAS DE MULTIPLEX (BETINI, 2003) .............. ..................................................................... 110 7.1- TÉCNICAS FDM ......................................................................................................................... 110 7.2- O SINAL DE VOZ ........................................................................................................................ 110 7.3- A MULTIPLEXAÇÃO .................................................................................................................... 111 7.3.1. Multiplexação por Divisão de Frequencia – FDM .......................................................... 111 7.3.2. FDM e Modulação .......................................................................................................... 112 7.4- A MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO (TDM) ..................................................................... 113 7.5- MODULAÇÃO POR CODIFICAÇÃO DE PULSOS (PCM) .................................................................... 114 7.6- EXERCÍCIOS .............................................................................................................................. 116 8. MÉTODOS DE DETECÇÃO E CORREÇÃO DE ERROS ........... .................................................... 117 8.1- DETECÇÃO DE ERROS (STALLINGS, 1997) (SILVEIRA, 1991) (ALVES, 1992) (AGHAZARM, 1988) 117 8.1.1. Ecoplexing ...................................................................................................................... 117 8.1.2. Paridade de Caracter ..................................................................................................... 117 INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS iv Fevereiro 2015 8.1.3. Paridade Combinada ...................................................................................................... 118 8.1.4. Método CRC (Cyclic Redundancy Checking) (Silveira, 1991) (AGHAZARM, 1988) ..... 119 8.2- CORREÇÃO DE ERROS ............................................................................................................... 121 8.2.1. Manual ............................................................................................................................ 121 8.2.2. Por Solicitação ................................................................................................................ 122 8.2.3. Automática ...................................................................................................................... 122 9. EFICIÊNCIA NA TRANSMISSÃODE DADOS ................ ............................................................... 123 9.1- TAXA DE ERROS DE BIT (BER - BIT ERROR RATE) (SILVEIRA, 1991) ........................................... 124 9.1.1. Loop ................................................................................................................................ 124 9.1.2. Ponto-a-ponto ................................................................................................................. 125 9.2- TAXA DE ERROS DE BLOCO BKER (BLER) - BLOCK ERROR RATE .............................................. 125 9.3- O TEST SET .............................................................................................................................. 125 9.4- EXERCÍCIOS ............................................................................................................................... 126 10. PROTOCOLOS DE ENLACE DE DADOS ..................... ................................................................. 128 10.1- O MODELO OSI DE ARQUITETURA DE REDE (GIOZZA, 1986)(STALLINGS, 1997) (TANENBAUM, 1997) 128 10.1.1. A Estrutura do RMOSI .................................................................................................... 129 10.1.2. As Primitivas de Serviço ................................................................................................. 132 10.1.3. Serviços e Protocolos ..................................................................................................... 133 10.1.4. Descrição das Camadas OSI ......................................................................................... 134 10.2- A ARQUITETURA TCP/IP (GIOZZA, 1986)(STALLINGS, 1997) (TANENBAUM, 1997) .................. 138 10.2.1. O Modelo TCP/IP ........................................................................................................... 138 10.3- COMPARAÇÃO ENTRE AS ARQUITETURAS TCP/IP E OSI ............................................................. 140 10.4- PROTOCOLOS DA CAMADA DE ENLACE DE DADOS - RMOSI .......................................................... 142 10.4.1. Definições (Giozza, 1986)(Tanenbaum, 1997) .............................................................. 142 10.4.1.1. Categorias.............................................................................................................. 142 10.4.1.2. Funções (Giozza, 1986) ........................................................................................ 143 10.4.1.3. Fases da Conexão do Enlace de Dados ............................................................... 144 10.4.1.4. Polling e Selection ................................................................................................. 144 10.4.2. Protocolos Assíncronos .................................................................................................. 144 10.4.2.1. Convenção da Transmissão Assíncrona ............................................................... 144 10.4.2.2. Troca de Mensagens Assíncronas: ....................................................................... 145 10.4.3. Protocolos Binário-Síncronos (Giozza, 1986)(Silveira, 1991) (Aghazarm, 1988) .......... 145 10.4.3.1. Caracteres de Controle de Linha ........................................................................... 145 10.4.3.2. Transmissão de Um Bloco Binário-Síncrono ......................................................... 147 10.4.3.3. Verificação de Erro ................................................................................................ 147 10.4.3.4. Principais Protocolos Binário-Síncronos ............................................................... 147 10.5- O PROTOCOLO DE ENLACE DE DADOS BSC (SILVEIRA, 1991)(ALVES, 1992) ............................... 148 10.5.1. Estrutura Básica do Protocolo BSC, Versão 3 (BSC-3): ................................................ 148 10.6- PROTOCOLOS ORIENTADOS A BIT (GIOZZA, 1986)(SILVEIRA, 1991)(ALVES, 1992) (AGHAZARM, 1988) 150 10.6.1. O Protocolo HDLC .......................................................................................................... 150 10.6.1.1. Tipos de Estações ................................................................................................. 150 10.6.1.2. Modos de Operação: ............................................................................................. 150 10.6.1.3. Endereço das Estações ......................................................................................... 151 10.6.1.4. Estados de Transmissão ....................................................................................... 151 10.6.1.5. Quadros de Transmissão ...................................................................................... 151 10.6.1.6. Módulo Estendido .................................................................................................. 155 10.6.1.7. Comandos e Respostas ........................................................................................ 155 10.6.1.8. Operação Transparente ......................................................................................... 155 10.6.1.9. Contadores de Transmissão e Recepção ............................................................. 156 10.6.1.10. Outras características ............................................................................................ 156 10.6.1.11. Exemplo de troca de mensagens HDLC ............................................................... 157 10.6.2. O Protocolo de Enlace de Dados SDLC (Silveira, 1991)(Alves, 1992) .......................... 159 10.7- EXERCÍCIOS .............................................................................................................................. 159 11. REDES DE COMPUTADORES ....................................................................................................... 163 11.1- TIPOS DE REDES ....................................................................................................................... 163 11.2- TOPOLOGIAS DE REDES DE COMPUTADORES .............................................................................. 163 11.3- REDES LOCAIS DE COMPUTADORES ................................................................................ 166 INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS v Fevereiro 2015 11.4- COMPONENTES DE UMA LAN ..................................................................................................... 166 11.4.1. Servidor: ......................................................................................................................... 166 11.4.2. Estações de trabalho (workstations): ............................................................................. 167 11.4.3. Suportes de transmissão para Redes de Computadores: ............................................. 168 11.4.4. Placas de rede: ............................................................................................................... 176 11.4.5. Hub ................................................................................................................................. 176 11.4.6. Patch Panel .................................................................................................................... 177 11.4.7. Sistema Operacional de Rede ....................................................................................... 177 11.5- CONCEITOS DE INTERCONEXÃO DE REDES ................................................................................. 177 11.5.1. Repetidores (repeaters): ................................................................................................ 178 11.5.2. Pontes (bridges): ............................................................................................................ 178 11.5.3. Roteadores (routers): .....................................................................................................180 11.5.4. Comportas (gateways): .................................................................................................. 180 11.5.5. Comutadores (switches) ................................................................................................. 181 11.6- MECANISMOS DE CONTROLE DE ACESSO AO MEIO ...................................................................... 181 11.6.1. Métodos de contenção de controle de acesso ao meio ................................................. 181 11.6.1.1. Aloha ...................................................................................................................... 181 11.6.1.2. Slotted-Aloha ......................................................................................................... 182 11.6.1.3. CSMA ..................................................................................................................... 182 11.6.1.4. CSMA/CD .............................................................................................................. 182 11.6.2. Métodos de passagem de permissão de controle de acesso ao meio .......................... 183 11.6.2.1. Ficha (token) ou Passagem de Permissão (token pass) para redes em anel: ..... 183 11.6.2.2. Ficha (token) ou Passagem de Permissão (token pass) para redes em barramento: 184 11.7- MODELO IEEE 802 ................................................................................................................... 185 11.7.1. Camada Física (PHY): ................................................................................................... 185 11.7.2. Camada de Controle Acesso ao Meio (MAC): ............................................................... 185 11.7.3. Camada de Controle do Enlace Lógico (LLC): .............................................................. 185 11.8- EXERCÍCIOS ............................................................................................................................... 188 12. RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS PROPOSTOS ............................................................................ 193 13. APÊNDICE 1: O PROTOCOLO PPP ....................... ........................................................................ 204 13.1.1. Introdução ....................................................................................................................... 204 13.1.2. Motivação ....................................................................................................................... 204 13.1.3. O PPP - Point-to-Point Protocol ..................................................................................... 205 13.1.4. Terminologia (RFC 1661) (RFC 1662) ........................................................................... 205 13.1.5. Onde o PPP Opera (Giozza, 1986) ................................................................................ 205 13.1.6. As características da camada física (RFC 1662) ........................................................... 206 13.1.7. A Camada de Enlace de Dados (RFC 1662) ................................................................. 206 13.1.7.1. O Encapsulamento Padrão do PPP (RFC 1662) .................................................. 206 13.1.7.2. O Encapsulamento no Modo Numerado (RFC 1663) ........................................... 208 13.1.7.3. Transferência de Dados no Modo Transparente (Giozza, 1986) .......................... 209 13.1.8. Operação do Enlace PPP .............................................................................................. 209 13.1.8.1. Overview (RFC 1661) ........................................................................................... 209 13.1.8.2. Exemplo de Operação do Enlace PPP .................................................................. 209 13.1.8.3. O Diagrama de Fases (RFC 1661) ........................................................................ 210 13.1.8.4. A Semântica do Diagrama de Fases ..................................................................... 211 13.1.9. Automação da Negociação de Opções .......................................................................... 211 13.1.9.1. Tabela de Transição de Estado ............................................................................. 211 13.1.9.2. Estados .................................................................................................................. 213 13.1.9.3. Eventos .................................................................................................................. 213 13.1.9.4. Ações ..................................................................................................................... 214 13.1.9.5. Loops de Negociações .......................................................................................... 215 13.1.9.6. Contadores e Timers ............................................................................................. 215 13.1.10. Formatos de Pacotes LCP (RFC 1661) ......................................................................... 216 13.1.11. Opções de Configuração LCP (RFC 1661) .................................................................... 217 13.1.12. Considerações Finais ..................................................................................................... 218 14. APÊNDICE 2: PROTOCOLO X.25 ........................ .......................................................................... 220 15. APÊNDICE 3: PADRÕES PARA NÍVEL FÍSICO E DE ENLACE E M LANS.................................. 222 INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS vi Fevereiro 2015 15.1- PADRÃO IEEE 802.3 E ETHERNET ............................................................................................. 222 15.2- 2. PADRÃO IEEE 802.5 E TOKEN RING ...................................................................................... 225 15.3- 3. PADRÃO IEEE 802.4 (TOKEN BUS) ........................................................................................ 228 15.4- COMPARAÇÃO ENTRE 802.3, 802.4 E 802.5 ............................................................................... 228 16. APÊNDICE 4: MÉTODOS DE INTERLIGAÇÃO DE PONTES ..... .................................................. 231 16.1- PONTE TRANSPARENTE .............................................................................................................. 231 16.1.1. O funcionamento do algoritmo spanning tree: ............................................................... 233 16.2- ROTEAMENTO NA ORIGEM .......................................................................................................... 234 INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS vii Fevereiro 2015 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Esquema de um sistema de genérico de comunicação ................................................................3 Figura 2: O enlace de dados .........................................................................................................................4 Figura 3: Tipos de sinal: (a) sinal analógico; (b) sinal digital ........................................................................4 Figura 4: Bloco, caracter e bit .......................................................................................................................5 Figura 5: Exemplo de sistema centralizado ..................................................................................................7 Figura 6: Os modos de operação: simplex, half-duplex e full-duplex, respectivamente ...............................9 Figura 7: Tipos de Transmissão: (a) Serial; (b) Paralela ..............................................................................9 Figura 8: Ritmo assíncrono ........................................................................................................................ 10 Figura 9: Ritmo síncrono ............................................................................................................................10 Figura 10: O Código Morse ........................................................................................................................ 13 Figura 11: Exemplo de Código Baudot ...................................................................................................... 13 Figura 12: Exemplo de Código ASCII ........................................................................................................ 14 Figura 13: Exemplo de Código EBCDIC .................................................................................................... 15 Figura 14: Exemplo de banda passante para sinal digital ......................................................................... 25 Figura 15: O sinal dibit ................................................................................................................................ 26 Figura 16: Banda passante – domínio do tempo e da freqüência ............................................................. 30 Figura 17: Gráfico Freqüência X Ganho .................................................................................................... 30 Figura 19: Classificação dos Pulsos .......................................................................................................... 32 Figura 23: Espectro Normalizado de Técnicas de Codificação de Linha (Montoro, 1995) ........................ 36 Figura 24: O Regenerador (Silva, 1978) .................................................................................................... 36 Figura 25: O Processo de Regeneração (Silva, 1978) .............................................................................. 37 Figura 26: O Diagrama de Olhos ............................................................................................................... 38 Figura 27: Diagrama de Olho: aberto e com degradação (fechado) ......................................................... 39 Figura 28: A Probabilidade de Erros (Silva, 1978) ..................................................................................... 39 Figura 29: Exemplos de modulação (Silveira, 1991) ................................................................................. 41 Figura 30: Exemplo de dibit (Silveira, 1991) .............................................................................................. 41 Figura 31: Exemplo de DPSK-8 (Silveira, 1991) ........................................................................................ 42 Figura 32: O ASK – (Silva, 1978) ............................................................................................................... 42 Figura 33: Processos de modulação ASK – (Silva, 1978) ......................................................................... 43 Figura 34: A Modulação BASK – (Silva, 1978) .......................................................................................... 44 Figura 35: O Fator Roll-Off (Montoro, 1995) (Silva, 1978) ......................................................................... 45 Figura 36: A Recepção do Sinal ASK – (Silva, 1978) ................................................................................ 46 Figura 37: O Processo de Modulação FSK – (Silva, 1978) ....................................................................... 46 Figura 38: A Banda Passante para o FSK – (Silva, 1978) ......................................................................... 47 Figura 39: A Demodulação FSK – (Silva, 1978) ........................................................................................ 48 Figura 40: Modulação por Chaveamento de Fase – (Silva, 1978) ............................................................ 48 Figura 41: O conceito de constelação de símbolos (Montoro, 1995) ........................................................ 49 Figura 42: A representação de símbolos de uma modulação DPSK-2 – (Silva, 1978) ............................. 49 Figura 43: Representação fasorial para o PSK – (Silva, 1978) ................................................................. 50 Figura 44: Banda para o PSK (a) – (Silva, 1978) ....................................................................................... 50 Figura 45: Banda para o PSK (b) – (Silva, 1978) ....................................................................................... 51 Figura 46: Modulação Diferencial por Chaveamento de Fase – (Silva, 1978) .......................................... 52 Figura 47: A modulação PSK de 8 estados (PSK-8) – (Silva, 1978) ......................................................... 53 Figura 48: A detecção coerente para o PSK-8 – (Silva, 1978) .................................................................. 53 Figura 49: Representação gráfica QAM (Montoro, 1995) .......................................................................... 54 Figura 50: Exemplo do modulador QAM (Montoro, 1995) ......................................................................... 54 Figura 51: Exemplo de QAM (Silveira, 1991) ............................................................................................. 55 Figura 52: Exemplo de linha comutada e privativa .................................................................................... 59 Figura 53: Linha privativa utilizando canais de rádio ................................................................................. 60 Figura 54: Medição de resistência de loop................................................................................................. 60 Figura 55: Uso de Megohmeter .................................................................................................................. 60 Figura 56: Ruídos: (a) O ruído branco; (b) O ruído impulsivo .................................................................... 63 Figura 57: O ruído de intermodulação ........................................................................................................ 63 Figura 58: Interferência entre pares metálicos em um mesmo cabo ......................................................... 64 Figura 59: Modelo para o par metálico – (Montoro, 1995) ......................................................................... 65 Figura 60: Medição da atenuação .............................................................................................................. 65 Figura 61: Diversas degradações .............................................................................................................. 66 Figura 62: Local de atuação da interface digital em um enlace. ................................................................ 69 Figura 63: Representação elétrica da RS232C ......................................................................................... 71 Figura 65: Pinagem e tipos de sinais no conector DB25 da RS232C ....................................................... 72 INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS viii Fevereiro 2015 Figura 66: Conedctores DB25 e DB9 - pinagem ........................................................................................ 74 Figura 67: Ligação cross-over .................................................................................................................... 76 Figura 68: A interface V35 .......................................................................................................................... 76 Figura 69: Resumo das características elétricas da interface RS-449 e pinagem .................................... 78 Figura 70: A interface RS-530 .................................................................................................................... 78 Figura 71: Tipos de sinais em uma conexão via modem´s ........................................................................ 82 Figura 72: Exemplo de circuito randomizador/desrandomizador (Montoro, 1995) .................................... 84 Figura 73: Exemplo de polinômios geradores............................................................................................ 85 Figura 74: O Clock Externo ........................................................................................................................ 85 Figura 75: O Clock Interno ......................................................................................................................... 85 Figura 76: O Clock Regenerado ................................................................................................................. 86 Figura 77: A Híbrida (Silva, 1978) .............................................................................................................. 87 Figura 78: A Híbrida de Campbell com sua representação (Silva, 1978) .................................................. 88 Figura 79: Ilustração do atraso RTS/CTS .................................................................................................. 89 Figura 80: Exemplo de um circuito CAG (Montoro, 1995) ......................................................................... 90 Figura 81: Curva de histerese para o circuito DCD (Montoro, 1995) ......................................................... 90 Figura 82: Exemplo de um circuito DCD (Montoro, 1995) ......................................................................... 91 Figura 83: Ilustração dos atrasos de ativação e desativação .................................................................... 92 Figura 84: Atuação dos equalizadores de amplitude, fase e retardo (Silva, 1978) ................................... 93 Figura 85: Exemplo da ação dos equalizadores de retardo (a) e amplitude (b) (Montoro, 1995) ............. 93 Figura 86: Exemplo de equalizador digital adaptativo (Montoro, 1995) ..................................................... 94 Figura 87: O circuito PLL (Montoro, 1995) ................................................................................................. 95 Figura 88: Eco - (a) O efeito em um canal; (b) A ação do cancelador de eco (Montoro, 1995) ................ 96 Figura 89: Tipos de portadoras .................................................................................................................. 98 Figura 90: Diagrama de blocos de um modem analógico síncrono genérico (Montoro, 1995, com adaptações) ....................................................................................................................................... 98 Figura 91: Exemplo dos testes de loop (Souza, 1999) ............................................................................ 104 Figura 92: Exemplo de padrões ITU-T para modem´s analógicos .......................................................... 105 Figura 93: O sistema telefônico legado .................................................................................................... 110 Figura 94: Conceito de multiplexação por divisão freqüência.................................................................. 110 Figura 95: A intensidade do sinal de voz por freqüência ......................................................................... 111 Figura 96: A faixa de voz .......................................................................................................................... 111 Figura 97: A faixa de voz não faz uso da largura de banda total de uma linha de transmissão ............. 111 Figura 98: Subfaixas FDM ........................................................................................................................ 112 Figura 99: Bandas FDM ........................................................................................................................... 112 Figura 100: Portadoras analógicas e FDM............................................................................................... 112 Figura 101: O processo FDM ................................................................................................................... 113 Figura 102: Time slots PAM ..................................................................................................................... 114 Figura 103: A multiplexação PAM ............................................................................................................ 114 Figura 104: A codificação PCM ................................................................................................................ 114 Figura 105: A codificação PAM/PCM ....................................................................................................... 115 Figura 106: O processo de regeneração .................................................................................................. 116 Figura 107: Exemplo de bit de paridade (Aghazarm, 1988) .................................................................... 118 Figura 108: O Bloco BCC: (a) Formação; (b) Paridade combinada com erros quadrados (Aghazarm, 1988) ................................................................................................................................................ 118 Figura 109: Padrões ITU-T de polinômios geradores para redundância cíclica ...................................... 121 Figura 110: Exemplo de implementação eletrônica de um circuito CRC ................................................. 121 Figura 111: Avaliação do enlace com relação ao tempo gasto para a comunicação .............................. 123 Figura 112: Teste de loop ponto-a-ponto com um test-set ...................................................................... 125 Figura 113: Teste de loop ponto-a-ponto com dois test-set ..................................................................... 125 Figura 114: Elementos básicos da RM-OSI ............................................................................................. 129 Figura 115: O Modelo OSI........................................................................................................................ 129 Figura 116: Interfaces e Protocolos do RM-OSI ...................................................................................... 130 Figura 117: Divisão das camadas do Modelo OSI ................................................................................... 131 Figura 118: Transferência de dados entre camadas OSI ........................................................................ 131 Figura 119: Transferência de dados entre camadas OSI ........................................................................ 132 Figura 120: Serviços e Protocolos no RM-OSI ........................................................................................ 133 Figura 121: Serviços entre camadas do RM-OSI .................................................................................... 133 Figura 120 - Serviços entre camadas do RM-OSI ................................................................................... 139 Figura 123: Comparação entre O RM-OSI e o Modelo TCP/IP ............................................................... 140 Figura 124: Exemplos de mnemônicos para um protocolo assíncrono ................................................... 145 Figura 125: O bloco BSC .......................................................................................................................... 148 INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS ix Fevereiro 2015 Figura 125: Exemplo de troca de mensagens BSC (Aghazarm, 1988) ................................................... 149 Figura 126: O frame (quadro) HDLC ........................................................................................................ 151 Figura 127: O Campo de Controle do Frame HDLC ................................................................................ 152 Figura 128: O campo de controle estendido do frame HDLC .................................................................. 155 Figura 129: A recepçãodo bit stuffing .......................................................................................................156 Figura 130: Exemplo do uso dos contadores de transmissão e recepção .............................................. 156 Figura 131: Subconjuntos do protocolo HDLC ......................................................................................... 157 Figura 132: A troca de mensagens HDLC (Aghazarm, 1988) ................................................................. 158 Figura 133: Categorias de par trançado ................................................................................................... 169 Figura 134: Simbologia 10baseT ............................................................................................................. 169 Figura 135: Cabos UTP e STP ................................................................................................................. 169 Figura 136: RJ45 e pinagem .................................................................................................................... 170 Figura 137: Normas 568 A e B ................................................................................................................. 170 Figura 138: O cabo coaxial....................................................................................................................... 170 Figura 139: A fibra óptica ......................................................................................................................... 172 Figura 140: Características fibras monomodo o multimodo ..................................................................... 172 Figura 141: Conector DB15 - AUI ............................................................................................................ 174 Figura 142: Comparativo entre suportes de transmissão ........................................................................ 174 Figura 143: Conectores para par metálico e fibra óptica ......................................................................... 175 Figura 144: Alternância de períodos de atividade ................................................................................... 182 Figura 145: O Modelo RM OSI ................................................................................................................. 186 Figura 146: O Padrão IEEE802 ................................................................................................................ 186 Figura 147: A atuação do PPP ................................................................................................................. 206 Figura 148: O Frame PPP ........................................................................................................................ 207 Figura 149: Exemplo do Campo Protocolo (RFC 1661) .......................................................................... 207 Figura 150: Campos de Endereço e Controle .......................................................................................... 208 Figura 151: Um computador pessoal doméstico que age como um host da Internet ............................. 210 Figura 152: O Diagrama de Fases PPP ................................................................................................... 210 Figura 153: Exemplos de Transição de Estado ....................................................................................... 212 Figura 154: Eventos de transição de estado ............................................................................................ 212 Figura 155: O Pacote LCP ....................................................................................................................... 216 Figura 156: Valores usuais de códigos LCP ............................................................................................ 216 Figura 157: Opções de Configuração LCP .............................................................................................. 217 Figura 158: O octeto Tipo do LCP ............................................................................................................ 217 Figura 159: O pacote X.25 ....................................................................................................................... 220 Figura 160: Quadros IEEE802.3 e Ethernet ............................................................................................. 222 Figura 161: Exemplos de endereçamento OUI ........................................................................................ 223 Figura 162: Comparação IEEE802.5 e Token Ring ................................................................................. 225 Figura 161: Modos de operação da interface........................................................................................... 226 Figura 164: Formato do Frame de Informação ........................................................................................ 226 Figura 165: Formato do frame token bus ................................................................................................. 228 Figura 166: O custo de um caminho ........................................................................................................ 232 Figura 167: Exemplos de custo ................................................................................................................ 232 Figura 168: Identificado da bridge ............................................................................................................ 232 Figura 169: Identificado da porta .............................................................................................................. 233 Figura 170: Comparação entre os métodos de roteamento das pontes .................................................. 235 INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 2 Fevereiro 2015 OBJETIVO DA DISCIPLINA Propiciar aos estudantes o conhecimento a respeito de técnicas de modulação, multiplexação, codificação e outras utilizadas em comunicações digitais, formando uma base consistente para o entendimento das diversas tecnologias de redes de comunicação que utilizam tais técnicas. OBJETIVO DESTE MATERIAL Este material é um recurso didático complementar às anotações de sala de aula e dos tópicos abordados pela referência bibliográfica sugerida. Seu principal objetivo é, portanto, servir como material de orientação e de apoio ao estudo do aluno, não substituindo em nenhum momento a base bibliográfica recomendada na abordagem dos assuntos pertinentes à matéria. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alves, A. COMUNICAÇÃO DE DADOS , SP: Makron, 1992. AGHAZARM, Bruno; MIRANDA JUNIOR, J. A. – TRANSMISSÃO DE DADOS EM SISTEMA DE COMPUTAÇÃO. 3ª Ed. São Paulo. Érica, 1988. BETINI, R. C. Técnicas de Multiplex. 2003. (Desenvolvimento de material didático ou instrucional - Preparação de Aulas). Disponível em http://www.ppgia.pucpr.br/~betini/arqs/TECMULTIPLEX. Blahut, Richard E. THEORY AND PRACTICE OF ERROR CONTROL CODES . Addison-Wesley, 1983. Giozza, W., et al. REDES LOCAIS DE COMPUTADORES - TECNOLOGIA E APLICAÇ ÕES. SP: Mcgraw-Hill, 1986. Marcondes, Luis Carlos T.; Cunha, Carlos Ribeiro da. PROTOCOLOS DE LINHA/ANALISADORES DE DADOS. Rio de Janeiro, Embratel, 1986. Modem EC2205 - Manual de Operação e Instalação Modem EC2205. Elebra Comunicação de Dados Ltda. Modem UP19220SB - Manual de Operação e Instalação Modem UP19220SB. Parks Informática. MODEM UP22BIS - Manual de Operação e Instalação Modem UP22bis. Parks Informática. Versão 04 Montoro, F. A. MODEM. SP: Érica, 1995. Proakis, John G. DIGITAL COMMUNICATIONS . Macgraw, 1983. RFC 1661, W. Simpson, Editor: The Pont-to-Point Protocol (PPP) . Internet Engineering Task Force, Network Working Group, July 1994. RFC 1662, W. Simpson, Editor: PPP in HDLC-like Framing. Internet Engineering Task Force, Network Working Group, July 1994. RFC 1663, D. Rand, Editor, Novell: PPP Reliable Transmission . Internet Engineering Task Force, Network Working Group, July 1994. Silva,Gilberto Vianna Ferreira da; BARRADAS, Ovídio Cesar Machado. TELECOMUNICAÇÕES: SISTEMAS DE RADIOVISIBILIDADE. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, Embratel, 1978 Silveira, J. L da. COMUNICAÇÃO DE DADOS E SISTEMAS DE TELEPROCESSAMENT O. SP: Makron, 1991. Soares, Luiz Fernando Gomes, et all. REDES DE COMPUTADORES, DAS LANS, MANS E WANS ÀS REDES ATM. 2ª Ed. RJ: Campus, 1995 Sousa, Lindeberg Barros de. REDES DE COMPUTADORES. VOZ, DADOS E IMAGEM . 2ª Ed. Érica, 1999. Stallings, Willian. DATA AND COMPUTER COMMUNICATIONS , 3RD Ed. Prentice Hall, 1997. Tanenbaum, A. REDES DE COMPUTADORES. 4a Ed. RJ: Campus, 1997 TEST-SET TSP319LCD - MANUAL OPERAÇÃO . Parks Informática Wicker, Stephen B. ERROR CONTROL SYSTEMS FOR DIGITAL COMMUNICATION AND STORAGE. Prentice, 1995. INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 3 Fevereiro 2015 1. CONCEITOS BÁSICOS: 1.1- ELEMENTOS DE UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO Todo sistema de comunicação ideal é composto por 3 partes básicas: o Transmissor, o Meio de Transmissão e o Receptor. Para a comunicação de dados, a fonte e o destino serão um computador ou terminal: (Stallings, 1997) a) Transmissor: sua função é adequar o sinal de entrada às características do meio de transmissão realizando a modulação ou codificação. b) Meio de Transmissão: é o caminho elétrico que permitirá a propagação da informação entre a fonte e o destino. O meio de Transmissão pode ser a linha física (par metálico de fios, cabo coaxial, fibra óptica, guia de onda) ou o espaço livre (como os enlaces de rádio e satélite). c) Receptor: tem por finalidade converter o sinal recebido que se propagou pelo meio de transmissão em informação em condições de ser utilizada pelo destinatário da mensagem. Para tanto, realiza a de modulação ou de codificarão do sinal. Na realidade, no entanto, tem-se a ação de diversos fatores internos e externos, que atuarão sobre o sinal transmitido, no sentido de alterar suas características, dificultando seu recebimento e/ou retirada a informação. A essas alterações dá-se o nome de fatores de degradação do sinal e podem ser ruídos, distorções, interferências, entre outros. Transmis- sor Meio de Transmis- são Receptor Fatores de Degrada- ção Fonte Destino Figura 1: Esquema de um sistema de genérico de comu nicação 1.2- ENLACE DE DADOS É constituído por um meio de transmissão e o hardware necessário para a transmissão de dados entre fonte e destino. Define-se ECD e ETD como: (Silveira, 1991) • ECD: equipamento de comunicação de dados; • ETD: equipamento terminal de dados. INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 4 Fevereiro 2015 ECD ECD ETDETD Figura 2: O enlace de dados 1.3- TIPOS DE SINAIS A informação é transportada pelo meio de comunicação por meio de sinais. Em telecomunicações, consideram-se somente os sinais de natureza elétrica. Dessa forma, os sinais podem ser classificados conforme determinados parâmetros que os constituem: (Stallings, 1997) (Silveira, 1991) a) Sinais Analógicos: É um sinal que apresenta alguma característica, como amplitude, fase ou freqüência variando de forma análoga a certo fenômeno ou a outro sinal. A luz e a voz humana são exemplos de sinais analógicos. b) Sinais Digitais: Esse sinal possui valores discretos de níveis de amplitude num determinado período de tempo. Pode, também, ser definido como sendo um sinal cujas possíveis amplitudes discretas podem ser identificadas por dígitos. Os sinais de telegrafia e para a transmissão de dados são exemplos de sinais digitais. t A t A (a) (b) Figura 3: Tipos de sinal: (a) sinal analógico; (b) sinal digital 1.4- BIT/CARACTER/BLOCO a) Bit: é a menor unidade de informação possível no sistema binário podendo assumir dois estados distintos, ou seja, estado “0” e estado “1”. A palavra bit origina-se da contração de Binary Digit. (Silveira, 1991) b) Caracter: é o agrupamento de determinado número de bits, conforme uma regra específica chamada código. O caracter pode ter, por exemplo, 6, 7 ou 8 bits; ao agrupamento particular de 8 bits dá-se o nome de Byte. c) Bloco: é o conjunto de caracteres que é processado como uma unidade. INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 5 Fevereiro 2015 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 Figura 4: Bloco, caracter e bit 1.5- TERMINOLOGIA DE TELEPROCESSAMENTO (SILVEIRA, 1991) a) Tempo de resposta: é o intervalo de tempo entre o último caracter digitado pelo usuário do sistema e o primeiro caracter de resposta enviado pelo sistema e visualizado pelo usuário. b) Processamento batch (lote): as transações (informação) não são processadas imediatamente, mas guardadas por um determinado tempo, até o agrupamento total e, então, processadas num único lote. c) On-Line: é um sistema onde os dados coletados na estação terminal remota são encaminhados diretamente para o computador central e vice-versa. d) Tempo-Real (real time): as respostas às entradas são suficientemente rápidas para controlar o processo e/ou influir na ação subseqüente. Exemplo: correção na trajetória de um foguete, sistemas de telemetria, reserva de passagens de avião. e) Diferença entre Real Time e On-Line: • Na aplicação Real Time, a resposta provocará alguma ação no processo existindo, necessariamente, uma garantia de tempo de resposta: • Na aplicação On-Line, essa garantia não é possível porque o tempo de resposta é função do número de usuários em um determinado momento. Portanto, uma aplicação Real Time é sempre On-Line, mas o inverso nem sempre é verdadeiro. 1.6- TIPOS DE PROCESSAMENTO Podem ser divididos em: • Processamento Centralizado - Processamento efetuado em um único ambiente. Não existe o uso das telecomunicações. • Processamento Descentralizado - Utiliza equipamentos dedicados às unidades da organização de menor porte, existindo a capacidade de processamento local. O usuário mantém comunicação com um ponto central. bit caracter bloco INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 6 Fevereiro 2015 • Processamento à Distância - Se caracteriza pelo fato de possuir dispositivos de I/O distantes do CPD. • Processamento Distribuído - Temos neste caso vários equipamentos interconectados e compartilhando funções de processamento. Deste modo o tráfego de dados pela rede é otimizado. 1.7- TIPOS DE LIGAÇÕES Existem duas maneiras de se ligar uma estação num sistema de processamento: • Ponto a Ponto (unicast) - Teremos cada terminal associado a um canal (porta) do Front End. Nesta configuração, embora os terminais sejam de construção mais simples, acarreta um custo adicional na utilização do Hardware, pois para interligar cada terminal, novos dispositivos controladores da comunicação, tais como : interfaces e buffers (memórias) seriam necessários. • Ponto-Multiponto - Os terminais estão sempre sob o controle de uma estação central (Mainframe ou Front-End). Este controle envolve o uso de disciplinas de controle de enlace de dados (protocolos), que definem regras para intercâmbio da informação entre as estações remota e central. De outra forma, poderia haver conflitos ocasionados pela tentativa de dois ou mais terminais transmitirem dados simultaneamente, já que vários terminais compartilham uma única linha de transmissão. Este tipo de transmissão pode, ainda, ser dividida em broadcast , onde a transmissão é feita para todas as estações remotas, que recebem e processam a informação, e multicast , que ocorre quando é selecionado certo número de estações dentro de determinado grupo. Essa seleção é normalmente feita por meio do endereçamento de estações 1.8- REDES DE ARQUITETURA CENTRALIZADA São redes de computadores que possuem um processador central que é responsávelpor todas as atividades na rede. Toda comunicação deve, obrigatoriamente, passar pela máquina central, chamada Host ou Mainframe, que além de processar as informações faz o roteamento. A rede definida pela arquitetura SNA/IBM é um tipo de rede centralizada. Os principais componentes de redes desse gênero são apresentados abaixo. 1.9- COMPONENTES DE UM SISTEMA CENTRALIZADO DE TELEPROCESSAMENTO (SILVEIRA, 1991) a) Host: é o computador principal que possui um complexo sistema operacional e software especialmente desenvolvido para as aplicações de uma rede de teleprocessamento (notadamente, para sistemas centralizados). Também pode ser conhecido por hospedeiro ou mainframe. INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 7 Fevereiro 2015 O Host pode ser constituído pela Unidade Central de Processamento, propriamente dita, e Dispositivos de Memória. A ele, por meio de conexões de alta velocidade denominadas “canal”, podem ser conectados diversos Periféricos como Unidades de Fita Magnética, Unidades de Chaveamento, Impressoras, Unidades de Fita Magnética, Unidades de Cartuchos, Terminais de Videos, CCU’s, etc. b) Controladora de Comunicação (CCU): sua função básica é compartilhar dois ambientes distintos: as facilidades de comunicação e o processamento de dados. As CCU’s são utilizadas para permitir a interação entre processamento de dados (cujos sinais digitais se propagam em paralelo e em alta velocidade) e as facilidades de comunicação (dimensionadas para permitir a transmissão serial - analógica ou digital). Com a evolução do processamento, as CCU’s passaram a realizar, também, as funções de gerenciamento dos meios de comunicação, liberando os Hoss dessa função o que aliviou, consideravelmente, a carga nesses processadores. Dessa forma, as CCU’s evoluíram para Processadores Front-End Programáveis (PFEP). Incorporaram, então, serviços como verificação de erros, sincronização, conversão de códigos, multiplexação, testes de linha (scanning), terminação de linha, entre outros. H O S T C C U TERMINAL INTELIGENTE UCT TERMINAL BURRO 1 TERMINAL BURRO N . . . . . . UCT 1 UCT N MUX . . . IMPRESSORAS DE GRANDE PORTE UNIDADE S DE CARTUCHOS UNIDADE S DE FITAS UNIDADE S DE DISCO Figura 5: Exemplo de sistema centralizado (Silveira, 1991) c) Multiplexador: permite combinar logicamente diversas interfaces digitais de baixa velocidade (portas secundárias) em uma interface digital de alta velocidade (porta principal) objetivando, basicamente, a otimização de meios de comunicação devido ao alto custo desses recursos. d) Concentrador: são computadores programáveis que permitem o armazenamento de mensagens recebidas dos terminais para posterior envio ao computador central. Os concentradores são, portanto, dispositivos com “buffers” de armazenamento que alteram a velocidade de transmissão de uma mensagem, coletando-as dos usuários em uma área fisicamente próxima e aceitando mensagens simultaneamente de vários terminais de baixa velocidade. INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 8 Fevereiro 2015 e) Unidade de Controle de Terminais (UCT): controla múltiplos terminais ligados diretamente a ela, não possuindo capacidade de processamento. Entre as funções básicas fornecidas pelas UCT’s, estão: • interface dos terminais com a linha de comunicação; • gerenciar os terminais e fornecer time-out; • verificar os erros de transmissão. f) Terminal: é qualquer elemento de uma rede de TP com a função de origem e/ou destino de informações. Os terminais são, basicamente, divididos em: • não inteligentes: que são aqueles que não possuem área de armazenamento, não são endereçáveis (devendo ser controlados pelas UCT), operam normalmente em baixas velocidades e realizam testes simples de detecção de erros; • inteligentes: possuem processadores e memórias, são endereçáveis e realizam controle de erros por meio de técnicas elaboradas. 1.10- REDES DE ARQUITETURA DESCENTRALIZADA São redes onde a inteligência não está centrada em uma determinada máquina, mas distribuída em diversas máquinas que, geralmente, possuem características especiais para executar as funções de processamento, roteamento, armazenamento de arquivos e outras funções de processamento. Os objetivos das redes desse gênero são oferecer compartilhamento de recursos, alta confiabilidade economia aos usuários. As redes locais de computadores (LAN) podem ser citadas como exemplos desse tipo de rede. 1.11- TRANSMISSÃO (STALLINGS, 1997) 1.11.1. Modos de Operação a) Simplex: a comunicação somente é possível em uma única direção. Exemplo: transmissão de TV e rádio (programas de FM e AM): b) Half-Duplex (Semi-Duplex): a comunicação pode ocorrer nas duas direções porém alternadamente, Exemplo: radioamadorismo e telex: c) Full-Duplex (ou Duplex): é possível efetuar-se a comunicação nas duas direções e de forma simultânea. Exemplo: conversa telefônica entre duas pessoas: INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 9 Fevereiro 2015 A B A B A B Figura 6: Os modos de operação: simplex, half-duple x e full-duplex, respectivamente 1.11.2. Tipos de Transmissão a) Transmissão Paralela: é a transferência simultânea de todos os bits que compõem um caracter. Dessa forma, necessita-se de um suporte de fios para cada bit, o que eleva o custo da transmissão; além disso, a utilização de condutores paralelos produz efeitos indesejáveis na transmissão o que pode distorcer o sinal que se propaga pelo meio. Por isso o emprego da transmissão paralela se restringe às ligações internas dos computadores ou entre CPU e periféricos bastante próximos. O tempo de propagação da informação é baixo, pois o tempo de transmissão de todo um caracter equivale ao tempo de transmissão de um bit. b) Transmissão Serial: consiste na transferência de um bit por vez em uma única linha de transmissão, isto é, os bits que compõem um caracter são transmitidos um após outro. Dessa forma, se em comparação com a transmissão paralela, a serial possui menor custo devido ao número de suportes de fios, tem como desvantagem o fato de que o tempo de transmissão de um caracter será o número total de bits que o compõem vezes o tempo de transmissão de cada bit. A transmissão de dados serial pode ter dois ritmos de transmissão: assíncrona ou síncrona. A B 0 1 0 1 1 0 0 1 A B 0 1 0 1 (a) (b) Figura 7: Tipos de Transmissão: (a) Serial; (b) Par alela 1.11.3. Ritmos de Transmissão (Silveira, 1991) (Stallings, 1997) (Giozza, 1986) 1.11.3.1. Transmissão Assíncrona Para cada caracter que se deseja transmitir utiliza-se um elemento de sinalização para indicar o início do caracter (start) e outro para indicar o término do caracter (stop). O start (bit de partida) corresponde a uma interrupção no sinal da linha e o stop (bit de parada) à condição de existência do sinal na linha (normalmente o stop corresponde a 1, 1,5 ou 2,0 vezes o tempo de start). INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 10 Fevereiro 2015 O termo assíncrono refere-se às irregularidades dos instantes de ocorrência dos caracteres, ou seja, o tempo decorrido entre dois caracteres pode ser variado pelo transmissor sem que o receptor tome conhecimento. A grande vantagem dos equipamentos assíncronos sobre os síncronos consiste na facilidade de fabricação o que se reflete num menor custo. REPOUSO REPOUSO REPOUSO S T T S T T STp01 11 1 10 00 STT: Start Bit STP: Stop Bit STp Sentido de transmissão Figura 8: Ritmo assíncrono Suas desvantagens são a baixa taxa de transmissão (em torno de 2400 bps), devido a possíveis erros de sincronismo (vinculados, basicamente, à qualidade do meio de comunicação), e a má utilização do canal, devido ao tempo decorrido entre caracteres e ao alto overhead (bitsde controle adicionais à informação útil). 1.11.3.2. Transmissão Síncrona Neste tipo de transmissão, os bits de um caracter são enviados imediatamente após o anterior, não existindo star-stop e tempo de repouso entre os caracteres. A transmissão síncrona é estabelecida por meio de uma cadência fixa para a transmissão dos bits de todo um conjunto de caracteres (blocos). Antes da transmissão de um bloco, o equipamento transmissor envia uma configuração de bits de sincronização com o objetivo de colocar o receptor em fase com o mesmo. Além de ser caracterizada pela melhor utilização do canal em relação ao ritmo assíncrono (é usual a utilização de velocidades acima de 2400 bps), devido ao menor overhead (quantidade de informação de controle em relação ao volume total de informação) por permitir a passagem de maior volume de informação por unidade de tempo, a transmissão síncrona permite a utilização de técnicas mais sofisticadas de detecção de erros, o que aumenta consideravelmente sua eficiência. Sua desvantagem consiste, porém, ao custo dos equipamentos síncronos pois esses necessitam de buffers (memórias) para o armazenamento dos caracteres para a formação do bloco, o que encarece sua fabricação. Além disso, os dispositivos necessários para gerar e manter o sincronismo entre os equipamentos também é fator complicador e que encarece os equipamentos síncronos. SINCRONISMO INÍCIO DE TRANSMISSÃO CARACTER 1 CARACTER 2 . . . CARACTER N FIM DE TRANSMISSÃO BLOCO DE DADOS Figura 9: Ritmo síncrono INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 11 Fevereiro 2015 1.12- UNIDADES DE MEDIDAS (SILVA, 1978) Em telecomunicações, para se medir relações entre potências de sinais elétricos, utilizam-se escalas logarítmicas devido às grandes variações existentes entre os sinais elétricos. Portanto, em determinado sistema, pode-se Ter uma atenuação do sinal, o que significa que a potência do sinal de entrada é maior que a do sinal de saída, e ganho, onde a potência do sinal de entrada é menor que a do sinal de saída. 1.12.1. Decibel (dB) Seja o quadripolo G Pi Po Tem-se que, = = i o entrada saída P P P P G que indica quantas vezes a potência Po está acima da potência Pi. Fazendo o logaritmo decimal, tem-se: BELL P P G i o = = 10log G (dB) > 0 → Ganho G (dB) < 0 → Atenuação Na prática, usa-se uma subunidade do BELL: DECIBELL P P dBG i o = ×= 10log10][ A unidade dB se refere a uma comparação entre duas potências, não exprimindo nenhum valor absoluto de potência para dBm. 1.12.2. dBm É usada para indicar a relação entre duas potências P1 e P2, quando se estabelece como referência P2 = 1 mW sendo, portanto, uma medida absoluta de potência. Dessa forma, valores em dBm não podem ser somados ou diminuídos diretamente: = mW WP dBmX 1 )( log10)( Assim: • dB somando com dB � equivale a um produto adimensional; • dBm somando com dBm � resulta em dB; • dBm somando com dBm, para resultar em dBm, as parcelas devem ser transformadas em mW, somadas e retornar o resultado. XdB acima de 1mW 1mW = 0 dBm XdBm INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 12 Fevereiro 2015 1.12.3. Exemplos 1- Para o sistema abaixo, calcule a potência de saída em unidades lineares e em dBm. Solução: Pi(dBm)= 10log(4x10-3/10-3)= 10log4= 10x0,6= 6 dBm � Po(dBm)= 6dBm -12dB +35dB – 10dB= 19dBm; 19 dBm= 10log(Po/1mW)� 19/10= logPo/1mW � Po= 101,9x1mW= 79,43mW. 2- Para o sistema abaixo, calcule a potência de entrada em unidades lineares e em dBm. Solução: Pi(dBm) – 9 dB – 14 dB= -21 dBm � Pi(dBm)= -21 + 9 + 14= -2 dBm Pi= -2 dBm= 10-0,2x1mW= 0,631mW; 1.13- CÓDIGOS (SILVEIRA, 1991) Os códigos são utilizados para especificar os caracteres usando bits. A representação de um caracter depende do código utilizado pelo equipamento terminal de dados (ETD), isto é, um conjunto de bits cuja quantidade depende do código utilizado. Como o bit só pode assumir os estados “0” e “1”, a quantidade de bits em um código determinará a quantidade de combinações possíveis e, conseqüentemente, o número de caracteres codificáveis, conforme a fórmula: Onde, n: número de bits usados; C: número de combinações possíveis. Além da capacidade para codificar informações em um número predefinido de bits, a configuração única destes bits também pode controlar a disciplina do enlace de dados por meio dos protocolos de comunicação, implementar e interromper operações de terminal e efetuar rotinas de compressão e descompressão de dados. Historicamente, um dos códigos mais utilizados nas comunicações, de forma sistemática, foi o Morse. Para a transmissão de dados, foram utilizados, originalmente, o Baudot, o ASCII e o EBCDIC. nC 2= 12 dB Amplificação Pi= 4mW 35 dB 10 dB Atenuação Po= ? dBm= ?mW 9 dB Pi= ?mW= ? dBm 14 dB Po= -21 dBm INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 13 Fevereiro 2015 1.13.1. Código Morse: O Código Morse desenvolvido em 1835 por Samuel Morse representa caracteres alfanuméricos e sinais de pontuação com seqüências de pontos, traços, e espaços. Este código é facilmente compreendido por humanos, mas não é adequado para utilização em comunicação de dados por possuir, por exemplo, uma quantidade variável de elementos (ponto ou traço) que realizam a codificação de deterinado caracter. Caracter Codificação Caracter Codificação Caracter Codificação Caracter Codificação A •- O --- 2 (Dois) ••--- ( (Parênteses aberto) -•--• B -••• P •--• 3 (Três) •••-- ) (Parênteses fechado) -•--•- C -•-• Q --•- 4 (Quatro) ••••- & (e comercial) •••• D -•• R •-• 5 (Cinco) ••••• : (Dois pontos) ---••• E • S ••• 6 (Seis) -•••• ; (Ponto e vírgula) -•-•-• F ••-• T - 7 (Sete) --••• = -•••- G --• U ••- 8 (Oito) ---•• + (Adição) •-•-• H •••• V •••- 9 (Nove) ----• - (Hífen/Subtração) -••••- I •• W •-- . (Ponto) •-•-•- _ (Linha baixa) ••--•- J •--- X -••- , (Vírgula) --••-- " (Aspas) •-••-• K -•- Y -•-- ? (Interrogação) ••--•• $ (Cifrão) - •••-••- L •-•• Z --•• ' (Apóstrofo) •----• @ (Arroba) •--•-• M -- 0 (Zero) ----- ! (Exclamação) -•-•-- N -• 1 (Um) •---- / (Barra) -••-• Figura 10: O Código Morse 1.13.2. Código Baudot: BITS b1b2b3b4b5 LETRAS SÍMBOLOS HEXA 00011 A - 03 11001 B ? 19 01110 C : 0E 01001 D $ 09 00001 E 3 01 01101 F ! 0D 11010 G & 1A 10100 H # 14 00110 I 8 06 01011 J ' 0B 01111 K ( 0F 10010 L ) 12 11100 M . 1C 01100 N , 0C 11000 O 9 18 10110 P 0 16 10111 Q 1 17 01010 R 4 0A 00101 S Campainha 05 10000 T 5 10 00111 U 7 07 11110 V ; 1E 10011 W 2 13 11101 X / 1D 10101 Y 6 15 10001 Z " 11 00000 n/a n/a 00 01000 Retorno de Carro 08 00010 Avança Linha 02 00100 Espaço 04 11111 Letras (comuta para minúsculas 1F 11011 Símbolos (comuta para maiúsculas) 1B Figura 11: Exemplo de Código Baudot INSTITUTO FEDERAL-PR TEL016 - COMUNICAÇÃO DE DADOS 14 Fevereiro 2015 1.13.3. American Standard Code for Information Inte rchance – ASCII O Código Padrão Americano para Intercâmbio de Informações é um código de 7 bits, o que possibilita um total de 128 combinações, sendo normalmente utilizado em microcomputadores. Na figura, a coluna Binnário indica o caracter b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1, sendo que b7 significa o bit mais significativo e b1 o bit menos significativo. Na linha de comunicação, a transmissão ocorre do bit menos para o mais significativo. Dessa forma, o caracter transmitido será b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7. Caracter Binário Observação Caracter Binário Caracter Binário Caracter Binário NUL 0000 0000 Caracter Nulo Espaço 0010 0000 @ 0100 0000 ` 0110 0000 SOH 0000 0001 Início cabeçalho de TX ! 0010 0001 A 0100 0001 a 0110 0001 STX 0000 0010 Começo de texto " 0010 0010 B 0100 0010 b 0110 0010 ETX 0000 0011 Fim de texto # 0010 0011 C
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