Sumário. Bibliografia

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1 Anonio Carlos Gay Thomé 1 Sumário yuma Visão Hisórica yalgumas Perspecivas yfundamenos da Comunicação ymeios de Transmissão ytécnicas de Transmissão yproocolos Básicos de Comunicação ya Comunicação de Dados no Brasil 3 Bibliografia Lindeberg Barros de Sousa, Redes de Compuadores: Dados, Voz e Imagens, Ediora Érica, 2a edição,1999. Luiz Alves, Comunicação de Dados, Ed. Makron Books, 2 a edição, Bruno Aghazarm e Jedey A. Miranda, Transmissão de Dados em Sisemas de Compuação, Ed. Érica, 3 a edição, Soares, Vicene, Comunicação de Dados - Conceios Fundamenais, Ed. Érica,

2 y Uma Visão Hisórica 5 Hisória Telefone Acúsico - Dom Gauhey, monge francês, usa um ubo de 1Km diane de Luiz XIV Telégrafo Ópico - Claude Chappe, um conjuno de ábuas móveis que permiia a ransmissão de 76 sinais codificados 1801 Carão Perfurado - Joseph-Marie Jacquard, francês, cria o primeiro ear comandado por carões perfurados Telégrafo Elérico - Samuel Morse, com esse aparelho nasce as elecomunicações no mundo. A primeira mensagem foi enre Balimore e Washingon DC. 6 Hisória Cabo Transalânico - Em 5 de agoso é inaugurado o 1 0 cabo elegráfico ligando EUA e Europa (26 dias). Cabo Transalânico - Insalado cabo submarino ligando Europa-Brasil-Argenina (funcionou 100 anos) Telefone - Alexander Graham Bell invena o elefone. Em 25 de junho, na exposição cenenário da Independência EUA, D. Pedro II exclama: Meu Deus, iso fala - é o primeiro diálogo em público Telefone sem fio - Robero Landell de Moura, padre em São Paulo, realiza as primeiras ransmissões de elefonia sem fio. 7 2

3 Hisória Telefone sem fio - Guilherme Marconi cria a elefonia sem fio realizando as primeiras ransmissões na Europa. Primeiro Milhão - O mundo alcança o primeiro milhão de elefones; mais da meade esava nos EUA Telefone sem fio ransalânico - Guilherme Marconi realiza a primeira ransmissão ransalânica de um sinal de rádio Válvula - Surge a válvula a vácuo, Lee de Fores - engenheiro americano. Com a válvula abre-se o caminho para as ransmissões de rádio, elefonia de longa disância, TV, áudio de ala fidelidade, ondas curas e microoondas. 8 Hisória Primeira Rádio - Em 2 de novembro é inaugurada a 1 a emissora de rádio do mundo - KDKA de Pisburgh. Rádio no Brasil - Em 7 de seembro é feia a 1a ransmissão de rádio no Brasil - discurso do Presidene Epiácio Pessoa (RJ - SP) Televisão - O inglês John Bayrd e o nore-americano Philo Farnsworh, criam a elevisão Telefone - O mundo alcança 41 milhões de elefone. Desse oal, 20 milhões esão nos EUA. 9 Hisória Primeiro Compuador- A Universidade de Harvard e a IBM compleam o projeo do MARK I Saélies - Em ouubro, a revisa inglesa Wireless World publica um arigo de Arhur C. Clarke, que prevê um sisema geoesaciionário de 3 saélies de comunicações a 36000Km de alura sobre a linha do equador. Eniac - Em fevereiro, na Universidade da Pensilvânia, surge o primeiro compuador elerônico - 18 mil válvulas e um cuso de US$20 milhões Transisor - Em dezembro, nos laboraórios da Bell, surge a microelerônica - considerada uma das maiores invenções do século XX (William Shockley, Waler Braain e John Bardeen). 10 3

4 Hisória Espaço - No dia 4 de ouubro, os Russos lançam o primeiro saélie arificial da erra - Spunik 1. Laser- Surge o Raio Laser - Provos Charles H. Townes no Bell Labs 1961 Homem no Espaço - Em 12 de abril, o engenheiro russo Yuri Gagarin orna-se o primeiro homem a ir para o espaço, fazendo uma vola complea em orno da erra Geoesacionário - Em agoso é lançado o primeiro saélie - Syncom II, reransmiindo mensagens elefônicas enre EUA e África (explodiu). O mundo ainge 160 milhões de elefones. 11 Hisória Primeira CPA - Em 30 de maio enra em operação - New Jersey - a primeira cenral elerônica de comuação. Nasce a Embrael. Fibras Ópicas - São publicados os primeiros resulados posiivos no uso de fibras ópicas como novo meio de ransmissão (Charles Kuen Kao - americano nauralizado) Primeiro Chip - A Inel começa a desenvolver o primeiro microprocessador do mundo - o Chega o DDD no Brasil (Poro Alegre e São Paulo). Brasil assise a Copa via ransmissão direa Chip de 8 bis - Em novembro a Inel lança o primeiro microprocessador de 8 bis - o 8008, logo lança o Hisória TV em Cores - 10 de fevereiro, durane a fesa da uva em Caxias do Sul, Médice inaugura a TV em cores no Brasil. CPA Digial - Surgem as CPAs digiais (NEC) 1980 Transdaa - A Embrael lança em julho o primeiro sisema de comunicação de dados não comuado da América Laina IBM PC - Em novembro a IBM lança seu primeiro microcompuador MAC - A Apple lança o Macinosh, de 32 bis, que revolucionou a microinformáica, especialmene pela sua inerface gráfica (GUI). 13 4

5 Hisória Brasilsa - Em 8 de fevereiro, da Base de Kourou - Guiana Francesa, é lançado o primeiro saélie brasileiro. Celular - Em 30 de novembro é inaugurado no Rio de Janeiro o primeiro sisema de elefonia celular do Brasil. Inerne - Com a uilização em escala mundial do proocolo TCP/IP e da WWW, a Inerne passa a crescer explosivamene. Brasil - 200mil, mundo - 15milhões Monopólio - Em 3 de agoso o congresso aprova emenda consiucional abolindo o monopólio esaal das elecom WDM - Surge a ecnologia de muliplexação por divisão de comprimeno de onda (WDM), que muliplica de modo impressionane a capacidade de ransmissão das fibras ópicas (400GBps). 14 Hisória... Resumo anos 130 anos 50 anos 30 anos 30 anos Laser ENIAC Microcompuador Fibra Ópica Transisor Celular Saélie Mark I TV Lazer Rádio Guerras Válvula Telefone Telégrafo Elérico Telefone Acúsico Telégrafo Ópico 15 y Algumas Perspecivas 16 5

6 Perspecivas... *Fone: RNT 237 maio de 1999 Convergência das elecomunicações/compuador/mulimídia, com uilização inensa das redes IP, fibras ópicas, saélies e serviços wireless. O celular de 3a geração poderá ornar-se, anes de 2010, a pora de acesso a grande número de serviços de banda larga como videoconferência e acesso a bancos de dados. A Inerne de ala velocidade será um serviço de âmbio mundial, em qualquer País. Como subproduo da Inerne, a elefonia de voz será praicamene de graça. O cliene pagará apenas pela ransmissão de dados e de imagem. 17 Perspecivas... O crescimeno das elecomunicações poderá ulrapassar 17% ao ano, praicamene duplicando nos próximos 05 anos. O crescimeno do Celular será ainda maior, acima dos 50% na América Laina. As comunicações ópicas crescerão à impressionane axa de 21% ao ano. Os ransponder (ransmier + responder) ornarão a informáica mais ransparene e mais difundida. Os serviços baseados na informação e na comunicação assumem a liderança do desenvolvimeno econômico. 18 Perspecivas... Superchips: miniaurização - menores, mais rápidos e mais baraos versailidade - mais funções em uma única pasilha ineligência - sofware cada vez mais imporane Saélies e Celulares por oda pare. Fibras Ópicas - WDM (Wave-lengh Division Muliplex) e DWDM (Dense WDM). Microcompuadores cada vez menores e mais poenes. TV Digial. IBM - Jean Paul Jacob* 19 6

7 A Comunicação e a Informáica 20 A Necessidade da Comunicação... É ão aniga quano a hisória da civilização e, desde que o homem começou a romper seus limies geográficos, se romperiam ambém quaisquer barreiras que a disância pudesse impor à ransmissão da informação. # # ξ ξ ξ ξ ξ ξ # 21 Os Sisemas de Informação e a Comunicação de Dados Passado Remoo (50): Grandes Máquinas (Mainframes - Tecnologia Fechada) CPDs Sisemas Cenralizados ( Bach - Time-Sharing ) Passado Recene (70): Máquinas de Pore Médio (Minis e Superminis) CPDs Cenrais e Filiais remoas Sisemas Descenralizados ( RJE ) Presene (90): Microcompuadores Redes Locais, Meropolianas e Remoas (Inerne) Sisemas Cliene/Servidor (Disribuídos) Fuuro Próximo (00): Microcompuadores de Alíssimo Desempenho INTERNET Sisemas Generalizados 22 7

8 A Infraesruura da Informáica A Informáica hoje ganha, finalmene, imporância esraégica denro da empresa. 23 Sisema Generalizado É um conceio novo de sisemas de informação que se apoia no uso da Inerne e na aberura da Empresa para o cliene aravés do acesso exerno. $ Cenralizada Ondas de Tecnologia Individualizada Disribuída generalizada (*) Em muias empresas o CPD desapareceu, nouras passou a desempenhar um papel de adminisrador da erceirização. 24 Caracerísicas da TI Cenralizado Individualizado Disribuído Generalizado Tecnologia Dominane Mainframe Microcompuador Redes Inerne/Inrane Meáfora Organizacional Hierarquia Empreendedor Transição Era da Informação Papel da Informáica Usuário Típico Local de Uso Nível de Inegração Auomação Eficiência In- Transformação Criação de Valor dividual e grupos Especialisa Analisa Negócios Adminisrador Qualquer Um CPD Mesa de Trabalho Escriório Expandido Qualquer Lugar Supore para Supore para Muli- Início Mulimídia Todas as Classes Dados mídia sem inegração inegrada Dados 25 8

9 y Fundamenos das Comunicações 26 A Comunicação de Dados Deu início a era da descenralização, das redes de compuadores, das rocas de informações corporaivas e da inegração global. 27 Sisema de Comunicação Compõe-se de: Agene Transmissor Mensagem Canal de Transmissão Proocolo de Comunicação Agene Recepor 29 9

10 Informação e Sinal Os sisemas de comunicação fazem uso, em geral, de sinais ou ondas eleromagnéicas para rafegarem aravés dos canais de ransmissão e levarem consigo as mensagens a serem ransmiidas. Informação: esá associada às idéias ou aos dados manipulados pelos agenes que as criam, armazenam e processam. Sinal: esá associado à represenação física e específica uilizada no momeno da ransmissão da informação. 30 Represenação da Informação Para que os dados sejam ransmiidos por meio de sinais eléricos, precisam anes ser represenados em símbolos digiais - 0s e 1s. Códigos de Represenação de Caraceres: Morse BCD Baudo ASCII EBCDIC - sinais eléricos curos (ponos) e longos (raços) - 4 e 6 bis (Binary Coded Decimal) - 5 bis - 32 caraceres (CCITT) - 7 bis (evolução do Baudo) - 8 bis (evolução do BCD) 31 Codificação - O Sinal Elérico Os sinais eléricos uilizados nos sisemas de comunicação são, geralmene, formas de ondas eleromagnéicas oscilanes chamadas sinais de correne alernada - AC, as quais se caracerizam por rês parâmeros: Ampliude Freqüência Fase medida em volagem ou correne número de ciclos ransmiidos por segundo (Herz) pono da onda correspondene ao círculo rigonomérico A T -A x()= A sen 2πƒ 32 10

11 Formas do Sinal Sinal Analógico é um sinal conínuo no empo, iso é, odo aquele que apresena um número infinio de possíveis valores de ampliude qualquer que seja o inervalo de empo considerado. v (*) resposa naural de odos os fenômenos físicos. Tipo de sinal adoado pela rede de elefonia (fx. freq. de 0 a 3 KHz) 33 Sinal Digial é um sinal discreo no empo, iso é, odo aquele que apresena um número finio de possíveis valores de ampliude em insanes de empo igualmene espaçados (inervalos de sinalização). v (*) ipo de sinal adoado pelos compuadores 34 Digialização de um Sinal Analógico sinal de voz amosragem quanização codificação (*) faores imporanes: freqüência de amosragem (represenaividade) níveis de quanização (precisão) 35 11

12 A Técnica PCM Sinal Original Pulsos PAM Pulsos PCM Saída PCM (*) a indúsria de elecomunicações adoou para digialização do sinal de voz: fa = 8 KHz (freqüência de amosragem) NQ = 256 ( 8 bis ) (níveis de quanização) Tx = 64 Kbs (axa de ransmissão) 36 Banda Passane de um Canal É o inervalo de freqüências que pode rafegar no canal. Largura de banda de um canal (W) é o amanho de sua banda passane, ou seja, a diferença enre a maior e a menor freqüência que pode ser ransmiida. A Linha Telefônica: por quesões econômicas foi adoada com uma largura de banda de 3KHz, cobrindo uma banda passane de 300Hz a 3300Hz. (*) A voz humana em componenes de freqüência de 50Hz a 12KHz 39 Sinal Digial x Linha Telefônica o especro do sinal cobre odas as freqüências; as componenes de mais baixa freqüência são as mais imporanes; as baixas freqüências não fazem pare da banda passane das linhas elefônicas convencionais; assim, conclui-se que: a ransmissão de um sinal digial em uma linha elefônica comuada não é uma operação compaível

13 Bis x Bauds Baud é a unidade de medida da axa de sinalização do canal, iso é, represena o número de vezes que a linha muda de esado (alerações na poradora), por unidade de empo. Bps (bis por segundo) é a unidade de medida da axa de ransmissão dos dados no canal, iso é, represena o número bis ransmiidos ou recebidos por unidade de empo. Tx. de Transmissão = K * Tx. de Sinalização onde: K = log 2 L L - nr. níveis usado na codificação 42 Exemplo: Técnica de Codificação n 0 de níveis L Taxa de sinalização Taxa de Transmissão Monobi bauds 300 bps Dibi bauds 600 bps Tribi bauds 900 bps Terabi bauds 1200 bps Terminal Linha de Transmissão Terminal MODEM MODEM 4800 bauds 9600 bps 9600 bps Codificação dibi 43 Efeio do número de harmônicos ransmiidos: sinal enviado x = 300bps harmônicos de 1 a harmônico harmônicos 1 e

14 Efeio do número de harmônicos ransmiidos: sinal enviado x = 300bps harmônicos de 1 a 8 harmônicos 1 a 4 harmônicos 1 a 8 47 Fones de Disorção do Sinal Ruído Eco é um dos maiores limianes do desempenho de qualquer sisema de comunicação. Expresso na razão S/N em decibéis (10 log 10 (S/N)) é a reflexão do sinal pelo descasameno da impedância no canal. A uilização de erminadores e ranscepores de ala impedância é uma práica em redes locais. Aenuação é a perda de poência do sinal em função da disância percorrida e do meio físico pelo qual rafega. Ocorre em função da perda por calor e por radiação. É logarímica e proporcional a freqüência do sinal. 48 Tipos de Ruído Com exceção do ruído impulsivo, os demais ipos êm magniude e caracerísicas esaisicamene previsíveis e, porano, passíveis de erem seus efeios arificialmene aenuados. Térmico (branco) provocado pela agiação dos elérons nos conduores; presene em odos os disposiivos elerônicos e meios de ransmissão; uniformemene disribuído; sua energia é função proporcional da emperaura

15 De inermodulação ocorre quando sinais modulados em diferenes freqüências comparilham um mesmo meio de ransmissão; a inerferência ocorre devido a defeios em componen-es do sisema ou presença de sinais com poência muio elevada. Crossalk comumene chamado de linha cruzada ; provocado por uma inerferência indesejável enre conduores próximos que induzem sinais enre si. 50 Impulsivo é não conínuo; ocorre em rajadas de duração aleaória; consise de pulsos irregulares de grandes ampliudes; podem ser provocados por diversas fones disinas, incluindo: disúrbios eléricos exernos, falhas nos equipamenos, descarga elérica, ec; geralmene pouco danoso em ransmissões de sinais analógicos (voz, por exemplo); é a maior causa de falhas em uma ransmissão de sinal digial. 51 Sisema de Comunicação de Dados 52 15

16 Elemenos de Hardware Elemenos de Sofware 53 Elemenos de Hardware Ambiene de ransmissão UCT Modem UCP UCC Modem UDD Linhas de Transmissão UDA Modem 54 a) UCP - Unidade Cenral de Processameno É a pare cenral do compuador, que pode auar em um ou ambas as ponas de um processo de comunicação. b) UCC - Unidade Conroladora de Comunicações É a unidade que, com a finalidade de aliviar o processameno da UCP, se responsabiliza pela roca de dados enre a UCP e as esações remoas. Ocupa-se geralmene das seguines aividades: da serialização da mensagem do armazenameno do direcionameno do conrole de erros do sincronismo da esaísica do conrole de linhas 55 16

17 c) MODEM - MODulador / DEModulador É o disposiivo uilizado para adequar o sinal às caracerísicas do meio de ransmissão. (*)Se o meio for analógico ele realiza uma modulação do sinal, se for digial o codifica. d) Linha de Transmissão É o meio físico disponível para a ransmissão do sinal. Dependendo das caracerísicas do serviço, as concessionárias podem oferecer as seguines opções: Circuio Dedicado - LPCD Circuio Comuado - Linha Discada Circuio Comuado por Pacoe 56 d.1) Circuio Dedicado - Tipos N (Normal) C (condicionada) B (banda básica) LPCD analógica LPCD analógica com disposiivos para equalização e amplificação do sinal LPCD digial (*) as LPCDs podem ser ainda: Especializadas - quando os MODEMs perencem à concessionária; Não-Especializadas (*) comercializadas nas axas de: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, e múliplos 57 d.2 - Linha Discada Ambiene do Usuário Comuação Pública d.3 - Linha Comuada por Pacoe B pacoe 1 J A B pacoe 2 B RENPAC 58 17

18 e) UCT - Unidade Conroladora de Terminais Conrola um conjuno de erminais e, em geral, é doada de capacidade para prover funções ais como: conrole de erro, armazenameno, ime-ou, cripografia, ec. f) UDD - Unidade de Derivação Digial Permie derivar um sinal digial enrane por vários erminais. Os dados que enram são difundidos para odas as saídas, cabendo a cada erminal idenificar a mensagem que lhe é desinada. Na ransmissão apenas 1 erminal ransmie de cada vez. g) UDA - Unidade de Derivação Analógica A diferença para a UDD é que realiza a derivação no sinal ainda analógico. 59 h) Mux - Muliplexador Usado para possibiliar o comparilhameno de um meio de maior capacidade por meios de menor capacidade. i) Conversor Permie o comparilhameno de um canal de maior capacidade da mesma forma que o Mux, acrescendo a a possibilidade de adequar proocolos, códigos e velocidades disinos bps síncrono ASCII 1200 bps assíncrono EBCDIC 60 bps assíncrono BAUDOT ASCII 2400 bps síncrono 60 Elemenos de Sofware Consiuído basicamene pelos: Sisemas Operacionais Méodos de Acesso Gerenciadores de Rede Proocolos de Comunicação Programas de Aplicação 61 18

19 a) Sisemas Operacionais Conjuno de roinas / programas responsáveis pela gerenciameno dos recursos disponíveis, conrole e execução dos programas dos usuários. b) Méodos de Acesso São programas que operacionalizam o acesso ao meio de ransmissão. Exemplo - ambiene mainframe IBM: BTAM - Basic Telecommunicaion Access Mehod) TCAM - Telecommunicaion Access Mehod VTAM - Virual Telecommunicaion Mehod 62 c) Gerenciadores de Rede São programas de conrole e gerenciameno da rede que rodam na UCC. d) Proocolos São padrões adoados com visas a possibiliar a comunicação mesmo enre máquinas de diferene ecnologia e elemenos de sofware. Os proocolos mais conhecidos hoje são: Sar / Sop Frame Relay BSC1/ BSC3 TCP/IP HDLC/ SDLC IPX/SPX e NeBios X25 ATM 63 y Meios de Transmissão 64 19

20 Meio físico usado como canal para a ransmissão do sinal codificado Par Trançado Cabo Coaxial Fibras Óicas Sisemas Rádio 65 Par Trançado É composo por dois fios meálicos, enrolados em espiral para maner consane as suas propriedades eléricas (eviar indução de campo magnéico). Sua capacidade de ransmissão é função basicamene: qualidade e biola dos conduores e comprimeno do cabo. São comercialmene disponíveis nas seguines biolas:. Biola (AWG) Diâmero (mm) ρ = L/S Vanagens: baixo cuso, facilidade de conexão e insalação Desvanagens: sujeios à indução magnéica - blindagem UTP (Unshielded Twised Pair) - não blindado STP (Shielded Twised Pair) - blindado 10 a 100Mbps 66 Cabo de Pares Trançados Composo de vários fios rançados. Divididos em caegorias de acordo com a velocidade e serviços que fornecem (EIA/TIA). Caegoria 5 - Caegoria 4 - Caegoria 3 - Caegoria 2 - Caegoria 1 - Biola AWG22 ou 24, para voz e dados aé 100Mbps redes Eherne, Fas-Eherne 100baseT e aé ATM Biola AWG22 ou 24, para voz e dados aé 20Mbps Biola AWG22 ou 24, para voz e dados aé 16 Mbps redes Eherne 10baseT Biola AWG22 ou 24, para voz e dados aé 1 Mbps Biola AWG22 ou 24, para dados aé 1 Mbps (*) Ca. 6 e 7-155, 350 e aé 600MHz 67 20

21 Conecores para Pares Trançados RJ-11 - Conexões de elefonia com 4 fios (WEW6) RJ Conexões para cabos de caegoria 5 com 8 fios (WEW8) Vias Fio Sinal 1 Branco / laranja Transmissão de Dados (TX) 2 Laranja / branco Transmissão de Dados (TX) 3 Branco / verde Recepção de Dados (RX) 4 Azul / branco 5 Branco / azul 6 Verde / branco Recepção de Dados (RX) 7 Branco / marrom 8 Marrom / branco 68 Cabo Coaxial Formado por um conduor cilíndrico denro de um ubo conduor concênrico que serve de reorno e blindagem. Os dois conduores são separados por um dielérico (ar seco ou plásico). invólucro exerior conduor exerno dielérico Banda Larga 75Ω esruura de alumínio conduor inerno BNC malha de fios de cobre Banda Base 50Ω Apresenam boa imunidade a inerferências exernas - caracerísicas eléricas favoráveis à ransmissão de sinais de ala freqüência 69 Fibra Óica Transmiem sinais de luz codificados denro de um especro de freqüências do infravermelho: a Hz. Consise de um cabo óico, de maerial plásico ou vidro, revesido por um maerial de baixo índice de refração; um conversor de sinais eléricos/óicos; um ransmissor; um recepor de sinais óicos e um conversor óico/elérico. Sinal elérico Banda Base Fibra óica Transmissor Recepor Sinal elérico Banda Base Diodo emissor de luz Diodo Foodeeor axas de ransmissão basane elevadas aenuação independene da freqüência dificuldade de insalação dificuldade de manuenção a qualidade do maerial que compõe a fibra é fundamenal para o desempenho 70 21

22 Sisemas Rádio O espaço livre é um meio naural para a propagação de sinais eleromagnéicos, na forma de ondas rádio. A aenuação do sinal é geomérica, uma vez que a energia irradiada ende a espalhar-se por esferas cada vez maiores. W P = 4πr 2 W - poência do ransmissor r - disância percorrida A medida que o comprimeno de onda λ decresce (freqüência aumena), a propagação do sinal se aproxima da dos sinais luminosos (em linha rea). Requisios para uma comunicação saisfaória: poência suficiene para ser recuperado pelo recepor; propagação com o mínimo de disorção possível; manuenção das condições acima para garanir a inegridade do enlace 71 Especro de Freqüências: 300 Hz 10 KHz ELF 30KHz VLF LF 300KHz 3 MHz MF HF 30 MHz VHF 300 MHz UHF 3GHz SHF 30 GHz 300 GHz EHF Comunicações submarinas e suberrâneas Reflexão ionosférica (Comunicações miliares) Comunicações maríimas e aéreas Radiodifusão Local (AM) Radiodifusão Disane TV, rádio FM e radar TV, esações repeidoras e saélie Radiovisibilidade, ropodifusão, saélie Radiovisibilidade, ropodifusão, saélie ELF - Exremely Low Frequency VLF - Very Low Frequency LF - Low Frequency Medium Frequency HF - High Frequency VHF - Very High Frequency UHF - Ulra High Frequency SHF - Super High Frequency EHF - Exremely High Frequency 72 Fenômenos da Propagação: Reflexão: Modificação da direção de propagação de uma onda que incide sobre uma inerface que separa dois meios diferenes, e reorna ao meio de origem. Refração: Modificação da direção ou da forma de uma onda que, ao passar aravés de uma inerface que separa dois meios, fica, em cada um deles, com uma velocidade de propagação diferene. Difração: Fenômeno que ocorre quando o avanço de uma onda é limiado por um objeo opaco que deixa passar apenas uma fração da frene de onda. λ onda original sombra onda defleida 73 22

23 Reduzida densidade de gases.rece -be emissões de parículas solares e raios cósmicos. Fundamenal imporância p/ Telecom. Ionosfera Esraosfera Troposfera Esável no senido da propagação de sianis de rádio. Pouco ineresse p/ Telecom C 350 Km aprox. vapor d água, oxigênio, gás carbônico e nirogênio.refração e absorção peolos gases C 50 Km aprox C 11 Km aprox. Composição da Amosfera 74 Sisemas de Transmissão via Rádio a) Reflexão Ionosférica - Bandas VLF e HF b) Sisemas em Tropodifusão Troposfera Difusão Final da UHF / início da SHF; Disâncias de 200 a 450 Km; Regiões de diferenes consanses dieléricas 75 Sisemas de Transmissão via Rádio Visibilidade c) Sisemas em Visibilidade - VHF, UHF e SHF aprox. 50 Km repeidora comprimeno de onda reduzido (λ); propagação aprox. linear (luminosa); concenração e direcionameno da energia; visada direa ou radiovisibilidade

24 Sisemas de Transmissão Rádio via Saélies c) Sisemas via Saélie elevado grau de confiabilidade e disponibilidade; ao conrário dos sisemas erresres, não maném relação de cuso/disância; esações errenas podem ser insaladas pelos próprios usuários; ipos: geoesacionários (GEOS) e baixa órbia (LEOS); resrição: reardo na propagação do sinal (= ~ 400 ms p/ GEOS). 77 Sisemas de Transmissão Rádio via Saélies c) Sisemas via Saélie (con.) Os saélies Brasilsa: são do ipo GEOS ( Km aliude e Km/s); 24 canais de rádio (6 GHz enlace de subida e 4 GHz descida); possui 2.16 m de diâmero por 6.71 m de alura; consiuído de duas plaaformas: giraória - sisemas de energia (solar) e propulsão; esacionária - sisema de comunicação; permie aé ligações elefônicas simulâneas ou a ransmissão de 24 programas de TV. 78 y Técnicas de Transmissão 79 24

25 Compressão e Compacação de Dados Modos de Transmissão Modos de Operação Tipos de Conexão 80 Codificação A codificação básica binária consise na uilização de abelas de códigos que associam cada símbolo da linguagem a um deerminado agrupameno de bis. Algumas desas abelas são: Código Baudo - ( 5 bis ); Código BCD - ( 4 ou 6 bis ); Código EBCDIC - ( 8 bis ); Código ASCII - ( bis ). 81 Compacação e Compressão A ransmissão de dados esá condicionada à velocidade do canal de comunicação, medida em bps (bis por segundo). A demanda por velocidade cresce com o amanho do arquivo e com o ipo da aplicação: som (1m 0.5Mb); imagens (clip 10s - 300Mb). Videoconferência; Rádio online; E-commerce... Compacação - represenação via novo alfabeo (EBCDIC/BCD) Compressão - codifica a mensagem com base na repeição de caraceres, sílabas ou srings (abelas)

26 Tipos de Compressão Com perda de informação - por amosragem aplicações indusriais, voz; imagens de baixa resolução vídeo Sem perda de informação - odos são codificados Orienado a Caracere (Dicionário Fixo) Codificação Esaísica (dicionário Dinâmico) A abela de Códigos precisa ser ransmiida Algorimo de Huffman 83 Código de Huffman É um código esaísico de compressão em que a quanidade de bis uilizada para codificar um símbolo cresce na razão inversa da sua probabilidade de ocorrência. Τ Ε Τ 0 0 Ε 10 Α Α 110 L L M M I C I Árvore binária de Codificação C TELEMATICA (34bis) 84 a) Paralela Modos de Transmissão Todos os bis que compõem o código de cada símbolo são ransmiidos simulaneamene, cada um por um canal independene. & Tx Rx permie maiores velocidades de ransmissão; uilizada em ligações inernas do compuador; apresena cuso elevado

27 Modos de Transmissão... b) Serial Os bis são ransmiidos seqüencialmene, um após o ouro, pelo mesmo canal. & Tx Rx Tipos serial síncrona serial assíncrona 87 Transmissão Serial Síncrona É caracerizada pela necessidade dos agenes ransmissor e recepor enrarem em sincronismo anes de iniciar qualquer ransferência de dados. clock mensagem cabeçalho fim de bloco o sincronismo é esabelecido durane a ransmissão de um cabeçalho padrão; um bloco ineiro de dados podem ser ransmiido em seqüência; o final de mensagem é sinalizado por um erminador padrão. 88 Transmissão Serial Assíncrona Caraceriza-se pela ransmissão caracere a caracere, iniciada a qualquer insane; A cada caracere é adicionado um símbolo que marca seu início - sar e seu fim - sop ; O nível da linha de ransmissão é manido alo, o sar é represenado por um bi 0 e o sop por dois bis 1. clock s a r sop 89 27

28 Modos de Operação a) Simplex - ransmie em apenas uma direção b) Half-duplex - ransmie em ambos os senidos de forma alernada ou b) Full-duplex - ransmie em ambos os senidos 90 Tipos de Conexão Enlace Pono a Pono Enlace Mulipono 91 Técnicas de Deecção de Erros Diversas écnicas êm sido uilizadas, separadamene ou de forma combinada: Bi de paridade por caracere - VRC; Paridade longiudinal - BCC; Redundância Cíclica

29 a) VRC - Verical Redundancy Checking Paridade Par Paridade Ímpar b) BCC - Block Check Characer VRC Bloco de caraceres BCC bi (*) não deeca número par de erros (*) consegue deecar erros do ipo rajada (burs) de amanho igual ou menor ao do caracere (ruído impulsivo). 93 c) CRC - Cyclic Redundancy Check Consise em criar, na ransmissão, um polinômio T(x) que seja múliplo de um ouro polinômio G(x), previamene conhecido de ambos os agenes. Na recepção, o erro é deecado quando a divisão do polinômio recebido pelo polinômio G(x) não der reso zero. As operações ariméicas com os polinômios são realizadas em módulo 2 (XOR), ou seja: adição subração = = = = = = = = 0 94 c.1) exemplo: msg = I(x)= x 7 + x 4 + x 3 + x G(x) = x 3 + x polinômio gerador (k = 3) façamos: T(x) = I(x) * x k + r(x), onde I(x) *x k = G(x)*q(x) + r(x) assim: I(x) * x 3 = x 10 + x 7 + x 6 + x 4 = / G(x) q(x) = r(x) = 101 T(x) = (*) o méodo assegura rajadas menores ou iguais a k ; o CCITT adoou k= 16 e o IEEE802 recomenda k= 32 para redes locais; 95 29

30 Técnicas de Modulação Conceios Modulação Analógica Modulação ASK Modulação FSK Modulação PSK Modulação DPSK Codificação em Banda Base Normas e Padrões 96 Conceios Uma vez que o sinal gerado pelos compuadores é digial e, geralmene, precisam ser ransmiidos por canais originalmene analógicos, surge a necessidade da aplicação de alguma écnica que permia ransmiir o sinal sem perda de sua inegridade. Equipamenos de Modulação: Analógica - Modem analógico - realiza a modulação do sinal Digial - Modem digial - codifica o sinal 97 Transmissão e Recepção via MoDem Sinal Digial Poradora D A A D MoDem Linha Telefônica MoDem os MODEMS recebem e ransmiem a poradora na faixa de 300 a 4KHz a velocidade de ransmissão pode ser mais baixa que a de recepção a velocidade com ransmiem dados é medida em bps (bis por segundo) capacidade de ransmissão: 300bps a 57Kbps podem ransmiir nas forma: síncrona ou assíncrona, duplex ou full-duplex linhas dedicadas ou discadas 98 30

31 Algumas Caracerísicas dos MoDems Exerno ou Inerno Analógico ou Digial (cura disância - poucos Kms, 64 a 512Kbps) Aceia comandos direo do compuador (Hayes - AT) Discagem auomáica Resposa auomáica Facilidades para ese (LAL, LDL e LDR) Funções de deecção e correção de erros e compressão de dados (proocolo MNP - modems mais mordernos) Cable MODEM - cabos coaxiais (30Mbps - provedor/usuário e 2Mbps - usuário/provedor) 99 Técnicas de Modulação São écnicas usadas para modificar uma ou mais caracerísicas de um sinal (A,F,Φ), com a finalidade de possibiliar sua ransmissão aravés de um meio analógico e poserior recuperação da sua forma original no agene recepor. (*) Todas as écnicas de modulação envolvem o deslocameno do sinal original, sinal modulador, de sua faixa de freqüência original para uma oura inroduzida pela poradora. 100 a) Onda Poradora É um sinal senoidal de ampliude, freqüência e fase consanes. A p -A p T A modulação consise em efeuar um produo no empo, dos sinais modulador e porador. sinal modulador sinal porador x sinal modulado

32 b) Técnicas Exisenes b.1) Técnicas Básicas Modulação por Ampliude - AM Modulação por Freqüência - FM Modulação por Fase - PM b.2) Técnicas para Sinais Digiais Modulação por Chaveameno de Ampliude (Ampliude Shif Keying - ASK) Modulação por Chaveameno de Freqüência (Frequency Shif Keying - FSK) Modulação por Chaveameno de Fase (Phase Shif Keying - PSK) 103 c) Modulação ASK x() p() s() modulador x()= poradora p()= A p cos w p modulado s()= A p x() cos w p x() x s() f p >> W p() 104 d) Modulação FSK x() p 1 () p 1 () p 2 () x() x + s() s() x p 2 ()

33 x() p() e) ModulaçãoPSK s() x() x s() p() 106 x() f) Modulação DPSK p() s() x() s1() s2() Fase x() c o d i f i c a d o r s 1 () s 2 () x x A p cos w p + A p sen w p s() 107 Modulação Digial - Banda Base Na sinalização em banda básica, o sinal é simplesmene colocado no meio sem que qualquer ipo de modulação seja realizada. Ao conrário da sinalização em banda larga, a banda básica uiliza odo o especro de freqüências do canal. Não é adequada para uilização em circuios sujeios a ruídos ou ouras inerferências. Possibilia a ransmissão em ala velocidade. Muio uilizada em redes locais

34 a) Técnicas Exisenes Unipolar NRZ - Non Reurn o Zero; Bipolar NRZ; Unipolar RZ - Reurn o Zero Código Mancheser; Código AMI - Alernae Mark Inversion; Código HDB-3 - High Densiy Bipolar. 110 a.1) Unipolar NRZ s() f s 1 4f s pulsos equiprováveis e ampliude normalizada S(f) = 1 sen(πf / f s ) 2fs (πf / f s ) f s 2f s 3f s f caracerísicas: concenração de poência em baixas freqüências; ausência de poência na freqüência de sinalização (relógio); presença de um nível DC. problemas: ausência de informação do relógio; poência elevada em freqüências severamene aenuadas pelo ransformadores de acoplameno dos ranscepores ao meio. 111 a.2) Bipolar NRZ elimina o nível DC, mas coninua com a concenração nas baixas freqüências e ausência de informação sobre o relógio. a.3) Unipolar RZ apresena os mesmos inconvenienes do NRZ além de períodos mais longos sem ransições no meio

35 a.4) Mancheser S(f) = 1 sen ( πf / 2f s ) 4f s ( πf / 2f s ) assegura um número regular de ransições no meio; reduz consideravelmene a concenração de poência em baixas freqüências; a componene DC independe da esaísica dos bis e pode ser eliminada pela adoção de polaridades oposas; passa informação sobre o relógio. f s 2f s f s 113 a.5) Código AMI Faz uso da alernância da polaridade na represenação dos bis elimina o nível DC mas não resolva o problema do relógio a.6) Código HDB-3 É da família do AMI. Busca assegurar um maior número de ransições na linha, faz uso de um bi de violação (sem mudança de polaridade) para não permiir mais do que 3 bis consecuivos Técnicas de Muliplexação Geralmene a banda passane do meio físico de ransmissão é bem maior do que a necessária para o ranspore do sinal, acarreando um desperdício de banda. 0 f Hz desperdício necessária W do meio físico Consisem em dividir a capacidade do meio físico de comunicação em faias, com a finalidade de que seja comparilhado por diversos agenes ransmissores

36 a) Principais Técnicas MUX FDM TDM STDM ATDM 116 b) Muliplexação FDM - Frequency Division Muliplex Subdivide o canal em subcanais disjunos, cada um com sua faixa de freqüências própria, e aloca a cada canal um sinal modulado. C 0 C 1 C 2 C 0 C 1 C 2 f Hz 117 c) Muliplexação TDM - Time Division Muliplex Na muliplexação TDM o canal é comparilhado de forma seqüêncial no empo, cabendo a cada agene ransmissor o uso do mesmo denro de um inervalo de empo pré-deerminado. No TDM cada agene ransmissor possui oda a banda passane do canal a sua disposição. w A B C A delimiadores de frame

37 c.1 - Muliplexação STDM Ciclo A1 B1 B2 C2 Banda Desperdiçada 119 c.1 - Muliplexação ATDM 1 2 A1 B1 B2 C2 Cabeçalho 120 d) Normas e Padrões Foram criados alguns órgãos para o desenvolvimeno de padrões comuns associados aos serviços de elefonia inernacional. O CCITT - Comié Consulaif Inernacional Telegraphique e Telephonique, é uma das insiuições mais auanes nese segmeno, sendo responsável pelas recomendações das séries V, adoadas pela maioria dos fabricanes de MODEMs

38 Proocolos Básicos de Comunicação Sar / Sop BSC - Binary Synchronous Conrol HDLC - High-Level Daa Link Conrol SDLC - Synchronous Daa Link Conrol X.25 - definido pelo CCITT 122 Tipos de Proocolos Básicos Assíncronos Sar / Sop Síncronos Orienados a Caracere Orienados a Bi BSC HDLC, SDLC, X Sar / Sop é o mais anigo e o mais simples; a unidade de ransmissão é o caracere; a linha desocupada ransmie bis 1 coninuamene o início de uma ransmissão é sinalizado com 1 bi 0 (sar) o final é sinalizado com 1 bi 1 (sop) desocupada sop sar paridade

39 BSC Criado pela IBM Opera em Half-duplex Admie códigos EBCDIC e ASCII BSC1 aplicações pono a pono (ransferência de arquivos) BSC3 mulipono (erminais acessando mainframe remoo) SYN SYN SOH HEAD STX Texo ETX CRC Cabeçalho Conrole de erro Caraceres de conrole 125 HDLC / SDLC (SNA) especificado pela ISSO síncrono, full-duplex pono-a-pono ou mulipono linhas privadas ou discadas ransparene ao dado Flag 8 bis Endereço 8 bis Conrole 8 bis Dados x 8 bis FCS 16 bis Flag 8 bis CRC - x 15 +x 12 +x 5 +1 Variável - múliplo de 8 bis Tipo Msg. - informação, supervisão ou gerência Endereço de desino Início e Fim do Frame X25 desenvolvida pelo CCITT como padrão mundial (anos 70) necessidade de conecar um compuador a qualquer ouro o proocolo possui 3 camadas: físico, enlace e pacoe Permie que vários compuadores se comuniquem enre si, aravés de um meio de comunicação comum comparilhado por odos - conceio de Rede de Compuadores. Pacoe Enlace (HDLC) Físico Rede DCE de pacoes Inerface X25 DCE DCE

40 Comunicação de Dados no Brasil RENPAC INTERNET 128 Renpac Traa-se da Rede Nacional de Pacoes, (Rede Pública de Comunicação de Dados por Comuação de Pacoes), criada com o objeivo de possibiliar a inerconexão de compuadores e de erminais, nos modos assíncrono e síncrono. É oriunda da Transpac francesa; Compreende cenros de comuação (nós), cenros de concenração (concenradores) e um cenro de supervisão e conrole; possibilia acessos acesso X25 dedicado síncrono (2400 a 64Kbps) dedicado assíncrono - converido em X25 pelo PAD (2400 a 9600bps) discado assíncrono / SDLC (SNA) / Rede Telex 129 Serviços Renpac Os serviços oferecidos consisem no esabelecimeno da comunicação enre dois assinanes uilizando circuios viruais. Possibilia a ransmissão simulânea de pacoes de dados em ambos os senidos. As ligações podem ser de naureza permanene (CVP), ou esabelecidas quando desejado (CVC). Formas de acesso: dedicado ou comuado. Acesso comuado pode ser: anônimo (elefone público) - arifado no desino, ou idenificado - requer cadasro prévio e recebimeno de código - arifado na origem se desejado

41 Serviços RENPAC Acesso Inernacional Compuadores X-25 Acesso Dedicado Síncrono Nó Inerdaa Rede Telefônica RENPAC 2000 Micros e Terms. compaíveis com eleipo RENPAC 3025 RENPAC 3028 Compuadores Acesso Dedicado Asíncrono RENPAC 3028 PAD Micros e Terms. compaíveis com eleipo Acesso Dedicado Assíncrono PAD Rede TELEX Terms. Ineligenes X-25 Acesso Dedicado Síncrono RENPAC 1000 Terms. Teleimpressores RENPAC Inerne É uma rede de redes, formada por inúmeras redes universiárias, comerciais, miliares e cieníficas, conecando compuadores do mundo ineiro. Essas redes são conecadas por diversos meios de comunicações ais como: linhas elefônicas de discagem comum, linhas privadas dedicadas e de ala velocidade, saélies, microondas e fibra óica. 132 Adminisração da INTERNET Não exise uma adminisração cenral Inerne sociey - coordenação geral Inerne Aciviies Board (IAB) - define padrões Inerne Engineering Task Force (IETF) Inerne Research Task Force (IRTF) Inerne Nework Informaion Cener (InerNIC) - cenral de regisros para endereços novos Nework Operaional Ceners - suporam o funcionameno das redes regionais

42 Os Usuários da INTERNET é Mais de 10 milhões de usuários em fins de 93 é Crescimeno esimado de 100% ao mês é 400 milhões e mais de 100 países aé o final de 1995 é Negócios - a área que mais cresce 135 A INTERNET NO BRASIL F Área Acadêmica - (1991) Redes Regionais dos esados Rede Nacional de Pesquisa (1992) F Área Comercial - (1995) 136 Adminisração Comiê Gesor: Governo (MCT e MinCom) ONGs Provedores de Serviços Indúsria de Informáica Universidades Usuários Provedores de Backbone: EMBRATEL (nacional) RNP (nacional) IBM (regional) UNISYS (regional) GlobalOne (regional) ANSP (regional) RedeRio (meropoliana)

43 hp:// Tem como objeivo conribuir para a implanação e disseminação no Brasil da rede INTERNET, suas ecnologias e aplicações, especialmene nas áreas de educação, pesquisa e órgãos de governo. A parir de 1995, auou ambém na implanação de serviços comerciais INTERNET em odo o Brasil, como provedora de uma espinha dorsal abera à uilização por odos os segmenos da sociedade, inclusive pela iniciaiva privada. Cumprida a missão de disseminar o uso da Inerne no Brasil, a RNP reorna ao seu objeivo básico de desenvolvimeno acadêmico e ecnológico. 138 Backbone RNP 139 PoPs - Ponos de Presença A RNP opera um serviço de backbone para aender à comunidade acadêmica e de pesquisa, oferecendo acesso à Inerne aravés dos seus Ponos de Presença regionais. Os PoPs da RNP, que compõem o seu backbone nacional, esão presenes em várias cidades do país, principalmene nas capiais. Os serviços de conexão à RNP são resrios a redes acadêmicas regionais, sendo que, em esados que não dispõem de al infra-esruura, insiuições de ensino e pesquisa podem se conecar direamene ao seu backbone. Como conseqüência da fase anerior do projeo, na qual a RNP alavancou o surgimeno da Inerne comercial, alguns PoPs consiuíram provedores auônomos, hoje inerligados ambém a ouros provedores de backbone, para o oferecimeno de serviços Inerne comerciais

44 O Projeo Inerne2 A Inerne2 é uma iniciaiva nore-americana, volada para o desenvolvimeno de ecnologias e aplicações avançadas de redes Inerne para a comunidade acadêmica e de pesquisa. A iniciaiva envolve 150 universidades noreamericanas, além de agências do governo e indúsria e visa o desenvolvimeno de novas aplicações como elemedicina, biblioecas digiais, laboraórios viruais, denre ouras que não são viáveis com a ecnologia Inerne aual. O Brasil, aravés do MCT e da RNP, vem acompanhando de pero os desenvolvimenos da Inerne2, endo paricipado de vários enconros de rabalho de seus líderes. A paricipação formal do Brasil e de suas insiuições de ensino superior e cenros de pesquisa foi ambém incluída no acordo de cooperação em ecnologias para a educação, assinado emouubro de 1997, por ocasião da visia do presidene Clinon ao Brasil. Dese modo, o Brasil vai se preparando para inegrar-se ao projeo Inerne2, na medida em que apresene odas as condições écnicas necessárias para sua paricipação. 141 Ponos de Inerconexão de Redes (PIR) Permiem a roca de ráfego enre os diversos backbones exisenes no País. Oferecem roas alernaivas enre os backbones. Obrigaória a conexão dos provedores em um dos 3 PIRs: Rio de Janeiro São Paulo Brasília 142 hp:// A Rede Rio é uma rede de compuadores, inegrada por universidades, insiuições do Esado, agências governamenais e cenros de pesquisa localizados no Esado do Rio de Janeiro. O principal objeivo da Rede Rio é oferecer à comunidade cienífica do Esado do Rio de Janeiro e demais usuários o acesso à Inerne - maior rede de dados do planea