Introdução à Comunicação de Dados

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Introdução à Introdução à Comunicação de DadosComunicação de Dados

INE 5602 Introdução à InformáticaINE 5602 Introdução à Informática

Prof. Roberto WillrichProf. Roberto Willrich

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IntroduçãoIntrodução

Até o início da década de 60Até o início da década de 60– computadores eram utilizados apenas de forma computadores eram utilizados apenas de forma

isoladaisolada sem oferecer oportunidade de exploração a qualquer sem oferecer oportunidade de exploração a qualquer

usuário remotousuário remoto

A partir dos anos 80A partir dos anos 80– Surgiram as redes de computadoresSurgiram as redes de computadores– ObjetivosObjetivos

Compartilhamento de recursosCompartilhamento de recursos Trocas de mensagensTrocas de mensagens

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Meios de TransmissãoMeios de Transmissão

Transmissão de bits entre sistemasTransmissão de bits entre sistemas– via terrestrevia terrestre

cabos metálicoscabos metálicos fibra óticafibra ótica

– via aéreavia aérea transmissão de superfícietransmissão de superfície transmissão via satélite transmissão via satélite

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Meios de TransmissãoMeios de Transmissão

Transmissão via terrestreTransmissão via terrestre– diferem quanto aos seguintes parâmetrosdiferem quanto aos seguintes parâmetros

capacidadecapacidade potencial para conexões ponto a ponto ou multipontopotencial para conexões ponto a ponto ou multiponto limitação geográfica devido à atenuação característica do meiolimitação geográfica devido à atenuação característica do meio imunidade a ruídosimunidade a ruídos custocusto disponibilidade de componentes disponibilidade de componentes e confiabilidadee confiabilidade

– meios físicos mais utilizados em redes locais meios físicos mais utilizados em redes locais par trançadopar trançado cabo coaxial cabo coaxial fibra óticafibra ótica

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Cabo coaxialCabo coaxial

ConstituiçãoConstituição– condutor interno cilíndricocondutor interno cilíndrico

no qual é injetado o sinalno qual é injetado o sinal

– condutor externocondutor externo separado do condutor interno por um elemento isolanteseparado do condutor interno por um elemento isolante

– capa externacapa externa evita irradiação e a captação de sinaisevita irradiação e a captação de sinais

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Existe uma grande variedade de cabos Existe uma grande variedade de cabos coaxiaiscoaxiais– cada uma com suas características específicascada uma com suas características específicas

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ConectorConector

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CaracterísticasCaracterísticas– cabos de mais alta qualidade não são maleáveis cabos de mais alta qualidade não são maleáveis

são difíceis de instalarsão difíceis de instalar

– cabos de baixa qualidade cabos de baixa qualidade podem ser inadequados para altas velocidades e distâncias podem ser inadequados para altas velocidades e distâncias

maioresmaiores

– possui características elétricas que lhe permitem possui características elétricas que lhe permitem suportar velocidades da ordem de megabits por suportar velocidades da ordem de megabits por segundosegundo

sem necessidade de regeneração do sinal e sem distorções ou sem necessidade de regeneração do sinal e sem distorções ou ecosecos

– comparado ao par trançadocomparado ao par trançado cabo coaxial tem uma imunidade a ruído bem melhorcabo coaxial tem uma imunidade a ruído bem melhor cabo coaxial é mais caro do que o par trançadocabo coaxial é mais caro do que o par trançado

– mais elevado custo das interfaces para ligação ao cabomais elevado custo das interfaces para ligação ao cabo

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CaracterísticasCaracterísticas– DesvantagensDesvantagens

problema de mau contato nos conectores utilizadosproblema de mau contato nos conectores utilizados difícil manipulação do cabo difícil manipulação do cabo

– como ele é rígido, dificulta a instalação em ambientes comerciais como ele é rígido, dificulta a instalação em ambientes comerciais • por exemplo, passá-lo através de conduítespor exemplo, passá-lo através de conduítes

problema da topologiaproblema da topologia– mais utilizada com esse cabo é a topologia linear (barramento) mais utilizada com esse cabo é a topologia linear (barramento) – faz com que a rede inteira saia do ar caso haja o rompimento ou faz com que a rede inteira saia do ar caso haja o rompimento ou

mau contato de algum trecho do cabeamento da redemau contato de algum trecho do cabeamento da rede– fica difícil determinar o ponto exato onde está o problemafica difícil determinar o ponto exato onde está o problema

– No passado esse era o tipo de cabo mais utilizadoNo passado esse era o tipo de cabo mais utilizado por causa de suas desvantagens está cada vez mais caindo em por causa de suas desvantagens está cada vez mais caindo em

desusodesuso

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Cabo coaxial para redes EthernetCabo coaxial para redes Ethernet– Cabo coaxial usado em rede possui impedância Cabo coaxial usado em rede possui impedância

de 50 ohmsde 50 ohms cabo coaxial utilizado em sistemas de antena de TV cabo coaxial utilizado em sistemas de antena de TV

possui impedância de 75 ohmspossui impedância de 75 ohms

– Existem dois tipos básicos de cabo coaxialExistem dois tipos básicos de cabo coaxial fino (10Base2) e grosso (10Base5)fino (10Base2) e grosso (10Base5)

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Cabo Coaxial Fino Cabo Coaxial Fino (10Base2) (10Base2) – cabo coaxial mais utilizadocabo coaxial mais utilizado– também chamado "Thin também chamado "Thin

Ethernet" ou 10Base2Ethernet" ou 10Base2 "10" significa taxa "10" significa taxa

de transferência de de transferência de 10 Mbps 10 Mbps

"2" a extensão "2" a extensão máxima de cada máxima de cada segmento da redesegmento da rede

– 200 m (na prática 200 m (na prática 185 m)185 m)

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Cabo Coaxial Grosso (10Base5 ou "Thick Cabo Coaxial Grosso (10Base5 ou "Thick Ethernet") Ethernet") – pouco utilizadopouco utilizado– 10Base510Base5

““10” significa 10 Mbps de taxa de transferência 10” significa 10 Mbps de taxa de transferência cada segmento da cada segmento da

rede pode ter até rede pode ter até 500 metros500 metros

conectado à placa conectado à placa de rede através de de rede através de um transceiverum transceiver

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Par TrançadoPar Trançado

Constituição Constituição – dois fios de cobre são enrolados dois fios de cobre são enrolados

em espiral de forma a reduzir o em espiral de forma a reduzir o ruído e manter constante as ruído e manter constante as propriedades elétricas do meio propriedades elétricas do meio através de todo o seu através de todo o seu comprimentocomprimento

transmissão no par transmissão no par trançado pode ser tanto trançado pode ser tanto analógica quanto digitalanalógica quanto digital

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Par trançadoPar trançado

Pinagem Pinagem – par trançado é composto de oito fios (4 pares)par trançado é composto de oito fios (4 pares)

cada um com uma cor diferentecada um com uma cor diferente

– cada trecho de cabo par trançado utiliza em cada trecho de cabo par trançado utiliza em suas pontas um conector do tipo RJ-45suas pontas um conector do tipo RJ-45

possui 8 pinos, um para cada fio do cabopossui 8 pinos, um para cada fio do cabo

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Características Características – taxas de transmissão podem chegar até a ordem taxas de transmissão podem chegar até a ordem

de uma centena de megabits por segundode uma centena de megabits por segundo dependendo da distância, técnica de transmissão e dependendo da distância, técnica de transmissão e

qualidade do caboqualidade do cabo

– perda de energia aumenta com o aumento da perda de energia aumenta com o aumento da distânciadistância

até chegar a um ponto onde o receptor não consegue até chegar a um ponto onde o receptor não consegue mais reconhecer o sinalmais reconhecer o sinal

energia pode ser perdida com a radiação ou o calorenergia pode ser perdida com a radiação ou o calor

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Desvantagem Desvantagem – é sua susceptibilidade a ruídosé sua susceptibilidade a ruídos

podem ser minimizados com uma blindagem adequadapodem ser minimizados com uma blindagem adequada

– provocados por interferência eletromagnética provocados por interferência eletromagnética se o cabo tiver de passar por fortes campos eletromagnéticos,se o cabo tiver de passar por fortes campos eletromagnéticos,

– especialmente motores, quadros de luz, geladeiras, etc. especialmente motores, quadros de luz, geladeiras, etc. campo eletromagnético impedirá um correto funcionamento campo eletromagnético impedirá um correto funcionamento

daquele trecho da rededaquele trecho da rede

– se a rede for ser instalada em um parque industrial - se a rede for ser instalada em um parque industrial - onde a interferência é inevitável onde a interferência é inevitável

outro tipo de cabo deve ser escolhido para a instalação da redeoutro tipo de cabo deve ser escolhido para a instalação da rede– cabo coaxial ou a fibra óticacabo coaxial ou a fibra ótica

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Tipos de par trançadoTipos de par trançado– não blindado (UTP- Unshielded Twisted Pairs) não blindado (UTP- Unshielded Twisted Pairs) – blindado (STP- Shielded Twisted Pairs)blindado (STP- Shielded Twisted Pairs)

blindagem ajuda a diminuir a interferência blindagem ajuda a diminuir a interferência eletromagnéticaeletromagnética

– aumenta a taxa de transferência obtida na prática aumenta a taxa de transferência obtida na prática

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UTP são classificados em cinco categoriasUTP são classificados em cinco categorias– categoria 1: utilizado em sistemas de telefoniacategoria 1: utilizado em sistemas de telefonia– categoria 2: utilizado em baixas taxascategoria 2: utilizado em baixas taxas– categoria 3: cabos com velocidade de 10 Mbpscategoria 3: cabos com velocidade de 10 Mbps– categoria 4: com velocidades de até 16 Mbps categoria 4: com velocidades de até 16 Mbps – categoria 5: com taxas típicas de até 100 Mbpscategoria 5: com taxas típicas de até 100 Mbps

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Pares trançados STP Pares trançados STP – são confeccionados obedecendo a padrões são confeccionados obedecendo a padrões

industriais que definem suas característicasindustriais que definem suas características– classificados em tipos: 1, 1A, 2, 2A, 6, 6A, 9 e classificados em tipos: 1, 1A, 2, 2A, 6, 6A, 9 e

9A9A apresentam diferenças de parâmetros tais como o apresentam diferenças de parâmetros tais como o

diâmetro do condutor e material usado na blindagemdiâmetro do condutor e material usado na blindagem

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Vantagens Vantagens – par trançado é o meio de transmissão de menor par trançado é o meio de transmissão de menor

custo por comprimentocusto por comprimento– ligação de nós ao cabo é também extremamente ligação de nós ao cabo é também extremamente

simples, e portanto de baixo custosimples, e portanto de baixo custo

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Permite conectar dois pontos de redePermite conectar dois pontos de rede– conexão direta de dois computadores conexão direta de dois computadores – senão é obrigatório a utilização de um senão é obrigatório a utilização de um

dispositivo concentrador (hub ou switch)dispositivo concentrador (hub ou switch) o que dá uma maior flexibilidade e segurança à redeo que dá uma maior flexibilidade e segurança à rede

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Tipos de par trançado na EthernetTipos de par trançado na Ethernet– 10BaseT 10BaseT

taxa de transferência de 10 Mbpstaxa de transferência de 10 Mbps

– 100BaseT100BaseT taxa de transferência de 100 Mbpstaxa de transferência de 100 Mbps

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Fibra óticaFibra ótica

ConstituiçãoConstituição– núcleo e a casca são feitos de sílica dopada ou plásticonúcleo e a casca são feitos de sílica dopada ou plástico

no núcleo é injetado um sinal de luz proveniente de um LED no núcleo é injetado um sinal de luz proveniente de um LED ou laser que percorre a fibra se refletindo na cascaou laser que percorre a fibra se refletindo na casca

ao redor existem outras substâncias de menor índice de ao redor existem outras substâncias de menor índice de refraçãorefração

– faz com que os raios sejam refletidos internamentefaz com que os raios sejam refletidos internamente

– minimizando assim as perdas de transmissãominimizando assim as perdas de transmissão

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Fibra MultimodoFibra Multimodo– não necessita uso de amplificadoresnão necessita uso de amplificadores– tem capacidade de transmissão da ordem tem capacidade de transmissão da ordem

de 100 Mbps a até cerca de 10 km de 100 Mbps a até cerca de 10 km – mais empregadas em redes locaismais empregadas em redes locais

Fibra MonomodoFibra Monomodo– alcança velocidades em Gbps a uma alcança velocidades em Gbps a uma

distância de cerca de 100 km distância de cerca de 100 km – empregadas em redes de longa distânciaempregadas em redes de longa distância– requer fonte de lazerrequer fonte de lazer

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ConectorConector

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Vantagens Vantagens – características de transmissão superiores aos cabos características de transmissão superiores aos cabos

metálicosmetálicos por utilizar luz tem imunidade eletromagnéticapor utilizar luz tem imunidade eletromagnética

– ideal para instalação de redes em ambientes com muita ideal para instalação de redes em ambientes com muita interferênciainterferência

DesvantagensDesvantagens– seu custo é superiorseu custo é superior– é mais frágil requerendo que seja encapsulada em é mais frágil requerendo que seja encapsulada em

materiais que lhe confiram uma boa proteção mecânica materiais que lhe confiram uma boa proteção mecânica – necessita de equipamentos microscopicamente precisos necessita de equipamentos microscopicamente precisos

para sua instalação e manutençãopara sua instalação e manutenção difícil de ser remendadadifícil de ser remendada

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Transmissão aéreaTransmissão aérea

CaracterísticasCaracterísticas– fornecem conexões menos confiáveis que os cabos fornecem conexões menos confiáveis que os cabos

terrestresterrestres sua taxa de erros de transmissão é mais altasua taxa de erros de transmissão é mais alta

Transmissão de superfície (Microondas)Transmissão de superfície (Microondas)– sistema de rádiosistema de rádio– transmitindo em uma freqüência onde as ondas transmitindo em uma freqüência onde as ondas

eletromagnéticas são muito curtas e se deslocam a alta eletromagnéticas são muito curtas e se deslocam a alta velocidade velocidade

Transmissão via satéliteTransmissão via satélite– gera um atraso de cerca de 270 msgera um atraso de cerca de 270 ms

atrasos pode criar problemas para a comunicação interativaatrasos pode criar problemas para a comunicação interativa

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Transmissão em MicroondasTransmissão em Microondas

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Transmissão em MicroondasTransmissão em Microondas

Microondas em visibilidadeMicroondas em visibilidade– sinal emitido por uma antena parabólicasinal emitido por uma antena parabólica– de alcance restrito a 50Kmde alcance restrito a 50Km– chega a seu destino através de repetições chega a seu destino através de repetições

sucessivas por antenas colocadas no trajeto a sucessivas por antenas colocadas no trajeto a cada 50Kmcada 50Km

Microondas em tropodifusãoMicroondas em tropodifusão– sinal a transmitir é lançado na troposfera onde é sinal a transmitir é lançado na troposfera onde é

refletido em direção ao destinorefletido em direção ao destino

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Transmissão Serial/ParalelaTransmissão Serial/Paralela

Transmissão paralelaTransmissão paralela– bits compondo uma palavra de dados são bits compondo uma palavra de dados são

conduzidos ao longo de um conjunto de viasconduzidos ao longo de um conjunto de vias sendo uma via para cada bitsendo uma via para cada bit

F F O O N N T T E E

D D E E S S T T I I N N O O READY READY

TERRA TERRA

8 bits (dados)8 bits (dados)

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Transmissão paralelaTransmissão paralela– Custo dos canais de transmissão são elevadosCusto dos canais de transmissão são elevados

só pode ser empregado para curtas distânciassó pode ser empregado para curtas distâncias

– Terminais são mais baratosTerminais são mais baratos não exigem circuitos que individualizem os diversos não exigem circuitos que individualizem os diversos

caracterescaracteres

– Exemplo:Exemplo: comunicação entre computador e impressoracomunicação entre computador e impressora entre a CPU e memóriaentre a CPU e memória

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Transmissão SerialTransmissão Serial– número de linhas necessárias à transmissão número de linhas necessárias à transmissão

pode ser reduzida convertendo-se os dados a pode ser reduzida convertendo-se os dados a serem transmitidos num feixe serial de bitsserem transmitidos num feixe serial de bits

são necessárias apenas duas vias para a transmissão são necessárias apenas duas vias para a transmissão do feixe de bits, uma para cada direção e uma linha do feixe de bits, uma para cada direção e uma linha de terra conectando os dois dispositivosde terra conectando os dois dispositivos

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Transmissão DigitalTransmissão Digital

Transmissão DigitalTransmissão Digital– dados são transmitidos via sinais digitaisdados são transmitidos via sinais digitais– empregada em linhas diretas (direct connect)empregada em linhas diretas (direct connect)– método econômicométodo econômico

não requer conversões não requer conversões

– distorção do sinal torna-se sensível com o distorção do sinal torna-se sensível com o aumento da distânciaaumento da distância

recomenda-se um limite de 300 m (pode ser recomenda-se um limite de 300 m (pode ser estendido com cabos e meios de conexão especiais)estendido com cabos e meios de conexão especiais)

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Transmissão DigitalTransmissão Digital– geração de valores discretos pode ser produzida geração de valores discretos pode ser produzida

pela emissão de um sinal a partir de uma pela emissão de um sinal a partir de uma referência nulareferência nula

– ou por interrupção de um sinalou por interrupção de um sinal0V

5V0 1 0 1 0 1

01 0 1 0 1

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Transmissão DigitalTransmissão Digital– geração bipolar: inverte-se o sentido da geração bipolar: inverte-se o sentido da

corrente para passar da condição 0 à condição 1 corrente para passar da condição 0 à condição 1 ou vice-versaou vice-versa

-2V

+2V0 1 0 1 0 1

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Transmissão DigitalTransmissão Digital– Exemplo: string ABA codificado em EBCDICExemplo: string ABA codificado em EBCDIC

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Modos de TransmissãoModos de Transmissão

SimplexSimplex– quando a linha permite a transmissão em um único quando a linha permite a transmissão em um único

sentidosentido Half-Duplex ou semiduplexHalf-Duplex ou semiduplex

– quando a linha permite a transmissão nos dois sentidos, quando a linha permite a transmissão nos dois sentidos, mas somente alternativamentemas somente alternativamente

toda vez que inverte o sentido da comunicação existe um tempo toda vez que inverte o sentido da comunicação existe um tempo de comutação da linha (100 a 400 ms)de comutação da linha (100 a 400 ms)

– emprega-se dois fiosemprega-se dois fios Full-Duplex ou duplexFull-Duplex ou duplex

– permite a transmissão nos dois sentidos simultaneamentepermite a transmissão nos dois sentidos simultaneamente– emprega-se quatro fios ou dois fios com subdivisão de emprega-se quatro fios ou dois fios com subdivisão de

freqüênciasfreqüências

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Transmissão Serial AssíncronaTransmissão Serial Assíncrona– Transmissão é feita caractere a caractereTransmissão é feita caractere a caractere– Cada caractere é antecedido de um sinal de start e Cada caractere é antecedido de um sinal de start e

sucedido de um sinal de endsucedido de um sinal de end

– Se o transmissor tem dados para transmitir, ele envia:Se o transmissor tem dados para transmitir, ele envia: um sinal de partida, dados e um sinal de fimum sinal de partida, dados e um sinal de fim enviados em uma taxa de bits fixaenviados em uma taxa de bits fixa

– Caso não haja dados a transmitir, o meio de Caso não haja dados a transmitir, o meio de transmissão se mantém em um estado “ocioso”transmissão se mantém em um estado “ocioso”

Start Data End

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Transmissão Serial AssíncronaTransmissão Serial Assíncrona– Termo assíncrono refere-se a este caráter Termo assíncrono refere-se a este caráter

aleatório do tempo de transmissão de dadosaleatório do tempo de transmissão de dados a transmissão de dados pode começar a qualquer a transmissão de dados pode começar a qualquer

momentomomento

– Parte considerável do que transmite não Parte considerável do que transmite não transporta informação útiltransporta informação útil

Utilizada quando não se necessita de transmissão Utilizada quando não se necessita de transmissão freqüente de informaçõesfreqüente de informações

– Fornece baixas velocidade de transmissãoFornece baixas velocidade de transmissão

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Transmissão Serial SíncronaTransmissão Serial Síncrona– Relógios no transmissor e no receptor estão Relógios no transmissor e no receptor estão

sincronizadossincronizados– Tempo é dividido em intervalos de tamanho fixoTempo é dividido em intervalos de tamanho fixo

Um intervalo corresponde a um bitUm intervalo corresponde a um bit Termo síncrono refere-se a este intervalo fixo de bitTermo síncrono refere-se a este intervalo fixo de bit Bits de dados são transmitidos continuamente sobre o meio de Bits de dados são transmitidos continuamente sobre o meio de

transmissão sem qualquer sinal de início e fimtransmissão sem qualquer sinal de início e fim

– VantagensVantagens Mais eficiente Mais eficiente

– não há envio de sinais de partida e paradanão há envio de sinais de partida e parada Não é tão sensível à distorção e opera a velocidades bem mais Não é tão sensível à distorção e opera a velocidades bem mais

altasaltas

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Transmissão AnalógicaTransmissão Analógica

Informações são enviadas sob a forma de Informações são enviadas sob a forma de quantidades continuamente variadasquantidades continuamente variadas– exige a presença de um modulador e de um exige a presença de um modulador e de um

demoduladordemodulador sinal é adaptado a uma onda portadorasinal é adaptado a uma onda portadora

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ModulaçãoModulação

Se sinais digitais fossem transmitidos em um meio Se sinais digitais fossem transmitidos em um meio analógicoanalógico– ondas quadradas seriam distorcidas pelo meio analógicoondas quadradas seriam distorcidas pelo meio analógico– receptor será incapaz de interpretar corretamente estes sinaisreceptor será incapaz de interpretar corretamente estes sinais– devem ser convertidos para sinais analógicos (modulação)devem ser convertidos para sinais analógicos (modulação)

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Procedimento para transportar um sinal digital Procedimento para transportar um sinal digital na forma de um sinal analógicona forma de um sinal analógico– corresponde a uma variação no tempo de uma ou mais corresponde a uma variação no tempo de uma ou mais

características de um sinal portador senoidal, segundo a características de um sinal portador senoidal, segundo a informação a ser transmitidainformação a ser transmitida

ModalidadesModalidades– Modulação em freqüênciaModulação em freqüência– Modulação em amplitudeModulação em amplitude– Modulação em faseModulação em fase

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Faixas de FreqüênciaFaixas de Freqüência

Canal de ComunicaçãoCanal de Comunicação– meio físico pelo qual os sinais trafegammeio físico pelo qual os sinais trafegam

Não se trafega qualquer sinalNão se trafega qualquer sinal– só os que possuem freqüência entre determinados só os que possuem freqüência entre determinados

valores limites (superior e inferior)valores limites (superior e inferior) BandaBanda

– faixa do espectro de freqüências em que ocorre uma faixa do espectro de freqüências em que ocorre uma transmissãotransmissão

por exemplo: definida entre 16KHz e 20KHzpor exemplo: definida entre 16KHz e 20KHz

Banda Passante, largura de bandaBanda Passante, largura de banda – é a diferença entre a freqüência mais alta e a freqüência é a diferença entre a freqüência mais alta e a freqüência

mais baixamais baixa

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Faixas de FreqüênciaFaixas de Freqüência

Faixa Estreita (Narrow Faixa Estreita (Narrow Band)Band)– linhas de baixa velocidadelinhas de baixa velocidade

Faixa Média (Voice Band)Faixa Média (Voice Band)– linhas telefônicaslinhas telefônicas– voz humanavoz humana

Faixa Larga (Wide Band)Faixa Larga (Wide Band)– permite transmissões de alta permite transmissões de alta

velocidadevelocidade

HertzHertz

3.4003.400

300300

00

Faixa Faixa EstreitaEstreita

Faixa Faixa MédiaMédia

Faixa Faixa LargaLarga

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MODEMSMODEMS

Moduladores/demoduladoresModuladores/demoduladores– equipamentos utilizados na conversão dos dados equipamentos utilizados na conversão dos dados

digitais em sinais modulados e na operação inversa digitais em sinais modulados e na operação inversa

Canal TelefônicoCanal Telefônico– um canal analógicoum canal analógico– largura de banda muito limitada (3000Hz)largura de banda muito limitada (3000Hz)

não é possível uma alta taxa de transmissãonão é possível uma alta taxa de transmissão

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MODEMSMODEMS

Modem para transmissão de dados (Data Modem para transmissão de dados (Data modem)modem)– primeiros modems eram usados exclusivamente para primeiros modems eram usados exclusivamente para

transferir dadostransferir dados Fax modemFax modem

– modems especiais para transferir fax. modems especiais para transferir fax. Data/Fax modemData/Fax modem

– capazes de transferir dados e faxcapazes de transferir dados e fax Data/fax/voice modemsData/fax/voice modems

– transmissão e recepção de sinais de áudio (voz)transmissão e recepção de sinais de áudio (voz)– mistura de modem com placa de sommistura de modem com placa de som– usuário pode falar e ouvir, ao mesmo tempo em que está usuário pode falar e ouvir, ao mesmo tempo em que está

sendo feita uma transmissão ou recepção de dadossendo feita uma transmissão ou recepção de dados

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MODEMSMODEMS

Modems de 14.400 bpsModems de 14.400 bps– Populares até 1994Populares até 1994– Praticamente todos os modelos eram capazes de transmitir e Praticamente todos os modelos eram capazes de transmitir e

receber dados a 14.400 bps, e transmitir e receber fax a 9.600 bpsreceber dados a 14.400 bps, e transmitir e receber fax a 9.600 bps Modems de 28.800 bpsModems de 28.800 bps

– Populares entre 1995 e 1996Populares entre 1995 e 1996 transmissão e recepção de fax chega a 14.400 bpstransmissão e recepção de fax chega a 14.400 bps dados são transmitidos a 28.800 bps.dados são transmitidos a 28.800 bps.

– Utiliza o padrão V.34Utiliza o padrão V.34 Modems de 33.600 bpsModems de 33.600 bps

– Revisão do V.34 (meados de 1996) permitiu um aumento de Revisão do V.34 (meados de 1996) permitiu um aumento de velocidadevelocidade

– aumento de velocidade não requer alterações no projeto das placasaumento de velocidade não requer alterações no projeto das placas alterações no firmware (memória)alterações no firmware (memória)

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MODEMSMODEMS

Modems de 56k bpsModems de 56k bps– ITU (International Telecommunications Union) ITU (International Telecommunications Union)

padronizou em 1998 V.90padronizou em 1998 V.90– 56k é obtido evitando uma conversão de digital para 56k é obtido evitando uma conversão de digital para

analógico na conexão entre o usuário e provedoraanalógico na conexão entre o usuário e provedora– Conexões ordinárias Conexões ordinárias

iniciam sobre uma linha analógicainiciam sobre uma linha analógica são convertidas para digital pela companhia telefônica são convertidas para digital pela companhia telefônica são convertidas para analógico na ligação com o provedorsão convertidas para analógico na ligação com o provedor

– Conexões de 56k Conexões de 56k começam analógicascomeçam analógicas são convertidas em digitalsão convertidas em digital não são convertidas para analógico na ligação com o provedornão são convertidas para analógico na ligação com o provedor

– requer que o provedor tenha uma conexão digital diretarequer que o provedor tenha uma conexão digital direta

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MODEMSMODEMS

Modems de 56k bpsModems de 56k bps– Não significa que o usuário obterá 56k Não significa que o usuário obterá 56k

linhas telefônicas de baixa qualidade ou outras linhas telefônicas de baixa qualidade ou outras condições pode limitar a velocidadecondições pode limitar a velocidade

– modems 56k baixam dados (download) na modems 56k baixam dados (download) na velocidade de até 56kbps, mas podem transferir velocidade de até 56kbps, mas podem transferir (upload) a apenas 33.6kbps(upload) a apenas 33.6kbps

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Parâmetros da onda que são levados em Parâmetros da onda que são levados em conta no processo de modulaçãoconta no processo de modulação

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Modulação em AmplitudeModulação em Amplitude– cada estado expresso por um bit corresponde cada estado expresso por um bit corresponde

uma amplitude diferente da outrauma amplitude diferente da outra

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Modulação em AmplitudeModulação em Amplitude– estado pode representar mais que um bitestado pode representar mais que um bit

diferentes amplitudesdiferentes amplitudes

00 01 10 11

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Modulação em AmplitudeModulação em Amplitude– Principal vantagem Principal vantagem

é fácil produzir tais sinais e também detectá-los é fácil produzir tais sinais e também detectá-los

– DesvantagensDesvantagens velocidade da troca de amplitude é limitada pela largura de velocidade da troca de amplitude é limitada pela largura de

banda da linhabanda da linha– linhas telefônicas limitam trocas de amplitude em 3000 trocas por linhas telefônicas limitam trocas de amplitude em 3000 trocas por

segundosegundo pequenas mudanças da amplitude tornam a detecção não pequenas mudanças da amplitude tornam a detecção não

confiávelconfiável– sinal modulado torna-se mais sensível a interferênciassinal modulado torna-se mais sensível a interferências– faz-se necessário transmissores de alta potênciafaz-se necessário transmissores de alta potência

• encarece demasiadamente o processoencarece demasiadamente o processo

– desvantagens fizeram com que esta técnica não fosse desvantagens fizeram com que esta técnica não fosse mais utilizada pelos modemsmais utilizada pelos modems

a não ser em conjunção com outras técnicasa não ser em conjunção com outras técnicas

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Modulação em FreqüênciaModulação em Freqüência– cada estado expresso por um bit (ou conjunto cada estado expresso por um bit (ou conjunto

de bits) corresponde uma freqüência diferentede bits) corresponde uma freqüência diferente

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Modulação em FreqüênciaModulação em Freqüência– VantagensVantagens

boa imunidade a interferênciasboa imunidade a interferências pouca sofisticação de equipamentospouca sofisticação de equipamentos

– DesvantagensDesvantagens taxa de mudança da freqüência é limitada pela taxa de mudança da freqüência é limitada pela

largura de banda da linhalargura de banda da linha distorção causada nas linhas torna a detecção mais distorção causada nas linhas torna a detecção mais

difícil do que na modulação de amplitudedifícil do que na modulação de amplitude Usada em modems de baixa velocidadeUsada em modems de baixa velocidade

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Modulação em FaseModulação em Fase– Alteração da fase do sinal indica mudança de Alteração da fase do sinal indica mudança de

valor de bitvalor de bit

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Modulação em FaseModulação em Fase– Detecção com referência fixaDetecção com referência fixa

uma dada condição de fase valendo 1 e outra valendo 0uma dada condição de fase valendo 1 e outra valendo 0

– Detecção diferencialDetecção diferencial trocas de fase indicando troca de bitstrocas de fase indicando troca de bits

– Vantagem Vantagem oferece boa tolerância a ruídosoferece boa tolerância a ruídos

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Modulação em Fase de Detecção com Modulação em Fase de Detecção com Referência FixaReferência Fixa– DesvantagemDesvantagem

para detectar a fase de cada símbolo requer para detectar a fase de cada símbolo requer sincronização de fase entre receptor e transmissorsincronização de fase entre receptor e transmissor

– complica o projeto do receptorcomplica o projeto do receptor

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Modulação Diferencial em Fase (PSK – phase Modulação Diferencial em Fase (PSK – phase shift keying)shift keying)– modem modifica a fase de cada sinal um certo número modem modifica a fase de cada sinal um certo número

de graus para "0" (p.e. 90de graus para "0" (p.e. 90oo) e um diferente número de ) e um diferente número de graus para "1" (p.e. 270graus para "1" (p.e. 270oo) )

61


Modulação Diferencial em Fase (PSK – Modulação Diferencial em Fase (PSK – phase shift keying)phase shift keying)– VantagemVantagem

é mais fácil fazer a detecção do que no anterioré mais fácil fazer a detecção do que no anterior receptor tem que detectar desvios de fase entre receptor tem que detectar desvios de fase entre

símbolos, e não absolutos símbolos, e não absolutos

62


ResumoResumo

Tipo de Tipo de ModulaçãoModulação

Tolerância aTolerância a

RuídoRuído Distorção Distorção por por amplitudeamplitude

Distorção Distorção por retardopor retardo

Distorção Distorção por por freqüênciafreqüência

AmplitudeAmplitude ruimruim ruimruim médiamédia boaboa

FaseFase boa boa média média ruimruim médiamédia

FreqüênciaFreqüência médiamédia boaboa boaboa ruimruim

63


Canal TelefônicoCanal Telefônico– um canal analógicoum canal analógico– largura de banda muito limitada (3000Hz)largura de banda muito limitada (3000Hz)

não é possível uma alta taxa de transmissãonão é possível uma alta taxa de transmissão

Técnica de Modulação MultinívelTécnica de Modulação Multinível– solução para aumentar a velocidade de solução para aumentar a velocidade de

transmissãotransmissão– manipula grupos de bits e não bit a bitmanipula grupos de bits e não bit a bit

64


Técnica de Modulação MultinívelTécnica de Modulação Multinível– Exemplo: técnica dibitExemplo: técnica dibit

CodificaçãoCodificação AmplitudeAmplitude FreqüênciaFreqüência

0000 AA ff

0101 AA 2f2f

1010 A/2A/2 ff

1111 A/2A/2 2f2f

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Técnica de Modulação MultinívelTécnica de Modulação Multinível– Técnicas que modificam simultaneamente a Técnicas que modificam simultaneamente a

amplitude e fase são chamadas de QAM amplitude e fase são chamadas de QAM ((Quadrante Amplitude ModulationQuadrante Amplitude Modulation – – Modulação por Amplitude em Quadratura)Modulação por Amplitude em Quadratura)

66


QAM - QAM - Quadrature Amplitude ModulationQuadrature Amplitude Modulation – baseada na modulação de amplitude e aumenta seu baseada na modulação de amplitude e aumenta seu

desempenhodesempenho pois dois sinais portadoras são enviados simultaneamentepois dois sinais portadoras são enviados simultaneamente

– Duas portadoras tem a mesma freqüência com uma Duas portadoras tem a mesma freqüência com uma diferença de fase de 90 grausdiferença de fase de 90 graus

fórmula matemática do sinal transmitido é o seguinte: fórmula matemática do sinal transmitido é o seguinte: – S(t)=A*SIN(Wc*t)+B*COS(Wc*t)S(t)=A*SIN(Wc*t)+B*COS(Wc*t)

– A e B são as amplitudes dos dois sinais portadoresA e B são as amplitudes dos dois sinais portadores receber um valor de um conjunto conhecido de valoresreceber um valor de um conjunto conhecido de valores alguns bits podem ser enviados no período de um símboloalguns bits podem ser enviados no período de um símbolo

– Por exemploPor exemplo considere o conjunto de valores {1,2,3,4} => 2 bitsconsidere o conjunto de valores {1,2,3,4} => 2 bits durante o tempo de um símbolo, 4 bits serão transmitidosdurante o tempo de um símbolo, 4 bits serão transmitidos

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TCM - Trellis Coded Modulation TCM - Trellis Coded Modulation – usa as técnicas discutidas (como QAM ou PSK) usa as técnicas discutidas (como QAM ou PSK)

em conjunção com codificação a fim de em conjunção com codificação a fim de aumentar as taxas de transmissãoaumentar as taxas de transmissão

– utilizada pelos MODEMS Modernosutilizada pelos MODEMS Modernos

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Velocidade de TransmissãoVelocidade de Transmissão

Pode ser expressa em bps ou baudsPode ser expressa em bps ou bauds– BpsBps

número de bits transmitidos a cada segundonúmero de bits transmitidos a cada segundo– exprime a taxa de transmissão da informaçãoexprime a taxa de transmissão da informação

– BaudBaud mede o número de vezes que a condição da linha se altera por mede o número de vezes que a condição da linha se altera por

segundo (taxa de modulação)segundo (taxa de modulação)– usualmente exprime a taxa de transmissão serialusualmente exprime a taxa de transmissão serial

00

11

22

33

0101

0000

1010

1111

1s1s

69

MultiplexaçãoMultiplexação

Sempre que a banda passante de um meio físico Sempre que a banda passante de um meio físico for maior ou igual à banda passante necessária for maior ou igual à banda passante necessária para um sinalpara um sinal– podemos utilizar este meio para a transmissão do sinalpodemos utilizar este meio para a transmissão do sinal

Em geralEm geral– banda passante do sinal é bem menor que a banda banda passante do sinal é bem menor que a banda

passante do meio físicopassante do meio físico

Banda passante Banda passante necessária para o sinalnecessária para o sinal

DesperdícioDesperdício

Hz

70


MultiplexaçãoMultiplexação– técnica que permite transmitir mais de um sinal ao técnica que permite transmitir mais de um sinal ao

mesmo tempo no canal de comunicaçãomesmo tempo no canal de comunicação

Duas formasDuas formas– Multiplexação na freqüência (FDM)Multiplexação na freqüência (FDM)

– Multiplexação no Tempo (TDM)Multiplexação no Tempo (TDM) tempo de transmissão é compartilhado entre os sinaistempo de transmissão é compartilhado entre os sinais

C1

Hz

C2 C3

71


Multiplexação na freqüência (FDM)Multiplexação na freqüência (FDM)– Faixa de freqüência são deslocados (C2 e C3)Faixa de freqüência são deslocados (C2 e C3)– C1, C2 e C3 podem ser transmitidos ao mesmo tempoC1, C2 e C3 podem ser transmitidos ao mesmo tempo

ocupando uma banda ou canal distintoocupando uma banda ou canal distinto

– Receptor deverá conhecer a faixa de freqüências que Receptor deverá conhecer a faixa de freqüências que está sendo usada para a transmissão (MODEM)está sendo usada para a transmissão (MODEM)

deve deslocar o sinal recebido de forma a fazer o sinal deve deslocar o sinal recebido de forma a fazer o sinal desejado ocupar novamente sua faixa originaldesejado ocupar novamente sua faixa original

C1

Hz

C2 C3

C1

C2

C3

72


Multiplexação no Tempo (TDM)Multiplexação no Tempo (TDM)– tempo de utilização do suporte físico de tempo de utilização do suporte físico de

transmissãotransmissão compartilhado pelos diversos nós de transmissãocompartilhado pelos diversos nós de transmissão

– baseado na idéia que a taxa suportada pelo meio baseado na idéia que a taxa suportada pelo meio físico excede a taxa média de geração de bits físico excede a taxa média de geração de bits das estações conectadas ao meio físicodas estações conectadas ao meio físico

– dois Tipos:dois Tipos: TDM Síncrono TDM Síncrono TDM AssíncronoTDM Assíncrono

73

I1 I2 ... In... I1 I2 ... In ...

Quadro i

Quadro i+1


Multiplexação por divisão de tempo Multiplexação por divisão de tempo síncrona (TDM)síncrona (TDM)– Tempo é dividido em frames de tamanho fixo Tempo é dividido em frames de tamanho fixo

que por sua vez são divididos em intervalos de que por sua vez são divididos em intervalos de tamanho fixo tamanho fixo

– CanalCanal conjunto de intervalos em cada frameconjunto de intervalos em cada frame

– canal 3 é o terceiro intervalo de cada framecanal 3 é o terceiro intervalo de cada frame são alocados às estações que desejam transmitirsão alocados às estações que desejam transmitir

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Exemplo de Multiplexação TDMExemplo de Multiplexação TDM– Quadro de transmissão dividido em 10 intervalos que Quadro de transmissão dividido em 10 intervalos que

são numerados de 1 a 10são numerados de 1 a 10– Se o intervalo 1 é atribuído a uma estação, o emissor Se o intervalo 1 é atribuído a uma estação, o emissor

pode transmitir dados sob esta conexão apenas no pode transmitir dados sob esta conexão apenas no intervalo 1intervalo 1

– Caso ela tiver mais dados a transmitir, ela deve Caso ela tiver mais dados a transmitir, ela deve aguardar novo quadroaguardar novo quadro

– Se ele não usa este intervalo temporal, nenhuma outra Se ele não usa este intervalo temporal, nenhuma outra conexão pode utilizá-loconexão pode utilizá-lo

I1 I2 ... In... I1 I2 ... In ...

Quadro i

Quadro i+1

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Multiplexação por divisão de tempo Multiplexação por divisão de tempo síncrona (TDM)síncrona (TDM)– canal pode ser alocado a uma fonte de canal pode ser alocado a uma fonte de

transmissãotransmissão

Canal dedicadoCanal dedicado– se o canal é alocado durante todo o tempo para se o canal é alocado durante todo o tempo para

uma fonteuma fonte

Canais chaveadosCanais chaveados– se os canais podem ser alocados e desalocados se os canais podem ser alocados e desalocados

dinamicamentedinamicamente

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Deficiências do TDMDeficiências do TDM– uma conexão pode apenas usar o intervalo uma conexão pode apenas usar o intervalo

temporal de cada quadro dedicada a ela temporal de cada quadro dedicada a ela – Multiplexação TDM é feita por reservaMultiplexação TDM é feita por reserva

um intervalo de tempo pode apenas ser usado pela um intervalo de tempo pode apenas ser usado pela conexão que o reservou durante o seu conexão que o reservou durante o seu estabelecimento estabelecimento

– Se a fonte não tem dados a transmitir durante o intervalo, Se a fonte não tem dados a transmitir durante o intervalo, o intervalo é perdido (não pode ser usado por outra o intervalo é perdido (não pode ser usado por outra conexão)conexão)

– Caso o transmissor ter mais dados a transmitir, ele deve Caso o transmissor ter mais dados a transmitir, ele deve aguardar o próximo quadro (ou reservar mais que um aguardar o próximo quadro (ou reservar mais que um intervalo em cada quadro)intervalo em cada quadro)

77


Deficiências do TDMDeficiências do TDM– Exemplo: se cada intervalo corresponde a 64 Exemplo: se cada intervalo corresponde a 64

Kbps Kbps conexão pode apenas ter um largura de banda conexão pode apenas ter um largura de banda

múltiplo de 64 Kbpsmúltiplo de 64 Kbps se a conexão necessita apenas de 16 Kbpsse a conexão necessita apenas de 16 Kbps

– um intervalo de tempo deve ser reservado, assim 48 Kbps um intervalo de tempo deve ser reservado, assim 48 Kbps são perdidossão perdidos

se uma conexão necessita de 70 Kbps, dois se uma conexão necessita de 70 Kbps, dois intervalos (128 Kbps) em cada quadro deve ser intervalos (128 Kbps) em cada quadro deve ser reservado e 58 Kbps são desperdiçadosreservado e 58 Kbps são desperdiçados

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Multiplexação por divisão de tempo Multiplexação por divisão de tempo assíncrona (ATDM)assíncrona (ATDM)– não há alocação de canais para uma fontenão há alocação de canais para uma fonte

uma fonte pode usar qualquer intervalo de tempo se uma fonte pode usar qualquer intervalo de tempo se ele não está sendo utilizado por outra conexãoele não está sendo utilizado por outra conexão

– parcelas de tempo são alocadas dinamicamente parcelas de tempo são alocadas dinamicamente sob demandasob demanda

– nenhuma capacidade é desperdiçadanenhuma capacidade é desperdiçada tempo não utilizado está disponível para outra fontetempo não utilizado está disponível para outra fonte

79


Multiplexação por divisão de tempo Multiplexação por divisão de tempo assíncrona (ATDM)assíncrona (ATDM)– cada unidade de informação deve conter um cada unidade de informação deve conter um

cabeçalhocabeçalho com endereços da fonte e destinocom endereços da fonte e destino

80

Técnicas de TransmissãoTécnicas de Transmissão

Banda de Base (Banda de Base (Baseband ou sinalização Baseband ou sinalização digitaldigital))– sinal é colocado na rede sem usar qualquer tipo sinal é colocado na rede sem usar qualquer tipo

de modulaçãode modulação não aparecendo como deslocamentos de freqüência, não aparecendo como deslocamentos de freqüência,

fase ou amplitude de uma portadora de alta fase ou amplitude de uma portadora de alta freqüênciafreqüência

– não necessita de modemnão necessita de modem– possibilita alta velocidadepossibilita alta velocidade– adequada para redes locaisadequada para redes locais

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Técnicas de TransmissãoTécnicas de Transmissão

Banda Larga (Banda Larga (Broadband Broadband ou sinalização ou sinalização analógica)analógica)– realiza a multiplexação em freqüênciarealiza a multiplexação em freqüência

espectro do meio é dividido em vários canaisespectro do meio é dividido em vários canais diferentes sinais podem ser enviados diferentes sinais podem ser enviados

simultaneamente com diferentes freqüênciassimultaneamente com diferentes freqüências várias comunicações podem ser multiplexadas várias comunicações podem ser multiplexadas

alocando para cada uma freqüência portadoraalocando para cada uma freqüência portadora

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Detecção de ErrosDetecção de Erros

Transmissões são susceptíveis a errosTransmissões são susceptíveis a erros– várias formas de deterioração do sinal acabam várias formas de deterioração do sinal acabam

por provocar alguns erros na detecção da por provocar alguns erros na detecção da informação enviadainformação enviada

Taxa média de errosTaxa média de erros– em canais de baixa e média velocidades situa-se em canais de baixa e média velocidades situa-se

em torno de 1 bit errado para cada 100.000 em torno de 1 bit errado para cada 100.000 transmitidostransmitidos

– algumas aplicações isto pode ser toleráveis, em algumas aplicações isto pode ser toleráveis, em outras nãooutras não

transferência de arquivostransferência de arquivos

83


Deve existir esquemas para prevenir Deve existir esquemas para prevenir erroserros– requer passar informações redundantes requer passar informações redundantes – quanto mais eficiente, mais cara é a sua quanto mais eficiente, mais cara é a sua

implementação implementação menor é a eficiência da transmissãomenor é a eficiência da transmissão

Eficiência em uma transmissãoEficiência em uma transmissão– E = Bits de informação E = Bits de informação

Total de bits transmitidosTotal de bits transmitidos

84


Teste de ParidadeTeste de Paridade– usado com freqüência para detectar errosusado com freqüência para detectar erros– é adicionado um bit adicional no final da é adicionado um bit adicional no final da

mensagemmensagem– Dois tipos de paridade: par e imparDois tipos de paridade: par e impar– Paridade parParidade par

bit adicional terá valor 1 se o número de bits a 1 na bit adicional terá valor 1 se o número de bits a 1 na mensagem é impar (mensagem sempre será par)mensagem é impar (mensagem sempre será par)

– Paridade imparParidade impar bit adicional terá valor 1 se o número de bits a 1 na bit adicional terá valor 1 se o número de bits a 1 na

mensagem é par (mensagem sempre será impar)mensagem é par (mensagem sempre será impar)

85


Teste de ParidadeTeste de Paridade– na recepção é recalculado o bit de paridade e na recepção é recalculado o bit de paridade e

comparado com o recebidocomparado com o recebido– incorreção de 2 bits em uma mesma mensagem incorreção de 2 bits em uma mesma mensagem

pode levar à falha dessa vigilânciapode levar à falha dessa vigilância existem métodos mais sofisticadosexistem métodos mais sofisticados

86


Teste de ParidadeTeste de Paridade– Paridade longitudinalParidade longitudinal

consiste em acrescentar um caractere (BBC – Block Character consiste em acrescentar um caractere (BBC – Block Character Check) que represente uma operação lógica sobre os bits dos Check) que represente uma operação lógica sobre os bits dos diversos caracteres que compõem a mensagemdiversos caracteres que compõem a mensagem

CC11 CC22 CC33 CC44 BCCBCC

bb66 11 11 11 11 00

bb55 00 00 00 00 00

bb44 11 00 11 00 00

bb33 00 00 00 11 11

bb22 11 11 00 00 00

bb11 00 11 11 11 11

bb00 11 00 00 00 11

PP 00 11 11 11 11

87


Redundância cíclica (CRC)Redundância cíclica (CRC)– mais eficiente e muito utilizadamais eficiente e muito utilizada– para transmissãopara transmissão

representação binária da informação é dividida em representação binária da informação é dividida em módulo 2, por um número predeterminadomódulo 2, por um número predeterminado

resto da divisão é acrescentado à mensagem como resto da divisão é acrescentado à mensagem como bits de verificaçãobits de verificação

– na recepçãona recepção mensagem recebida é dividida pelo mesmo número mensagem recebida é dividida pelo mesmo número

e o resto é comparado com o que foi recebidoe o resto é comparado com o que foi recebido

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Introdução à Comunicação de Dados