6 - Transmissão de Sinais Analógicos

A transmissão por fios telefónicos é talvez a mais comum. Neste caso utilizam-se modems que fazem a adequação do sinal digital do computador à linha telefónica.

O modem recebe o sinal digital do computador e coloca-o numa onda de frequência necessária para a transmissão pela linha telefónica. Este processo (conversão do sinal) dá-se o nome de modulação.

A função básica de um modem é receber os dados codificados na forma de sinais eléctricos digitais vindo do computador, colocá-los numa onda portadora que possui uma frequência fixa de transmissão adequada ao meio de transmissão.

Ao chegar ao modem receptor dá-se o processo inverso. Nesta situação ocorre um processo designado por demodulação.

O Sinal Analógico

Sinal analógico é um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. Um velocímetro analógico de ponteiros, um termômetro analógico de mercúrio, uma balança analógica de molas, são exemplos de sinais lidos de forma direta sem passar por qualquer decodificação complexa, pois as variáveis são observadas diretamente. Para entender o termo analógico, é útil contrastá-lo com o termo digital.

Na electrónica ^{(português europeu)} digital, a informação foi convertida para bits, enquanto na eletrônica analógica a informação é tratada sem essa conversão.

Sendo assim, entre zero e o valor máximo, o sinal analógico passa por todos os valores intermediários possíveis (infinitos), enquanto o sinal digital só pode assumir um número pré-determinado (finito) de valores.

Como exemplos de meios que registam sinais analógicos, temos:

• Gravação de som
  • Sistemas mecânicos
    • Disco de vinil
  • Sistemas magnéticos
    • Fio (obsoleto)
    • Fita
    • Cassette
    • Cartucho (em inglês Cartridge - obsoleto)

• Gravação de imagem
  • Sistemas foto-químicos
    • Fotografia em película (clássica)
    • Filme em película (clássico)
  • Sistemas magnéticos
    • Fita magnética (Quadruplex)
    • Cassette (U-Matic, Beta, VHS, VHS-C, S-VHS, S-VHS-C, Video8, Hi8)

O instrumento analógico consiste num painel com uma escala e um ponteiro que desliza de forma a se verificar a posição deste sobre aquela. Num galvanômetro, por exemplo, a deflexão do ponteiro sobre uma escala fornece a leitura direta de grandezas físicas, como tensão eléctrica, ou força electromotriz, intensidade de corrente eléctrica, resistência eléctrica, entre outras.

O Sinal Digital

A representação de caracteres por sinais eléctricos consiste em representar os caracteres (letras, números e caracteres especiais) por dois digitos básicos (0 e 1), que se combinam entre si assumindo várias posições.

O sinal eléctrico com uma dada voltagem representa o dígito 1 e outro com voltagem diferente representa o dígito 0.

Enquanto que o sinal analógico varia continuamente e pode assumir todos os valores entre a sua amplitude máxima e mínima, o sinal binário só assume dois valores (0 e 1), saltando de um valor para o outro instantaneamente no formato de onda quadrada.

Sinal Digital é um sinal com valores discretos (descontínuos) no tempo e em amplitude. Isso significa que um sinal digital só é definido para determinados instantes de tempo, e que o conjunto de valores que pode assumir é finito.

5 - Direcção do Fluxo de Dados

Uma comunicação entre dois dispositivos pode acontecer de três maneiras diferentes:
simplex, half-duplex ou full-duplex.

Duplex é um sistema de comunicação composto por dois interlocutores que podem comunicar entre si em ambas direcções. Diz-se, portanto, bidireccional. Note-se, contudo, que um sistema composto por mais de dois interlocutores, ainda que suporte bidireccionalidade entre cada um deles, não se diz duplex.

Existem sistemas que não necessitam desta característica bidireccional, como sistemas de broadcast (multidifusão): uma estação emissora transmite e o(s) receptor(es) apenas escutam o sinal. Para além da televisão tradicional, existem também várias sondas espaciais que, perdendo a capacidade de receber quaisquer comandos ou pela forma como foram concebidas (p.e. Sputnik 1), continuam a enviar sinal através destas antenas - um sistema duplex que se tornou simplex, portanto. Já no caso dos rovers de exploração espacial não faria muito sentido enviá-los para o espaço sem um sistema de comunicação duplex que permitisse enviar comandos aos robôs para contornar situações inesperadas.

Half-Duplex

Uma comunicação é dita half-duplex (também chamada semi-duplex) quando temos um dispositivo Transmissor e outro Receptor, sendo que ambos podem transmitir e receber dados, porém não simultaneamente, a transmissão tem sentido bidirecional. Durante uma transmissão half-duplex, em determinado instante um dispositivo A será transmissor e o outro B será receptor, em outro instante os papéis podem se inverter. Por exemplo, o dispositivo A poderia transmitir dados que B receberia; em seguida, o sentido da trasmissão seria invertido e B transmitiria para A a informação se os dados foram corretamente recebidos ou se foram detectados erros de transmissão. A operação de troca de sentido de transmissão entre os dispositivos é chamada de turn-around e o tempo necessário para os dispositivos chavearem entre as funções de transmissor e receptor é chamado de turn-around time.

Exemplo

• Walkie-talkie

Full-Simplex

Uma comunicação é dita full duplex (também chamada apenas duplex) quando temos um dispositivo Transmissor e outro Receptor, sendo que os dois podem transmitir dados simultaneamente em ambos os sentidos (a transmissão é bidirecional). Poderíamos entender uma linha full-duplex como funcionalmente equivalente a duas linhas simplex, uma em cada direção. Como as transmissões podem ser simultâneas em ambos os sentidos e não existe perda de tempo com turn-around (operação de troca de sentido de transmissão entre os dispositivos), uma linha full-duplex pode transmitir mais informações por unidade de tempo que uma linha half-duplex, considerando-se a mesma taxa de transmissão de dados.

Exemplos

• Aparelho telefônico;
• Vídeoconferência;
• Barramento PCI-Express;
• Protocolo TCP (Transmission Control Protocol).

4 - Exercicio 1

 

3 - Componentes de um Sistema de Comunicação

A informação é transmitida por um meio de comunicação.
A forma mais comum de transmissão de uma mensagem é pelo som; o som é irradiado pelo ar no qual a informação se propaga por meio de ondas sonoras.

Na comunicação eléctrica entre equipamentos, o meio de transmissão mais comum é o fio de metal, por qual o sinal eléctrico se propaga, levando consigo a informação.Numa transmissão de dados digitais por meio de fios, a informação é representada por sinais eléctricos no formato de pulsos.

Além da transmissão por fios e cabos, que são meios sólidos, podemos transmitir informações por ondas electromagnéticas tais como as do rádio, microondas e satélite.

A transmissão de dados também pode ser feita por fibras ópticas, que utilizam variações de luz como sinal, o que permite a transmissão da informação a altas velocidades.

Um sistema básico de comunicação de dados é composto por cinco elementos:

1. Mensagem

É a informação a ser transmitida.
Pode ser constituída de texto, números, figuras, áudio e vídeo – ou qualquer combinação destes.

2. Transmissor

É o dispositivo que envia a mensagem de dados.
Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo e assim por diante.

3. Receptor

É o dispositivo que recebe a mensagem.
Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo e assim por diante.

4. Meio (Canal)

É o caminho físico por onde viaja uma mensagem originada e dirigida ao receptor.

5. Protocolo

É um conjunto de regras que governam a comunicação de dados.
Representa um acordo entre os dispositivos que se comunicam.

2 - Comunicação de Dados: Conceitos Básicos

Comunicação indica a transferência de informação entre um transmissor e um receptor.
A posse de informações correctas e de qualidade favorece a correcta tomada de decisões, a escolha certa das direcções a seguir e das estratégias a adoptar.

A informação armazenada é o conhecimento acumulado que pode ser consultado, utilizado e transferido, servindo como um fornecedor de ensino e de cultura para a sociedade.

Tão importante quanto a transmissão da informação é a sua compreensão e interpretação correctas.
Para que o transmissor e o emissor se entendam, devem falar com o mesmo código, símbolos ou linguagens, dentro de regras preestabelecidas às quais chamamos de protocolos de comunicação.

A tranferência de informação entre um ponto e outro indica que temos um transmissor e um receptor.
Nesses dois pontos, podemos ter pessoas ou equipamentos que se comunicam utilizando a mesma linguagem de comunicação, a qual permite o perfeito entendimento entre ambos.

Existem dois modelos básicos de protocolos de redes de computadores:

>Modelo OSI (Open Systems Interconnection) e
>Modelo TCP/IP

O modelo OSI é geralmente um modelo referencial enquanto que o modelo TCP/IP costuma ser um modelo de implementaçao. No final do curso voltaremos a discutir os protocolos TCP/IP com mais detalhes.

Um modelo de comunicação

• Fonte: Este dispositivo gera os dados a serem transmitidos. Por exemplo, computadores e telefones.
• Transmissor: Geralmente, os dados gerados pela fonte não podem ser diretamente transmitidos na forma em que eles foram gerados. Um transmissor deve transformar e codificar a informação de modo a produzir sinais eletromagnéticos que possam ser enviados ao sistema de transmissão. Por exemplo, um modem pega um fluxo de bits digitais da saída serial de um micro e converte para um sinal analógico que flui através das linhas telefônicas.
• Sistema de transmissão: Pode ser uma simples linha de transmissão até uma complexa rede conectando o sistema fonte ao sistema destino.
• Receptor: O receptor aceita o sinal e converte para uma forma que o dispositivo de destino possa manipular. Por exemplo, um modem que pega o sinal analógico e o converte num fluxo digital.
• Destino: Pega os dados de entrada do receptor.

Protocolos e Arquitetura de Protocolos

Para duas entidades (computadores/pessoas) se comunicarem deve existir uma linguagem comum. O que é comunicado, como é comunicado e quando é comunicado deve seguir convenções mutuamente aceitas entre as entidades envolvidas. As convenções são referenciadas como um protocolo, o qual pode ser definido como um conjunto de regras governando a troca de dados entre as duas entidades. Elementos chaves de um protocolo:

• Síntaxe: inclui coisas como o formato dos dados e níveis de sinais
• Semântica: inclui a informação de controle para a coordenação e a manipulação de erros
• Temporização: inclui o casamento de velocidades de transmissão e o sequenciamento dos pacotes.

Modelo de 3 camadas de protocolos para a transferência de arquivos.


A tarefa de comunicação pode ser organizada em 3 camadas relativamente independentes:

1. Camada de acesso a rede: responsável pela troca de dados entre o computador e a rede na qual ele está conectado. O computador emissor deve fornecer à rede o endereço do computador destinatário para que a rede possa encaminhar (rotear) os dados. Além disso, o computador emissor pode solicitar serviços especiais como prioridade de entrega, qualidade de serviço (QoS) ou segurança. O software desta camada se encarrega de lidar com os aspectos de acesso à rede como comutação de pacotes ou de circuito, rede local ou de longa distância, etc.
2. Camada de transporte: responsável pelo fornecimento de um mecanismo de comunicação confiável, i.e., capaz de cuidar para que a transmissão dos dados tenha sido corretamente recebida.
3. Camada de aplicações: esta camada contem a lógica de cada tipo de aplicação usuária. Quando dizermos que as aplicações são usuárias, ou de usuários, queremos dizer que estas aplicações não precisam fazer parte do núcleo do sistema operacional do computador. Normalmente, as camadas abaixo da camada de aplicação podem fazer parte do sistema operacional para aumentar a velocidade de processamento destas camadas.

As razões para esta divisão dos protocolos por camadas são múltiplas, as mais importantes são a modularidade, cada aplicação pode ser vista como um módulo, todos os módulos de aplicação usam o mesmo módulo de transporte que pode utilizar diferentes módulos de acesso à rede dependendo do hardware disponível.



A eficiência de um sistema de comunicação de dados depende fundamentalmente de três características:

1. Entrega (delivery)

O sistema deve entregar os dados ao destino correcto.
Os dados devem ser recebidos somente pelo dispositivo ou pelo utilizador de destino.


2. Confiabilidade

O sistema deve garantir a entrega dos dados.
Dados modificados ou corrompidos numa transmissão são pouco úteis.


3. Tempo de atraso

O sistema deve entregar os dados em tempo finito e predeterminado.
Dados entregues tardiamente são pouco úteis.
Por exemplo, no caso de transmissões multimédia, como vídeo, os atrasos não são desejáveis, de modo que eles devem ser entregues praticamente no mesmo instante em que foram produzidos, isto é, sem atrasos significativos.

1 - Redes de Computadores - Introdução

Redes de computador:

Uma rede de computadores é um sistema de comunicação de dados constituído através da interligação de computadores e outros dispositivos, com a finalidade de trocar informações e partilhar recursos.

O funcionamento de uma rede de computadores implica um determinado conjunto de meios físicos (hardware) e determinados componentes de software.

Ao nível dos Meios Físicos ou Hardware uma rede necessita de:

• 
  
   Computadores - periféricos (que se pretende utilizar, tais como: discos, impressoras, modems,  etc.);
• 
  
   Meios físicos de transmissão - trata-se, normalmente, de cabos que interligam os computadores; no entanto, também são possíveis sistemas de comunicação sem fios, através de ondas propagadas no espaço;
• 
  
   Dispositivos de ligação dos computadores às redes: placas de interface de rede, modems e/ou outros dispositivos;
    
  
  
  
  Ao nível de Software, uma rede de computadores normalmente implica:
  
  
• 
  
   Drivers de placas de rede - peças de software que complementam o sistema operativo do computador, no sentido de este poder comunicar com a placa ou interface de rede;
• 
  
   Protocolos de comunicação - normas convertidas em software que tornam possível tecnicamente a transmissão de dados entre os computadores envolvidos numa comunicação;
• 
  
   Sistemas operativos que interligam os módulos de software necessários para trabalho em rede;
• 
  
   Utilitários e programas de aplicação vocacionados para trabalho em rede.
  
  
  
  
  
  

 Aspectos fundamentais das tecnologias de redes:

A conexão em rede permite que os funcionários da sua empresa trabalhem uns com os outros e com outras pessoas em outros locais e outras empresas. Ela permite o estabelecimento de contatos de formas bastante variadas, em níveis totalmente novos, no âmbito do escritório e por todo o mundo. Quando sua empresa está conectada em rede, ninguém está muito distante.

Há três tipos de rede:

•	LANs (Local Area Networks, redes locais)  LAN é a sigla inglesa da expressão Local Area Network e designa uma rede local de computadores. É geralmente utilizada nas empresas para interligação local dos seus computadores.  •MANs (Metopolian Area Network) MAN (Metropolitan Area Network), também conhecida como MAN é o nome dado às redes que ocupam o perímetro de uma cidade. São mais rápidas e permitem que empresas com filiais em bairros diferentes se conectem entre si.
•	WANs (Wide Area Networks, redes de longa distância)

A Wide Area Network (WAN), Rede de área alargada ou Rede de longa distância, também conhecida como Rede geograficamente distribuída, é uma rede de computadores que abrange uma grande área geográfica, com frequência um país ou continente. Difere, assim, das PAN, das LAN e das MAN.

Definição de HUB:

Hub(do Inglês, "transmitir") ou Radiodifusão é o processo pelo qual se transmite ou difunde determinada informação, tendo como principal característica que a mesma informação está sendo enviada para muitos receptores ao mesmo tempo. Este termo é utilizado em rádio, telecomunicações e em informática.

 Definição de Switch:

Um Hub simplesmente retransmite todos os dados que chegam para todas as estações conectadas a ele, como um espelho. Isso faz com que o barramento de dados disponível seja compartilhado entre todas as estações e que apenas uma possa transmitir de cada vez.

 Definição de Router:

O router ou roteador é um dispositivo que tem por objetivo distribuir/gerenciar pacotes de dados pela rede, escolhendo e analisando sempre a melhor rota para se enviar um arquivo. Em uma grande cidade ele poderia ser comparado a um semáforo inteligente que controla o fluxo de carros, permitindo assim uma circulação mais eficiente e rápida de carros. Por sua complexidade, ele é destinado para redes de grande porte.