 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS  INTERFACES DIGITAIS MÓDULO 1 – COMUNICAÇÃO DE DADOS.

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1  FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS  INTERFACES DIGITAIS MÓDULO 1 – COMUNICAÇÃO DE DADOS

2  FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS  INTERFACES DIGITAIS

3 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Computador e usuário Usuário: “...que utiliza algum serviço ou equipamento coletivo”; Dicionário Silveira Bueno Serviços:  Compartilhamento de recursos  Acesso a informações remotas  Comunicação entre pessoas  Lazer e entretenimento  E-business, outros Mundo analógico x Mundo Digital  Bit>byte>caractere>informação>dados... COMUNICAÇÃO DE DADOS

4 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Telecomunicações x Comunicação de dados Informação analógica Sinais de Rádio Sinais Opticos Sinais Eletricos Informacao digital Sinais digitais e/ou sinais analógicos convertidos para sinais digitais processados por sistemas computacionais Disciplinas IER, RCO 2!! TRATA COM CONVERTIDA/ TRANSFORMADA EM TRANSMITIDA A DISTANCIA USA MEIOS DE TRANSMISSAO

5 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Redes Públicas e Privadas : Modelo Genérico INFRA ESTRUTURA CENTRAL LOCAL OPERADORA DE SERVIÇOS USUÁRIOS rede 1 rede 4 rede 3 rede 2 ? NOSSA MISSÃO! Público: serviços gratuitos (?) ‏ Modelo básico de comunicação de dados

6 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Modelo Básico de Comunicação de Dados Modem A Modem B DTE ADTE BDCE ADCE B Meio de comunicação ID – Interface Digital IA–Interface Analógica Cabo lógico Comunicação Física Comunicação Lógica

7 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Topologia das Redes Define os componentes Básicos de HW e SW Ponto à ponto  Estrela, Árvore, Anel Difusão  Barramento, Anel, Wire-less Chaveadas  Por circuitos ou por pacotes  Sistemas Computacionais Centralizados Descentralizados Distribuídos

8 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Modelos Computacionais Cliente/Servidor Ponto à Ponto www based Serviços emergentes de compartilhamento based  Tipos de DTE Burros (Dummy) ‏ Inteligentes Computadores Emuladores

9 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Conceitos importantes para o modelo básico de comunicação de dados Sentido da Transmissão  Simplex, Semi (half) duplex, (full) duplex Transporte da informação  Serial ou paralelo  Determina a capacidade, custo de HW, Flexibilidade e imunidade à ruídos Taxa de transmissão (bps) ‏ Sincronismo da Transmissão dos bits  Síncrono ou Assíncrono Número de links (meios de transmissão) ‏

10 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Códigos de comunicação Processo para representar a informação Códigos digitais: Gray, BCD... Códigos alfanuméricos: BAUDOT, ASCII, EBCDIC...  Código ASCII Versão normal “American Standard For Code Information Interchange” com 7 bits bom só para a língua inglesa Versão estendida: Resolve os grafemas diacríticos como: á, é, ô, ç, ü, etc. Ao mesmo tempo Grafemas de outras línguas não dá! Sitemas cirílico, árabe, hebraico, grego, russo, etc…

11 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Unicode – padrão 16 bits Definido pela Unicode Consortium (www.unicode.org) ‏www.unicode.org  Unicode Latim Básico  Unicode Latim I Suplementar  Unicode Latim Estendido A  Unicode Latim Estendido B  Unicode Extensões IPA  Unicode Letras modificadoras de espaçamento  Unicode Sinais diacríticos combinados Blocos como IPA especial interesse dos lingüistas: simbologia do Alfabeto Fonético Internacional (AFI) ‏ Adotado pela indústria de software  SAMPA - alternativa de 7 bits para representar o AFI

12 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Exercício sobre código: Preocupando-se somente com a seqüência dos bits dos caracteres na linha do tempo (MSB primeiro...), represente a frase “Oi!” transmitida nos seguintes códigos de comunicação:  Baudot  ASCII Normal  ASCII estendido  EBCDIC  Unicode LATIM I  SAMPA

13 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Comunicação assíncrona O sinal de TD na ID indica o início e final de cada caractere (sincronismo de caractere) ‏ Uso do protocolo elementar start-stop Exige somente três fios na ID para uma comunicação full-duplex Uso de uma UART (Unidade Assíncrona de Recepção e Transmissão) implementada em HW e/ou SW Custo baixo na ID porém ineficiente

14 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Exemplo de transmissão assíncrona com 8 bits e sem Paridade e estado inicial da linha alto. Eficiência Te=100*info/(info+ctle) [%] (máx=80%!) ‏ Overhead Oh=100*{[(info+ctle)/info]-1} [%]

15 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Conexão FÍSICA da ID em modo assíncrono duplex (Sem sinais de controle) ‏ ID TD RD GND RD TD GND TD – transmissão de dados RD – recepção de dados GND – terra ou referência digital (ground) ‏

16 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Conexão FÍSICA da ID em modo assíncrono duplex em um modelo básico de comunicação de dados ID TD RD GND ID RD TD GND Modem (ECD) ‏ Modem (ECD) ‏ MEIO

17 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Comunicação síncrona O sinal de TD/RD na ID necessita de um sinal adicional separado para dar o compasso da amostragem dos bits de dados. Não há start/stop. Todos os bits de TD são dados EXIGÊNCIA de um protocolo na camada de enlace (orientado à bit ou à byte). A Te e Oh fica dependente deste protocolo! Exige 5 fios na ID para uma comunicação full-duplex Uso de uma USART (Unidade Síncrona Assíncrona de Recepção e Transmissão) implementada em HW e/ou SW Custo elevado na ID porém é possível conseguir índices de eficiência mais próximos de 100%

18 FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  Conexão FÍSICA da ID em modo síncrono duplex. Por padrão universal o ECD é o equipamento que deve gerar o sincronismo de TD e RD. ID TD RD GND ECD TC RC TD RD GND TC RC ETD TC – TRANSMITER CLOCK RC – RECEIVER CLOCK MEIO

19  FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS  INTERFACES DIGITAIS MÓDULO 1 – COMUNICAÇÃO DE DADOS

20 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO  Modelo OSI sugeriu 7 camadas para garantir a compatibilidade de sistemas computacionais  Mas... só transmitir não é o propósito. Receber com integridade a informação é necessidade!  A camada de enlace garante tarefas importantes nesse objetivo: Estabelece o enlace; Realiza a comunicação com seu devido controle de fluxo; Encerra a comunicação; Reinicializa a comunicação quando necessário.

21 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO  Todo dado a ser transmitido precisa ser fragmentado em partes (pacotes) para manter o controle de sua entrega ao destino.  Para garantir a integridade da informação na recepção um mecanismo de detecção de erros é fundamental  Os protocolos podem ser: Mestre/escravo: Uma estação mestre controla toda comunicação com as estações escravas => protocolos tipo pára-espera Democráticos: Qualquer estação tem direito de iniciar uma comunicação  A organização dos bits ou bytes precisar seguir critérios padrão do protocolo. Protocolos orientados à byte Protocolos orientados à bit

22 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO  Protocolos orientados à byte (ou caractere) ‏ Usam caracteres específicos das tabelas de códigos (ASCII – ACK, EOT, STX...) ‏ Normalmente são do tipo pára-espera. Podem ser utilizados em modo síncrono ou assíncrono Ineficientes  Pacote com muitos bytes de controle  Half-duplex Estrutura básica do pacote:  Laranja:delimitadores de quadro (sincronização de pacote) ‏  Azul: pacote geral 8168variável888888 PADBCCETXINFOSTXENDSOHSYN PAD

23 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO  Exemplo do BSC1 (IBM) ponto a ponto  Fase 1 Estabelecimento do enlace  Fase 2 Comunicação de dados  Fase 3 Encerramento do enlace

24 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO  Exemplo do BSC1 (IBM) ponto a ponto como diagrama temporal Representa-se os dados mais importantes dos pacotes trocados. Todos os pacotes possuem os bytes delimitadores de quadro. t(ms) ‏ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 t(ms) ‏ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ENQ INFO 2 INFO 1 ACK NACK ACK EOT INFO 2

25 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO  Exercícios: 1) Do ponto de vista de bytes transmitidos, qual a eficiência (Te) da comunicação de dados completa do diagrama temporal exemplo em BSC1 do slide anterior? Considere comunicação em modo síncrono, BCC=8bits e campos de INFO fixos de 128bytes. 2) Qual o overheah (Oh)? 3) Dado a escala de tempo no diagrama, determine a eficiencia do ponto de vista de tempo de transmissão. 4) Do ponto de vista da estacao A, considerando a escala de tempo do diagrama, qual a taxa media efetiva em bps da transmissao? E do ponto de vista da estacao B? 5) Do ponto de vista de bytes transmitidos, qual a eficiencia desta comunicação se ela fosse transmitida na camada fisica em modo assíncrono com a configuração 8E2!

26 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO  Exemplo do BSC3 (IBM) multiponto

27 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO  Protocolos orientados à bit Usam BITs do campo de controle para determinar a várias funções do pacote Podem ser utilizados em modo síncrono ou assíncrono Eficientes pois:  Usam o conceito de janelas deslizantes  Usam o reconhecimento por carona  Full duplex  Estrutura do quadro reduzida Estrutura básica do pacote:  Laranja:sincronização de pacote  Azul: pacote geral 816variável888 flagCRCINFOCTLEENDflag

28 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO  Protocolos orientados à bit: Funções do campo de controle M = 32 comandos ou respostas de desconexão, rejeição, teste, etc... S = controle de fluxo e confirmação e rejeição de frames P/F = Pooling (estação principal) ou último frame (secundária)‏ MP/FM11Gerência - U N (R)‏P/FS01Supervisão - S N (R)‏P/FN (S)‏0informação - I 01234567 bit tipo

29  FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES  PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS  INTERFACES DIGITAIS MÓDULO 1 – COMUNICAÇÃO DE DADOS

30 INTERFACES DIGITAIS  O par metálico como meio de transmissão: Mais que 90% de uso na última milha no modelo básico de comunicação de dados Pode ser modelado eletricamente

31 INTERFACES DIGITAIS  O par metálico como meio de transmissão: Modelo elétrico mais aproximado: Duplo T AB (R/4)/Km C/Km (R/4)/Km Fonte de sinal carga

32 INTERFACES DIGITAIS  Comparativo com outros meios de transmissão: Atenuação versus banda-passante

33 INTERFACES DIGITAIS  Necessidade da padronização de Interfaces Digitais: A transferência de dados entre equipamentos DTEs e/ou DCEs utiliza taxas, alcances e propósitos diversos A característica elétrica do sinal deve respeitar cada aplicação Interoperabilidade e universalização das conexões Necessita definir:  Características mecânicas  Descrição funcional dos sinais utilizados  Características Elétricas (esta define o padrão “comercial”)

34 INTERFACES DIGITAIS  Sinais não diferencias (sempre não balanceados) e Sinais diferenciais (balanceados ou não) ‏ Pinos correspondentes no conector da ID Gerador não balanceado Gerador balanceado com sinal diferencial Receptor diferencial Receptor diferencial balanceado Ex. circuito balanceado Ex. circuito não balanceado Saída S+R Ruído (R) ‏ Sinal (S) ‏ Saída S

35 INTERFACES DIGITAIS  Normatização das IDs: Necessário definir limites elétricos para que um sinal seja considerado “1” ou “0” lógico A Associação da Indústria Eletrônica (EIA) definiu padrões como os Recomendation Standart (RS) RS232, RS485, RS423 etc... Circuitos balanceados (diferenciais) ou não e as taxas em bps aplicáveis são as bases da criação dos dos padrões. Ex.: RS530, V.35 estabelecem circuitos mistos diferenciais e não diferenciais para altas taxas. As mais utilizadas nos circuitos de dados são RS232, RS485, V.35, V.36 e G.703.

36 INTERFACES DIGITAIS  Normatização das IDs: Premissas Básicas A necessidade de troca de informações em geral é para localidades distantes O modelo básico de comunicação de dados prevê então DTEs Distantes Se há meio de transmissão entre DTEs, há DCEs obrigatoriamente Os DCEs regem todo o controle sobre a camada física e o compasso (sincronismo) entre os DTEs Toda interface digital portanto deve prever uma padronização elétrica, mecânica e funcional para uma conexão entre DTE-DCE De forma elementar, um pino da ID que é fonte no DTE será carga no mesmo pino no DCE e vice-versa. Nasce o conceito de cabo pino-à-pino (ou cabo direto ou 1:1) ‏

37 INTERFACES DIGITAIS  Normatização das IDs: Exemplo do Modelo Elétrico de um Circuito fonte-carga do TD da RS232 (padrão CT1XX) ‏ R0R0 RLRL CLCL C0C0 VLVL ELEL V0V0 TERMINADORTERMINADOR DRIVERDRIVER origem destino fontecarga TD CT103 Pino 2 da ID Pino 7 da ID Cabo lógico

38 INTERFACES DIGITAIS  Grupo de sinais (circuitos) PARA NOSSO ESTUDO! Em uma comunicação que usa todos os sinais ao lado:  O TD só é liberado se CTS,DSR,DCD, TC e RC estiverem presentes  O RD só é liberado se RTS, DTR e TCKE estiverem presentes

39 INTERFACES DIGITAIS  Grupo de sinais (circuitos) ‏ Mais importantes

40 INTERFACES DIGITAIS  Interface RS232 RS232C

41 INTERFACES DIGITAIS  Resumo dos circuitos da interface digital RS232 e RS232C (V.24) (CANAL PRINCIPAL) ‏  Todos os sinais não-diferenciais e limitados em 20Kbps (V.28) ‏  Aplicações Síncronas ou assíncronas Pinout – relação da posição dos pinos com seus respectivos sinais para o padrão mecânico (conector) ‏

42 INTERFACES DIGITAIS  Interface V.35 Aplicações exclusivamente síncronas Velocidades acima de 48Kbps e até 2Mbps Grupo de sinais de dados e Sincronismo São diferenciais (V.35) ‏ Grupo de sinais de controle não diferenciais (V.28) ‏ Conector padrão M.34 (ISO2593) ‏  Interface V.36 Aplicações exclusivamente síncronas em ambientes ruidosos Velocidades acima de 48Kbps e até 2Mbps (RS449) ‏ Exceto os grupos de teste, os demais sinais são diferenciais (V.11) ‏ Conector padrão DB37 (ISO4902) ‏

43 INTERFACES DIGITAIS  Conectores das interfaces V.35 e V.36 (referência tipo Macho) ‏ V.36

44 INTERFACE V.35  Pinouts padrões

45 INTERFACE V.36  Pinouts padrões

46 INTERFACES DIGITAIS  Interface RS485 Sinais diferenciais balanceados com saída tri-state Conectada em barramento de 2 (half- duplex) ou 4 fios (full) com até 4000 pés Obrigatório o uso de protocolos para endereçar os dispositivos Adequada para redes multiponto com até 32 dispositivos em 2 fios com driver padrão (utilizando repetidores ou drivers especiais é possível muito mais!) ‏ Possibilidade de criação de redes locais

47 INTERFACES DIGITAIS RS485 @2 FIOS Multiponto half-duplex até 256 pontos

48 INTERFACES DIGITAIS Comparativos RS485

49 INTERFACES DIGITAIS  Interface G.703/G.704 Um único sinal codificado em cada par de fios de entrada/saída = Interface mecânica simplificada! HDB3 para 2Mbps (75Ω) e estrutura G.704 (interface E1) ‏ Padrão codirecional para 64Kbps (120Ω) ‏

50 INTERFACES DIGITAIS  Padrões mecânicos G.703

51 INTERFACES DIGITAIS  Cabos lógicos Seu custo é relevante e obrigatório na infra-estrutura. Má qualidade dos componentes ou de sua construção afeta o desempenho e confiabilidade dos circuitos de dados. Todos os sinais possuem um local de origem no DTE ou DCE Devem devem interligar adequadamente cada par de equipamentos respeitando basicamente:  Não ligar pinos de origem com outros de origem  Não ligar pinos de destino com outros de destino  Operação funcional do par origem/destino Cabos acima de 15m devem possuir malha ou fita de blindagem Para interfaces com sinais diferenciais cabos devem ser preferencialmente pareados (especialmente se > 15m) ‏ Utilizar a quantidade de pinos (pinout) realmente necessária na ID