Redes de Comunicação 11º M1 - TGPSI

Curso Profissional 11º Ano

Técnico de Gestão e Programação de
Sistemas Informáticos

REDES DE COMUNICAÇÃO

Professor: Luis Ferreira


Finalidade da Disciplina (1/2)

• Desenvolver os conhecimentos subjacentes à transmissão de dados por
fios ou sem fios;

• Desenvolver capacidades para instalar e configurar adequadamente os
diferentes componentes de um sistema de comunicação.

• Desenvolver capacidades para a utilização adequada de redes de
comunicação de dados;

• Desenvolver capacidades para uma atitude pró-activa no diagnóstico de
falhas e incorrecções nas infra-estruturas de dados e nos Sistemas de
Informação;


Finalidade da Disciplina (2/2)

• Desenvolver capacidades ao nível do desenvolvimento de ferramentas de
produtividade baseadas nas tecnologias Web;

• Promover as práticas de segurança dos dados e de privacidade das pessoas;

• Promover a autonomia, a responsabilidade e a capacidade para trabalhar em
equipa;

• Fomentar a análise crítica da função das infra-estruturas de dados e dos
sistemas de informação;

• Sensibilizar os alunos para a necessidade da formação contínua nas
tecnologias e técnicas cobertas pela disciplina.


Avaliação da Disciplina

• Testes de avaliação de conhecimentos
• Trabalhos individuais
• Trabalhos de grupo
• Trabalhos de casa
• Fichas de trabalho
• Grelha de observação diária
• Atitudes e comportamento
Resolução de problemas, trabalhos práticos, trabalhos de pesquisa, projectos, prática
simulada, teste teórico-prático e competências comportamentais.

A classificação da nota de um trabalho (individual ou grupo), resulta
da entrega de um relatório escrito e de uma apresentação oral.

MÓDULO 1
REDES DE COMUNICAÇÃO Comunicação de Dados

1.Sistema de Comunicações

O principal objectivo de um sistema de
comunicações consiste na troca de informações
(dados) entre duas partes.

6

MÓDULO 1

A figura 1.1(a) representa um modelo de um sistema de comunicações através de um
diagrama de blocos.
A figura 1.1(b) apresenta um exemplo que consiste na comunicação entre uma estação
de trabalho e um servidor remoto através da rede telefónica pública.

7

MÓDULO 1

Fonte - Gera a informação (dados) a transmitir (exemplos: telefones,
computadores pessoais…).

Emissor - Converte os dados em sinais adequados ao sistema de
transmissão. Por exemplo o modem converte a informação digital
proveniente da estação de trabalho num sinal analógico que será
transmitido pela rede telefónica.

Sistema de transmissão - Transporta os dados sob a forma de
sinais.

8

MÓDULO 1

Receptor - Recebe os sinais do sistema de transmissão e converte-
os de
forma a puderem ser suportados pelo dispositivo de destino. Por
exemplo, o modem converte os sinais analógicos provenientes da
rede telefónica em dados digitais que serão processados pelo
destino.

Destino. Processa os dados transmitidos (exemplos: servidores,
telefones,
…).

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MÓDULO 1

Funções que devem ser desempenhadas por um sistema de
comunicações:

1.Utilização eficiente do sistema de transmissão. O sistema de
transmissão deve ser partilhado por vários dispositivos de comunicação de
forma a aproveitar a sua capacidade total de transmissão.

2.Interface com o sistema de transmissão. Para comunicar, um
dispositivo deve possuir um interface com o meio de transmissão. Uma vez
estabelecido o interface torna-se necessário a geração de sinais para a
comunicação.

10

MÓDULO 1

comunicações:

3.Geração de sinais a transmitir. Os sinais gerados deverão ser capazes
de serem propagados através do sistema de transmissão e interpretados no
receptor.

4.Sincronização entre o emissor e o receptor. O receptor deverá ser
capaz de determinar quando um sinal começa e acaba.

11

MÓDULO 1

comunicações:

5.Gestão da comunicação. Se os dados são para trocar em ambos os
sentidos durante um período de tempo, as duas partes devem cooperar.

- Por exemplo, para dois utilizadores iniciarem uma conversa telefónica, um
deve marcar o número, provocando a geração de sinais que resultam no
telefone do outro utilizador a tocar. A ligação é estabelecida quando o
utilizador levanta o auscultador.

- Para outros dispositivos outras convenções devem ser tomadas em linha
de conta. Ambos os dispositivos podem transmitir simultaneamente ou tem
que ser um de cada vez? Que quantidade de dados devem ser transmitidos
de cada vez? O que fazer se ocorrerem erros? 12

MÓDULO 1

comunicações:

6.Detecção e correcção de erros.

7.Controlo de fluxo. A fonte não deve transmitir dados a uma velocidade que
não dê tempo ao destino para os absorver.

8.Endereçamento e encaminhamento. Quando mais do que dois
dispositivos partilham o mesmo meio de transmissão, o sistema fonte Deverá
indicar o sistema de destino. O sistema de transmissão deve assegurar que o
sistema de destino, e só esse sistema, recebe os dados. O meio de
transmissão poderá possuir vários caminhos, mas um caminho especifico
deverá ser escolhido. 13

MÓDULO 1

comunicações:

9.Recuperação de anomalias. Deverão ser previstas técnicas de
recuperação em situações em que a troca de informação é afectada por
falhas no sistema.

10.Representação da informação. Ambas as partes que estão a
comunicar deverão acordar a formatação dos dados que irão ser
trocados.

14

MÓDULO 1

comunicações:

11.Segurança. O sistema fonte dos dados pode desejar que só um
determinado sistema de destino possa receber os dados. O sistema de
destino pode exigir que os dados recebidos não tenham sido alterados
quando em trânsito no sistema.

12.Capacidade de gestão da rede. É necessário dispor de
mecanismos para
configurar o sistema, monitorizar o seu estado, reagir a falhas e
sobrecargas e planear o seu crescimento futuro.

15

MÓDULO 1

2. Modos de comunicação

Conforme podemos verificar na figura 2.1, a transferência de
dados num sistema de comunicações pode ocorrer de cinco
maneiras:

• Simplex
• Half-duplex
• Duplex
• Broadcast
• Multicast.
16

MÓDULO 1


Sistema simplex - A transmissão de dados dá-se apenas num sentido.

Exemplo: transmissão de imagens fotográficas a partir de uma sonda no
espaço, em instantes de tempo predeterminados, para uma estação
terrestre.

17

MÓDULO 1


Sistema half-duplex - A transmissão de dados dá-se nas duas
direcções mas alternadamente.

Exemplo: pedido de dados de um utilizador a um servidor remoto e
posterior recepção dos dados.

18

MÓDULO 1


Sistema duplex - A transmissão de dados dá-se em ambas direcções
simultaneamente.

Exemplo: Transmissão de sinais de voz previamente digitalizados nas
duas direcções entre dois utilizadores.

19

MÓDULO 1

Sistema broadcast - Os dados de saída de uma única fonte são
transmitidos a todos os outros dispositivos ligados ao mesmo sistema de
comunicações.

Exemplo: transmissão de vários programas de televisão sobre uma rede de
cabo a todos os receptores de televisão ligados à rede.

20

MÓDULO 1

Sistema multicast - É similar ao sistema broadcast excepto no facto dos
dados de saída de uma fonte serem recebidos apenas por um subconjunto de
dispositivos ligados ao sistema de comunicações.

Exemplo: videoconferência, que envolve um determinado grupo de
computadores ligados a uma rede trocando dados integrados de vídeo e áudio.

21

Grandezas e medidas

a. O Decibel - O decibel (dB) é uma medida da razão entre duas
quantidades, sendo usado para uma grande variedade de medições em acústica
, física e eletrônica. O decibel é muito usado na medida da intensidade de sons.
É uma unidade de medida adimensional, semelhante à percentagem. A
definição do dB é obtida com o uso do logaritmo.

b. Largura de banda - Largura de banda é a medida da faixa de
freqüência, em hertz, de um sistema ou sinal.

c. Throughput- (ou taxa de transferência) é a quantidade de dados
transferidos de um lugar a outro, ou a quantidade de dados processados em um
determinado espaço de tempo, pode-se usar o termo throughput para referir-se a
quantidade de dados transferidos em discos rígidos ou em uma rede, por
exemplo; tendo como unidades básicas de medidas o Kbps, o Mbps e o Gbps.

d. Bit rate ou bitrate significa taxa de bits ou taxa de transferência de bits.
Nas telecomunicações e na computação, o bit rate (às vezes escrito como
bitrate) é o número de bits convertidos ou processados por unidade de tempo. O
bit rate é medido em 'bits por segundo' (bps ou b/s), muitas vezes utilizado em
conjunto com um prefixo SI , como kbps, Mbps, Gbps, etc., de acordo com o
seguinte:

1.024 bps = 1 kbps (1 kilobit ou mil bits por segundo)
1.048.576 bps = 1 Mbps (1 megabit ou 1 milhão de bits por segundo)
1.073.741.824 bps = 1 Gbps (1 gigabit ou um bilhão de bits por segundo)

Técnicas de codificação
a. Non Return Zero
b. Return Zero
c. Diferenciais

* Ver Tecnicas Codificação ppt

Detecção e correcção de erros
Introdução:

Em matemática, ciência da computação e telecomunicações detecção
e correcção de erros é um assunto de grande importância e
relevância na manutenção da integridade dos dados em canais com
ruído ou em sistemas de armazenamento não imunes a falhas.
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Definições

Detecção de erros
Detecção de erros é a capacidade de detectar erros causados por ruído ou
outras causas durante a transmissão de um emissor para um receptor.

Correcção de erros
Correcção de erros, para além da detecção do erro, permite a sua
correcção.

Implementação
Há duas formas de implementar um sistema de correcção de erros:

Pedido Automático de Repetição ou ARQ (Automatic repeat request[1]): o
transmissor envia os dados e um código de detecção de erros, que permite
que o receptor detecte a existência de erros. Se não encontrar erros, envia
uma mensagem (um ACK, ou seja, aviso de recepção) ao emissor. Se o
emissor não receber o ACK, então é porque a mensagem continha erros e é
automaticamente retransmitida.

Correcção Adiantada de erros ou FEC (Forward error correction[2]): O
emissor codifica os dados com um código de correcção de erros e envia a
mensagem. O receptor descodifica a mensagem que recebe para a forma
"mais provável" ou seja, os códigos são implementados de forma a que a
quantidade fosse necessária uma quantidade de ruído "improvável" para que a
mensagem chegasse errada ao receptor.

Esquemas de detecção de erros
Existem diversos esquemas para se conseguir a detecção de erros de
transmissão, e estes esquemas são, na sua maioria, muito simples.
Todos os códigos de detecção de erros (incluindo detecção e correcção)
transmitem mais informação do que a mensagem original. Na maioria
dos esquemas, para além da mensagem, são transmitidos dados de
"confirmação" - dados extra (também conhecidos como dados
redundantes) que servem para a detecção de erros.

1- Esquemas de repetição
Existem algumas variantes deste esquema, mas basicamente consiste
em enviar repetição da informação. Por exemplo, se fosse pretendido
enviar a mensagem "olá", seria enviada "olá olá olá". Se fosse recebida a
mensagem "olá olá olb", como uma das repetições não coincidia, sabia-
se que tinha havido um erro. Este esquema é pouco eficiente (transmite
3 vezes os mesmos dados) e pode ser problemático em situações em
que o erro ocorre no mesmo sítio - no nosso exemplo "olb olb olb". Neste
caso, a mensagem "olb" era detectada como correcta.

2- Esquemas de paridade
As mensagens são partidas em vários blocos de bits (uns e zeros numa transmissão
digital). O número de ocorrências do "1" é contado. Depois é activado um bit de
paridade - 1 se o número de "1" for impar e 0 se o número de "1" for par. Quando a
mensagem chega, é testado o bit de paridade para verificar se está de acordo com o
número de "1" da mensagem. Este esquema tem o problema de falhar quando o
número de erros na transmissão é impar. Por exemplo:
Mensagem enviada: 10010100 - 3 ocorrências de 1 - 3 é impar - bit de paridade = 1
Mensagem recebida: 10010111 - 5 ocorrencias de 1 - 5 é impar - bit de paridade = 1
Resultado: a mensagem recebida está errada e é detectada como correcta.

3- Redundância cíclica (CRC)
Uma forma mais complexa de detecção e correcção de erros é a utilização de
propriedades matemáticas da mensagem a ser transmitida.
Este método considera cada bloco de dados da mensagem como um coeficiente
polinomial, dividindo-o depois por um outro polinómio predeterminado. Os
coeficientes resultantes da divisão são enviados pelo emissor como dados
redundantes, para detecção de erros no receptor. No receptor, são novamente
calculados os mesmos coeficientes e comparados com os que foram enviados
pelo emissor. Se não forem coincidentes, indica que houve um erro na
transmissão.

Correcção de erros
Os métodos descritos acima são suficientes para
determinar se houve ou não um erro na
transmissão de uma mensagem.

Mas nas maiorias das vezes isto não é suficiente.
As mensagem têm que ser recebidas sem erros e o
mero conhecimento de que existiu um erro não
chega. Haveria uma grande vantagem se o
receptor pudesse determinar qual foi o erro e
corrigi-lo. Isto é possível.

Vejamos o seguinte exemplo:
"Se faltarm algmas letrs consguims entndr a
mensgm".

Este conceito pode ser aplicado à correcção de
erros nas transmissões digitais.

a) Pedido automático de repetição
O Pedido automático de repetição ou ARQ Automatic Repeat-reQuest é
um método de controle de erros para transmissões de dados que usa os
códigos de detecção de erros para conseguir transmissões confiáveis.

Usa também as mensagens de acknowledgment e/ou não acknowledgement
e os timeouts (tempos limites).

Um acknowledgment (ACK) é uma mensagem enviada pelo receptor para o
transmissor e que indica que um bloco de dados foi correctamente
recepcionado.

Normalmente, quando o emissor não recebe o ACK antes de se esgotar o
tempo limite, isto significa que o bloco de dados não foi recepcionado
correctamente e retransmite-o.

b) Código de correção de erros (ECC -
error-correcting code)

O ECC é um código no qual cada sinal de dados está em conformidade com
regras específicas de construção.

Os desvios dessas regras podem ser detectados e corrigidos.

Esta técnica é normalmente usada em armazenamento de dados no computador
(por exemplo: memória flash) e em transmissões de dados.

Alguns códigos podem detectar e corrigir um certo número de bits de erros.

Se apenas corrigirem um erro, são chamados códigos de correcção de erro único,
ou SEC - single error correcting, e os que conseguem detectar dois erros são
chamados de detecção de erro duplo, ou DED - double error detecting.

10. Técnicas de compressão de dados

Classificação da compressão dos dados
 A compressão de dados é o acto de reduzir o
espaço ocupado por um conjunto de dados num
determinado dispositivo ou numa comunicação.
Essa operação é realizada através de diversos
algoritmos de compressão, reduzindo a
quantidade de Bytes para representar um dado,
sendo esse dado uma imagem, um texto, ou um
arquivo (ficheiro) qualquer.

 AAAAB

Esta é a forma mais conhecida de se classificar os métodos de compressão de dados.

 a. Sem perca de informação –
 Diz-se que um método de compressão é sem perdas
(em inglês, lossless) se os dados obtidos após a
descompressão são idênticos aos dados que se tinha
antes da compressão.
 Algumas imagens e sons precisam ser reproduzidos
de forma exacta, como imagens e gravações para
perícias, impressões digitais, etc.


 b. Com perca de informação
 Por outro lado, algumas situações permitem que
perdas de dados poucos significativos ocorram.
 Assim, os dados obtidos após a descompressão não
são idênticos aos originais, pois "perderam" as
informações irrelevantes, e dizemos então que é um
método de compressão com perdas (em inglês, lossy).

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