Redes de Computadores

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1 Inrodução Ins iuo de Info ormáic ca - F FRGS Redes de Compuadores uliplexação Aula 05 Transmissão é possível sempre que a banda passane do meio for maior ou igual que a banda passane do sinal Banda analógica (especro de frequência) ou banda digial i (empo) É comum a banda ser maior que a necessária Desperdício da capacidade em empo e/ou frequência 1 bps (Tempo de bi =1 us) quipameno 10 bps (Tempo de bi = 0.1 us) inerconexão Tempo! 0 Desperdícios! Frequência! Hz Banda passane do sinal Redes de Compuadores 2 uliplexação Técnicas de muliplexação Ao de combinar duas ou mais fones em um único sinal Solução para eliminar o desperdício de banda (analógica ou digial) uliplexação digial (em empo) uliplexação analógica (em frequência) Pi Princípio i básico: Permiir que n canais comparilhem um único enlace (caminho físico) Canal = porção do enlace que ranspora informação Digial TD TD (Time Division uliplexing) uliplexação FD Analógica FD (Frequency Division uliplexing) WD Redes de Compuadores 3 Redes de Compuadores 4

2 Time Division uliplexing (TD) Oura forma de enxergar... Combinar várias fones de informação para comparilhar o enlace de saída alernando seu uso no empo Capacidade d do enlace de saída é a soma da capacidade d das enradas Fluxo de bis no enlace é dividido em unidades de n bis (n 1) São os slos Cada fone de ransmissão é associada a um ou mais slos m padrão repeiivo de slos forma um quadro de ransmissão quadro D slo Redes de Compuadores 5 Relação 4:1 (nese exemplo) slo quadro D - Cada unidade pode ser um bi individual ou um conjuno de bis - A duração em empo de uma unidade de enrada serve ser igual a de um slo Redes de Compuadores 6 Princípio de funcionameno TD assíncrono A3 A2 A1 Sincronização A0 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B2 A2 C1 A1 B0 B3 B2 C3 B3 A3 B2 A2 C1 A1 B0 C3 C1 C C3 C1 C0 cabeçalho TD síncrono Problema: maner a sincronização enre a fone e o desino Solução: inserção de marcas para maner a sincronização Padrão alernado de bis em 0 e 1 no ínicio de cada quadro Solução para resolver problema do sincronismo i e do desperdício dí de slos não usados Também chamado de TD por divisão esaísica Redes de Compuadores 7 Redes de Compuadores 8

3 Padding xemplo de TD: sisema de elefonia digial Fones podem possuir diferenes axas de ransmissão Caso I: axas são múliplas ineiras Caso II: axas não são múliplos ineiros D D Padding (bis adicionais sem informação, Apenas arredondameno ) Redes de Compuadores 9 Laço local é analógico, ransmissão na rede elecom é digial 8000 amosragens/s (período enre amosragens é 125us) S o Quadros de 125us, os quais são divididos em n slos 125 s 125 s S 1 D o D 1 D n-1 D o D 1 D n-1 S 2 S n-1 Analógico (voz) Codec Redes de Compuadores 10 O que se faz em 125 s? Resumo das caracerísicas do TD Sisema americano : 24 canais (D i ), cada canal com amosras de 8 bis m bi de conrole para cada conjuno de 24 canais 193 bis em 125us (24x8+1) Taxa oal: bps (8000amosras x 193) Canal DS1 Sisema IT-T (uropa, Brasil) 32 canais (D i i), cada um com amosras de 8 bis 256 bis em 125us (32x8) Taxa oal: bps (256x8000) Canal 1 Canais DS1 (T1) e 1 podem ser agrupados gerando o que se denomina hierarquia digial e roncos T2/2, T3/3, T4/4 Banda passane do meio é superior a banda passane necessária aos sinais a serem ransmiidos Cada fone envia seus bis em um deerminado slo denro do quadro Sinal ransmiido é digial i embora a informação possa ser ano digial (dados) como analógicos (mas digializada!!) A alocação dos slos pode ser: sáica: slo é alocado a uma fone, mesmo que ela não eseja ransmiindo em um dado momeno Dinâmica: os slos são alocados por demanda Redes de Compuadores 11 Redes de Compuadores 12

4 Frequency Division uliplexing (FD) Sisema FD Vários canais comparilham o enlace simulaneamene no empo Lembre-se: no TD o comparilhameno é alernadamene no empo A banda passane do enlace é dividida em n sub-bandas São os canais Cada fone de ransmissão é associada a um ou mais canais xemplos ípicos: sações de rádio (A e F) e de elevisão A: 525 khz a 1705 khz F: 87,7 a 108,0 Hz D FRGS rmáica - Redes de Compuadores 13 Redes de Compuadores 14 Resumo das caracerísicas do FD Wavelengh Division uliplexing (WD) Banda passane do meio é superior a banda passane necessária aos sinais a serem ransmiidos Cada fone envia seu sinal modulado em uma poradora de frequência diferene (Canal) As poradoras são separadas enre si por uma faixa não uilizada do especro para eviar inerferência bandas de guarda Sinal ransmiido é analógico embora os dados possam ser ano digiais como analógicos Canal é sempre alocado mesmo que não haja dados a serem ransmiidos FRGS rmáica - Variação da écnica de FD empregado em grandes backbones Sisema ópico (amplificadores, comuadores, ec) DWD (Dense WD) Redes de Compuadores 15 Redes de Compuadores 16

5 sudo de caso: Digial Subscriber Line (DSL) Asymmerical DSL (ADSL) DSL é uma écnica com o objeivo de oferecer ao assinane de rede elefônica pública uma ala axa de ransmissão dados O conjuno de diferenes écnicas é conhecido como xdsl Assimerical DSL (ADSL) High daa rae DSL (HDSL) Single line DSL (SDSL) Very high daa rae DSL (VDSL) ec xplora a capacidade do laço local Banda passane de cerca de 1.1 Hz sendo que a voz ocupa apenas 4 khz Caracerisicas gerais Banda do meio ( 1.1 Hz) é dividido em rês faixas de frequências odulação empregada é uma combinação de FD e QA Discree ulione Technique (DT) Assimérico: capacidade diferene nos fluxos downsream e upsream Downsream: fluxo no senido fornecedor de serviço cliene psream: fluxo no senido cliene fornecedor de serviço Aspecos de projeo Funcionar em laços locais de pares rançados (cabo TP ca. 3) Não afear aparelhos de fax e elefones Oferecer uma axa de ransmissão superior a 56 Kbps sar sempre aivo mediane uma axa mensal fixa Redes de Compuadores 17 Redes de Compuadores 18 Configuração ADSL ípica Configurações de canais ADSL (G.992.1) 256 canais de 4312,5 Hz Canais de dados são alocados em qualquer número para os fluxos upsream e downsream Similar a se er 250 modems (um em cada canal) 4000 bauds, QA-16 (15 dados + 1 erro) Digiali Subscriber Line Acess uliplexer /usb Redes de Compuadores 19 Redes de Compuadores 20

6 Configurações ípicas de canais ADSL (G.992.1) ADSL 2 e ADSL 2+ psream (canais 6 a 30) 1 canal para conrole 24 canais de 4000 bauds (dados) d axa oal: 24 x 4000 x 15 = 1.44 bps Downsream (canais 31 a 255) 1 canal para conrole 224 canais de 4000 bauds (dados) axa oal: 224 x 4000 x 15 = 13.4 bps Faixas de operação (comercial) psream: 64 Kbps aé 1 bps Downsream: 256 Kbps aé 8 bps ADSL 2 (IT-T G.992.3) Disância de aé 5.5 Km Canal de upsream 3.5 bps (máx) e downsream 12 bps (máx) ADSL 2+ (IT-T G.992.5) Disância de aé 1.5 km Canal de upsream 1.0 bps (máx) e downsream 24 bps (máx) IT G annex : ADSL bps (up) e 24 bps (down) Frequência de aé 2.2 Hz Redes de Compuadores 21 Redes de Compuadores 22 sudo de caso: Inerne a cabo A pare muliplexação em frequência Aproveia o cabo coaxial da TV a cabo para envio de dados mprega muliplexação em frequência e em empo Baseado em dois sisemas: C (cable modem) CTS (cable modem Transmission Sysem) Divide a banda passando do cabo: Banda passane do cabo é dividida em canais de 6 Hz ou 8 Hz Agrupados em duas faixas de frequências upsream : canais de conrole e dados (QPSK a QA-128) Downsream: canais de TV, F e dados (QA-64 ou QA-256) Provedor (Inerne) Vídeo Dados CTS Head end fibra Sisema comparilhado!! Assinane vídeo Cable modem Redes de Compuadores 23 Redes de Compuadores 24

7 Banda passane do sisema a cabo A pare muliplexação em empo Dividido em canais de 6 Hz (sisema americano) Banda vídeo Frequencias de 54 a 550 Hz (6 Hz x 80 canais + banda de guarda) Downsream (550 a 750 Hz) odulação QA-64 (ambém é possível QA-256) 6 bis/baud (5 dados + 1 bi erro) Padrão é 1 baud/hz (5 x 6 Hz = 30 bps por canal) psream (5 a 42 Hz) odulação QPSK (ou aé QA-128 devido a faixa de freqüência) 2 bis/baud Padrão é 1 baud/hz (2 x 6 Hz = 12 bps por canal) sada para comparilhar banda no canal de upsream Cable modem (C) ransmiem dados para o headend (CTS) Tempo é dividido em slos e diferenes assinanes enviam em diferenes slos Funcionameno Na inicialização cada modem recebe um minislo de forma não exclusiva São usados para soliciar banda do canal upsream (slos) Pode haver dispua (conflio de acesso) para usar o minislo. Solução: CDA (o mesmo dos elefones celulares): permie o envio simulâneo no mesmo canal sem embaralhar os dados. Variane de ALOHA: envia requisição e espera resposa, se não vier, espera empo aleaório e reenvia Canal de downsream Não há dispuas pois é apenas o headend (CTS) que ransmie Redes de Compuadores 25 Redes de Compuadores 26 Cable odem Terminaion Sysem (CTS) Leiuras complemenares Sisema ineligene Inegra usuários a uma rede de ransmissão de dados Aua como um muliplexador/demuliplexador l l d m CTS supora cerca de 2000 usuários ais usuários requer subdivisão da rede em mais de um CTS Sisema hierárquico CTS são inerconecados a um pono cenral (hub) Hubs são inerconecados a super-hubs Super-hubs ubs oferecem ece uma série de serviços ípicos a redes Inerne e e.g.; DHCP, DNS, , cha, proxy, páginas WB Sallings, W. Daa and Compuer Communicaions (6 h ediion), Prenice Hall Capíulo 8 seções , , apêndice A Tanenbaum, A. Redes de Compuadores (4 a edição), Campus Capíulo 2, seções , , e ADSL hp://www.adsl.com (uorial e whie papers) Cable modems hp://www.cable-modems.org/uorial/08.hm Redes de Compuadores 27 Redes de Compuadores 28

8 Capacidade do laço local Hybrid Fiber-Coaxial (HFC) Depende do comprimeno, espessura e qualidade Teoricamene: capacidade varia de 64 Kbps a 52 bps (downsream VHDSL) FRGS rmáica - Porque modems de linha discada d não exploram(vam) essa capacidade? d Sisema concebido para voz filro passa-baixa na enrada Permiir o uso de hierarquia analógica (grupo) FRGS rmáica - Redes de Compuadores 29 Redes de Compuadores 30 Inrodução uliplexação Transmissão em um meio físico é possível sempre que a banda passane do meio for maior ou igual que a banda passane do sinal Banda (especro de frequência) ou banda digial i (empo) Pode haver desperdício de banda passane eio 1 x eio 2 0 Banda passane do sinal Desperdício de empo Tempo de bi meio 1 > empo de bi do meio 2 Taxa de produção (meio 1) Taxa de consumo (meio 2) x Desperdício de faixa de frequência Hz Solução para eliminar o desperdício de banda (analógica ou digial) uliplexação em empo e muliplexação em frequência Consise em permiir que várias fones de informações comparilhem um único meio físico Pi Princípio i básico: Permiir que n canais comparilhem um único enlace (caminho físico) Canal = porção do enlace que ranspora informação Redes de Compuadores 31 Redes de Compuadores 32

9 xemplos de aplicação de uliplexação TD Telefonia SONT/SDH FD Cable modem (mix com muliplexação em frequência) sações de rádio (A, F) e elevisão Telefonia celular ADSL Cable modem (mix com muliplexação em empo) Redes de Compuadores 33

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