Redes de Computadores. Prof. André Y. Kusumoto

Transcrição

1 Redes de Computadores Prof. André Y. Kusumoto

2 Prof. André Y. Kusumoto MODEM As linhas telefônicas e rádios foram projetados pra transmitir frequências da voz humana, sendo que estes sinais são analógicos, pois a voz é um sinal complexo e a sua energia está distribuída de modo não uniforme em uma faixa de frequência de 15 Hz a hz aproximadamente. Por questões de economia, foi escolhida a faixa de voz entre 300 a 3400 Hz, para a construção de linhas telefônicas, o que garante 85% da inteligibilidade (palavras bem compreendidas numa conversação). Se injetarmos em uma linha telefônica os sinais binários oriundos de um ETD (computador/terminal), obteremos na outra ponta um sinal distorcido. Poderia se pensar em aumentar a largura de faixa das linhas telefônicas, entretanto, isto não é economicamente viável, já que as linhas instaladas atendem à finalidade para a qual foram projetadas. Para isto, foram desenvolvidos dispositivos capazes de transformar o sinal digital do computador em uma forma passível de ser transmitida pelo meio. Estes dispositivos são chamados de MODEMS. 2/92/23

3 Prof. André Y. Kusumoto MODEM Conceitos Formado pela contração das palavras MOdulador e DEModulador; É um equipamento bidirecional que, instalado nas duas extremidades de um canal de comunicação de dados, tem por função adequar um sinal binário oriundo de um computador às características da linha. Este equipamento executa uma transformação, por modulação (modem analógico) ou codificação (modem digital), dos sinais digitais emitidos pelo computador, gerando sinais analógicos adequados à transmissão sobre uma linha telefônica. No destino, um equipamento igual a este demodula (modem analógico) ou decodifica (modem digital) a informação, entregando o sinal digital restaurado ao equipamento terminal a ele associado. Existem no mercado dois tipos de modems: os ANALÓGICOS e os DIGITAIS. 3/93/23

4 Prof. André Y. Kusumoto MODEM Modems Analógicos São equipamentos que realizam o processo de MODULAÇÃO para que os sinais digitais possam trafegar pelo meio telefônico. Modems Digitais São equipamentos que realizam uma codificação no sinal digital visando adequá-lo à transmissão em uma linha física. A codificação é uma mudança na representação do sinal digital, transformando o próprio sinal digital oriundo do ETD em um outro sinal mais adequado às condições da linha. Rigorosamente, este tipo de equipamento não deveria ser chamado de modem, uma vez que não realiza a modulação/demodulação do sinal digital. 4/94/23

5 Prof. André Y. Kusumoto Modulação Constitui-se na técnica empregada para modificar um sinal com a finalidade de possibilitar o transporte de informação através do canal de comunicação e recuperar o sinal, na sua forma original, na outra extremidade. A modulação pode ser feita variando a amplitude, frequência ou fase da onda portadora, isoladamente ou conjuntamente Período: tempo para montagem de um ciclo completo da portadora Frequência: quantidade de vezes por segundo em que o sinal sofre alterações de no seu estado. É medida em Hertz (Hz). Fase : período de tempo decorrido entre o início dos tempos (posição 0,0 do gráfico) e o início do próximo ciclo. A fase é medida em graus. Período 5/95/23

6 Prof. André Y. Kusumoto Modulação FSK Técnicas de modulação A modulação FSK (Frequency Shift Keying Modulação por Desvio de Frequência) consiste em se alterar a frequência da portadora de acordo com a informação a ser transmitida. No caso de comunicação de dados, quando se deseja enviar o bit 1, transmite-se a própria portadora sem alterar a sua frequência Para o bit 0, a frequência da portadora é alterada para uma frequência mais alta durante o período de duração de um bit. Na falta de dados para transmitir, o modem fica na condição de marca, isto é, emitindo na linha a própria portadora (condição de portadora constante). 6/96/23

7 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas de modulação Modulação PSK - (Phase Shift Keying Modulação por Desvio de Fase) A modulação PSK (Phase Shift Keying Modulação por Desvio de Fase) consiste em variar a fase portadora de acordo com os dados a serem transmitidos. Ao bit "0" corresponde a fase 0º e ao bit "1" corresponde a fase 180º da portadora. Modulação DPSK - (Differential Phase Shift Keying Modulação por Desvio de Fase Diferencial) Éuma variante da PSK. Para cada bit 0, efetua-se uma inversão de 180º na fase da portadora e, no bit 1, não se altera a fase. 7/97/23

8 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas de modulação Modulação QAM - (Quadrature Amplitude Modulation Modulação por Amplitude em Quadratura) É um sistema otimizado de modulação, que modifica simultaneamente duas características da portadora: sua amplitude e sua fase. Com isso, obtêm-se grande rendimento e grande performance nas altas velocidades. Para cada grupo de quatro bits (TETRABIT), a portadora assume um valor de amplitude e fase, conforme tabela abaixo: 8/98/23

9 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas de modulação Modulação QAM - (Quadrature Amplitude Modulation Modulação por Amplitude em Quadratura) A modulação QAM também é conhecida como Modulação Combinada de Amplitude e Fase (AMPSK) 9/99/23

10 Prof. André Y. Kusumoto Nível de Enlace A comunicação entre dois equipamentos geograficamente separados envolve uma infraestrutura física de comunicação que é formada pela interligação, ponto-a-ponto, de vários pontos intermediários Enlace (link) Pode existir um número variado de enlaces (entre origem e destino), cada um com um diferente tipo de tecnologia de interconexão Composto por um meio físico par trançado, fibra óptica ou o próprio ar Pode ser dedicado (ponto-a-ponto) ou compartilhado (broadcast) Ex. Viagem SP-Paris Objetivo principal fornecer uma comunicação eficiente e confiável entre dois pontos adjacentes 10/23

11 Prof. André Y. Kusumoto Enquadramento Quadros (frames) cabeçalho + dados Controle lógico do enlace Delimitar onde um quadro inicia, o que forma o cabeçalho e o que são dados Marcas especiais de início e fim, marca de início seguida pelo tamanho do quadro ou ainda uma marca de início e um silêncio (repouso) no final da transmissão. Endereçamento Enlaces compartilhados (broadcast) Identificar o destino Endereço físico MAC (Media Access Control) Address Cabeçalho da camada de enlace Endereço de origem e destino 11/23

12 Prof. André Y. Kusumoto Controle lógico do enlace Detecção e correção de erros A comunicação entre dois pontos é suscetível a erros Detectar e descartar ou Detectar e corrigir Inserção de bits de redundância - verificação 12/23

13 Prof. André Y. Kusumoto Definição Métodos de detecção e correção de erros A ocorrência de erros em uma transmissão de dados, é motivada por diversas causas, como por exemplo, ruído, falha na sincronização do receptor em relação ao transmissor, defeitos nos componente, etc. Um equipamento deve ser capaz de detectar erros e, eventualmente, até corrigi-los. 13/9

14 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas para Detecção de Erros Baseados no uso de uma função de cálculo, usando o conjunto de dados a serem transmitidos como seu parâmetro de entrada O transmissor efetua o cálculo dessa função e envia junto aos dados. O destino ao receber os dados, realiza o mesmo cálculo e compara com o resultado com o valor recebido 14/23

15 Prof. André Y. Kusumoto Cálculo de Paridade Caractere Técnicas para Detecção de Erros Esta técnica consiste em acrescentar um bit extra ao caractere, provocando um número par (ou impar) em relação ao número total de bits 1 s. O receptor calcula um novo bit de paridade para cada caractere em cima dos bits recebidos e compara este bit com aquele enviado pelo transmissor. Se forem iguais, a transmissão é considerada correta; se não, haverá necessidade de retransmissão do caractere. Incapaz de detectar erros aos pares. Paridade Par Paridade Impar Caractere Bit de Paridade Seqüência a Transmitir Caractere Bit de Paridade Seqüência a Transmitir /23

16 Prof. André Y. Kusumoto Método da Paridade Combinada A paridade vertical, denominada VRC (Vertical Redundancy Checking), consiste em acrescentar um bit de paridade para cada caractere transmitido. A paridade longitudinal (ou paridade horizontal), denominada LRC (Longitudinal Redundancy Checking), consiste em acrescentar um bit de paridade para cada nível (posição) de bit dentro do byte de um bloco. A utilização desses dois métodos (VRC + LRC) em conjunto, dá-se o nome de paridade combinada. A paridade combinada possibilita a formação de um BCC (Block Check Character), obtido de todos bits formados pela paridade horizontal. Quando a mensagem chegar ao seu destino, o equipamento receptor calcula um novo BCC a partir dos bits recebidos e compara-o com o BCC recebido ao final da mensagem. Ocorrendo a igualdade entre esses BCCs, a mensagem recebida será considerada correta, sendo aceita e processada. Caso contrário, a mensagem será considerada incorreta, pedindo-se, assim, a retransmissão da mensagem. Se após várias retransmissões o erro ainda persistir, o terminal solicita intervenção do operador. 16/9

17 Prof. André Y. Kusumoto Método da Paridade Combinada Vejamos a transmissão do texto MENSAGEM, utilizando paridade par, com código ASCII. Texto recebido sem erro M E N S A G E M BCC Bit Bit VRC => <= LRC 17/9

18 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas para Detecção de Erros Soma de Verificação (Checksum) Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b. A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário. O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum O receptor agrupa os dados recebidos em k bits. Depois efetua a soma, inclusive com o checksum. O complemento de 1 do resultado desta soma deve ser igual a zero (ausência de erros) 18/16

19 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas para Detecção de Erros Soma de Verificação (Checksum) Dados a serem transmitidos: Transmissor Soma checksum Transmissão: k = = = = 0 Transporte de = 1 Transporte de 1 Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b. A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário. O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum O receptor agrupa os dados recebidos em k bits. Depois efetua a soma, inclusive com o checksum. O complemento de 1 do resultado desta soma deve ser igual a zero (ausência de erros) 19/16

20 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas para Detecção de Erros Soma de Verificação (Checksum) Dados a serem transmitidos: Transmissor Soma checksum Transmissão: k = = = = 0 Transporte de = 1 Transporte de 1 Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b. A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário. O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum O receptor agrupa os dados recebidos em k bits. Depois efetua a soma, inclusive com o checksum. O complemento de 1 do resultado desta soma deve ser igual a zero (ausência de erros) 20/16

21 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas para Detecção de Erros Soma de Verificação (Checksum) Dados a serem transmitidos: Transmissor Soma checksum Transmissão: k = = = = 0 Transporte de = 1 Transporte de 1 Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b. A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário. O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum O receptor agrupa os dados recebidos em k bits. Depois efetua a soma, inclusive com o checksum. O complemento de 1 do resultado desta soma deve ser igual a zero (ausência de erros) 21/16

22 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas para Detecção de Erros Soma de Verificação (Checksum) Dados a serem transmitidos: Transmissor Soma checksum k = 8 Transmissão: = = = 0 Transporte de = 1 Transporte de 1 Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b. A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário. O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum O receptor agrupa os dados recebidos em k bits. Depois efetua a soma, inclusive com o checksum. O complemento de 1 do resultado desta soma deve ser igual a zero (ausência de erros) 22/16

23 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas para Detecção de Erros Soma de Verificação (Checksum) Dados a serem transmitidos: Transmissor Transmissão: Receptor Soma checksum Soma checksum k = = = = 0 Transporte de = 1 Transporte de 1 Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b. A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário. O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum O receptor agrupa os dados recebidos em k bits. Depois efetua a soma, inclusive com o checksum. O complemento de 1 do resultado desta soma deve ser igual a zero (ausência de erros) 23/16

24 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas para Detecção de Erros Soma de Verificação (Checksum) Dados a serem transmitidos: Transmissor Transmissão: Receptor Soma checksum Soma checksum k = = = = 0 Transporte de = 1 Transporte de 1 Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b. A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário. O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum O receptor agrupa os dados recebidos em k bits. Depois efetua a soma, inclusive com o checksum. O complemento de 1 do resultado desta soma deve ser igual a zero (ausência de erros) 24/16

25 Prof. André Y. Kusumoto Técnicas para Detecção de Erros Soma de Verificação (Checksum) Dados a serem transmitidos: Transmissor Transmissão: Receptor Soma checksum Soma checksum k = 8 Se ZERO, OK! = = = 0 Transporte de = 1 Transporte de 1 Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b. A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário. O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum O receptor agrupa os dados recebidos em k bits. Depois efetua a soma, inclusive com o checksum. O complemento de 1 do resultado desta soma deve ser igual a zero (ausência de erros) 25/16

26 Prof. André Y. Kusumoto Referências GALLO, M. A.; HANCOCK, W. M. Comunicação entre computadores e tecnologias de rede. Thomson, ALVES, L. Comunicação de dados. Makron Books, McGraw-Hill, SILVEIRA, J. L. Comunicação de dados e sistemas de teleprocessamento. MAKRON, McGraw-Hill, 1991.