aula6 INTRODUÇÃO À COMUNICAÇÃO DE DADOS

ESCOLAS “PADRE ANCHIETA”

CURSO TÉCNICO EM INFORMÁTICA REDES DE COMPUTADORES

PROF. CARLOS ALAOR DE MELLO JR - [email protected] 1/7

MÉTODOS PARA SERVIÇOS DE COMUNICAÇÃO E

MODOS DE TRANSMISSÃO DE DADOS

1. Métodos para serviços de comunicação

Existem diversos modos para transmitir dados entre uma origem e destino, sendo eles: Comunicação

paralela e serial, síncrona, assíncrona e isócrona, simplex e duplex.

� Comunicação Serial - método de transmissão de dados em que os bits representando um caractere

são transmitidos em seqüência, um bit por vez, por um canal de comunicações único, sendo limitada

pela velocidade da linha.

� Comunicação Paralela – Transmissão simultânea, por diferentes canais, dos bits representando um

caractere. Contrastando com a comunicação serial, uma comunicação paralela transmite um grupo de

bits de cada vez.

A comunicação paralela permite transmitir dados mais rapidamente que a serial, mas tem suas limitações.

Por exemplo, a comunicação paralela requer um canal de comunicação relativamente mais complexo.

Quanto mais longa a ligação paralela, pior é a degradação do sinal elétrico para o nós mais distantes.

Consequentemente, na maioria das comunicações de rede, a comunicação paralela é limitada a periféricos

conectados diretamente ao sistema e para comunicação entre sistemas relativamente próximos (em alguns

casos, não mais que alguns metros uns dos outros).

A comunicação serial, por outro lado, com seu caminho mais simples para os dados, é tipicamente mais

lenta, mas possibilita a transmissão de dados através dos sistemas existentes de comunicação que nem

foram originalmente projetados para esse tipo de transmissão. Por isso, as comunicações seriais são vistas

por quase todo lugar, incluindo conexões de terminais a sistemas, conexões por linhas discadas, conexões

via satélite e linhas de fibras óticas de alta velocidade.

Os problemas com velocidade típicos para as comunicações seriais estão evaporando rapidamente com as

novas tecnologias de alta velocidade. � USB e Firewire.




2. Modos de transmissão de dados

Comunicação Síncrona, Assíncrona e Isócrona

As comunicações de dados são na verdade uma transferência de 0s e 1s entre um transmissor e um

receptor. Como fazer então para identificar onde começa e termina um caractere, já que tudo não passa de

uma seqüência de bits? Para isso existem três tipos de técnicas de sincronização.

� Comunicação Síncrona: Na comunicação síncrona os dois nós (transmissor e receptor) coordenam a

comunicação entre si, de forma que um nó sempre sabe o que o outro nó está enviando. Para obter tal

sincronismo a comunicação depende de um relógio inerente a rede.

� Comunicação Assíncrona: A comunicação assíncrona é obtida envolvendo os dados com bits

especiais de início e de parada, em um processo denominado encapsulamento de dados. Os dados

podem ser transmitidos pelo nó transmissor sem esperar pela notificação prévia do nó receptor.

� Comunicação Isócrona: Na comunicação isócrona uma taxa de transmissão de dados é pré

negociada entre os nós, de forma a criar uma taxa de entrega contínua de bits.

2.1 Comunicação Duplex, Half-Duplex e Full Duplex

As comunicações serial, paralela, síncrona, assíncrona e isócrina representam técnicas diferentes para

transferir dados. Associados a essas técnicas existem três modos diferentes de transmissão de dados usados

para fins de comunicação; cada um corresponde a um tipo específico de circuito – simplex, half-duplex e full

duplex. Esses modos especificam protocolos aos quais os nós transmissores e receptores obedecem para

transferir dados.

� Simplex: Os dados fluem em apenas uma direção; um dispositivo assume o papel de transmissor e o

outro de receptor. Esses papéis não podem ser invertidos.

� Half Duplex: Os dados podem fluir em ambas as direções, mas somente uma unidade pode enviar

dados de cada vez. Quando um nó está no estado de envio, o outro fica em modo de recepção.




� Full Duplex: Ocorre em uma ligação com envio e recepção simultâneos de dados em ambas as

direções.

2.2 Comunicação Analógica e Digital

Os dados em uma rede de computadores são transmitidos em um meio físico na forma de sinais analógicos

ou digitais. O formato de transmissão apropriado depende do tipo de meio de transmissão que será

utilizado.

Dados transmitidos utilizando recursos de transmissão analógica são convertidos para sinais analógicos, que

são ondas eletromagnéticas semelhantes a uma senóide.

Dados transmitidos utilizando recursos de transmissão digital são convertidos para sinais digitais, que são

criados aplicando uma corrente (voltagem presente) ou desligando-a (voltagem ausente).

Ex: Uma vitrola de discos de vinil ou um rádio utilizam sinais analógicos. A voz humana tem originalmente

um formato analógico. Já em um computador, todo o tipo de comunicação é feita de forma digital. Tudo é 0

e 1, ou, ligado e desligado. Quando um computador necessita se conectar à Internet através de um modem

utilizando linha discada, os sinais originalmente em formato digital são convertidos para sinais analógicos.

� Sinal analógico é um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. Comunicação analógica

refere-se a qualquer método de comunicação baseado em princípios analógicos.

� Sinal digital é quando toda a informação é codificada em bits, que são representados na forma de

variações de voltagens, que representam os estados ligado e desligado (0 e 1).

Na comunicação analógica os dados são transmitidos em forma de ondas senoidais, contendo três atributos:

amplitude, freqüência e fase.

� Amplitude – É representada pelo nível de voltagem no cabo, que define a intensidade da transmissão.

� Freqüência – É o número de oscilações ou ciclos de uma onda em um determinado intervalo de

tempo. A freqüência de 1 ciclo por segundo é denominada Hz

� Fase – É o ponto que uma onda atingiu dentro de um ciclo.




Ex: 1 Hz = uma freqüência de 1 ciclo por segundo

100 Hz ou 1khz = 100 ciclos por segundo.

Em qualquer sistema de comunicação entre computadores os dados são transmitidos através de um meio

físico na forma de sinais elétricos. Na comunicação analógica, os sinais fluem através do fio como ondas

eletromagnéticas.

Curiosidade:

A unidade de medida da quantidade de oscilações que uma onda tem em um determinado intervalo de

tempo é chamada de Hz, e é uma homenagem ao físico alemão Heinrich Rudolph Hertz, que comprovou na

prática a teoria das ondas eletromagnéticas do físico inglês James Clerck Maxwell.

Hertz demonstrou a natureza da propagação da onda eletromagnética, tornando possível o desenvolvimento

do rádio, da televisão e do radar.

Hertz e Maxwell acreditavam que as ondas eletromagnéticas se propagavam através de um meio invisível,

como as ondas sonoras se propagam através do ar. Eles chamaram esse meio invisível de Éter luminoso.

Essa teoria foi refutada um tempo depois pelo físico americano (nascido na Alemanha) Albert Michelson,

mas o conceito do Éter luminoso é mantido até hoje e é utilizado nas redes Ethernet, que recebeu esse

nome em função desse conceito.

Nas comunicações digitais, os sinais são denominados discretos (ou seja, ligado ou desligado, 0 ou 1). O que

caracteriza um sinal discreto é não ter estados intermediário. Uma analogia pode ser feita com uma

lâmpada, que pode estar acesa ou apagada; não existe uma lâmpada meio acesa (a não ser que essa

lâmpada esteja ligada em um sistema analógico).

Portando, podemos dizer que em uma comunicação digital, os sinais elétricos possuem dois estados: com

corrente e sem corrente. Na maioria dos sistemas, a presença de corrente significa ligado, ou 1, e a

ausência significa desligado, ou 0. Esse mecanismo é chamado de interpretação binária.

Cada tipo de circuito digital define as faixas de voltagens onde são representados o 1 e o 0. Isso é

necessário devido a fatores do mundo real, como por exemplo, ruídos elétricos, resistência dos cabos e

diferenças de potencial elétrico.




Ex: Em uma interface serial, o 1 binário é representado por uma voltagem entre +5 e +15. Já o 0 é

representado por uma voltagem de -5 a -15 volts. Em uma situação onde um transmissor necessita

representar o dígito 1, ele inicia a transmissão com 12 volts. Em função da resistência do cabo, a voltagem é

atenuada durante o percurso da transmissão, chegando no receptor com 10 volts. Como 10 volts está no

intervalo de +5 a + 15, o receptor entende que esse nível de voltagem representa o 1 binário.

2.3 Velocidade e Capacidade em um canal de comunicação

Quando se fala em redes de computadores e transmissão de dados, logo vem à tona o assunto velocidade.

De forma geral, em uma rede de computadores velocidade implica taxa de dados, ou seja, o quão rápido os

dados podem ser transmitidos de um nó para outro; capacidade indica a quantidade de dados que podem

ser transportados por um canal de comunicação.

Os conceitos de velocidade e capacidade de transmissão de dados são muitas vezes confundidos. Para

descrevê-los são utilizados os seguintes termos: Largura de Banda, Taxa de Dados, Capacidade de Fluxo e

Taxa baud.

2.4 Largura de Banda e Taxa de Dados

Em comunicações analógicas, largura de banda refere-se à capacidade total de um canal de comunicação, e

é a diferença entre a freqüência mais alta e a mais baixa que podem ser transportadas pelo canal.

Nas comunicações digitais, a largura de banda relaciona-se à taxa de dados, que é a quantidade de dados

que podem ser transferidos por um meio de comunicação em um dado período. A taxa de dados é medida

em bits por segundo (bps). A taxa baud descreve a quantidade de mudanças discretas em um período do

sinal.

2.5 Capacidade de Fluxo

Frequentemente capacidade de fluxo é confundida com largura de banda. A capacidade de fluxo determina a

capacidade real de transmissão em um meio de comunicação. Em uma rede de computadores, a largura de

banda representa a capacidade teórica em um meio de comunicação, expressa em bits por segundo.




Em uma rede Fast Ethernet, cuja largura de banda é de 100mbps, a capacidade de fluxo geralmente é

limitada a um valor inferior, determinado por fatores externos como capacidade de processamento de um

nó, velocidade de processamento de entrada e saída, sobrecarga no sistema operacional etc. Todos esses

fatores reduzem a taxa de dados.

2.6 Ruídos

Ruído é um sinal externo e indesejável em um meio de comunicação. Existem dois tipos de ruídos: ruído

ambiente ou térmico e ruído de impulso.

O ruído ambiente está sempre presente, sendo gerado por equipamentos de transmissão, transformadores,

lâmpadas fluorescentes etc. Com a presença do ruído ambiente, um equipamento receptor pode ter

problemas para distinguir sinais recebidos.

O ruído por impulso consiste de sinais indesejáveis intermitentes, induzidos por fonte externas como

iluminação, equipamentos com chave de liga e desliga e máquinas elétricas pesadas.

Embora o ruído esteja sempre presente, pode ser parcialmente evitado fazendo a instalação apropriada de

cabos.

2.7 Limite de Shannon e Teorema de Nyquist

O limite de Shannon é um teorema matemático e descreve um modelo para determinar a taxa máxima de

dados de um canal de comunicações analógicas e com ruídos.

Nas comunicações digitais, a taxa máxima de transmissão de dados é definida pelo Teorema de Nyquist.




2.8 Multiplexação e Chaveamento

Dois outros conceitos relacionados com redes e comunicações entre computadores são multiplexação e

chaveamento.

� Multiplexação é uma técnica usada para colocar múltiplos sinais em um único canal de comunicação.

Ex: Sinais de televisão.

� Chaveamento diz respeito a vincular uma fonte emissora a um destino apropriado. Existem duas

estratégias básicas para chaveamento usadas em redes de computadores: Chaveamento por Circuito e

Chaveamento por Pacotes.

� Chaveamento por Circuito: Um circuito físico dedicado deve ser estabelecido entre nós fonte e

destino antes de ocorrer a transmissão de dados, e esse circuito deve persistir durante toda a

transmissão.

� Chaveamento pro Pacotes: Os nós compartilham um canal de comunicação através de um circuito

virtual, que nada mais é do que uma conexão não dedicada baseada em um meio compartilhado

que fornece ao usuário de alto nível os serviços de uma conexão direta dedicada entre nó origem e

destino.

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