Este documento discute fundamentos de redes de computadores, incluindo parâmetros importantes para comparar tecnologias de rede, tipos de custos de rede, retardos de transferência, capacidade de transmissão, confiabilidade, modularidade, compatibilidade, sensibilidade tecnológica, tipos de linhas de comunicação, topologias de rede, endereçamento de mensagens, transmissão de informação, processos de comunicação, sinais analógicos versus digitais, banda passante, e taxa de transmissão máxima de um canal.

1. Fundamento de Redes de Computadores
Aula 9
Rede de Computadores

2. Notas da Aula
✔
Avaliação dia 13 de Junho
✔
Hoje tem laboratório para entregar na próxima
semana.
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3. Parâmetros Importantes de uma Rede
Parâmetros importantes para comparação de
tecnologia de redes
●
Custo
●
Retardo de Transferênica
●
Capacidade de transmissão
●
Confiabilidade
●
Modularidade
●
Compatibilidade/Interoperabilidade
●
Sensibilidade Tecnológica
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4. Custo
Dividido entre:
−
Custo da interface de rede para os computadores
−
Custo do meio de comunicação
●
Custo de implantação
●
Aluguel de linhas (WAN)
−
Custo de equipamentos de interconexão
−
Custo de operação
−
Custo de manutenção
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5. Retardo de Transferência
Retardo de acesso + retardo de transmissão
●
Retardo de acesso
− Tempo que uma estação espera, a partir do momento em que
uma mensagem está pronta para ser transmitida, até o
momento em que ela consegue transmitir com sucesso
− Muitas vezes é necessário esperar que o meio de comunicação
“desocupe” para poder transmitir uma mensagem
●
Retardo de transmissão
−Intervalo de tempo decorrido desde o início da transmissão de
uma mensagem até o momento em que a mensagem chega
ao destino
−Exemplo:
●
Redes locais: baixo tempo de transmissão
●Links de satélite: alto tempo de tranmissão
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6. Capacidade de transmissão
●
bps - bits por segundo
●
capacidade, em bps, suportado por um meio
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7. Confiabilidade
Pode ser avaliada em:
−
Tolerância a falhas
●
Indica se é possível operar mesmo com a presença de
falhas
−
Tempo médio entre falhas
●
MTBF - Medium Time Between Failures
●
Medido geralmente em horas
●
Relacionado à
●
confiabilidade de componentes
●
redundância
Tempo médio para reparo
−
●
MTTR - Medium Time To Repair
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8. Modularidade
●
Grau de alteração de desempenho e
funcionalidade que um sistema (rede) pode
sofrer
●
Benefícios
●
Facilidade para modificação
●
Facilidade para crescimento
●
Facilidade de uso de um conjunto de componentes
básicos
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9. Compatibilidade / Interoperabilidade
Capacidade que o sistema (rede) possui para se
ligar a dispositivos de vários fabricantes
−
a nível de hardware
−
a nível de software
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10. Sensibilidade Tecnológica
●
Relacionada à evolução da tecnologia
●
Capacidade de suportar
−
Maior capacidade de transmissão
−
Suporte a novas aplicações
−
Suporte a novos padrões
−
Novos meios de transmissão
●
Não deve ser vulnerável à novas tecnologias
●
Quanto mais vulnerável à novas tecnologias
mais sensível tecnologicamente
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11. Linhas de comunicação
Tipos de ligação física
●
Ligação Ponto a ponto
−
A ligação permite a presença de apenas dois pontos
de comunicação
●
Ligação Multiponto
−
A ligação permite a presença de vários pontos de
comunicação
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12. Linhas de comunicação
Fomas de utilização da linha
●
Simplex
−
O enlace é utilizado apenas em um dos sentidos de
transmissão
●
Half-duplex
−
O enlace é utilizado nos dois sentidos de
transmissão, porém apenas um por vez
●
Full-duplex
O enlace é utilizado nos dois possíveis sentidos de
−
transmissão
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13. Topologias
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14. Topologias comuns em LANs e WANs
Multiponto
−
Barramento
Ponto a Ponto
−
Estrela
−
Anel
−
Árvore
−
Totalmente Ligada (completa)
−
Parcialmente Ligada (irregular)
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15. Topologias
A topologia pode ser analisada sob dois aspectos
●
Topologia física
−
Define o arranjo topológico físico,
−
De acordo a forma que os enlaces físicos estão
dispostos
●
Topologia lógica
−
Define o arranjo topológico lógico
−
De acordo com o comportamento do arranjo dos
enlaces
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16. Topologia: Barramento
Exemplos
●
Topologia física de uma rede Ethernet com cabo
coaxial (10Base2)
●
Topologia física de um canal de radio AM
●
Topologia lógica de rede Ethernet baseada em
HUBs
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17. Topologia: Estrela
Exemplo
● Topologia física de um Mainfraime com terminais
● Topologia física de uma rede Ethernet com 1 HUB e computadores
● Topologia física de uma rede Ethernet com 1 Switch e computadores
● Topologia lógica de uma rede Ethernet com 1 Switch e computadores
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18. Topologia: Árvore
Exemplo
●
Topologia física de uma rede composta pelo
cascateamento de HUBs e Switchs
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19. Topologia: Anel
Exemplo
●
Topologia física de uma rede Token Ring
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20. Topologia: Totalmente Ligada (completa)
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21. Topologia: Parcialmente Ligada (irregular)
Exemplo
●
Rede WAN
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22. Endereçamento de mensagens
Mensagem Unicast
− Quando a mensagem é destinada a um único e identificado
destinatário
Mensagem Broadcast
− Quando a mensagem é destinada a todos os elementos
− Neste caso é gerada uma única mensagem pelo emissor que
é destinada a todos os elementos
Mensagem Multicast
− Quando a mensagem é destinada a um subconjunto
selecionado de elementos
− Neste caso é gerada uma única mensagem pelo emissor que
é destinada aos elementos do grupo Multicast.
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23. Transmissão de Informação
Transmissão de informação
−
Realizada através da passagem de sinais através
dos meios físicos de comunicação
−
Algumas questões tecnológicas como:
●
Propriedades físicas do meio de transmissão
●
Características dos sinais transmitidos
... influenciam na construção e projeto de redes
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24. Processo de Comunicação
Transmissão de informação de um ponto a outro
através de uma sucessão de passos
(a) Geração da informação (na origem)
(b) Descrição da informação por um conjunto de
símbolos (na origem)
(c) Codificação destes símbolos em uma forma
propícia à transmissão em um meio físico (na
origem)
(d) Transmissão destes símbolos codificados (da
origem ao destino)
(e) Decodificação e reprodução dos símbolos (no
destino)
(f) Recriação da informação transmitida (no destino)
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25. Processo de Comunicação
Exemplos:
(1) Uma receita de bolo a ser transmitida de uma
pessoa para outra por telefone
(2) Aceite de uma proposta comercial a ser
transmitida por FAX
(3) Transmissão de um jogo de futebol pelo radio
AM
(4) Um documento eletrônico a ser transmitido
para outra pessoa via rede
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26. Informação x Sinal
Comunicação
−
Ato de transmitir informações
−
Pode ocorrer degradação da informação em todos
os passos do processo de comunicação
Na transmissão de uma informação
−
É necessário a existência de uma linguagem que
permita descrever a informação através de
símbolos compreensíveis às partes envolvidas
−
Exemplo de linguagens
●
linguagem verbal (português)
●
linguagem pascal (programação digital)
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27. Informação x Sinal
Sistemas de comunicação
−
Se utilizam de sinais (ondas eletromagnéticas) que
trafegam através de meios físicos
Sinais
−
Ondas que se propagam através de algum meio físico
●
Meios físicos: ar, cabo metálico, cabo ótico
Informação x Sinal
−
Informação
●
Representa a ideia ou dados que os parceiros da
comunicação cria, manipula e processa
−
Sinal
●
Materialização específica destas informações utilizada no
momento da transmissão
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28. Spectrum de Freqüência
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29. Sinal Analógico x Digital
De forma genérica
●
Sinal analógico
− Apresenta uma variação contínua
●
Sinal digital
− Apresenta uma variação discreta (abrupta) do sinal discreta
− Variação pode ocorrer somente em momentos pré-
determinados
− Geralmente em dois níveis, representando valores lógicos “0”
e “1’ (ou Verdadeiro e Falso)
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30. Sinal Analógico x Digital
Todo sinal analógico pode ser transmitido por um
sinal digital
Exemplo:
−
Um sinal de analógico pode ser amostrado
(observado periodicamente), quantizado e o
resultado desta quantização codificado em um sinal
digital
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31. Sinal Analógico x Digital
Níveis de amostragem:
1 bits 2 níveis digital
2 bits 4 níveis “dibit”
3 bits 8 níveis “tribit”
n bits 2n níveis
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32. Sinal Analógico x Digital
Ponto de sinalização
−
ou ponto de amostragem
Intervalo de sinalização (T)
−
ou intervalo/período de amostrágem
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33. Sinal Analógico x Digital
Baund
−
Número de intervalos de sinalização por segundo
−
Se a cada intervalo de sinalização o nível de sinal é
codificado com N bits então:
●
1 baund = N bps
−
Ou, se a cada intervalo de sinalização o nível de
sinal é codificado com L níveis então:
● 1 baund = log2 L bps
−
Portanto
●
Taxa de baund (baund rate) pode não ser igual a taxa de
bits por segundo (bps)
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34. Sinal Analógico x Digital
Todo sinal digital pode ser transmitido por um
sinal analógico
Exemplo
−
Um sinal digital pode ser transformado em um sinal
analógico
−
alterando-se a amplitude (AM - Amplitude Modulada)
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35. Sinal Analógico x Digital
Todo sinal digital pode ser transmitido por um
sinal analógico
Exemplo
−
Um sinal digital pode ser transformado em um sinal
analógico alterando-se a amplitude (AM - Amplitude
Modulada)
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36. Sinal Analógico x Digital
Exemplo
Um sinal digital pode ser transformado em um sinal
−
analógico alterando-se a frequência (FM -
Frequência Modulada)
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37. Banda Passante - Sinal
No século XIX, Jean Fourier provou que qualquer
sinal periódico pode ser considerado como uma
soma (geralmente infinita) de senos e cossenos
de diversas frequências. A esta soma da-se o
nome de “Série de Fourrier”.
Banda passante de um sinal
−
Intervalo de frequências que compõe este sinal.
Largura de banda de um sinal
−
Tamanho de sua banda passante
−
Diferença entre a maior e menor frequência
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38. Banda Passante – Meio Físico
Banda passante de um meio físico
−
Faixa de frequências que permanece preservada
pelo meio físico
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39. Taxa de transmissão máxima de um canal
A taxa de transmissão máxima de um canal é
afetada:
−
pela largura de banda do canal
−
pelos ruídos
−
pela atenuação
−
por ecos
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40. Taxa de transmissão máxima de um canal
Teorema de Nyquist
Em 1928 Nyquist formulou uma equação que define a taxa de
transmissão máxima para um canal de banda passante
limitada e imune a ruídos.
Se um sinal é transmitido através de um canal de largura de
banda W Hz, o sinal resultante da filtragem pode ser
completamente reconstituído pelo receptor através da
amostragem do sinal transmitido a uma frequência igual a
no mínimo 2W vezes por segundo.
Hz - Hertz - Unidade de frequência - ciclos por segundo
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41. Taxa de transmissão máxima de um canal
Banda Passante
●
Para sinais digitais, isso corresponde a dizer que o
número de transições de nível de amplitude não pode
ser maior que 2 W vezes por segundo.
●
Ou seja, através de um canal de largura de banda W Hz
pode-se transmitir um sinal digital de no máximo 2W
baunds na ausência de ruído.
●
A capacidade C do canal na ausência de ruído é dada
por:
C = 2 W baunds
C = 2 W log2 L bps (sendo L o número de níveis)
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42. Taxa de transmissão máxima de um canal
Ruídos
−
Interferência de sinais externos indesejáveis no
meio de comunicação durante uma transmissão.
−
Sinal recebido = Sinal trasmitido + distorções
causadas pelo próprio meio físico + distorções
causadas por ruído
−
O ruído é um dos maiores limitantes do
desempenho de sistemas de comunicação
−
Razão sinal-ruído
●
Medida da quantidade de ruído presente em uma
transmissão
●
Relação entre potência do sinal e potência do ruído:
●
S/R (S:sinal; R:ruído)
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43. Taxa de transmissão máxima de um canal
Ruídos
−
Decibel
● Unidade de medida que corresponde a 10 log10 X
−
Medida de ruído
●
Sinal / Ruído
●
Normalmente a unidade utilizada para a medida de ruído
é o decibel (dB)
●
Exemplo:
●
Valor 10 equivale a 10 decibeis
●
Valor 100 equivale a 20 decibeis
●
Valor 1000 equivale a 1000 decibeis
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44. Taxa de transmissão máxima de um canal
Atenuação
A potência de um sinal cai com a distância em
−
qualquer meio físico
Eco
Em linhas de transmissão causam efeitos similares
−
ao ruído
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45. Exercício para Entregar na Próxima Aula
1.Compare a tecnologia Fast-ethernet e ATM para o uso em uma corporação
em relação aos seguintes parâmetros:
a)Custo
b)Retardo de Transferência
c)Capacidade de transmissão
d)Confiabilidade
e)Modularidade
f)Compatibilidade/Interoperabilidade
g)Sensibilidade Tecnológica
2. Pensando nos passos da comunicação dado em aula onde pode ocorrer
degradação da comunicação? Dê exemplos.
3. Cite exemplos informação codificada de forma analógica.
a) Cite exemplos de informação codificada de forma digital.
b) É possível transmitir uma informação codificada de forma analógica através de um
sinal digital?
c) É possível transmitir uma informação codificada de forma digital através de um sinal
analógico?
4. Seja um sinal com 8 níveis (L) de amostragem.
a) Seja também um canal de largura de banda (W) 3.000 Hz.
b) Qual a capacidade máxima teórica de transmissão deste canal?
5.
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