Aulas_SisCom_Mod_1

SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO

Módulo 1

Sistemas de Comunicação

Breve Histórico –Comunicação: Comunicação por sinais -sinalização

Transmissão via gerador de pulsos elétricos -Código Morse.

Comunicação moderna - sinais elétricos e luz

Conceitos Básicos

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&ved=0CAcQjRw&url=http%3A%2F%2Fuebto2.blogspot.com%2Fp%2Fcodigo-morse-e-semaforo.html&ei=zN_1VIbwEoG5ggSOiILABQ&psig=AFQjCNFvYN14cAyfifPt-YZeRV-mSFK-5w&ust=1425486101147807

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.teleco.com.br%2Ftutoriais%2Ftutorialciclos%2Fpagina_4.asp&ei=O-H1VIXsOImLNpytgPAH&bvm=bv.87269000,d.eXY&psig=AFQjCNGrr5suvi5G2is6QD7GkaZOx27W8w&ust=1425486487021933


Breve Histórico –Comunicação: Avanço no tratamento das informações

Comunicação e processamento de dados –a revolução

Transferência de informações x processo de comunicação

Conceitos Básicos

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http%3A%2F%2Frevista.ibict.br%2Findex.php%2Fciinf%2Farticle%2FviewArticle%2F85%2F77&ei=6uH1VImlNoWXNv3IgZgF&bvm=bv.87269000,d.eXY&psig=AFQjCNGno8oK8vF89at4f_R5CwCp3UQaPQ&ust=1425486634540721

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.sophus.com.br%2Findex.php%3Festilo%3Dlargo%26act%3D29&ei=euL1VMqzLYyoNpeZgMgI&bvm=bv.87269000,d.eXY&psig=AFQjCNEj4kjPCTyoRFqiVOmwNEQYemqbYw&ust=1425486827981524


Em sistemas de comunicação, é a troca de mensagens entre dois dispositivos.

Elementos da comunicação:

Conceitos Básicos

Processo de Comunicação?

Em um sistema digital as mensagens são representadas por

códigos, cuja menor unidade de informação é o bit.

EMISSOR mensagem RECEPTOR

Protocolo

Canal


Conjuntos de bits agrupados em códigos de representação:

Exemplo: BAUDOT (5 bits) ASCII (7 bits), EBCDIC (8 bits);

A transferência do conjunto de bits ocorre em velocidades

definidas =>Velocidade de transmissão (Vt):

Vt = bits por segundo (bits/s = bps);

Velocidade x processamento x tempo de resposta?

Tempo de resposta => Tempo de processamento da

informação.

=> varia conforme o processamento;

Conceitos Básicos


;Tipos de Processamento

batch - processamento em lotes –em horas, dias :

on-line - processamento atualizado - minutos ou

segundos;

real-time - processamento imediato -em segundos ou

unidade menor;

Conceitos Básicos


Evolução dos sistemas de comunicação

Fase 1- Terminal da aplicação

Década de 50 e início dos anos 60.

Problema: Quem trata da comunicação?

Aplicações específicas por terminal e

protocolos juntos das aplicações.

Inflexibilidade que privilegia a redundancia

das aplicações e dos dados

Computadores eram ligados a um aparelho

denominado teletipo

A evolução ocorre em fases conforme a maior ou menor dificudade

com os aspectos relacionadas à comunicação e interoperabilidade.

Fase 2 -Terminal do computador –

mainframe x terminais

Década de 60

Mainframes com diversos terminais

interligados –terminais sem

processamento ou terminais “burros”

Toda a comununicação feita com o

mainframe

FEP (Front End Processor) trata da

comunicação liberando o processador



Fase 3 -Terminal da rede –comutação, redes de pacotes, LANs

Décadas de 70 e 80

Interligação de computadores independente de fabricantes

Início das redes locais e redes públicas, terminais burros são

substituidos por estações inteligentes

Identificada necessidade de normas e padrões como o OSI e TCP/IP

que auxilia-se fabricantes e profissionais de redes.

Sistema de

Comunicação

host A

host B

host C



Fase 4 -Terminal da inter-rede

Final da década de 80 e década de 90

Integração de redes entre si

Utilização de dispositivos denominados gateways

A Internet é a maior inter-rede existente

rede 2 rede 1

GATEWAY



Fase 4 -Terminal da inter-rede -continuação

Interligação com a compatibilidade de protocolos, e da integracao de

dados e de voz

Uso de gateways, bridges, switches e roteadores


As redes de comunicação de dados interligam redes de

computadores, definidas como “um conjunto de dispositivos

capazes de se comunicar por mensagens, trocar informações e

compartilhar recursos, interligados por um sistema de

comunicação.”

O sistema de comunicação é um arranjo topológico interligando

dispositivos através de enlaces físicos (meios físicos de

transmissão) e de um conjunto de regras que possibilitam

organizar a comunicação (protocolos).

Redes de Computadores x Sistema de Comunicação


Modelo Geral para Redes de Computadores

Sistema de

Comunicação

Redes de computadores são interligadas através do

sistemas de comunicação


Tarefas realizadas pelo sistema de comunicação

• Geração do sinal

• Utilização dos meios para transmissão

• Sincronização

• Codificação da informação

• Compressão de dados

• Encriptação dos dados

• Formatação das mensagens

• Endereçamento

• Controle de fluxo

• Roteamento

• Detecção e correção de erros

• Gerenciamento da rede

• Links de Difusão

– Apenas um canal compartilhado.

– Todos recebem as mensagens.

– O endereço especifica o destino.

– Pode-se endereçar mensagens a todos com a utilização de endereço especial =>broadcasting

– Alguns sistemas podem endereçar um subconjunto de máquinas. É a multidifusão (multicasting)

• Links ponto a ponto

– Muitas conexões entre pares de máquinas individuais

– Transmissão ponto a ponto com um transmissor e um receptor =>unicasting

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Tecnologias de Transmissão


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• Classificação por tipos de tecnologia de transmissão

– Redes de difusão(a) X redes ponto a ponto(b)

(a) (b)

Tecnologias de Transmissão



Os enlaces físicos num sistema de comunicação são feitos de duas formas: Ponto a Ponto e Multiponto

Ponto a ponto possui somente dois pontos de comunicação,

um em cada extremidade de enlace. O canal é exclusivo.

Pode ser dedicado ou comutado

Transmissão de dados -Tipos de Ligação

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Dedicado

mantém os equipamentos sempre conectados entre si, mesmo quando não está ocorrendo a transmissão;

-ex: linha de comunicação entre mainframes, entre servidores;

- ideal para grande volume de dados

-normalmente possui uma excelente qualidade de transmissão.


Exemplo

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Comutado

O link só é mantido durante a transmissão. Ideal para

tráfego eventual;

O tipo comutado não possui uma boa qualidade de

transmissão -possibilidade de ruídos durante a

comunicação. Precisa de meios confiáveis;

Muito utilizado como backups de linhas de comunicação

Exemplo


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A ligação multiponto possui três ou mais dispositivos

de comunicação utilizando o mesmo enlace;


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Transmissão – Modos de operação

Em qualquer tipo de comunicação, a

transmissão e a recepção poderão ou não

existir simultaneamente no tempo, sendo

classificadas de:

Simplex

Half - Duplex

Full - Duplex

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O enlace é utilizado apenas num único

sentido de transmissão;

Exemplo: (transmissão unidirecional)

• Transmissão do sinal de televisão, rádio

Modos de operação -Simplex

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O enlace é utilizado nos dois sentidos de

transmissão, porém, apenas um por vez;

Ex: (transmissão bidirecional alternada)

• Comunicação entre radioamadores

ou

Modos de operação –Half Duplex

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O enlace é utilizado nos dois sentidos de

transmissão, de forma simultânea;

Ex: (transmissão bidirecional simultânea)

• Conversação telefônica entre duas pessoas

Modos de operação –Full Duplex

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Redes de comunicação de dados

Tipos de Redes

Redes Locais –LAN (Local Area Networks) –interconecta equipamentos em uma pequena região. Distâncias de 100 m a 25Km?. Altas velocidades e em geral são privadas.

Redes Metropolitanas –MAN(Metropolitan Area Networks) –caracteristicas similares às LANs atingindo distâncias maiores (uma cidade por exemplo)

Redes Geograficamente Distribuidas –WANs(Wide Area Networks) -interconectam equipamentos a longa distância. Abrangência de estados, país o mundo (ex. Internet)

Redes sem fios

Categorias de redes sem fios: bluetooth, LAN sem fio, WAN sem fio

Interconexão de sistemas –Bluetooth (a)

Interconexão dos componentes de um computador via rádio de alcance limitado



Bluetooth Wi-Fi

LANs sem fio –WI-FI (b)

– Wireless LAN (WLAN) onde todo computador tem um modem de rádio e uma antena (WI-FI 2,4 GHz e 5 GHz)

– Faixa de frequência (2,4 GHz) não requer licença para instalar/operar, embora para uso comercial requer licença (Anatel)

– Velocidades típicas: 11Mbps, 54Mbps, 108 Mbps……

– Construção de redes locais

– Rede de acesso compartilhado sem fio conecta o sistema final ao roteador, via estação base = “ponto de acesso”

– Ex: LANs sem fio: ondas de rádio substituem os fios

802.11g (WiFi): 54 Mbps



estação base

hosts móveis

roteador

WANs sem fio

acesso sem fio com maior cobertura Provido por uma operadora

Conexões a longa distância;

Podem operar em baixas velocidades (como as redes celulares operando abaixo de 1Mbps) ou velocidades de até 70 Mbps a 50 Km do Wi-Max

Exemplos de aplicações: transmissão de dados pela rede celular e acesso Internet banda larga



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• Redes => envio de dados usa combinação hardware + software

• Hardware de rede: toda a infra-estrutura física; equipamentos conectados em uma LAN, MAN, WAN, WLAN, Inter-redes, etc

• Software de rede: viabiliza o processo de comunicação; comunicação entre os diferentes níveis de uma rede

• A seguir o modelo conceitual para arquitetura de redes em camadas e suas funções.

Conceitos Básicos de Arquiteturas de Redes

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Modelo ISO OSI

• O protocolo é o conjunto de regras que controla o formato e significado das mensagens trocadas pelos processos pares contidos em uma camada.

• Cada camada (ou nível) => processo de software e/ou hardware com respectivos protocolos

• Para que um dado sistema permita a troca de informações entre dois hosts é necessário que escolham opções compatíveis de serviço/protocolo para todas as camadas do modelo

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Software de Rede –Hierarquia de protocolos

Modelo OSI -Camada Física

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Modelo OSI - Camada de Enlace

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Modelo OSI - Camada de Rede

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Modelo OSI - Camada de Transporte

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• Camada de sessão

– Estabelecer, manter, sincronizar e gerenciar o diálogo entre usuários de diferentes máquinas durante uma sessão.

– Estabelecer a conexão, transferir dados e liberar a conexão.

– Principais questões

– Controle de diálogo

– Sincronização

• Camada de Apresentação

–Relacionada à sintaxe e à semântica das informações transmitidas

–Converter dados para um formato comum, que possa ser entendido por cada aplicativo da rede e pelos computadores no qual eles são executados.

–Comprimir ou expandir, converter, criptografar ou decodificar dados.

• Camada de Aplicação

–Os serviços que os protocolos da camada de Aplicação suportam incluem os serviços de banco de dados, arquivos, impressão, mensagens e aplicações

–Refere-se aos protocolos usados pelos usuários (por exemplo, o HTTP)

Camadas do Modelo ISO OSI

Aplicação

Transporte

Internetwork

(Rede)

Interface de

Rede e

Hardware

(Host/Rede)

Aplicações

TCP/UDP

IP ICMP/ARP/RARP

Interface de Rede e

Hardware

Modelo TCP/IP

Modelo TCP/IP -Pilha de protocolos Internet

• aplicação: dá suporte a aplicações de rede

– FTP, SMTP, HTTP, DNS, TELNET

• transporte: transferência de dados host-a-host

– TCP –Protocolo com conexão confiável UDP –Protocolo sem conexão e não-confiável

• rede: roteamento de datagramas da origem até o destino

– IP, protocolos de roteamento

• enlace: transferência de dados entre elementos de rede vizinhos

– PPP, Ethernet

• física: bits “no fio”

aplicação

transporte

rede

enlace

física

Modelo Híbrido

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Modelo OSI x TCP/IP

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Custo

Retardo,

Compatibilidade

Confiabilidade

Modularidade,

Largura de Banda

Desempenho,

Largura de banda e latência

Produto retardo x largura de banda

Qual é o significado de cada um desses parâmetros?

Parâmetros de Comparação

39 Sistemas de Comunicação

Em termos de custos, a preocupação é com os seguintes itens: estações de processos (custo em queda), interfaces do meio físico e o próprio meio físico

Retardo = Latência = corresponde ao tempo para a mensagem atravessar de uma ponta de uma rede até a outra

A compatibilidade avalia a interoperabilidade, a capacidade da rede se ligar a dispositivos de vários fabricantes a nível de hardware e/ou software

A confiabilidade pode ser avaliada pelo Tempo Médio Entre Falhas (MTBF), pela tolerância a falhas, Tempo Médio de Reparo (MTTR)

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O desempenho avalia itens como o retardo, vazão, eficácia com que a rede oferece os dados para a aplicação. É a capacidade efetiva de transmissão e, em geral, o baixo custo piora o desempenho . O foco deve ser a aplicação

A largura de banda é uma medida da largura de uma banda de freqüência definida pelo intervalo entre duas freqüências, mas também é usual defini-la como o número de bits que podem ser transmitidos em um certo período de tempo (bits/s).

Desempenho da rede é medido de duas formas: largura de banda (throughput) e latência (retardo ou delay).

Largura de banda e latência se combinam para definir as características de desempenho de determinado enlace.



Na camada física a largura de banda está melhorando continuamente. Quanto mais bits são colocados na unidade de tempo, “mais estreito torna-se cada bit”, aumentando a largura de banda



Latência = Propagação + Transmissão + Fila

Propagação = Distância/Velocidade da luz (*)

Transmissão = Tamanho (*) /Largura de Banda

Muitas vezes ao tratarmos da latência, é útil considerar o tempo de ida e volta (RTT –Round-Trip Time) da rede.

A importância da largura de banda e latência é relativa, dependendo da aplicação:

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(*) velocidades: 3.0x108 m/s no vácuo; 2.0x 108 m/s na fibra; 2.3 x 108 m/s no cabo

coaxial

-Tamanho é o tamanho do pacote

-A Fila computa atrasos nos switches que armazenam pacotes antes de enviar



Exemplos:

a) A latência é dominante no caso de um cliente que envia uma mensagem de um byte a um servidor e recebe um byte de resposta. Observe que a transmissão ser através de um canal transcontinental com RTT de 100 ms ou através de uma canal que atravessa uma sala com RTT de 1 ms apresenta um desempenho muito diferente em termos de tempo de propagação. Porém, se o canal é de 1 Mbps ou de 100 Mbps é insignificante (no primeiro o tempo de transmissão é de 8 µs; no segundo de 0,08 µs);



Exemplos (cont):

b) A largura de banda é dominante no seguinte caso: um programa cliente de biblioteca digital é solicitado a apanhar uma imagem de 25 Mbytes. Quanto mais largura de banda mais rapidamente retornará a imagem. Supondo que o canal tem largura de banda de 10 Mbps, precisará de 20 segundos para transmitir a imagem, pouco importando se a imagem está no outro lado de um canal de 1 ms ou de 100 ms. Neste caso a diferença de tempos de resposta entre 20,001 segundos e 20,1 segundos é insignificante



O retardo x largura de banda corresponde a quantos bits o emissor precisa transmitir antes que o primeiro bit chegue ao receptor. Este conceito considera a rede (o meio de transmissão) como um tubo, onde a latência corresponde à extensão e a largura de banda é o diâmetro; o produto retardo x largura de banda seria o volume –o tubo cheio antes de entregar o primeiro bit ao receptor.

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Ex: Quantos bits mantém um canal com uma latência unidirecional de

100 ms e largura de banda de 100 Mbps? Avalie agora para 1 ms.



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