AULA 2 – PARTE 1 – CAMADA FÍSICA (1-51) REDES INDUSTRIAIS AULA 2 – PARTE 1 – CAMADA FÍSICA (1-51) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

2. TOPOLOGIA DE REDES DE COMPUTADORES Topologia é a estrutura física de interconexão das várias estações. Reflete Localização geográfica Fluxo de informações entre estações Confiabilidade do sistema 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Fig. 2-1: Relação entre os Nós de Comunicações e as Estações 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

2.1 Redes Geograficamente Distribuídas 2.1.1 Topologia Totalmente Ligada N(N-1)/2 ligações ponto a ponto necessárias Custo de comunicação e hardware muito elevado. Altamente confiável (Fig. 2-2) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

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Redes Industriais - R. C. Betini 2.1.2 Topologia em Laço Totalmente inverso ao caso anterior Ligações half-duplex Baixo custo de comunicações e hardware Pouco confiável Baixa velocidade (Fig. 2-3) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

Fig. 2-3: Topologia em Laço 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

2.1.3 Topologia Parcialmente Ligada Topologia intermediária entre laço e totalmente ligada. Topologia mais usada em redes de longa distância. Pode ser feita por chaveamento de circuitos, mensagens ou pacotes. Necessidade de definir mecanismos de endereçamento (Fig. 2-4, 2-5). 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Fig. 2-4: Topologia Parcialmente Ligada 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

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2.1.3 Topologia Parcialmente Ligada Em redes comutadas por pacote há a necessidade de sistemas externos de controle responsáveis pelo: Roteamento Armazenamento de pacotes recebidos, e pacotes a serem transmitidos Sequenciação Detecção e correção de erros de transmissão e a retransmissão etc. Os ECD’s ou DSE’s ou IMPs são responsáveis pelas tarefas anteriores mencionadas. (Fig. 2-6) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

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Redes Industriais - R. C. Betini 2.1.5 Estrela ou Radial Utilizado bastante em sistemas de computação “ tradicionais” . Decisão de roteamento concentrada no nó central. Ligação do tipo ponto-a-ponto Simplicidade de implementação dos nós Desvantagens para fluxo de comunicações entre as estações. 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini 2.1.5 Estrela ou Radial Problema de confiabilidade do sistema. Grande número de nós implica em grande número de ligações O nó central tem que suportar uma grande capacidade de processamento. Topologia de ligações de sistema PBX: Compartilhamento de redes digitais e canais de voz em PBX digitais CPA. (Fig. 2-7) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

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Redes Industriais - R. C. Betini 2.1.6 Topologia em Árvore Normalmente associada a redes de longa distância. Cada nó é conectado ao seu predecessor e ao seu sucessor. Usa roteamento fixo. Usa hierarquia de níveis. 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini 2.1.6 Topologia em Árvore Ligação do tipo ponto-a-ponto. Simplicidade de conexão dos nós. Nó de hierarquia superior suporta um tráfego maior. Confiabilidade do sistema depende dos nós hierárquicos superiores. (Fig. 2-8) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

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2.2 Redes Locais e Metropolitanas Baixa taxa de erro Alta velocidades Baixo custo Privacidade Topologias mais usadas: estrela, anel e barra. 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini 2.2.1 Topologia em Estrela Nó central (mestre) e estações secundárias (escravas) Não possuem necessidade de roteamento. O nó central pode realizar funções de: Chaveamento Processamento normal Compatibilidade de velocidades de comunicação entre o transmissor e o receptor Conversor de protocolos, etc 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini 2.2.1 Topologia em Estrela Baixa confiabilidade Pouca modularidade Desempenho dependente do nó central. (Fig. 2-9) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini 2.2.2 Topologia em Anel Adaptado a redes locais de comunicação. Elimina a necessidade do nó de comunicação central. O fluxo de comunicação entre os nós tende a ser descentralizado. Sem roteamento. Redução da complexidade de instalação do meio físico. Os nós são endereçados logicamente. 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini 2.2.2 Topologia em Anel Mensagens transmitidas. unidirecionalmente de nó em nó até atingir o nó destinatário. Os nós intermediários funcionam como repetidores, permitindo um maior alcance. Como não existe armazenamento intermediário de mensagem ao nível da sub-rede, pode-se obter em geral um melhor desempenho da rede em termos de atraso e vazão. (Fig 2-10) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

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Redes Industriais - R. C. Betini Repetidores Movem seletivamente mensagens da rede ou passam estas à frente para o próximo nó. (Fig. 2-11) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini Repetidores São alimentados e mantidos separados do hardware da estação. (Fig. 2-12) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini Repetidores O relé remove mecanicamente o repetidor da rede em caso de falha. (Fig. 2-13, 2-14) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini Repetidores Melhoras na Topologia em Anel Tornam a rede praticamente não vulnerável a falhas. Isola a falha Possibilita a adição de novas estações sem a para total da rede. 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

Concentrador Passivo ou Hubs Permitem a concentração de todo o cabeamento e isolam o anel em caso de falha. (Fig. 2-15) A distância entre dois concentradores não deverá ultrapassar o limite máximo permitido sem regeneração do sinal. (Fig 2-16) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini Concentrador Passivo 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

Concentrador Ativo ou Hubs São concentradores dos repetidores do anel. Falhas nos segmentos entre concentradores pode parar a rede. Solução: utilização de caminhos alternativos. Fig. (2-17, 2-18) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

Vários Anéis Conectados por Pontes Aumenta a confiabilidade. Melhora o nível de desempenho. (Fig. 2-19) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

2.2.3 Topologia em Barramento Adaptado as redes locais de comunicação. Elimina a necessidade do nó de comunicação central. Sem roteamento. Redução da complexidade de instalação do meio físico. Os nós são endereçados logicamente. A única decisão necessária em cada um dos nós de comunicação é a identificação das mensagens que lhe são destinadas. 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

2.2.3 Topologia em Barramento O meio físico é composto de um único segmento de transmissão multiponto, compartilhado pelos nós. Alta confiabilidade, o nó tem comportamento passivo com relação a comunicação e o meio físico. Há limitação no alcance da rede, e dos meios físicos disponíveis. (Fig. 2-20) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

2.2.3 Topologia em Barramento (Continuação) Transceptor liga as estações ao meio de comunicação (transmissão/receptor) Terminador evita reflexões espúrias que interfiram no sinal transmitido. (Fig. 2-21) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Hubs ou Concentradores Facilitam a localização e o isolamento de falhas Permite a inserção de novas estações na barra sem a parada do sistema. (Fig. 2-22) Permitem a expansão do tamanho da rede. 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini

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Redes Industriais - R. C. Betini 2.3 Satélite ou Radio Destinadas principalmente a transmissões multiponto. Pode ser usada em redes locais, metropolitanas ou de longa distância. Uso de roteamento fixo. Meio físico barato porém equipamentos transmissores e receptores caros. Transmissões diretas sem nó intermediário. Velocidades limitadas. (Fig. 2-24, 2-25) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

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2.4 Configurações Híbridas Associação das topologias básicas: Anel Barramento Estrela Visam solucionar problemas de: Incompatibilidade tecnológica com o meio de transmissão. Dificuldades de manutenção e operação. Limitações no número de estações e no alcance da rede. Confiabilidade Necessidade de interconexão de redes, etc. 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

2.4 Configurações Híbridas (Continuação) Tipos mais comuns Anel-Estrela Barramento-Estrela Multianel ou Estrela-Anel Árvores de barramentos 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini 2.4.1 Anel-Estrela Estrutura de interconexão do tipo anel, com suportes físicos de transmissão centralizados em estrela. A centralização é passiva. Facilidade de operação e manutenção da rede. Localização de falhas do meio físico. Inserção e retiradas de nós. (Fig. 2-26) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

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Redes Industriais - R. C. Betini 2.4.2 Barramento-Estrela Estrutura de interconexão do tipo barramento, com suportes físicos de transmissão centralizados em estrela. A utilização é motivada pelas dificuldades na conexão multiponto com certas tecnologias de transmissão, tal como fibras óticas. Acoplador central tem a função de difusão de mensagens. (Fig. 2-27) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

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2.4.3 Multianel ou Estrela-Anel Combina características das topologias: estrela e anel. Anéis interconectados através de uma ou mais pontes ou nós. Quando os anéis são interconectados por um único nó de interconexão, temos a configuração: estrela-anel. Resulta da necessidade de interligação de redes do tipo anel e da necessidade de aumentar a confiabilidade da rede em anel. (Fig. 2-28) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

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Redes Industriais - R. C. Betini 2.4.4 Árvore de Barramentos Estrutura de interconexão para vários barramentos. Superar limitações de alcance e número de nós. A interconexão é feita por um nó simplificado (nó repetidor). (Fig. 2-29) 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

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Redes Industriais - R. C. Betini 2.5 Fornecedores Quanto aos fornecedores as redes e os equipamentos podem ser: Homogêneos Heterogêneos 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini

Redes Industriais - R. C. Betini Sistemas Homogêneos Vantagens Aplicação específica às necessidades Eficiência Não há problemas de ligação de seus componentes. Confiabilidade Desvantagens Custo Dependência de um único fornecedor Evolução lenta (o sistema de comunicação não é produto final, mas um componente.) Incompatibilidade com sistemas de fabricantes diferentes ou até do mesmo fabricante, mas de gerações anteriores. 10/11/2018 Redes Industriais - R. C. Betini Redes de Computadores - Roberto C. Betini