Técnicas de Comunicação de Dados Digitais Teleprocessamento Técnicas de Comunicação de Dados Digitais Prof. Eduardo Leivas Bastos elbastos@acm.org Aula 12

Contexto Até agora, estávamos focalizados nos atributos de uma transmissão de dados: características dos sinais meios de transmissão codificação de sinais desempenho da transmissão Passamos agora o nosso foco agora para a comunicação de dados Teleprocessamento

Comunicação de Dados Transmissão de um feixe de bits de um dispositivo para outro envolve alto nível de cooperação e acordo entre os elementos envolvidos: sincronização detecção de erros correção de erros interfaceamento Teleprocessamento

Sincronização O receptor deve saber a que taxa os bits estão sendo transmitidos de modo que ele possa amostrar a linha nos intervalos apropriados para determinar o valor de cada bit recebido Duas técnicas Transmissão Assíncrona Transmissão Síncrona Teleprocessamento

Detecção de Erros Essa função é realizada gerando-se um código de detecção de erros que é uma função dos bits que estão sendo transmitidos. O código é agregado aos bits transmitidos O receptor calcula o código baseado nos bits que chegam e compara-o com o código recebido Teleprocessamento

Correção de Erros Essa função é realizada gerando-se um código que possibilita a correção de erros nos bits transmitidos O código é uma função dos bits transmitidos. O receptor calcula o código baseado nos bits que chegam e compara-o com o código recebido e é capaz de corrigir certos erros Maior overhead e tempo de processamento do que os códigos de correção Teleprocessamento

Interfaceamento Um dispositivo que deseja se comunicar através de um meio de transmissão deve estar conectado através de alguma interface A interface define não somente as características elétricas do sinal, mas também os meios de conexão e os procedimentos para o envio e o recebimento de dados Ex: RS-232, V.35, V.36, etc.. Teleprocessamento

Sincronismo

Tipos de transmissão Transmissão Paralela: transmissão simultânea de todos os elementos de um dado código em um instante de tempo Utiliza várias vias de transmissão Altas velocidades em pequenas distâncias Inadequada para grandes distâncias em função do custo Ex: transmissão impressora, comunicação interna micro (bus) Teleprocessamento

Tipos de transmissão Transmissão Serial: Transmissão contínua e em sequência dos elementos (bits) em uma única via de transmissão Adequada para grandes distâncias Menor velocidade em relação à transmissão paralela Economia (apenas uma via de transmissão) Ex: conexão entre micro e roteador via console, conexão entre micro e modem via porta UART, linhas de transmissão Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona e Síncrona Discussão: O que aconteceria se um emissor emitisse simplesmente um fluxo de bits de dados? A B 1 Mbps 1 bit = 1us Relógio A Relógio B Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona Não existe sincronismo (sinal de clock) de tempo entre emissor e receptor Os dados são transmitidos um caractere por vez De 5 até 8 bits A temporização somente necessita ser mantida “dentro” de cada caractere Resincronização ocorre entre cada caractere (bit de start) Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona Não existe sincronismo (sinal de clock) de tempo entre emissor e receptor O emissor e o receptor devem estar de acordo com o tempo de cada bit transmitido (tempo de bit) Obs: taxa = 1/(tempo de bit) O emissor e o receptor devem estar de acordo com os sinais que representam o início e o fim de cada elemento a ser transmitido (aumenta a ineficiência na transmissão) Utilizada para comunicações em curtas distâncias e baixas velocidades sem sincronismo A B O sincronismo é obtido em cada caracter Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona UART Universal Asynchronous Receiver Transmiter (UART): CI que implementa a comunicação serial assíncrona RS232C em um PC: UART 8250 19.2 kbps UART 16450 38.4 kbps UART 16550 115.2 kbps COM1/COM3 COM2/COM4 Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona Delimitação dos caracteres Os caracteres são enviados “dentro” de quadros delimitados por elementos de início e fim (bits de start e stop) Existem formatos específicos (notação ao lado): 8N1 - 8 bits para o caractere / sem paridade / 1 bit de stop 8N2 - 8 bits para o caractere / sem paridade / 2 bits de stop 8E2 - 8 bits para o caractere / paridade par / 2 bits de stop 7N1 - 7 bits para o caractere / sem paridade / 1 bit de stop 8O1 - 8 bits para o caractere / paridade ímpar / 1 bit de stop Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona Delimitação dos caracteres Em uma transmissão assíncrona, devem-se definidos anteriormente: taxa de transmissão (para a amostragem “dentro” do caractere) formato da transmissão (Ex: 8N1) DTEa DTEb 115K2/8N1 Relógio A Relógio B Teleprocessamento

Transmissão Assíncrona Delimitação dos caracteres Em uma transmissão assíncrona, devem-se definidos anteriormente: taxa de transmissão (para a amostragem “dentro” do caractere) formato da transmissão (Ex: 8N1) Teleprocessamento

Transmisão Assíncrona NRZ-L Teleprocessamento

Transmisão Assíncrona Teleprocessamento

Transmisão Assíncrona Características Simples Custo baixo Overhead alto por caractere. Ex: 8N1 - 20% de overhead (2 em cada 10 caracteres enviados são utilizados para controle) Calcule o overhead de uma transmissão com os seguintes formatos: 7E2 8N2 Poderia-se aumentar o número de bits/caractere acumulação de erros de “amostragem” (drifting) Teleprocessamento

Transmisão Assíncrona Exercício Verifique a configuração serial da porta COM1 do seu microcomputador através do programa Hyperterminal (Iniciar->Programas->Acessórios->Hyperterminal) Pesquise na Internet os seguintes termos: controle de fluxo por hardware (CTS/RTS) controle de fluxo por software (XON/XOFF) Teleprocessamento

Transmisão Síncrona Envio de blocos de bits em um fluxo contínuo sem códigos de início e fim Os blocos podem possuir tamanhos variados de bits Os relógios do emissor e receptor devem estar sincronizados para evitar drifting: clock separado entre emissor e receptor colocação da informação de clock dentro do sinal a ser transmitido (Manchester) Outro nível de sincronização necessária: códigos para delimitar o início e o fim de cada bloco (frame) DENTRO do fluxo contínuo (técnica de framing) Teleprocessamento

Transmisão Síncrona Permite a utilização de técnicas sofisticadas de detecção e correção de erros (CRC) Mais eficiente (mais informação útil enviada por unidade de tempo) Ex: E1, HDCL, SDH/SONET CRC preâmbulo Teleprocessamento

podem existir delimitadores Transmisão Síncrona “A cada 125us existe um quadro (sistema E1)” “A cada 125us existe um quadro (sistema E1)” com sincronismo A B 125 250 podem existir delimitadores de quadro (framing) Teleprocessamento

Transmisão Síncrona HDLC 48 bits de controle bloco de 1000 caracteres 1000 x 8bits = 8000bits overhead = (48/8000) = 0,006 (0,6%) Teleprocessamento

Eficiência x Overhead = = total de bits de dados transmitidos total de bits transmitidos total de bits de controle transmitidos Overhead = total de bits transmitidos Exercício: Calcule a eficiência e o overhead de uma célula ATM cujo tamanho é 53bytes e o header possui 5bytes. Teleprocessamento

Detecção de Erros

Tipos de Erros Um erro ocorre quando bits são alterados durante a transmissão erros de um único bit um bit alterado bits adjacentes não alterados ruído branco (atrapalha o receptor na detecção) erros em “rajadas” (bursts) Um erro de tamanho B é uma seqüência contígua de B bits na qual o primeiro e o último e qualquer número de bits intermediários estão errados Ruído impulsivo Maior em altas taxas Teleprocessamento

Processo de Detecão de Erros Bits adicionais para a detecção do erro Teleprocessamento

Verificação de Paridade Técnica mais simples de detecção de erros Um único bit é adicionado no final do bloco de dados O valor do bit de paridade é selecionado de tal forma que o número de bits “1” resultante é: par paridade par ímpar paridade ímpar Ex: caractere G (10010101) transmissão com paridade par 100101010 transmissão com paridade ímpar 100101011 Teleprocessamento

Verificação de Paridade Problema se dois (ou qualquer número par de bits é invertido) Ex: Simule a emissão e recepção das seqüências abaixo com a inversão dos bits selecionados. O que acontece? 01011100 01011110 Ineficaz em virtude de ruídos impulsivos (que afeta vários bits), especialmente em altas taxas de transmissão Teleprocessamento

Cálculo da Paridade not xor 1 1 1 1 Teleprocessamento

Cálculo da Paridade Calcule a paridade par e ímpar das seguintes sequências binárias utilizando o operador XOR: 01010101 11111000 10101011 11100011 Teleprocessamento

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