2 Conceitos de transmissão de dados

Transcrição

1 2 Conceitos de transmissão de dados 2 Conceitos de transmissão de dados 1/46

2 2.4 Camada física do Modelo OSI 2.4 Introdução 2/46

3 Camada física do modelo Topologias OSI de ligação Tipos de comunicação SIMPLEX A comunicação dá-se apenas num sentido TX para RX Emissor TX RX RX Receptor(es) HALF DUPLEX A comunicação dá-se nos dois sentidos TX para RX e RX para TX mas não em simultâneo Emissor TX/RX RX/TX RX/TX Receptor(es) FULL DUPLEX A comunicação dá-se nos dois sentidos TX para RX e RX para TX em simultâneo TX RX RX TX Receptor(es) Emissor TX RX PAR / CANAL Independente para Tx e Rx 3/46

4 Camada física do modelo Topologias OSI de ligação Topologias de ligação Ponto a Ponto Meio de transmissão utilizado apenas por dois computadores A Cada ligação corresponde um interface diferente Ponto multi-ponto Em Estrela (STAR) Meio de transmissão constituído por ligações ponto a ponto a um nó central Todas as comunicações passam pelo nó central (HUB) Ponto multi-ponto Em BUS - Segmento Meio de transmissão partilhado por diversos computadores (Broadast) Meio de transmissão apenas constituído pelo meio físico Meio físico finito (terminadores) Ponto multi-ponto Em Anel (Ring) Meio de transmissão constituído por vários repetidores interligados por ligações ponto a ponto unidireccionais Meio físico sem fim 4/46

5 Camada física do modelo Topologias OSI de ligação Transmissão balanceada versus não balanceada de dados Não balanceada: A massa é comum à transmissão e recepção A RX TX TX RX B GND Balanceada: Cada condutor tem uma massa independente A RX + RX - TX + TX - B TX + RX + TX - RX - 5/46

6 Transmissão balanceada de dados Vantagens Baixa sensibilidade à diafonia Boa redução do ruído provocado por fontes externas Aumento significativo no débito de transmissão ( > 10 Mbps contra 64 Kbps na não balanceada) Aumento significativo no comprimento da linha de transmissão (até 1000m versus 15 30m) Desvantagens Técnicas mais complexas no desenho de circuitos Maior número de pares entrançados necessários Custo mais elevado 6/46

7 Definições DTE e DCE DTE (Data terminal equipment) É o equipamento terminal de transmissão / recepção dos dados (PC, etc.) É ligado a um DCE DCE (Data circuit termination equipment) Definições DTE/DCE Responsável por ligar o DTE à rede de transmissão de dados (Ex: Modem) Responsável por fornecer o relógio de transmissão ao DTE 7/46

8 2.4 Camada física do Modelo OSI 2.5 Interfaces para transmissão de dados 8/46

9 Interfaces normalizadas para transmissão de dados Interfaces para transmissão de dados não balanceada ponto a ponto RS-232 V.24 Interfaces para transmissão de dados balanceada ponto - multiponto RS-422 / RS485 V.35 / V.36 Ethernet 9/46

10 Características da interface de dados Características da interface série de dados Mecânicas Definição do tipo de fichas de ligação / pinouts Eléctricas Definição de níveis de tensão, relógio, codificação, balanceamento. Funcionais Definição de sinais de controlo, de dados, relógio. Procedimentais Definição da sequência de eventos para o controlo e transmissão dos dados 10/46

11 2.4.2 Normas RS232/V Normas RS232 / V.24 para comunicações ponto a ponto 11/46

12 Características mecâncias Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Características mecânicas ISO /46

13 Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Características mecânicas 25 Pinos 9 Pinos 13/46

14 Camada física do modelo OSI Características electricas Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 (ponto-a-ponto) Características eléctricas Não balanceado (Norma V.28) Tensões de saída (no emissor) > 5 a 15V representa Space ( 0 ) para RS232C. 5 a 25V para RS232D > -5 a -15V representa Mark ( 1 ) para RS232C. -5 a -25V para RS232D Tensões de entrada (no receptor) > 3V = Space ( 0 ) para RS232C e D. < -3V = Mark ( 1 ) para RS232C e D. Débito máximo de 64 Kbps para uma distância de 15m Codificação NRZ-L (Polar) Para circuitos de controlo: > -3V = OFF. +3V = ON 14/46

15 Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Características eléctricas /46

16 Camada física do modelo OSI Correspondência DB9-DB25 Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Correspondência Fichas tipo DB9 (9 pinos) para fichas tipo DB25 (25 pinos) 9 Pinos 25 Pinos 16/46

17 Camada física do modelo OSI Características funcionais Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Características Funcionais Circuitos agrupados por categorias Dados, Controlo, Relógio, Massa. Um circuito para cada sentido de comunicação Full Duplex 17/46

18 Características procedimentais Camada física do modelo OSI Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Características Procedimentais (protocolo RS-232) Quando PC quer transmitir dados: DTE coloca DTR ON. Quando Modem pronto para transmitir dados: DCE coloca DSR ON. Quando DTE pronto para enviar dados coloca RTS ON. DCE responde CTS ON Quando Modem (DCE) estabelece ligação com o Modem Remoto: Coloca RLSD (DCD) ON Etc. 18/46

19 Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Operação Full Duplex ligação comutada (dial up) Passo 1 de 3 1 DTR (Pino 20) 2 Tx número telefone dr destino (Pino 2) 5 DTR (Pino 20) 7 DSR (Pino 6) 6 Portadora gerada 3 Marcação 4 Chamada (22) 19/46

20 Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Operação Full Duplex ligação comutada (dial( up) Passo 2 de 3 8 RLSD ou DCD (Pino 8) 9 DSR (Pino 6) 10 Recepção Mensagem On Line (Pino 3) 11 RLSD ou DCD (Pino 8) 20/46

21 Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Operação Full Duplex ligação comutada (dial up) Passo 3 de 3 12 DTE quer enviar dados RTS (Pino 4) 13 DCE responde com CTS (Pino 5) 15 DTE recebe dados Rx (Pino 3) 14 Trasnsmissão de dados 21/46

22 Camada física do modelo OSI Circuitos de teste Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Circuitos para teste (Loopback) 22/46

23 Ligação NULL-MODEM Serve para ligação de dois DTE s directamente ou costas com costas Simula as ligações do modem. Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.24/RS-232 Ligação Null Modem 23/46

24 2.4.3 Transmissão balanceada de dados Normas RS422 / RS485 para comunicações ponto multi ponto 24/46

25 Interfaces normalizadas para transmissão de dados Transmissão balanceada de dados Características V.11/RS422 e ISO8482/RS485 Normas V.11 /RS422 Permitem ligações Ponto- Multiponto. Simplex (RS422) e Half-Duplex (RS485) Nota: Necessidade de terminação. Porque? 25/46

26 2.4.5 Interface RDIS Norma Ethernet 26/46

27 Camada física do modelo Meios OSI Físicos transmissão Ligação física Ethernet 1 Ligação com par entrançado (UTP) O entrelaçamento dos cabos reduz a diafonia Transmissão balanceada TIP / RING Topologia em estrela É mandatório o uso de HUB s Balanceados TX+ TX- RX+ NC NC RX- NC NC 27/46

28 Ligação física Ethernet 2 - Ligação com cabo coaxial Componentes de hardware 1 - Transceiver (Transmiter- Receiver) - Interligação ao cabo coaxial 2 - Cabo do Transceiver -> Interliga-o à carta de rede - Também designado AUI (Attachment Unit Interface) - Conector de 15 pinos 3 - Cabo Coaxial (Segmento da rede) Topologia em BUS Ao conjunto do transceiver + tomada de ligação ao cabo coaxial é também chamado MAU (Medium Attachement Unit) 28/46

29 Ligação física Ethernet Transceiver - Interliga a carta de rede a qualquer meio físico (UTP ou COAX) Transceiver para cabo UTP Transceiver para cabo coaxial - Posso interligar meios diferentes com transceivers: - Ex: Para ligar par entrançado a seg. cabo coaxial, utiliza 1 transceiver 10 BASET ligado costas com costas a 1 transceiver 10 BASE2 ou 10 BASE5 - A maioria das placas de rede já vem com o transceiver incluido 29/46

30 Ligação física Ethernet Notação ethernet para as diferentes interfaces / configurações físicas Notação Ethernet (IEEE 802.3) <Débito Binário em Mbps><Tipo de sinalização><tamanho máx. segmento em centenas de metro> 30/46

31 Camada física do modelo OSI 10Mbps Ligação física Ethernet Normalização Ethernet a 10 Mbps Várias configurações para camadas físicas existentes para as redes Especificações a 10 Mbps 10Base5 10Base2 10Base-T 10BaseF Meio Transmissão Cabo Grosso Coaxial 50 Ohm Cabo Fino Coaxial 50 Ohm Par entrançado Fibra óptica 850nm Codificação Banda Base Codificação Manchester Banda Base Codificação Manchester Banda Base Codificação Manchester Banda Base Codificação Manchester ou On OFF Topologia BUS BUS ESTRELA ESTRELA Comprimento máx Segmento (m) Nós por segmento /46

32 Camada física do modelo OSI FastEthernet Ligação física Ethernet Normalização 802.3u Ethernet a 100Mbps ou Fast Ethernet Especificações 802.3u a 100 Mbps 100BASE-TX 100BASE-FX 100BASE-T4 Meio Transmissão Cabo STP 2 pares Cabo UTP Cat 5 2 pares Fibra Optica UTP cat 3 4 pares (Voice Grade) Codificação 4B5B-NRZI+MLT-3 4B5B-NRZI+MLT-3 4B5B-NRZI 8B6T-NRZ Topologia ESTRELA / PTP ESTRELA / PTP ESTRELA / PTP ESTRELA / PTP Comprimento máx Segmento (m) BASE-T4. Opera unicamente no modo HALF-DUPLEX - 100BASE-TX/FX. Operam em FULL-DUPLEX. 32/46

33 Camada física do modelo OSI GigabitEthernet Ligação física Ethernet Normalização 802.3z Ethernet a 1000Mbps ou Gigabit Ethernet Especificações 802.3z a 1000 Mbps 1000BaseSX (Short Wave) 1000BaseLX (Long Wave) 1000BaseCX 1000BaseT Meio Transmissão Fibra óptica multimodo Fibra óptica monomodo Cabo Cobre com Malha Cabo entrançado Cat. UTP Codificação 8B10B 8B10B 8B10B 8B10B Topologia ESTRELA ESTRELA ESTRELA ESTRELA Comprimento máx Segmento (m) 550m 5 Km 25m 100m 33/46

34 Ligação física Ethernet Ethernet a 10 Mbps usa codificação Manchester Fast Ethernet IEEE 802.3u 100Mbps em Fibra òptica usa Codificação 4B5B 4 bits de dados são codificados num símbolo com 5 bits (pulsos) Cada grupo de 5 símbolos forma 1 grupo de código Cada grupo de código é novamente codificado em NRZI (Diferencial para sincronismo) Com os 16 grupos de código represento 0 a F (Hex) Por cada grupo de código é escolhido um padrão específico de 5 bits, de modo a garantir que não existam mais de 3 zeros e evitar falhas de sincronismo A eficiência é 4/5 = 80%. Para 100 Mbps, => 125 Mbaud Relembra-se que: NRZI Inverte o sinal por cada 1 34/46

35 Ligação física Ethernet Codificação 4B5B usada em Fast Ethernet IEEE 802.3u 100Mbps em Fibra òptica Exemplo Codificação 4B5B Dados Código Padrão NRZI Significado /46

36 Ligação física Ethernet 4B5B Code Groups 36/46

37 Ligação física Ethernet IEEE 802.3u Fast Ethernet 100 Mbps Codificação MLT-3 usada em Fast Ethernet IEEE 802.3u 100Mbps em par entrançado UTP Codificação MLT-3 (Multilevel Threshold 3) Utilizada em cabo par entrançado (UTP) Concentra a maior parte da energia abaixo dos 30 Mhz Reduz a a radiação de frequências indesejáveis pelo cabo Passos para a codificação MLT-3 O código anterior 4B5B NRZI é convertido em NRZ O feixe de bits sofre uma baralhação -> É efectuada uma substituição de sequências do sinal, que produzam tensões constantes, por outra sequência O sinal passa pelo codificador MLT-3 Por cada valor binário 1, a saída apresenta uma transição a 3 níveis: +V, 0, -V 37/46

38 Ligação física Ethernet Codificação MLT-3 usada em Fast Ethernet IEEE 802.3u 100Mbps em par entrançado UTP Regras Codificação MLT-3 - Próximo bit = 0 => Saída mantém estado (valor anterior) - Próximo bit = 1 => Saída muda de estado => Caso saída anterior = 0 => Próxima saída 0 e de sinal oposto à última saída 0 Input= 0 Diagrama transição de estados codificador MLT-3 Input= 1 Input= 0 Out=0 START Input= 1 Input= 0 +A 0 -A Out = +V Input= 1 Input= 0 Out = 0 Input= 1 Out = -V 38/46

39 2.4.5 Interface RDIS Outros tipos de interfaces de dados 39/46

40 Interfaces normalizadas para transmissão de dados Outras interfaces série e caracteristicas mecanicas V.36/RS-449 Outras Interfaces Série V.36, X.21, G703 Sinais idênticos ao V.24, mas balanceados (V.11) Ficha com 37 pinos (devido ao balanceamento de todos os sinais controlo, dados e relógio) V.35 Sinais idênticos ao V.24, mas apenas o relógio e dados são balanceados (V.11). Sinais de sdcontrolo não são balanceados (V.28) Ficha com 34 pinos. (M34) X.21 Sinais todos balanceados (V.11) Ficha com 15 pinos. Poucos sinais de controlo. Ethernet (Usados em redes locais de computadores) Sinais balanceados na ficha RJ45 40/46

41 Características mecânicas Camada física do modelo OSI Interfaces normalizadas para transmissão de dados Exemplo para V.35 Características mecânicas - ISO /46

42 V.35 Síncrona Conector de 34 Pinos (M34) Interfaces normalizadas para transmissão de dados Inicialmente com Taxas de 48 Kbps a 168 Kbps Várias vezes revista. (Hoje suporta taxas até 6Mbps) Balanceada para TX/RX e relógio (V.11/RS422) Não balanceada para sinais de controlo 1968 Evoluiu para a norma V.36 (Balanceada V.11/RS422 para todos os sinais de dados, controlo e relógio) É o interface mais utilizado nas ligações série entre LAN s (Routers / Bridges) 42/46

43 Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.35 Características mecânicas - ISO /46

44 Interfaces normalizadas para transmissão de dados V.35 Características mecânicas - ISO /46

45 Referências Stallings Data and Computer communications Cap. VI (Interfaces de dados) Gilbert Held Data Communications Networking devices Cap I (Normas camada física) Halsall Data Communications, Computer Networks and Open Systems 4th Edition Cap. II (Normas camada física) 45/46

46 Resumo 2.5 Camada física do modelo OSI Introdução Características das interfaces de dados Capítulo 2 Conceitos de transmissão de dados Interfaces e definições DTE-DCE Características Mecânicas, eléctricas, funcionais, procedimentais Normalização das interfaces de dados A norma V.24 / RS232 Características mecânicas Características eléctricas Características funcionais Características procedimentais Transmissão balanceada de dados Características e Objectivos Vantagens e desvantagens Resumo A norma V.11 / RS 422 A norma V.36, X.21 e G A norma Ethernet Características mecânicas Características eléctricas Codificação 4B5B e MLT-3 46/46

47 FIM 47/46