Multiplexação por Divisão de Tempo UNIP. Renê Furtado Felix.

Transcrição

1 Multiplexação por Divisão de Tempo UNIP

2 Comunicação Serial Como funciona a comunicação serial? Você sabe que a maioria dos PCs têm portas seriais e paralelas. Você também sabe que a eletricidade só pode se mover em uma velocidade. Redes Físicas e Logicas 2

3 Comunicação Serial Como funciona a comunicação serial? Com uma conexão serial, as informações são enviadas pelo fio, um bit de dados por vez. O conector serial de 9 pinos na maioria dos PCs usa dois fios, um em cada sentido, para a comunicação de dados, além de fios adicionais para controlar o fluxo de informações. Redes Físicas e Logicas 3

4 Comunicação Serial Como funciona a comunicação serial? Uma conexão paralela envia os bits por mais fios simultaneamente. No caso da porta paralela de 25 pinos do seu PC, há oito fios que transportam dados para transportar 8 bits simultaneamente. O link paralelo, em teoria, transfere dados oito vezes mais rapidamente do que uma conexão serial. Dessa forma, com base nessa teoria, uma conexão paralelo envia um byte no momento em que uma conexão serial envia um bit. Redes Físicas e Logicas 4

5 Comunicação Serial Como funciona a comunicação serial? Essa explicação suscita algumas questões. O que significa, em teoria, mais rápido? Se o paralelo for mais rápido que a serial, ele será mais apropriado à conexão com uma WAN? Na verdade, esses links seriais costumam ser ajustados em uma velocidade consideravelmente maior que os links paralelos, e eles conseguem uma taxa de dados maior, por conta de dois fatores que afetam a comunicação paralela: Diferença de clock e; Interferência de linha cruzada. Redes Físicas e Logicas 5

6 Comunicação Serial Como funciona a comunicação serial? Diferença de Clock. Redes Físicas e Logicas 6

7 Comunicação Serial Como funciona a comunicação serial? Interferência da comunicação Paralela. Redes Físicas e Logicas 7

8 Diferença de clock. Comunicação Serial Em uma conexão paralela, é errado supor que os 8 bits que saem do remetente juntos cheguem ao destinatário juntos. Uma diferença de clock excedente não é comum. A extremidade receptora deve sincronizar-se com o transmissor e aguardar a chegada de todos os bits. Quanto mais fios você utilizar e quanto mais longe chegar a conexão, mais problemas haverá, além da presença do atraso. As conexões seriais exigem menos fios e cabos. Elas ocupam menos espaço e podem ser mais bem isoladas da interferência entre fios e cabos. A maioria não necessitam de sincronia com clock. Redes Físicas e Logicas 8

9 Comunicação Serial Padrões de comunicação serial. Todas as comunicações de longa distância e a maioria das redes de computadores usa conexões seriais, porque o custo do cabo e as dificuldades de sincronização tornam as conexões paralelas impraticáveis. Além disso, os cabos seriais podem ser mais longos que os cabos paralelos, porque há muito menos interação (linha cruzada) entre os condutores no cabo. Há várias formas de atravessar a WAN, mas o roteador de recepção usa o mesmo protocolo de comunicação para desencapsular o quadro quando ele chega. Redes Físicas e Logicas 9

10 Comunicação Serial Padrões de comunicação serial. A figura é uma representação simples de uma comunicação serial. Redes Físicas e Logicas 10

11 Comunicação Serial Padrões de comunicação serial. Existem três padrões de comunicação serial importantes que afetam as conexões entre rede local e WAN: RS-232 grande parte das portas seriais em computadores pessoais é compatível com os padrões RS-232C ou RS-422 e RS-423. São usados conectores de 9 e de 25 pinos. Muitos dispositivos de rede utilizam conectores RJ-45 que também são compatíveis com o padrão RS-232. V.35 normalmente utilizado na comunicação entre modem e multiplexador, este padrão ITU para alta velocidade e troca de dados síncrona, integra a largura de banda de vários circuitos telefônicos. HSSI Uma High-Speed Serial Interface (HSSI) suporta taxas de transmissão de até 52 Mb/s. Os engenheiros usam HSSI para conectar roteadores em redes locais a WANs em linhas de alta velocidade, como linhas T3. Redes Físicas e Logicas 11

12 Comunicação Serial Padrões de comunicação serial. A figura mostra um exemplo de um conector RS-232. Redes Físicas e Logicas 12

13 Multiplexação por divisão de tempo TDM TDM transmite dois ou mais canais pelo mesmo link, alocando um intervalo diferente (slot de tempo) para a transmissão de cada canal. Na verdade, os canais revezam a utilização do link. TDM é um conceito da camada física. Ele não tem nada a ver com o futuro das informações multiplexadas no canal de saída do comando. TDM é independente do protocolo de Camada 2 que possa ser utilizado pelos canais de input. A TDM aumenta a capacidade do link de transmissão, dividindo o tempo em intervalos menores para que o link transporte os bits de várias origens de input, o que aumenta efetivamente o número de bits transmitidos por segundo. Redes Físicas e Logicas 13

14 Multiplexação por divisão de tempo A Bell Laboratories inventou a multiplexação por divisão de tempo (TDM, time division multiplexing) para maximizar a quantidade de tráfego de voz transmitido por um meio. Redes Físicas e Logicas 14

15 Multiplexação por divisão de tempo Em nosso exemplo, um multiplexador (MUX) no transmissor aceita três sinais distintos. O MUX divide todo sinal em segmentos. O MUX coloca cada segmento em um único canal, inserindo cada segmento em um slot de tempo. Um MUX na extremidade de recepção reagrupa o fluxo TDM em três fluxos de dados distintos com base exclusivamente no timing de chegada de cada bit. Uma técnica chamada entrelaçamento de bits controla o número e a sequência dos bits de cada transmissão específica para que eles possam ser reagrupados de maneira rápida e eficiente em sua forma original durante o recebimento. O entrelaçamento de bits realiza as mesmas funções, mas como há oito bits em cada byte, o processo precisa de um slot de tempo maior. Redes Físicas e Logicas 15

16 Multiplexação por divisão de tempo Multiplexação estatística por divisão de tempo. A Multiplexação estatística por divisão de tempo (STDM, Statistical time-division multiplexing) foi desenvolvida para superar o desperdício de slot intermitente, o slot de tempo continua alocado, mesmo quando o canal não tem nenhum dado a ser transmitido. Isso é uma deficiência. A STDM utiliza um slot de tempo variável, o que permite aos canais competir por qualquer espaço livre. Ele emprega uma memória de buffer que armazena temporariamente os dados durante períodos de pico do tráfego. A STDM não desperdiça tempo de linha de alta velocidade com canais inativos que utilizam esse esquema. A STDM exige que cada transmissão transporte informações de identificação (um identificador de canal). Redes Físicas e Logicas 16

17 Multiplexação por divisão de tempo Multiplexação estatística por divisão de tempo. Entendendo Melhor! Redes Físicas e Logicas 17

18 Multiplexação por divisão de tempo Exemplos de TDM ISDN e SONET Um exemplo de uma tecnologia que utiliza a TDM síncrona é a ISDN. A ISDN basic rate (BRI) tem três canais que consistem em dois canais B de 64 kb/s (B1 e B2) e um canal D de 16 kb/s. A TDM tem nove slots de tempo, repetidos na sequência mostrada na figura. Redes Físicas e Logicas 18

19 Multiplexação por divisão de tempo SONET e SDH Em uma escala maior, o setor de telecomunicação utiliza o padrão SONET ou SDH no transporte óptico dos dados TDM. O SONET, utilizado na América do Norte, e o SDH, utilizado nos demais lugares, são dois padrões muito semelhantes que especificam parâmetros de interface, taxas, formatos de quadros, métodos de multiplexação e gerenciamento de TDM síncrono por fibra. Redes Físicas e Logicas 19

20 Multiplexação por divisão de tempo SONET e SDH A figura exibe um exemplo de TDM estatística. SONET/SDH usa n fluxos de bits, multiplexa e modula o sinal de maneira óptica, envia utilizando um dispositivo emissor de luz em fibra com uma taxa de bits igual a (taxa de bits recebidos) x n. Dessa forma, o tráfego recebido no multiplexador SONET de quatro locais a 2,5 Gb/s sai como um único fluxo a 4 x 2,5 Gb/s ou 10 Gb/s. Esse princípio está ilustrado na figura, que mostra um aumento na taxa de bits de quatro vezes o slot de tempo. Redes Físicas e Logicas 20

21 Multiplexação por divisão de tempo DS0. A unidade original utilizada em chamadas telefônicas de multiplexação é de 64 kb/s, o que representa uma chamada telefônica. Isso é conhecido como DS-0 ou DS0 (nível de sinal digital igual a zero). A hierarquia em nível de sinal para chamadas telefônicas de multiplexação é mostrada na tabela. Como adendo, embora seja comum a referência a uma transmissão a 1,544 Mb/s como T1, é mais correto se referir a ela como DS1. Redes Físicas e Logicas 21

22 Multiplexação por divisão de tempo Hierarquia de operadora-t A operadora T se refere ao grupo de DS0s. Por exemplo, um T1 = 24 DS0s, um T1C = 48 DS0s (ou 2 T1s) e assim por diante. A figura mostra uma hierarquia de infra-estrutura de operadora T. A hierarquia de operadora E é semelhante. Redes Físicas e Logicas 22

23 BIBLIOGRAFIA Redes Físicas e Logicas 23