Baixe Comunicação dados e outras Notas de estudo em PDF para Mecatrônica, somente na Docsity! Comunicação de DadOs Antonio G. Thomé ThomeQnce.ufr.br 021 9956-4800 ______________________________________________________ Comunicação de Dados - Celso Cardoso Neto e Antonio G. Thomé COMUNICAÇÃO DE DADOS I - INTRODUÇÃO.................................................................................................................... 3 I.1 HISTÓRICO X CRONOLOGIA ......................................................................................... 3 I.2 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES....................................................................................... 3 I.3 OBJETIVOS E CARACTERIZAÇÃO DAS REDES......................................................... 3 I.4 FATORES FAVORÁVEIS E DESFAVORÁVEIS NO AMBIENTE DE REDES............... 4 I.5 ARQUITETURA CLIENTE-SERVIDOR............................................................................ 5 I.6 ABORDAGENS SOBRE A COMUNICAÇÃO DE REDE................................................. 6 II – COMUNICAÇÃO DE DADOS........................................................................................ 9 II.1 REPRESENTAÇÃO DOS DADOS.................................................................................. 9 II.2 TIPOS DE SINAL (DIGITAL E ANALÓGICO) ................................................................ 9 II.3 PROCESSAMENTO DE DADOS (P&D)......................................................................... 9 II.4 TELEPROCESSAMENTO............................................................................................... 9 II.5 MODALIDADES DE PROCESSAMENTO...................................................................... 9 II.6 REDE DE TRANSMISSÃO DE DADOS........................................................................ 10 II.7 TIPOS DE TRANSMISSÃO ........................................................................................... 10 II.8 MODULAÇÃO - MODEM............................................................................................... 11 II.9 INTERFACE DE COMUNICAÇÃO DE DADOS............................................................ 15 II.10 LIGAÇÃO DEDICADA X LIGAÇÃO COMUTADA ..................................................... 16 II.11 DECIBEL – GANHO OU ATENUAÇÃO...................................................................... 17 II.12 MULTIPLEXAÇÃO....................................................................................................... 18 II.13 CONCENTRADOR/CONVERSOR.............................................................................. 18 II.14 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO......................................................................... 18 II.15 MEIOS DE TRANSMISSÃO ........................................................................................ 23 5 I.5 ARQUITETURA CLIENTE-SERVIDOR Uma rede consiste de vários computadores interconectados através de placas que funcionam como interfaces através de cabos especiais. Uma rede permite que discos e impressoras que não façam parte de um computador sejam vistas por aplicações como se deste computador fizessem parte. Isto é possível através de novas letras que denominam drives (F:, G:, por exemplo) e portas de impressoras (LPT2, LPT3, já que LPT1 normalmente faz referência à impressora local). Assim, aplicações podem tratar todos os discos e impressoras como se fizessem parte daquele computador, mesmo que fisicamente estejam conectados a outra máquina. REDE COM SERVIDOR DEDICADO Nesta arquitetura, o SERVIDOR é um computador dedicado para gerenciar os recursos da rede, normalmente em posição central. Outros computadores, denominados CLIENTES, acessam este servidor central para aplicações, dados e espaço em disco, que por sua vez, gerencia o compartilhamento das aplicações e arquivos de dados entre clientes utilizando estes recursos. Servidores também manipulam recursos de impressão através do armazenamento de jobs de impressão até que as impressoras estejam disponíveis, e não direcionam estes jobs para suas respectivas impressoras de destino. • BD NO SERVIDOR + ESTAÇÃO DE TRABALHO ü computador que executa o BD no servidor realiza o trabalho pesado e passa os resultados para a estação CLIENTE, que enviou a solicitação • software CLIENTE/SERVIDOR ü pode fornecer ao usuário na estação CLIENTE respostas mais rápidas, minimizando a carga de tráfego na LAN e o custo dos computadores Numa rede ponto-a-ponto não existe um servidor dedicado, qualquer computador com um disco rígido é um servidor potencial. Computadores da rede oferece aplicações, arquivos, impressoras e espaço em disco para outros computadores. Numa rede ponto- a-ponto os recursos são compartilhados pelo computador onde os recursos estão residentes, não sendo locados num computador central. REDE PONTO-A-PONTO 6 I.6 ABORDAGENS SOBRE A COMUNICAÇÃO DE REDE As redes de comunicação utilizam técnicas de comutação que permitem a transmissão de voz, dados, imagem ou serviços integrados, independentes do tipo de conexão que façam, seja entre computadores ou entre terminais e computadores. Os principais tipos de comutação são : circuitos, pacotes e células. COMUTAÇÃO DE CII RCUII TOS É o tipo mais antigo, opera formando uma conexão dedicada (circuito) entre duas pontas. O exemplo clássico é a Rede Pública de Telefonia. É também conhecida como REDE BASEADA EM CONEXÃO. São características da comutação de circuitos : • Uma chamada telefônica estabelece um circuito de linha de quem telefona, através de uma central de comutação local, passando por linhas do tronco, até uma central de comutação remota e, finalmente, ao destinatário da chamada. • Enquanto o circuito estiver aberto, o equipamento telefônico testa o microfone várias vezes, converte os sinais para o formato digital e os transmite através do circuito para o receptor. • O transmissor tem a garantia de que os sinais serão distribuídos e reproduzidos, pois o circuito oferece um percurso de dados seguro, de 64 Kbps, o mínimo necessário para o envio de voz digitalizada. • São vantagens da comutação de circuitos : ü capacidade segura. Uma vez que o circuito é estabelecido, nenhuma outra atividade de rede poderá reduzir a capacidade do circuito, ü é transparente ao tipo de informação, ü custos baixos e ü gerenciamento simples. • São desvantagens da comutação de circuitos : ü falta de qualidade, particularmente quando parte de seus componentes é analógica, ü não implementa a detecção e correção de erros, ü custo alto, ü preço fixo, independente do tráfego, ü limitação no que diz respeito à faixa de transmissão, de 300 a 3.400 Hz. COMUTAÇÃO DE PACOTES Engloba dois esquemas : 1) REDES SEM CONEXÃO. 2) REDES COM CONEXÃO. 7 COMUTAÇÃO DE PACOTES // REDES SEM CONEXÃO É conhecida por REDES SEM CONEXÃO, devido ao fato de não haver uma conexão “fim-a-fim” entre origem e destino. São suas características : • Utilizando o TCP/IP, o principal exemplo é a INTERNET, que usa em nível de REDE o protocolo IP, operando de forma “assíncrona” e executando a função do roteamento, sem confirmações ou controle de fluxo. • A Novell NetWare, uma das tecnologias de redes locais, utiliza o IPX como protocolo de nível REDE, também usando esta técnica de comutação. • Este esquema, conhecido como DATAGRAMA, constitui um serviço sem conexão, utilizando a técnica de comutação de pacotes, no qual um HOST (ALFA), para enviar seus dados, conecta-se ao nó de comutação através de um meio físico. • Considerando a figura, para o host ALFA se comunicar com o host BETA não há nenhum procedimento de chamada; os dados são enviados de ALFA para BETA, fragmentados em unidades de informação denominadas DATAGRAMAS. O host ALFA envia seus DATAGRAMAS diretamente ao nó de comutação, ao qual está diretamente conectado. O nó de comutação executa o algoritmo de roteamento e envia os datagramas recebidos ao próximo nó. Este processo é repetido sucessivamente até o nó ao qual está conectado o host de destino (BETA). • Cabe ressaltar que, não havendo conexão entre origem e destino, nesta técnica de comutação não há rotinas de confirmação, detecção ou correção de erros, ficando estas tarefas a cargo de protocolos de nível superior, geralmente aqueles da camada de TRANSPORTE. Convém destacar também que não havendo controle de fluxo, pode ocorrer duplicação, perda, atraso ou mesmo chegada dos DATAGRAMAS fora de ordem. • São vantagens deste tipo de comutação de pacotes : ü alto compartilhamento dos meios de transmissão, considerando que um DATAGRAMA ocupa apenas o necessário do meio de transmissão não havendo reserva do mesmo, sendo utilizado apenas quando existe informação a ser transmitida; ü flexibilidade, tendo em vista que os protocolos que utilizam esta técnica de comutação podem ser encapsulados em diferentes tecnologias em nível de ENLACE, como HDLC ou PPP ou mesmo X.25 e FRAME RELAY, podendo ser transportados inclusive por células ATM. • São desvantagens deste tipo de comutação de pacotes : ü a tecnologia é restrita a dados, não podendo ser utilizada em sistemas de voz ou imagem tendo em vista a possibilidade de ocorrerem retardos para os datagramas de uma mesma mensagem; ü a recepção dos datagramas pode acontecer na ordem diferente da transmissão. Os datagramas podem ser entregues no ponto de destino não necessariamente na mesma ordem em que foram transmitidos. Desta forma, há necessidade da existência de um mecanismo de seqüenciamento que permita a recuperação da mensagem transmitida. 10 II.6 REDE DE TRANSMISSÃO DE DADOS Uma Rede de Transmissão de Dados, também conhecida com Sistema de Comunicação de Dados, é constituído de HARDWARE, SOFTWARE (sistema operacional, protocolo e aplicativos) e uma ESTRUTURA DE COMUNICAÇÃO que dá suporte à transmissão. II.7 TIPOS DE TRANSMISSÃO TRANSMII SSÃO ASSÍÍ NCRONA X TRANSMII SSÃO SÍÍ NCRONA Na transmissão ASSÍNCRONA, para cada caractere a ser transmitido, utiliza-se um elemento de sinalização para indicar início do caractere (START) e um outro para indicar o término do caractere (STOP). O START (bit de partida) corresponde a uma interrupção do sinal na linha e o STOP (bit de parada), à condição de marca ou repouso, isto é, à existência do sinal na linha (normalmente o STOP corresponde a 1,4 ou 2,0 vezes o tempo de START), conforme ilustrado a seguir. Cada caractere, independente do código adotado, recebe bits adicionais, que indicarão o início e o fim dos mesmos. Pelo bit START, o receptor será avisado da transmissão de um caractere com antecedência suficiente para que possa, através de se próprio clock, sincronizar seus circuitos elétricos para ler cada bit no momento adequado. O termo “ASSINCRONO” é utilizado como referência à irregularidade dos instantes de ocorrência dos caracteres, isto é, o tempo decorrido entre dois caracteres (TEMPO DE REPOUSO) que pode ser variado pelo equipamento transmissor sem que o equipamento receptor tome conhecimento. O ritmo de transmissão assíncrono, apesar da emissão dos caracteres ser irregular, possui um sincronismo ao nível dos bits que compõem o caractere (obtido pela identificação do START), pois o equipamento receptor deve necessariamente conhecer os instantes que separam os bits dentro do caractere. A transmissão ASSÍNCRONA é caracterizada pela possibilidade de ser iniciada a qualquer tempo, sem limitação de tamanho de mensagem. Devido a possíveis erros de sincronismo, a transmissão assíncrona é normalmente utilizada em transmissões de dados com baixas taxas de sinalização binária. Os equipamentos assíncronos têm, normalmente, um custo bem menor que os equipamentos síncronos por serem de fabricação mais simples. A grande desvantagem da transmissão assíncrona é a má utilização do canal, já que os caracteres são transmitidos irregularmente espaçados no tempo, além do alto overhead (bits de controle adicionais à informação), ocasionando uma baixa eficiência na transmissão. Exemplificando, no caso do código EBCDIC (8 bits), acrescentando-se um bit de START e um de STOP (com duração de pulso igual a 2 vezes o tamanho do START), teremos um total de 11 bits, ou seja 27% do total transmitido não é informação útil. 11 A transmissão SÍNCRONA é caracterizada pela possibilidade de transmitir um bloco inteiro com a dição de controles apenas no começo e fim do bloco. Por exemplo, os caracteres de controle do protocolo BSC (STX – “Start of TeXt”, ETX – “End of TeXt”). O bloco terá aproximadamente a seguinte configuração: TRANSMII SSÃO SERII AL X TRANSMII SSÃO PARALELA SERIAL - Transmissão de um bit por vez na unidade de tempo. Há necessidade de apenas 1 via. PARALELA - envio simultâneo de um conjunto de bits. Há necessidade de tantas vias quantos forem os bits utilizados. TRANSMII SSÃO SII MPLEX X TRANSMII SSÃO HALF--DUPLEX X TRANSMII SSÃO FULL--DUPLEX II.8 MODULAÇÃO - MODEM É um processo pelo qual uma ou mais características de uma onda denominada PORTADORA, são modificadas segundo um SINAL MODULANTE, que se caracteriza por ser a 12 informação que se deseja transportar através do meio de comunicação. No caso da transmissão de dados, é o sinal digital binário. A representação gráfica da sinalização é mostrada a seguir. Parâmetros como comprimento do cabo, interferência eletromagnética e perdas inerentes ao meio provocam distorções no sinal digital. A solução aponta para o emprego da modulação. A modulação pode ser feita variando amplitude, freqüência ou fase da ONDA PORTADORA. Os principais tipos de modulação utilizados em comunicação de dados são: FSK, PSK, DPSK e QAM. A modulação FSK (“Frequency Shift Keying”) consiste em se alterar a freqüência da PORTADORA de acordo com a informação a ser transmitida. Quando se envia do bit “1” , transmite- se a própria PORTADORA sem alterar sua freqüência, enquanto que para o bit “0”, a freqüência da portadora é alterada para uma freqüência mais alta. Na falta de dados para transmitir, o modem fica emitindo na linha a própria portadora. A modulação FSK é utilizada nas transmissões assíncronas de baixa velocidade. A principal vantagem da modulação FSK está relacionada à simplicidade dos modems; a principal desvantagem é a necessidade de uma relação sinal/ruído S/R muito elevada. A modulação PSK (“Phase Shift Keying”) consiste em se variar a fase da PORTADORA de acordo com a informação a ser transmitida. Às transmissões dos bits “0” e “1” corresponderão respectivamente as fases “0” e “180°” da PORTADORA. A modulação DPSK (“Differential Phase Shift Keying”) representa uma variante da ”PSK”, onde a cada bit não se associa a fase da PORTADORA, mas, sim, uma mudança ou não desta mesma fase. Assim, para cada bit “0” corresponderá uma inversão de “180°” na fase da PORTADORA e, ao bit “1”, não se altera a fase. A modulação “DPSK” tornou-se padrão (CCITT) para as transmissões síncronas. TÉCNII CAS MULTII NÍÍ VEL Nas técnicas vistas até o momento, verificamos que, para cada bit “0” ou “1” que se deseja transmitir, a PORTADORA sofre uma mudança em uma de suas características, ou seja, ocorrendo um novo "status" na PORTADORA provocado por um bit (0 ou 1). Estas técnicas são denominadas MONOBIT. Uma outra técnica, conhecida por DIBIT, consiste em imprimir à onda PORTADORA a informação de 2 bits no mesmo intervalo de tempo. Em conseqüência, para cada variação da PORTADORA, transmitem-se dois bits. 15 Os padrões internacionais são gerados pela ISO ("International Standards Organization") , uma organização de cunho não governamental, criada em 1946. Seus membros são organizações de padronização de deversos países, com destaque para a ANSI, nos Estados Unidos, a AFNOR na França e DIN na Alemanha. Outro grande no mundo das padronizações é o IEEE ("Institute of Electrical and Electronics Engineers"), que como o próprio nome diz, atua no desenvolvimento de padrões na área da engenharia elétrica e computação. O mundo da Internet possui seus próprios mecanismos de padronização. Quando a ARPANET foi implantada, o Departamento de Defesa norte-americano (DoD) criou um comitê, o qual em 1983 passou a ser denominado IAB ("Internet Activities Board" - mais tarde "Internet Architecture Board") . Em 1989, com o crescimento já exponencial da Internet, o IAB foi dividido em denominado IRTF ("Internet Research Task Force" e denominado IETF ("Internet Engineering Task Force) . MODEMS II NTELII GENTES // COMANDOS HAYES O termo MODEM INTELIGENTE é atribuído ao conjunto de comando executados pelos modems para desempenhar funções específicas. Assim, um programa rodando em um PC, por exemplo, pode emitir comandos para serem executados pelo modem. Os produtos mais populares nesta linha são da Hayes Microcomputer Products, cujos comandos são iniciados com a transmissão de um Attention Code (AT) para o modem, seguido por comando ou conjunto de comandos. Exemplificando : COMANDOS DESCRIÇÃO A Answer call D Dial a telephone number H Hang up telephone (on hook) or pick up telephone (off hook) P Pulse Dial T Touch-tone Dial Z Reset the modem II.9 INTERFACE DE COMUNICAÇÃO DE DADOS Enlace par a transmissão de dados 16 Onde DTE e DCE correspondem respectivamente a ETD (EQUIPAMENTO TERMINAL DE DADOS) e ECD (EQUIPAMENTO DE COMUNICAÇÃO DE DADOS, normalmente um modem). II NTERFACE NORMALII ZADA V.. 24 II NTERFACE V.. 35 – II NTERFACE SERII AL MAII S RÁPII DA V.35 é o padrão do ITU (antigo CCITT) descrito como “Transmissão de Dados a 48 kbps usando circuitos de banda de grupo de 60 --- 108 kHz. Basicamente, o V.35 é uma interface serial de alta velocidade projetada para suportar tanto altas taxas de dados como conectividade entre DTE em linhas digitais. Reconhecido pelo seu conector de 34 pinos, o V.35 combina a faixa de passagem de vários circuitos telefônicos para proporcionar alta velocidade na interface entre um DTE e um DCE e um CSU/DSU (Unidade de Serviço de Canal / Unidade de Serviço de Dados). Apesar de ser comumente usada para suportar velocidades variando entre 48 a 64 kbps, taxas muito mais altas são possíveis. Por exemplo, a distância máxima do cabo V.35 pode teoricamente chegar a 1200 m em velocidades de até 100 Mbps. A distância de fato vai depender do seu equipamento e do cabo. Para atingir tais velocidades a grandes distâncias, o V.35 combina seinais de tensão balanceados e não balanceados na mesma interface. II.10 LIGAÇÃO DEDICADA X LIGAÇ ÃO COMUTADA Na comunicação de dados um fluxo de dados pode ser estabelecido em um circuito o qual é configurado por meio de uma ligação permanente ou temporária entre dois ou mais ETD. CII RCUII TO DEDII CADO É caracterizado por um circuito que interliga dois ou mais ETDs (permanentes ou temporários), pré-determinados e de modo fixo, sendo dispensável qualquer comando de estabelecimento do circuito. De acordo com o número de ETDs conectados no mesmo circuito, o circuito dedicado pode ser: • ponto-a-ponto : circuito dedicado que interliga dois pontos • Multiponto : circuito dedicado que interliga mais de dois pontos Geralmente, apresentam os seguintes atributos: • tempo de conexão ou de estabelecimento de ligação, nulo • qualidade de transmissão conhecida e razoavelmente constante 17 • eficiência de transmissão depende da qualidade de transmissão e do protocolo adotado • transparência a códigos e protocolos • tarifas fixas, dependentes da distância, independentes da utilização • retardo de transmissão dependente dos meios de comunicação CII RCUII TO COMUTADO É caracterizado por um circuito que interliga um assinante a outro, à sua escolha, enquanto dura uma chamada,. Este circuito é estabelecido: • entre dois ETDs, por iniciativa de um deles; • o ETD chamador comanda o início de uma ligação com um outro ETD; • o ETD chamado é escolhido pelo ETD chamador; a ligação é temporária, enquanto dura a troca de dados; • a ligação é desfeita por iniciativa de qualquer um dos dois ETDs. Geralmente, apresentam os seguintes atributos: • tempo de conexão não é desprezível (segundos) • qualidade de transmissão pode variar de uma ligação para outra • eficiência de transmissão depende do protocolo • retardo de transmissão dependente do meio de transmissão e do protocolo • tarifas dependem da distância e da utilização (duração e quantidade de chamadas, volume transmitido) • podem ser estabelecidos utilizando-se redes comutadas • uma rede comutada compõe-se de centrais de comutação e meios de comunicação Exemplo de rede comutada: REDE PÚBLICA DE TELEFONIA. II.11 D ECIBEL – GANHO OU ATENUAÇÃO Em Telecomunicações, utilizam-se escalas logarítmicas para medir relações entre potências de sinais elétricos como conseqüência das grandes variações existentes entre os sinais elétricos. Exemplificando, uma variação de 1 para 10.000 corresponde em logaritmos decimais a 0 para 4. Um circuito elétrico pode apresentar uma ATENUAÇÃO ou GANHO no sinal. A ATENUAÇÃO significa que a potência do sinal de saída é menor que a do sinal de entrada, e GANHO que a potência do sinal de saída é maior que a do sinal de entrada. DB (( DECIIIBEL)) ( 1 ) Ambas as potências (entrada e saída) devem estar na mesma unidade. ( 2 ) “dB” exprime a comparação entre duas potências (valor relativo), não significando valor absoluto Obs : ( 3 ) Cada aumento de 3dB equivale a aumentar 2 vezes a potência, isto é, 10 log (2P/P) = 3 dB 20 byte (caractere) por serem HALF e FULL-DUPLEX, independentes dos códigos, permitem blocos de tamanho maior. São exemplos típicos SDLC, BDLC, HDLC e X.25. PROTOCOLO SDLC Desenvolvido pela IBM em 1974 para atender a arquitetura SNA (“Systems Network Architecture”) em transmissões HALF ou FULL-DUPLEX, este protocolo pode operar em linhas comutadas ou permanentes, ponto-a-ponto ou multiponto, com uma estrutura de quadros (ou frames), no seguinte formato: FLAG - byte padrão 01111110 delimita o início e o fim do quadro ENDEREÇO - Endereço da estação secundária que está recebendo ou enviando o quadro para a estação principal. CONTROLE - Identifica o tipo do quadro que está sendo enviado, se de informação, de supervisão ou não numerado. INFORMAÇÃO - Informação propriamente dita FCS - Frame Checking Sequence”- teste de redundância de 16 bits usado para detecção de erros, determinado usando o CRC-16, o polinômio x16 + x12 + x5 + 1 PROTOCOLO HDLC Desenvolvido pela ISO em 1979 visando a padronização de um protocolo orientado a bit para transmissão de dados síncrono HALF ou FULL-DUPLEX, possui uma estrutura semelhante ao SDLC, podendo operar em linhas comutadas ou permanentes, ponto-a-ponto ou multiponto. PROTOCOLO X.. 25 O protocolo X.25 foi definido pelo CCITT como interface padrão entre DCEs para redes de dados comutadas chaveadas (“switched”) por pacotes, conhecida como Recomendação da Série X. Este fato ocorreu tendo por objetivo possibilitar aos fabricantes de computadores e equipamentos de transmissão de dados o desenvolvimento de hardware e software para ligação de um computador a qualquer rede pública do mundo, além de facilitar o trabalho de interconexão de redes. O protocolo X.25 pertence à categioria dos protocolos orientados a bit, operando de acordo com as três primeiras camadas do modelo OSI/ISO, definindo uma disciplina de comunicação entre terminais e rede pública ou privada, regularizando o estabelecimento de chamada, transmissão de dados, desconexão e controle do fluxo de dados. Normalmente, as redes de comutação por pacotes caracterizam-se por um compartilhamento eficiente dos recursos da rede entre diversos usuários e pela aplicação de tarifas baseadas no volume efetivo de dados transmitidos. A técnica de pacotes proporciona um elevado padrão de qualidade. A determinação do caminho mais adequado para transmissão de um conjunto de pacotes permite contornar situações adversas decorrentes de falhas no sistema ou de rotas congestionadas. A Recomendação CCITT X.25 define três níveis de interface DTE/DCE (“Data Terminal Equipment / Data Communication Equipment”): físico, enlace e pacote, fornecendo o uso das redes de pacotes para funções X.25 --- um exemplo de DTE seria um PC servidor ou “desktop”. 21 O nível FÍSICO define as características mecânicas, elétricas da interface do terminal e da rede. O padrão adotado é a interface serial RS-232-C, adotada internacionalmente pelo CCITT como V24. Para as velocidades de acesso superiores a 64 Kbps, a interface utilizada é a V35 ou V36 (V.11). O nível FÍSICO define o controle e o circuito físico entre o usuário DTE e DCE. As funções de controle incluem ativação, manutenção e desativação de um circuito físico entre o dispositivo de comunicação (DTE) e o circuito de comunicação (DCE). O nível ENLACE ou de QUADROS usa o “Link Access Procedure” para assegurar a integridade dos dados e o controle das informações que são trocadas entre o DTE e o DCE através do nível físico. Estas funções incluem a formatação dos dados e o primeiro nível dos procedimentos de recuperação. As características deste nível são baseadas no HDLC. O nível ENLACE estabelece o protocolo de linha usado para inicializar, verificar, controlar e encerrar a transmissão dos dados na ligação física entre o DTE e a rede de pacotes. Esse nível é responsável pela troca eficiente de dados entre terminal e rede, pelo sincronismo da conexão, detecção e correção de erros através de retransmissões, identificação e informação de procedimentos de erro para o nível acima (nível de pacotes) para a recuperação. O nível de REDE ou PACOTE define como as chamadas são estabelecidas, mantidas e terminadas, e como os dados bem como informações de controle são formatados ou empacotados. A unidade de informação no nível de PACOTE é delimitada no início e no fim. O tamanho máximo da unidade de informação no nível 3 pode ser limitado ou ilimitado, conforme o tipo de serviço oferecido. A unidade de informação com tamanho limitado é geralmente associada ao termo pacote de dados , característico das redes de computadores com tecnologia de pacotes, como por exemplo a RENPAC no Brasil originária da TRANSPAC francesa. A possibilidade de roteamento, através de sistemas intermediários, para uma conexão entre dois endereços em nível de rede caracteriza uma das funções básicas do nível de pacotes. O nível de pacotes também pode fornecer serviços de controle de fluxo e seqüenciamento de informações transmitidas para cada conexão da rede. Os protocolos do nível de pacote definem a organização dos dados de usuário e o controle das informações, organizando-as dentro de pacotes que fluirão através da rede. Também especificam a maneira pela qual chamadas dos DTEs serão estabelecidas, mantidas e desfeitas. Os protocolos deste nível incluem circuitos permanentes e circuitos virtuais. PACOTE Para que uma mensagem seja transmitida via rede de pacotes, é necessário dividi-la, independentemente do seu tamanho original, em blocos de tamanho máximo limitado. Estes segmentos contendo informações que permitem o seu encaminhamento, recebem a denominação de PACOTES. Um PACOTE é, então, a unidade de informação tratada pela rede, contendo, além do campo de dados, um cabeçalho onde estão registradas todas as informações necessárias ao seu correto encaminhamento através da rede. O PROTOCOLO X.. 25 SEGUNDO O MODELO OSII // II SO 22 PROTOCOLO FRAME RELAY Uma das formas mais fáceis de descrever FRAME RELAY é compará-lo com a tecnologia X.25, pois FRAME RELAY é uma técnica que visa à transferência de dados entre dois pontos, embora empregue uma rede de comunicação inteligente. O X.25 emprega as três primeiras camadas do modelo de referência OSI. A primeira camada é a camada FÍSICA e provê a conectividade física e elétrica dos dispositivos dos usuários da rede ou entre os nós da rede. A Segunda camada é a DATA LINK (ENLACE), responsável por assegurar a integridade dos dados que fluem através da camada física. Por último, a camada de REDE, algumas vezes referenciada como PACOTE, encarregada de fazer com que os dados dos usuários a cheguem em seu destino de forma correta e ordenada. No esquema X.25, os dados que chegam na rede são examinados, na ordem, para que seja reconhecido o seu destino e, assim, possam ser roteados de acordo com este endereço. Com a técnica de PACOTE, isto é normalmente feito pacote a pacote, ou frame a frame. Já para tecnologias em modo de circuito, isto é feito com base em chamadas. Em ambientes X.25 os dados recebidos de um dispositivo, como um terminal, são armazenados para processamento ou uma possível retransmissão. Um envelope é adicionado em torno dos dados do usuário, constituindo o PACOTE. As informações são usadas pelo nó de destino para checar se os dados chegaram sem erros, ou pedir retransmissão quando houver erros no pacote. Baseada nas informações do envelope, a rede determina para onde se destinam os dados que estão sendo transmitidos. Neste ponto um frame envelope é colocado em tono do envelope-pacote, sendo que este novo envelope é responsável por assegurar a integridade dos dados que serão transportados sobre uma linha física. O dado é enviado via camada FÍSICA, sobre um meio apropriado de transmissão como uma linha telefônica comum, uma linha de fibra ótica ou um canal de satélite. Quando o dado chega no próximo nó, mais uma vez será armazenado, e então será verificado se existe algum erro. Se algum erro for encontrado, é solicitada a retransmissão para o nó que o transmitiu a partir da parte com erro. Se nenhum erro for encontrado, a rede analisa o frame para determinar se os dados foram destinados para o nó que recebeu este frame ou se o frame terá de ser novamente roteado para outro nó. Este processo continua até que o nó de destino receba o envelope com o conteúdo dos dados enviados pelo nó de origem de forma totalmente íntegra. Em oposição ao X.25, o FRAME RELAY emprega somente dois dos três níveis que compõem o X.25. Com a tecnologia FRAME RELAY, UM NÓ FINAL INTELIGENTE, COMO UMA Rede Local, envia dados através do canal X.25 adicionando um envelope Q.992A no frame. Alternadamente, o nó inteligente pode enviar dados para a rede já encapsulado no frame. Para ambos os casos, o frame contém informações de roteamento não especificado no segundo nível do X.25, eliminando, também, a necessidade da rede examinar o terceiro nível. Comparado com X.25, FRAME RELAY executa algumas funções adicionais na Segunda camada do modelo de rede, embora não englobe serviços da terceira camada, como a correção de erros. Como as extremidades são inteligentes, e nestas correm um protocolo ponto-a-ponto, além de geralmente empregar circuitos de melhor qualidade, a ocorrência de erros é bem menor. Mas com FRAME RELAY o que 25 percentual de falhas (40%). Em vista disso, deve ser executado de modo a facilitar a localização e a solução de defeitos. Além da qualidade dos cabos escolhidos, devem ser criteriosamente definidos os armários ou bastidores de distribuição, as tomadas de comunicação para as estações, canaletas, conectores, identificação de cabos, painéis, e tudo o mais. O QUE SE DEVE CONSII DERAR NA ESCOLHA DO CABO ? BLINDADO X NÃO BLINDADO Cabo blindado com revestimento PVC, malha de lâminas, blindagem de alumínio e condutores blindados individualmente Cabo não blindado com revestimento PVC O ambiente normalmente determina se o cabo deve ou não ser blindado. Ambientes tranqüilos de escritórios, lojas comerciais movimentadas e instalações industriais requerem níveis diferentes de blindagem. A blindagem é a malha protetora que envolve e protege os condutores do cabo contra radiação e interferência eletromagnética. Essa atividade eletromagnética (EMI) é normalmente conhecida como ruído. Entre as fontes de ruídos em locais de trabalho incluem-se os elevadores, lâmpadas fluorescentes, geradores, compressores, ar condicionado e copiadoras. Para proteger seus dados em um ambiente ruidoso, deve-se dar preferência para cabos blindados. A blindagem folheada é a mais básica, mas a malha de cobre proporciona melhor proteção. Deve-se usar um cabo com blindagem de lâmina em ambientes de escritórios movimentados e comércio. Para ambientes industriais, deve-se optar por blindagem de cobre trançado. Para ambientes de escritórios, deve-se optar por cabos não blindados. PVC X ANTII CHAMA A escolha do revestimento PVC ou ANTICHAMA vai depender de onde vai se passar o cabo. O cabo PVC apresenta um revestimento externo de PVC (Cloreto de Polivinila). Esse tipo de revestimento desprende gases tóxicos quando queima. É mais comumente usado entre a estação de trabalho e a tomada de parede. Também pode ser usado em lances horizontais a partir do quadro de distribuição. Pode-se usá-lo em lances entre os andares --- proém só se o edifício apresentar um sistema fechado de ventilação. Para se certificar do uso correto do cabo, deve-se contactar a autoridade fiscalizadora local. O cabo antichama (“plenum”) é usado entre andares de prédios. Ele possui uma capa especial, tal como TEFLON, que não desprende fumaça tóxica quando queimado. O “plenum” é um espaço criado pelos componentes da estrutura do edifício para o movimento de ar ambiental. O teto falso não é um “plenum”. Cabos de comunicações usados em um plenum são normalmente designados CMP (“Plenum communications, Ref. 1987 NEC). BITOLA DOS FIOS Quanto maior o número da bitola menor será o diâmetro do fio. Por exemplo, um fio 24 AWG é mais fino que um fio 19 AWG. Baixo AWG significa melhor integridade e maiores distâncias de transmissão. CONDUTOR RETORCIDO X CONDUTOR SÓLIDO O CABO RETORCIDO deve ser usado em instalações mais curtas, entre placas de rede e tomadas de parede, ou entre concentradores e “patch panels”, hubs e outros equipamentos 26 montados em rack. O cabo de fios retorcidos é muito mais flexível que o cabo de núcleo sólido. A atenuação é mais alta no cabo de fios retorcidos e, portanto, o comprimento total de cabo retorcido no seu sistema deve ser o mínimo possível para reduzir a degradação do sinal no seu sistema. O CABO SÓLIDO deve ser usado para instalações entre dois gabinetes de cabeamento, ou do gabinete de cabeamento para uma tomada de parede. Um cabo de condutor sólido não deve ser dobrado, curvado ou torcido repetidamente. Ele é projetado para instalações de cabos horizontais e de backbone. A atenuação é mais baixa que nos cabos de condutores retorcidos. CAPAS METÁLICAS X CAPAS PLÁSTICAS As capas (que protegem os conectores e cobrem os pinos) podem ser metálicas ou plásticas. Capas de metal oferecem proteção contra insterferência eletromagnética (EMI) e interferência de radiofreqüência (RFI) na terminação do conector. Geralmente, deve-se escolher capas de metal quando se estiver usando cabo blindado e capas plásticas com cabo não blindado. CAPAS MOLDADAS X CAPAS REMOVÍVEIS Capas moldadas fornecem uma terminação lacrada e evitam quebras devidas à flexão do cabo. Cabos com proteções moldadas não podem ser passados por conduítes e outros locais estreitos. Capas removíveis (em que a parte de cima da capa pode ser removida) podem ter a a pinagem reconfigurada. Pode-se precisar reconfigurar a pinagem dos cabos por conduítes ou outros espaços estreitos por onde uma capa moldada não passaria. CATEGORII A 3 Este cabo cumpre as recomendações elétricas e de distância do EIA/TIA 568 e TSB36 Comercial Building Wiring Standards para cabeamentos UTP. Deve ser usado em aplicações com taxas de transmissão menores ou iguais a 10Mbps. Entre as utilizações possíveis estão voz e dados em baixa taxa, sendo o alcance igual a 100m quando operando a 10Mbs. CATEGORII A 5 Atualmente o tipo de cabeamento UTP preferido é o CATEGORIA 5. Indicado para aplicações com taxas de transmissão até 100 Mbps. Este cabo é recomendado para redes a grandes distâncias e redes com altas taxas de transmissão. O alcance a 10Mbs é de 150m. O padrão Categoria 5 estabelece requisitos mínimos para cabos de comunicação dentro de um edifício comercial, inclusive até a tomada de comunicação entre edifícios de uma área. Ele suporta ambiente para múltiplos produtos e fornecedores. Categoria 5 (ou CAT5 como é muitas vezes conhecido) é o cabo mais usado atualmente para comunicação de dados dentro da categoria UTP. O CAT5 deve ser capaz de suportar voz e dados a 100 MHz em fios 22 ou 24 AWG. CAT 5 é tipicamente usado para redes de par trançado de alta velocidade tais como 100BaseTX, Fast Ethernet e ANSI X3T9.5 TP-PMD a 100 MHz (FDDI em UTP). 27 O mercado de telecomunicações está se estruturando para acomodar fabricantes de equipamentos e provedores de conteúdo que estão projetando novas aplicações e equipamentos que demandam aumentos de velocidade e níveis de ruído mais baixo no cabo. Atualmente, existem aperfeiçoamentos do padrão Categoria 5 sendo votados nos fóruns de padronização EIA/TIA. Os novos padrões de teste serão maiores que os para CAT5 e provavelmente serão chamados de CAT5E (CAT5 Enhanced). O CAT5E acrescenta testes de NEXT (Near End Cross Talk), FEXT (Far End Cross Talk) e Perda de Retorno. NOVOS PADRÕES // ALÉM DA CATEGORII A 5 Fundamental para interligação de equipamentos e redes, a tecnologia de cabeamento está, atualmente despertando a atenção de fabricantes e órgãos de normatização visando desenvolver novos padrões que possam atender à necessidade das corporações por maiores taxas de transmissão, tudo isso provocada pela popularização do Fast Ethernet, ATM e Gigabit Ethernet, a implantação de Internet/Intranet, o crescimento das LANs e acesso remoto, o avanço da tecnologia de compactação de dados em modems de alta velocidade e também com o PABX digital, além do crescimento de aplicações de videoconferência e multimídia, A experiência tem mostrado que 2% dos custos de investimento se referem aos cabos e conectores. Os 98% restantes se destinam aos servidores, estações, placas, hubs, switches, roteadores, centrais de PABX e softwares de rede e aplicativos. No que diz respeito a falhas nas redes, 50% dos problemas se relacionam a falhas de cabos e conectores (“downtime”), normalmente conseqüência de má instalação, compra de produtos de qualidade inferior, precariedade ou manuseio incorreto por parte do usuário. O “downtime” pode acarretar prejuízos elevados com o tempo inativo da rede. No Brasil, o processo de abertura do setor de telecomunicações aliado ao avanço das tecnologias e a preocupação com o cabeamento estruturado tem motivado o interesse de empresas estrangeiras em se instalarem no país. Empresas tradicionais tem enfrentado concorrência em sua área de atuação. Algumas tem produzido cabos de alumínio e cobre para energia e telefonia além dos cabos UTP categoria 5 para informática, que atendem ao método de teste e medição “POWER SUM” - previsto na norma EIA/TIA 568-A. Categoria 6 Classe E : está atualmente em revisão pelo EIA/TIA. O Categoria 6 tem por objetivo dar larguras de banda duas vezes maiores que as do limite do CAT5. Categoria 7 Classe F é baseado em especificações européias e nas especificações Categoria 6, projetado para chegar a larguras de banda de 750 MHz. Muito pouco trabalho tem sido despendido nas especificações Categoria 7 no momento. Os níveis 6 e 7, que não devem ser confundidos com Categorias 6 e 7, foram criações proprietárias para definir desempenhos além das exigências do Categoria 5 existente. Através do largo uso e exposição, Nível 6 e Nível 7 têm se tornado termos comuns porém nenhuma entidade padronização (tais como EIA/TIA) criou ou aceitou nenhum padrão conhecido como 6 ou Nível 7. POR QUE USAR “UTP” ? 30 Normalmente utilizado em instalações que envolvem prédios nos quais a rede se estende na vertical. ESTRUTURA HIERÁRQUICA OU EM ÁRVORE Normalmente utilizado em instalações se estendem na horizontal. CABEAMENTO ESTRUTURADO O cabeamento estruturado deve seguir três conceitos básicos para o bom funcionamento de uma rede: • deve ser universal, para trafegar qualquer sistema de telefonia e de informática, • deve ter flexibilidade para modificações simples e rápidas, e • deve ter uma vida útil de pelo menos 10 anos, de acordo com a norma. Um aspecto que deve ser observado diz respeito à qualidade do projeto desenvolvido para o usuário. A finalidade do cabeamento estruturado é que ele seja executado uma vez, sem a necessidade de ampliações futuras. Assim, quanto mais áreas de trabalho for possível contemplar e maior for o número de pontos definidos no projeto, os problemas com mudanças de tecnologia e de layout serão evitados. CABO COAXII AL 31 Apresenta características elétricas bastante favoráveis à transmissão de sinais de alta freqüência, uma vez que é muito boa a imunidade à interferências externas. O cabo coaxial para BANDA BASE e o cabo coaxial para BANDA LARGA são muito parecidos em sua construção, mas suas principais diferenças são: capa do cabo, diâmetro e impedância. O cabo coaxial para BANDA BASE é de 3/8 pol e utiliza uma capa de plástico. Já o cabo coaxial para BANDA LARGA é de 1/2 pol e é coberto por uma malha ou tela de alumínio e uma camada protetora de plástico. Uma rede Ethernet pode trabalhar muito bem com os dois tipos de cabos, mas o mais comum atualmente é o BANDA LARGA, para formar "backbone". A tabela mostra as diferenças fundamentais entre os dois tipos de cabo coaxial. BANDA BASE BANDA LARGA Tipo de cabo RG-58 RG-59 ou RG-6 Velocidade máxima de transmissão 10 Mbps 6 MHz Impe dância 50 ohms 75 ohms Distância máxima de cada segmento 185-500 metros 3.600 metros Custo Baixo Alto Indução de ruído baixa Alta CABO COAXIAL FINO ("Cheapernet") - (0,2 pol) Surgiu para reduzir custos em ambientes como escritórios, que não possuem muita interferência elétrica, possuindo as seguintes características: • Topologia : BARRAMENTO • comprimento máximo do cabo : segmentos de 185 metros (10 Base 2), referidos como "Thinnet," embora existam redes funcionando com 300m, sem problemas. • Número máximo de nós por segmento : 30 • Distância mínima entre dois nós : 0,50m • Taxa de trasferência : 10 Mbps ("ETHERNET") • Utiliza cabo (RG58), de impedância 50 ohms, com espessura em torno de 1/4 da polegada --- frágeis com blindagem deficiente • tipo de conectores : BNC (“Bayonet-Neill-Concelman”) / BNC DUPLO em forma de T • Terminador : BNC --- um terminador BNC é um conector especial que inclui um resistor, que deve, cuidadosamente, corresponder às características do sistema de cabeamento. Isso é necessário para afastar reflexões de sinais. 32 As principais vantagens são : • simplicidade, • baixo custo, • flexibilidade, • facilidade de conexão dos nós à rede e facilidade de gerenciamento da rede • oferece proteção a outros computadores da rede no caso de um usuário desconectar um único computador As principais desvantagens são : • fato de falha em um segmento de rede derrubar toda a rede • já que não oferece muita proteção contra interferência elétrica, o cabo não pode ficar próximo a equipamentos elétricos muito potentes, como os de uma fábrica • opera em distâncias relativamente reduzidas • comporta baixa quantidade de conexões OBS: Uma implementação de Cabo Coaxial refere-se ao 10 Base 5, em desuso, cujos segmentos são de até 500 metros e referidos como "Thicknet", utilizando cabos RG6, com espessura em trono de 1/2 polegada. FII BRA ÓPTII CA O uso da tecnologia de fibra ótica em comunicações de dados tem crescido em popularidade como resultado do aumento da demanda por banda passante e a correspondente queda no preço da fibra e sua instalação. O cabo de fibra ótica é o cabo ideal para transmissão de dados. A fibra ótica possui características que fazem com que esta tecnologia seja superior à comunicação sobre fios de cobre: • maior banda passante • baixa atenuação • imunidade à interferência elétrica • segurança dos dados • menor tamanho e peso • alta velocidade de transmissão • dimensões reduzidas 35 horizontal, e não-geleados, para uso interno e vertical. São duas tecnologias de fabricação ótica: a loose e a tight. A loose utiliza a geléia para evitar a umidade e toque entre cabos; a tight isola as fibras uma das outras através de cobertura plástica. LII NK RÁDII O enlaces de alta performance requerem meios de transmissão mais eficientes, normalmente cabo coaxial ou rádio, sendo a escolha dependente basicamente da disponibilidade e custo o cabo coaxial é bem mais econômico, embora possua limitações de distância. No rádio, a limitação não é mais a distância e sim o custo as faixas de freqüência que mais se relacionam com a transmissão de dados estão acima de 30 MHz sistemas UHF e VHF (30 a 300MHz) sistemas SHF comunicações a longa distância, sendo sistemas de alta performance operando com elevado número de canais apresentam inconvenientes, sendo o principal o custo Todos os sinais transmitidos entre computadores consistem em alguma forma de onda eletromagnética, variando de freqüências de rádio até luz infravermelha e microondas. Pode-se subdividir a tecnologia de REDES SEM FIO em três tipos básicos, correspondendo a três cenários básicos de redes: • Redes Locais (LANs) : ocasionalmente, pode-se ter uma rede local totalmente sem fios. No entanto, é mais comum encontrar-se uma ou mais máquinas sem fios que irão funcionar como membros de uma rede local baseada em cabo. Uma rede local com componentes sem fio e baseados em cabos são chamadas de híbridas. • Redes Locais estendidas : uma conexão sem fio serve como um backbone entre duas redes locais. Por exemplo, uma empresa com redes de escritórios em dois edifícios separados mas próximos poderiam conectar essas redes usando uma ponte sem fio. • Computação móvel : uma máquina móvel se conecta com uma rede usando a tecnologia celular ou de satélite. EM QUE SII TUAÇÕES DEVE--SE UTII LII ZAR REDES SEM FII O ? Espaços onde o cabeamento seria impossível ou inconveniente: isso inclui recepções abertas, partes inacessíveis de um edifício, edifícios antigos, edifícios históricos onde a renovação é proibida e instalações externas. Pessoas que se movem muito ao redor dos seus ambientes de trabalho: os administradores de redes, por exemplo, precisam solucionar problemas de uma grande rede. As enfermeiras e médicos precisam circular em um hospital. Instalações temporárias : essas situações incluem qualquer departamento temporário definido para uma finalidade específica que logo será desmontado ou realocado. Pessoas que viajam : muitos funcionários viajam para fora do ambiente de trabalho e precisam ter acesso instantâneo aos recursos da rede. REDES SEM FII O – PADRÃO II EEE 802.. 11 O Comitê 802.11 do IEEE ("Institute of Electrical and Electronic Engineers") homologou um padrão para a tecnologia de Wireless LAN, estabelecendo especificações sobre os componentes MAC (controle de acesso à mídia) e PHY (especificação de camada física) de dispositivos sem fio, assim como sobre os dispositivos spread spectrum e infravermelho que operem na freqüência de 2.4GHz e a velocidades de 1 ou 2 Mbps. O padrão deve possibilitar a interoperabilidade entre os componentes incorporados ou adaptadores em dispositivos móveis. A especificação, embora possa 36 impulsionar o uso nos tradicionais mercados verticais dos fabricantes de dispositivos sem fio, pode não gerar o impacto necessário para aumentar a adoção de tecnologias pelos usuários corporativos. Vários fatores concorrem contra a especificação: • a extensão do processo formal de padrões, • a cobertura restrita a baixas velocidades, • a interminável contenda entre os fabricantes e • a limitada interoperabilidade. Apesar de tudo, os especialistas concordam que a tecnologia de rede sem fio evoluiu bastante durante o processo de padronização, como também salientam que boa parte desse avanço ocorreu nos últimos dois anos de trabalho do Comitê 802.1 do IEEE. O FCC ("Federal Communications Commission"), órgão do governo americano que determina as normas de funcionamento dos serviços de comunicações, logo após Ter aprovado um novo espectro de comunicação sem fio não licenciado na freqüência de 5.2 GHz, duas grandes empresas anunciaram o lançamento de produtos capazes de operar nessa banda. A RadioLan, uma dos poucos fabricantes que está trabalhando com produtos de velocidades mais altas, concluiu em agosto/97 o beta-teste de adaptadores e dispositivos de acesso de rede sem fio de 10 Mbps em formato de cartão PC para laptop, lançados em 1996. A Lucent Technologies também está desenvolvendo protótipos de produtos de LAN sem fio a 10 Mbps. Com a chegada de produtos de alta velocidade, a pergunta que todos se fazem é se o padrão realmente terá alguma importância. BIBLIOGRAFIA Tanenbaum, And rew S. - “COMPUTER NETWORKS”, 3A. edição, Prentice -Hall, 1996. Alves, Luiz. - “Comunicação de Dados”, Makron Books, 2 a. edição, 1994. Dvorak, L. C. e all. - “GUIA DE CONECTIVIDADE”, Campus, 1993 Schatt, Stan - “Redes Locais de Computadores”, Makron Books, 2a. edição, 1994.