ResumoDoLivro

8/3/2019 ResumoDoLivro

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1.2.1. Redes LocaisLANs Redes privadas, em prdio ou campus, com alguns quilmetros de extenso. Permitempartilha de recursos e troca de informaes. Tm 3 caractersticas que as diferenciam das demais:Tamanho, Tecnologia de Transmisso e Topologia.Como tm tamanho restrito, o pior tempo de transmisso conhecido priori. Isso permite autilizao de determinado tipo de projectos e simplifica a gesto da rede.A tecnologia de trx. consiste quase sempre em cabo ao qual todas as extenses so ligadas. A

velocidade pode variar entre 10 a 100 Mbps (as mais modernas podem atingir centenas), tm umbaixo retardo (dcimos de microsegundos) e cometem poucos erros.As LANs de difuso aceitam vrias topologias: barramento a qualquer momento uma mquinarepresenta o papel de mestre e pode realizar uma trx. Nesse momento as outras so impedidas. pois necessario mecanismo de resoluo de conflitos 8pode ser centralizado ou distribudo). Porex. o padro IEEE 802.3 (Ethernet) de barramento e permite controle descentralizado a 10 ou1000 Mbps. Se houver coliso de pacotes, cada computador espera um tempo aleatrio e tentade novo depois.Em anel cada bit propagado de forma independente sem esperar o restante pacote. Sousados vrios mtodos para controlar os acessos simultneos, como por ex. o estabelecido noIEEE 802.5 (rede Token Ring da IBM) que opera a 4 e 16 Mbps.

As redes de difuso podem ainda ser estticas (cada mquina tem tempo em rodzio desperdiacapacidade do canal) ou dinmicas (a maioria centralizado ou descentralizado), dependendo decomo o canal alocado.Outro tipo de LAN construdo com base em linhas ponto a ponto.

1.2.2. Redes MetropolitanasMAN verso ampliada da LAN (tecnologias semelhantes). Privada ou pblica. Dados ou voz epode ser associada rede de televiso local a cabo. Tem apenas um ou dois cabos e no possuielementos de comutao, o que simplifica a estrutura.Usam padro especial DQDB (Distributed Queue Dual Bus) 802.6 : So dois barramentos(cabos) aos quais todos os computadores so conectados. Cada barra tem head-end.

1.2.3. Redes Geograficamente DistribudasWAN pas ou continente. Tem conjunto de mquinas cuja finalidade executar programas doutilizador host ou end system.Os hosts so conectados por uma sub-rede de comunicao. Simplifica-se assim a estrutura poissepara os aspectos de comunicao (sub-rede) dos de aplicao (hosts). A sub-rede consiste emlinhas de transmisso (circuitos, canais ou troncos) e elementos de comutao (computadoresespecializados usados para conectar duas ou mais linhas de trx. ns de comutao de pacotes,sistemas intermedirios, centrais de comutao de dados roteadores -).Sub-redes ponto a ponto, store and forward ou de comutao de pacotes (clulas se todos domesmo tamanho e pequenos) pacote recebido integralmente em cada roteador onde armazenado at a linha de sada ser libertada (excepto satlites).Nas sub-redes ponto a ponto a topologia dos roteadores (Estrela, Anel, rvore, Completa, Anis

intersectados, Irregular) tem importncia fundamental (normalmente irregular).Uma segunda hiptese rdio terrestre ou satlite. Cada roteador tem uma antena.

1.2.4. Redes Sem FioEscritrio porttil. Embora a rede sem fio e a computao mvel tenham uma estreita relao, elasno so iguaisSem Fio Mvel AplicaesNo No Estaes de trabalho fixas em escritriosNo Sim Utilizao de um porttil num hotel; manuteno de tremSim No LANs em prdios mais antigos, sem fiaoSim Sim Escritrio porttil; PDA para estoque de loja

Embora seja mais fcil montar lANs sem fio elas tambm tm as suas desvantagens. Capacidade de 1-2 Mbps; taxas de erro maiores e trx. com interferncias.


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Tm inmeros formatos: Antenas em campus universitrios, telefone celular com modemanalgico tradicional. Muitas cidades j oferecem servio celular digital CDPD (Cllular DigitalPacket Data).Tambm se pode combinar redes com fio e sem fio. Ex. em avies.Computadores sem fio portteis so penicos portteis Metcalfe.

1.2.5. Ligaes Inter-Redes

Redes com softwares e hardwares especficos (incompatveis) --> gateways (conexo econverso.Ex. LANs conectadas por uma WAN (sub-rede + hosts).As sub-redes (Compuserve, AOL), redes (cabos + hosts em rede local) e inter-redes (redesconectadas) so frequqentemente confundidas.

1.3. Software de RedeActualmente est altamente estruturado.

1.3.1. Hierarquias de ProtocoloPara reduzir a complexidade do projecto, a maioria das redes foi organizada como uma srie decamadas ou nveis que so colocados um em cima do outro. O nmero, o nome, o contedo e afuno de cada camada difere de uma rede para outra. Em todas, no entanto, o objectivo de cadacamada fornecer determinados servios para as camadas superiores, ocultando os detalhes daimplementao desses recursos.As regras e convenes usadas no dilogo inter camadas chamam-se protocolos.As entidades que ocupam as mesmas camadas em diferentes camadas so chamadas de pares(peers).A interface define as operaes e servios que a camada inferior tem para oferecer `camadaimediatamente superior.Um conjunto de camadas de protocolos chamado de arquitectura de rede (os detalhes deimplementao e especificao de interfaces fica oculto). Pilha de protocolos.Cada protocolo independente dos demais da pilha, desde que as interfaces no sejam

alteradas.ex: Uma mensagem M produzida por uma aplicao na camada 5, a camada 4 coloca umcabealho e envia-a camada 3. O cabealho inclui informaes de controle, como nmeros desequncia, para permitir que a camada 4 da mquina de destino repasse as mensagens na ordemcorrecta, para o caso das camadas inferiores no conseguirem manter a ordem. Em algumascamadas os cabealhos contm ainda tamanho, hora e outros campos de controle.Em muitas redes no h tamanho limite para as mensagens trx. no protocolo da camada 4, masquase sempre a camada 3 impe um limite (divide-as pacotes, anexando cabealho).A camada 2 adiciona, alm do cabealho, um fecho (trailer).

1.3.2. Questes de Projecto Relacionadas s CamadasAlgumas questes de projecto fundamentais das redes esto presentes em diversas camadas,

sendo as mais importantes:Todas as camadas precisam de um mecanismo para identificar os emissores e receptores(endereamento).Outra preocupao diz respeito transferncia de dados: comunicao simplex, half-duplex, full-duplex.O protocolo tambm deve especificar o nmero de canais lgicos correspondentes conexo equais as suas prioridades (ex: dados normais e dados urgentes).O controle de erros tambm uma questo importante. Alm disso o receptor deve ter forma deavisar o emissor das msg. que foram recebidas correctamente e das que no foram.Como nem todos os canais de comunicao preservam a ordem das msg. o protocolo deve proverpara que o receptor possa remontar os fragmentos.Outra questo que afecta todas as camadas diz respeito velocidade dos dados, particularmentequando o emissor mais rpido que o receptor (solues: feedback ou limitao).Em diversas camadas tb. preciso resolver a falta de habilidade de todos os processos paraaceitarem arbitrariamente grandes mensagens (montagem e desmontagem).


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A multiplexao e demultiplexao (camada fsica) podem ser usadas para vrios processossimultneos.Quando houver vrios caminhos possveis, uma rota deve ser escolhida.

1.3.3. Interfaces e ServiosPrecisar o termo servio e definir terminologia.Os elementos activos em cada camada so frequentemente chamados de entidades (soft ou

hardware). Entidades de par so entidades da mesma camada mas de mquinas diferentes.Camada n provedora de servios e a n+1 utilizador de servios (a n pode usar os servios da n-1 para oferecer os seus n+1). Ela pode oferecer diversas classes de servio: comunicaorpida e cara ou lenta e barata.Os servios esto disponveis em SAPs (Service Access Points). Cada SAP tem um endereoexclusivo que o identifica.Para duas camadas poderem trocar informaes, preciso um conjunto de regras sobre ainterface. Numa interface normal, a entidade da camada n+1 passa uma IDU (Interface Data Unit)para a entidade da camada n atravs do SAP, que formada pela SDU (Service Data Unit) e ICI(controle). Esta mete cabealho e envia assim a PDU (Protocol data Unit).

1.3.4. Servios Orientados Conexo e Servios sem ConexoAs camadas podem oferecer dois tipos de servios diferentes para as camadas superiores:servios orientados conexo e servios sem conexo.Os com conexo baseia-se no sistema telefnico: estabelecer conexo, usa-a e liberta-a. Oaspecto essencial que ela funciona como um tubo: o emissor empurra bits que so recebidos namesma ordem.No caso da sem conexo baseado no sistema postal. Cada mensagem (carta) carrega oendereo de destino completo e cada um deles roteado atravs do sistema, independentementedos outros.Cada servio pode ser caracterizado por uma qualidade de sevio. O processo de confirmao(que de grande utilidade) introduz overhead e retardo, mas nem sempre desejvel (ex.trfegode voz digital).

Um exemplo em que o SOC confivel desejvel na transferncia de ficheiros.O servio orientado conexo confivel tem duas pequenas variaes: fluxo de mensagem efluxo de bytes. Na primeira, os limites da mensagem so preservados.Nem todas as aplicaes precisam de conexes, como por ex. o e-mail. O servio sem conexono confivel conhecido por servio de datagrama. Tb. o h com confirmao (tipo carataregistada). Outro servio o servio de soliticitao/resposta, usada para implementar acomunicao no modelo cliente/servidor.

1.3.5. Primitivas de ServioUm servio formalmente especificado por um conjunto de primitivas (operaes(aco ougerao de relatrio)) disponveis ao utilizador ou entidade. Podem ser divididas em quatroclasses.

Primitiva SignificadoRequest Uma entidade quer que o servio faa alguma coisaIndication Uma entidade deve ser informada sobre um eventoResponse Uma entidade quer responder a um eventoConfirm A resposta a uma solicitao anterior enviada

ex: CONNECT.request; CONNECT.indication; CONNECT.response; CONNECT.confirm.As primitivas podem ter parmetros. Ex, do CONNECT.request, devem especificar a mquina coma qual a conexo ser feita, o tipo de servio desejado e o maior tamanho de mensagem a serusado. Os detalhes da negociao fazem parte do protocolo.Os servios podem ser com ou sem confirmao. CONNECT sempre com.

1.3.6. A Relao Entre Servios e ProtocolosSo frequentemente confundidos, mas a diferena importante. Um servio um conjunto deprimitivas (operaes) que uma camada oferece para a camada acima dela. O protocolo o modo


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como essas operaes so executadas, um conjunto de regras que controla o formato e osignificado dos quadros, pacotes ou mensagens trocados pelas entidades pares.

1.4. MODELOS DE REFERNCIA1.4.1. O Modelo de Referncia OSIModelo de Referncia ISO OSI (Open Systems Interconnection). ISO (International StandardsOrganization). Princpios aplicados:

1. Uma camada deve ser criada onde houver necessidade de outro grau de abstraco;2. Cada camada deve executar uma funo bem definida;3. A funo de cada camada deve ser escolhida tendo em vista a definio de protocolospadronizados internacionalmente;4. Os limites da camada devem ser escolhidos para reduzir o fluxo de informaes transportadasentre as interfaces;5. O nmero de camadas deve ser suficientemente grande para que as funes distintas noprecisem ser desnecessariamente colocadas na mesma camada e suficientemente pequeno paraque a arquitectura no se torne difcil de controlar.De notar que o modelo OSI, em si; no uma arquitectura de rede, pois no especifica osservios e protocolos que devem ser usados em cada camada.

A Camada FsicaTrata da trx. de bits brutos atravs de um canal de comunicao. As questes mais comuns so: aquantidade de volts a ser usada, a quantidade de microssegundos que um bit deve durar; o factode a trx ser feita ou no jos 2 sentidos; a forma como a conexo inicial ser estabelecida e comoser encerrada; a qtd. de pinos dos conectores e como se ligaro. Assim, as preocupaesmaiores dizem respeito s interfaces mecnicas, elctricas e procedimentais do meio de trx. fsico.A Camda de Enlace de DadosA sua tarefa principal transformar um canal de trx. bruta de dados em uma linha que parea livrede erros de trx. no detectados na camada de rede. Divide a msg. em quadros de dados (emgeral tm algumas centenas ou milhares de bytes), transmite-os sequencialmente e processa osquadros de reconhecimento enviados pelo receptor. ela que cria e reconhece os limites do

quadro; para tal so includos padres de bits no fim e incio do quadro.Se um rudo destruir quadro, esta camada deve retransmiti-lo, o que pode originar repetio.p.o.l. algum mecanismo de controle de trfego para permitir que o transmissor saiba o espao debuffer disponvel no receptor (problema comum a outras camadas superiores).Se full-duplex, usa-se o piggybacking.As redes de difuso tm outro problema nesta camada: como controlar o acesso ao canalcompartilhado. Isto resolvido pela subcamada de acesso ao meio.A Camada De RedeControla a operao da subrede.Uma questo fundamental saber como os pacotes so roteados da origem para o destino. Asrotas podem basear-se em tabelas estticas ou dinmicas (pacote a pacote). Controle decongestionamento, pois.

Funo de contabilizao para tarifao.Permitir que redes heterogneas sejam conectadas.Nas redes de difuso o problema de roteamento simples e, portanto, a camada de rede, quandoexiste, costuma ser pequena.A Camada de TransporteAceitar dados da camada de sesso, dividi-los em unidades menores em caso de necessidade,pass-los para a camada de rede e garantir que todas essas unidades cheguem correctamente outra extremidade. Em todos os casos a camada de transporte necessria para tornar amultiplexao transparente em relao camada de sesso.Tambm determina o tipo de servio. O tipo de conexo de transporte mais popular o canalponto a ponto livre de erros que liberta mensagens ou bytes na ordem em que eles so enviados. camada mesmo fim a fim.Mete cabealhos de transporte pois cada host multiprogramado. Para saber-se a quecomunicao pertence cada mensagem.


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1.4.3. Comparao Entre Os Modelos de Refercnia OSI e TCP/IPTm muito em comum (conceito de pilha de protocolos independentes; camadas com as mesmasfunes; servios fim a fim oferecidos aos processos, independentemente do tipo de rde que esta ser usado) mas tambm tm grandes diferenas.O modelo OSI tem 3 conceitos fundamentais que so: Servios, Interfaces, Protocolos (saber oque so...).Provavelmente a maior contribuio do modelo OSI foi tornar explcita a distino entre estas trs

noes.Estas ideias adaptam-se perfeitamente aos novos conceitos da programao orientada aobjectos. Um objecto, assim como uma camada, tem um conjunto de mtodos (operaes) queprocessos externos ao objecto podem activar.O modelo TCP/IP no fazia esta distino. Por esta razo os protocolos do modelo OSI so maisbem encapsulados e podem ser substitudos com relativa facilidade, acompanhando astendncias dos eventuais movimentos tecnolgicos.Modelo OSI foi inventado antes dos protocolos, logo bastante flexvel. Mas h o perigo dosprojectistas no tendo experincia e noo que funcionalidade deve ser colocada em cadacamada. Ex camada enlace de dados, primeiro ponto a ponto, quando surgiram as redes dedifuso --> subcamadas. Tambm no se preocupou com a conexo inter-redes.Com o TCP/Ip foi exactamente o contrrio: os protocolos vieram primeiro.Outra diferena est na rea da comunicao sem conexo e da comunicao orientada conexo. Na camada de rede, o modelo OSI compatvel com a comunicao sem conexo ecom; no entanto, na camada de transporte, o modelo aceita apenas com conexo, onde ela defacto mais importante (pois o servio de transporte visvel para os utilizadores). O modeloTCP/IP tem apenas um modo na camada de rede(sem conexo), mas aceita ambos na detransporte, oferecendo aos utilizadores uma escolha que particularmente importante para osprotocolos simples de solicitao/resposta.

1.4.4. Um Crtica aos Protocolos e ao Modelo OSIAo contrrio do previsto em 1989, o modelo OSI no tomou conta do mundo. Porqu?1. Momento Ruim; 2. Tecnologia Ruim; Implementao Ruim; Poltica Ruim.

Momento Ruim (problema + importante)O momento em que um padro estabelecido de vital importncia para o seu sucesso(apocalipse dos dois elefantes)Tecnologia RuimLimitao do modelo e protocolos.Ao contrrio das camadas de sesso e apresentao, as camadas de enlace de dados e de redeencontram-se to cheias que qualquer tarefa subsequente tem de dividi-las em subcamadas.A razo para as 7 camadas vem da IBM SNA (Systems Network Architecture).O modelo OSI, juntamente com os protocolos e definies de servios extremamente complexo(1/2 metro). Alm disso so de difcil implementao e a sua operao no nada eficiente.Algumas funes, como endereamento, controle de fluxo e controle de erro (deve ser feita numacamada superior), reaparecem a cada camada.

Nem sempre fcil definir em que camada os recursos devem ser colocados (segurana,criptografia, gesto de terminal virtual).Ignorou completamente os servios e protocolos sem conexo, muito embora a maioria das redeslocais trabalhem dessa forma (houve adendas que resolveram o problema).Talvez a crtica mais sria que o modelo dominado por uma mentalidade voltada para acomunicao e no computao. ex. indication e no receive. O modelo semntico de umsistema baseado em interrupes limitado do ponto de vista conceptual e totalmente estranhos ideias modernas de programao estruturada.Implementaes RinsDevido complexidade as implementaes iniciais eram lentas, pesadas, gigantescas --> mimagem. p.o.l. 1 TCP/IP fazia parte (gratuitamente) do Berkeley Unix.Poltica RuimComunidade acadmica tinha adorao pelo Unix e pensava que o TCP/Ip fazia parte do Unix.OSI ficou associado a burocratas de ministrios.


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1.4.5. Uma Crtica ao Modelo de Referncia TCP/IPOs protocolos e o modelo TCP/IP tambm tiveram os seus problemas:O modelo no diferencia com necessria clareza os conceitos de servio, interface e protocolo. Aboa prtica de engenharia de software impe uma boa distino entre especificao eimplementao; logo no o melhor guia para se estruturar novas redes com base em novastecnologias.No abrangente (no consegue descrever outras pilhas de protocolos).

A camada host/rede no realmente uma camada mas sim uma interface.No faz distino (nem menciona) entre camadas fsica e de enlace de dados, quando elas socompletamente diferentes.Este livro baseia-se no modelo hbrido.

1.5. EXEMPLOS DE REDESAs redes apresentam diferenas em relao sua histria, administrao (organizada com umfim,...), recursos oferecidos (comunicao processo a processo , correio electrnico, login remoto,etc.), projecto tcnico (meio de trx. usado, algoritmos de roteamento, n e contedo das camadase protocolos presentes) e comunidades de utilizadores (empresa, cientistas,...).

1.5.1. Novel NetWare1.5.2. Arpanet1.5.3. NSFNET1.5.4. Internet1.5.5. Redes de Gigabits Experimentais

1.6. EXEMPLO DE SERVIOS DE COMUNICAO DE DADOSA sub-rede pertence ao operador de rede (companhia telefnica) que oferece servios decomunicao aos terminais e hosts dos clientes Rede Pblica sistema analgico e,frequentemente, representa uma parte do sistema telefnico pblico.Vamos ver 4 exemplos de servios: SMDS, X-25, Frame Relay e a ISDN de banda larga.

1.6.1. SMDS Switched Multimegabit data ServiceFoi criado para conectar vrias LANs, geralmente instaladas em filiais e fbricas de uma empresa. o primeiro servio comutado de banda larga (ou seja, alta velocidade) oferecido ao pblico.A rede SMDS age como um backbone de LAN de alta velocidade.Entre as LANs, nos escrotrios do cliente, e a rede SMDS, nos escritrios da companhiatelefnica, jh uma linha de curta distncia alugada companhia telefnica. Normalmente, essalinha uma MAN que utiliza o DQDB, mas pode haver outras opes.SMDS mais econmico para trfego intermitente que as linhas privadas. Com n LANS, uma redede linhas privadas totalmente conectada requer a instalao de n(n-1)/2 linhas privadas de longadistncia (ou seja, caras), enquanto o SMDS exige apenas o uso de n linhas privadas de curtadistncia no roteador mais prximo.A velocidade padro de 45 Mbps (rpido, como deve ser).

O servio SMDS bsico um simples servio de entrega de pacote sem conexo.Endereo de destino8 bytes

endereo de origem8 bytes

dados do utilizador segurana.A carga til (payload) pode conter pacotes Ethernet, token ring IBM, IP, etc.O SMDS trata o trfego ocasional da seguinte maneira: roteador tem contador a cada 10 s (se opacote for menor que contador imediatamente enviado sem retardo e o contador diminui pelotamanho do pacote, se for maior descartado), o que proporciona uma taxa mdia de 1000.000bytes/s, mas o pico pode ser maior (rajada). Este mecanismo oferece resposta rpida quando hnecessidade e impede que os utilizadores usem mais largura de banda que a que contratatram.

1.6.2. Redes X.25Muitas redes pblicas antigas seguem o padro X.25 (1070-CCITT).


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Basicamente permite que o utilizador estabelea circuitos virtuais, e em seguida, envie pacotescom no mximo 128 bytes. A entrega feita de modo ordenado e confivel. A maioria das redestem uma velocidade mxima de 64Kbps oq ue as torna obsoletas. orientada conexo e aceita circuitos virtuais comutados e permanentes ( anlogo a uma linhaprivada). Oferece controlo de fluxo. Os terminais incompatveis podem ser ligados rede pblicaX.25 atraves de uma caixa preta chamada de PAD(Packet Assembler Disassembler).

1.6.3. Frame Relay um servio para pessoas que desejam um meio totalmente orientado conexo para mover bitsde A para B a uma velocidade razovel e custo baixo.A situao mudou radicalmente. As linhas telefnicas privadas actuais so rpidas, digitais econfiveis, e os computadores so rpidos e baratos. Isso sugere o uso de protocolos simples,com a maior parte do trabalho executada pelos computadores dos utilizadores, e no pela rede.esse o ambiente a que o frame relay se destina. na verdade uma linha privada virtual, de pacotes at 1600 bytes entre pontos.A diferena entre uma linha privada real e virtual que, com a primeira, o utilizador podeencaminhar as mensagens a toda a velocidade durante o dia inteiro. com a segunda as rajadas dedados pode ser enviadas a toda a velocidade, mas o uso mdio a longo prazo deve ser abaixo deum nvel predeterminado. O seu preo muito menor que a ligao fsica.Compete com as linhas privadas e com os circuitos virtuais permanentes X.25.Velocidade cerca de 1,5 Mbps.Oferece servio mnimo (pior que X.25): forma de definir incio e fim de cada quadro e deteco deerros de trx. No oferece controlo de fluxo ou msg. de reconhecimento. No entanto tem bit decabealho.

1.6.4. ATM e ISDN de Banda LargaMesmo que as opes anteriores se popularizassem os operadores teriam um grande problema:as redes mltiplas: O POTS (Plain Old Telephone Service) usam a antiga rede de comutao decircuitos, os outros a sua prpria rede de comutao de pacotes. H ainda a rede de televiso acabo.

A soluo imaginada inventar uma nova rede que, no futuro prximo, seja capaz de substituirtodo o sistema telefnico e todas as redes especializadas com uma rede integrada para todos ostipos de transferncia de informaes.O novo servio remoto se chama B-ISDN (Broadband Integrated Service Digital Network). A

tecnologia em que se baseia a ATM (Asynchronous Transfer Mode). A ideia bsica trx.todas as informaes em pequenos pacotes de tamanho fixo (clulas) com 53 bytes (5+48). Atecnologia (tb. conhecida porcell relay) oculta e os servios visveis ao utilizador. uma grande ruptura com a secular tradio de comutao de circuitos. H uma srie de razespara optar por comutao de clulas:Muito flexvel e com facilidade para aceitar taxa constante (udio, vdeo) e varivel (dados);Velocidade extremamente elevada (Gbps);Comutao de pacotes mais fcil que multiplexao, especialmente em cabos de fibra

ptica;A difuso fundamental para a distribuio de televiso, que no pode ser oferecida pelacomutao de circuitos.So orientadas conexo no confivel (mas em ordem).So organizadas como as WANs tradicionais, com linhas e roteadores (comutadores).Pretende-se que funcionem de 155Mbps (permite TV a alta definio; compatvel comSONET da AT&T) a 622 Mbps, masm posteriormente devem atingir os Gbps.Interesse econmicos tornam o padro difcil de definir.

O Modelo de Referncia B-ISDN ATMTem 3 camadas (fsica voltagens, sincronizao de bits -, ATM e de adaptao ATM). independente do meio de trx.A camada ATM lida com clulas e o transporte de clulas, libertao e estabelecimento decircuitos virtuais e controle de congestionamento.


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Como, em geral, a maioria das aplicaes no trabalha directamente com clulas, foidefinida uma camada acima cuja finalidade permitir que os utilizadores enviem pacotesmaiores que uma clula, que depois so segmentados na camada ATM e trx. o AAL (ATMAdaptation Layer). modelo tridimensional. O plano do utilizador trata de transporte de dados, controle defluxo, correco de erros, etc. O plano de controle diz respeito gesto da conexo/ligao.ver quadro com as funes das camadas e subcamadas, comparando com OSI, na pg.73.

...1.6.5. Comparao Entre Serviostantos servios incompatveis, deve-se ao desmembramento da AT&T em para garantirconcorrncia liberalizao.Recapitulando:O DQDB uma tecnologia de MAN sem comutao que permite a trx. de clulas de 53 bytes(44 de carga til) atravs dos fios de uma cidade. O SMDS uma tecnologia de datagramacom comutao criada para enviar datagramas a qualquer lugar velocidade de 45Mbps. OX.25 uma tecnologia de rede orientada conexo destinada trx. de pequenos pacotesde tamanho varivel a uma velocidade de 64Kbps. O Frame Relay um servio que oferecelinhas privadas virtuais a uma velocidade de aproximadamente 1,5Mbps. Finalmente, o ATMfoi projectado para substituir o sistema telefnico baseado na comutao de circuito poruma tecnologia centrada na comutao de clulas que capaz de controlar dados e trx.televisivas.Caracterstica DQBD SMDS X.25 Frame

RelayATMAAL

Orientado conexo Sim No Sim Sim SimVelocidade normal (Mbps) 45 45 ,064 1,5 155Comutao No Sim Sim No SimCarga til com tamanho fixo Sim No No No NoCarga til mxima 44 9.188 128 1.600 VarivelCircuitos virtuaispermanentes

No No Sim Sim Sim

Multidifuso No Sim No No Sim

1.7. Padronizao da RedeExistem muitos fabricantes e fornecedores de rede, cada qual com a sua prpria concepo. Semcoordenao seria o caos completo.H dois tipos de padro: de facto (consagram-se sem nenhum plano formal-ex.IBM PC, UNIX) ede jure (legais e formais adoptados por uma instituio de padronizao autorizada). Em geral, asautoridades de padronizao internacional so divididas em duas classes: as que foramestabelecidas por tratados entre governos nacionais e aquelas que foram criadasindependentemente de tratados.

1.7.1. Quem Quem no Mundo das TelecomunicaesEm 1865, representantes de diversos governos europeus criaram a predecessora da ITU(International Telecommunication Union). Actualmente tem 3 sectores principais:Radiocomunicao (ITU-R) Regula frequncias de rdio em todo o mundo quando h conflitos.Padronizao de Telecomunicaes (ITU-T) Controla sistemas de telefonia e de comunicaode dados. De 1956 a 1993 foi conhecido por CCITT (Comit Consultatif InternationalTlgraphique et Tlphonique). A sua tarefa definir recomendaes tcnicas para interfaces decomunicao de dados, telgrafo e telefone. Em geral essas recomendaes transformam-se empadres (ex. V24 ou EIA RS-232, que especifica a posio e significado de muitos pinos doconector usado pela maioria dos terminais assncronos).Desenvolvimento (ITU-D)

1.7.2. Quem Quem no Mundo dos Padres InternacionaisOs padres internacionais so produzidos pela ISO, organizao voluntria independente fundadaem 1946. Os seus membros so organizaes de padres internacionais: ANSDI (EUA), BSI (Gr-Bretanha), AFNOR (Frana), DIN (Alemanha) e mais 85.


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Outra estrela IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), a maior organizaoprofissional do mundo.

1.7.3. Quem Quem no Mundo dos Padres da InternetArpanet --> IAB (Internet Architectur Board)Internet Society e IRTF (pesquisas de longo prazo)

CAPTULO 2 A CAMADA FSICACamada mais baixa da hierarquia.Anlise terica da trx. de dados; Meios de trx. (guiados e no guiados); exemplos (sistematelefnico analgico, digital de futuro prximo (N-IDSN) e de futuro mais remoto (ATM));sistemas sem fio (rdio celular e satlites).

2.1. Base Terica da Comunicao de dadosPodemos criar um modelo para o comportamento do sinal e analis-lo

2.1.1. Anlise de FourierQualquer funo peridica razoavelmente estvel, g(t), com o perodo T pode ser construdaatravs da soma de uma srie (possivelmente infinita) de senos e cosenos (srie de Fourier).Sinais de dados podem pois ser recompostos no destino, por integrao, para obter oscoeficientes dos vrios harmnicos.

2.1.2. Sinais Limitados pela Largura de Bandaex: fig. 2.1. trx: 01100010As amplitudes de mdia quadrtica Van2+bn2, dos primeiros termos so de interesse pelo facto deseus quadrados serem proporcionais energia trx. na frequncia correspondente. Infelizmente,todos os meios de trx. reduzem diferentes componentes de Fourier por diferentes valores e,consequentemente, introduzem distoro (para alm da atenuao natural). Normalmente, asamplitudes so trx. sem rdeuo de uma frequncia 0 at fc, sendo as frequncias acimafortemente atenuadas. Em alguns casos isso natural ao meio de trx. , noutros posto mesmo

um filtro, para limitar a largura de banda de cada utilizador.O tempo T necessrio transmisso do caractere depende do mtodo de codificao e davelocidade de sinalizao (n de vezes que o sinal muda seu valor). O nmero de mudanas porsegundo medido em baud. Uma linha de trx. de b baud no trx. necessariamente b bits poiscada sinal deve transportar vrios bits. Por ex. se usarmos tenses de 0 a 7, cada valor de sinaltransportaria 3 bits. Se usarmos s duas tenses, ento o n de bits igual ao n de bauds.Se ataxa for b bits/s, para trx. 8 bits (caractere) preciso b/8 s, sendo a frequncia da 1harmnica de b/8 Hz.Uma linha de telefone comum, linha de qualidade de voz, tem uma frequncia de corteartificialmente introduzida, a 3000Hz. essa restrio significa que o n de harmnicas mais altastrx. de aproximadamente 3000/(b/8) ou 24.000/b (o corte no preciso).Quando se tenta trx. a 9600bps nesta linha, o sinal muito distorcido, dificultando a recepo. A

velocidades mais altas no existe hiptese de usarmos s 2 tenses.Por outras palavras, limitando-se a largura de banda, limita-se a taxa de dados. No entanto,sofisticados mtodos de codificao que usam diversos nveis de tenso possibilitam a utilizaode taxas de dados mais altas.

2.1.3. Taxa de Dados Mxima de um CanalNyquist, sem rudo e com largura de banda finita.Nyquist provou que se um sinal qualquer atravessasse um filtro com baixa frequncia de corte H,o sinal filtrado poderia ser completamente reconstrudo a partir apenas de 2H amostras porsegundo.Se o sinal consistir de V nveis discretos, o teorema de Nyquist afirma o seguinte:Taxa de dados Mxima = 2H log2 V bits/sPor exemplo, um canal de 3KHz sem rudo no pode transmitir sinais binrios em uma taxa maiorque 6000bps.Se houver rudo trmico, Shannon demonstrou que:


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Nmero Mximo de bits/s = H log2 (1 + S/N)Por ex., um canal de largura de banda de 3000Hz e um sinal da relao de rudo trmico de 30dB(tpicos de uma linha telefnica normal) jamais podero fazer trx. a mais de 30000 bps,independentemente da quantidade de nveis de sinal utilizados e da frequncia com que asamostras so obtidas.

2.2. MEIO DE TRANSMISSO

Cada um tem o seu prprio nicho em termos de largura de banda, retardo, custo e facilidade deinstalao e manuteno. So agrupados em meios guiados e no guiados.

2.2.1. Meio Magnticoex. fita magntica e discos flexveis. Eficaz do ponto de vista financeiro. Para uma base de dadoscom gigabytes a serem gravados diariamente em segunda mquina, por razes de segurana,dificilmente alguma outra tecnologia de trx. poder sequer ser comparada fita magntica,quando se fala em termos de desempenho.

2.2.2. Par TranadoA fita tem caractersticas de retardo ruins.O meio de trx. mais antigo e mais comum o par tranado. So dois fios de cobre isolados comcerca de 1mmm de espessura, enrolados helicoidalmente. O tranado tem a finalidade de reduzira interferncia elctrica entre os fios (se fossem paralelos era antena).Quase todos os telefones esto conectados estao central da companhia telefnica, por umpar tranado. Podem percorrer quilmetros sem amplificao. Para distncias mais longas preciso repetidores.Podem ser usados nas trx. analgicas ou digitais. A largura de banda depende da espessura dofio e da distncia percorrida, mas em muitos casos possvel alcanar diversos megabits/s emalguns quilmetros. Devido ao custo baixo e desempenho, so usados em grande escala e provvel que assim permaneam ao longo dos prximos anos.Existem diversos tipos de cabeamento, dois dos quais importantes para as redes decomputadores: categoria 3. Em geral 4 pares desse tipo so agrupados dentro duma capa plstica

protectora. Categoria 5 tm mais ns por cm e o material isolante o Teflon, o que resultou emmenos linhas cruzadas e melhor qualidade a longa distncia. So os UTP (Unshielded TwistedPair).

2.2.3. Cabo Coaxial de Banda Bsica mais protegido. Pode percorrer distncias maiores a velocidades mais altas. H dosi tipos muitousados: o de 50 ohm para trx. digitais e o de 75 ohm para analgicas. As razes so maishistricas que tcnicas (antenas de 300 ohm).A construo e blindagem proporcionam uma boa combinao de alta largura de banda eexcelente imunidade ao rudo. Pode atingir 1 a 2 Gbps em distncias de 1Km.

22.4. Cabo Coaxial de Banda Larga

Para televiso. No mundo das redes cabo de banda larga quer dizer qualquer rede de cabos queusa trx. analgicas. Como essas redes usam a tecnologia da televiso por cabo, podem serusados at 300 MHz e podem percorrer at 100 km.Para trx. sinais digitais numa rede analgica, cada interface deve conter chips capazes deconverter no s o fluxo de bits de sada num sinal analgico, como tambm o sinal analgico deentrada em um fluxo de bits.Os sistemas de banda larga so divididos em vrios canais, em geral os canais de 6MHz, sousados para trx. televisivas. Cada canal pode ser usado para sinais analgicos de televiso, udiocom qualidade de CD (1,4Mbps) ou um fluxo de bits digitais a, digamos, 3Mbps,independentemente da forma como os outros canais so usados. Os sinais de televiso e dadospodem ser misturados num cabo.Precisam de amplificadores analgicos a grandes distncias, pelo que preciso cabo duplo comhead-end ou cabo simples com separao de frequncias para entrada de dados e sada.subsplit: 5 a 30MHz para in e 40 a 300MHz para out. no midsplit 5 a 116 para entrada de dados e168 a 300 para out.


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Tecnicamente o cabo de banda larga inferior ao de banda bsica (que tem apenas um canal) noque diz respeito ao envio de dados digitais; no entanto, por outro lado, existe a vantagem de havermuitos cabos desse tipo j instalados.

2.2.5. Fibra pticaCray 1nanosegundo por instruo.Nos ltimos 20 anos, a comunicao de dados passou de 56Kbps (a ARPANET) para 1Gbps

(comunicao ptica moderna) melhoria de 100 vezes por dcada e a taxa de erros passou de10-5 por bit, para quase zero.Alm disso, os CPUs aproximam-se dos limites fsicos, como a velocidade da luz e os problemasdecorrentes da dissipao de calor.pol, com a actual tecnologia de fibra ptica, a largura de banda pode ultrapassar a casa dos50.000 Gbps (50Tbps). O limite prtico da sinalizao actual de cerca de 1Gbps, pois no possvel converter os sinais elctricos e pticos em uma velocidade maior. O uso experimental de100Gbps est previsto a curto prazo.Na corrida entre a computao e a comunicao ganhou a comunicao. O significado real delargura de banda infinita ainda no foi assimilado pelos engenheiros e cientistas.Um sistema de trx. ptico tem 3 componentes: a origem da luz, o meio de trx. e o detector.Convencionalmente um pulso de luz indica 1 bit.Um feixe de luz que incide em um ngulo crtico, ou acima dele, interceptado na fibra. Esse feixese pode propagar por muitos km sem sofrer praticamente nenhuma perda.Muitos feixes ricochetearo formando ngulos diferentes. Como cada raio tem um modoespecfico, uma fibra com essa propriedade chamada multimodal.No entanto, se o dimetro da fibra for reduzido a alguns comprimentos de onda de luz, a fibraagir como uma guia de onda e a luz s poder ser propagada em linha recta fibra monomodal.Estas so mais caras mas podem ser usadas em distncias maiores. Podem trx. dados a muitosGbps a distncias de 30km.

Transmisso de Luz Atravs de FibraA atenuao da luz atravs do vidro depende do comprimento de onda da luz. dada em decibis

por km. A parte infravermelha do espectro a usada. A comunicao usa 3 bandas decomprimento de onda, centralizadas em 0,85, 1,30 e 1,55 micra. As duas ltimas tm boaspropriedades de atenuao (menor que 5% por Km). A outra tem a vantagem de chips e laserspoderem ser produzidos a partir do mesmo material (arsenieto de glio). As 3 bandas tm ente 25e 30 mil Ghz de largura.Os pulsos de luz expandem-se disperso (depende do cdo). Uma forma de impedir que aexpanso desses pulsos se sobreponha aumentar a distncia entre eles, o que implicadiminuio da taxa de sinalizao. Felizmente descobriu-se que qundo os pulsos so produzidoscom um formato especial relacionado ao recproco do coseno hiperblico, todos os efeitos dedisperso so anulados e possvel enviar pulsos a milhares de km sem disperso significativa solitons.

Cabos de FibraSo semelhantes aos coaxiais. A excepo fica por conta da malha entrelaada.Nas fibras multimodais, o ncleo tem 50 micra de dimetro, nas monomodais, entre 8 e 10 micras. envolvido por proteco de vidro, com ndice de refraco inferior. Segue-se revestimentoplstico fino.Podem ser ligadas de 3 formas diferentes: Com conectores nas suas extremeidades e seremligadas em sockets de fibra (os conectores perdem 10 a 20% da luz mas facilitam areconfigurao dos sistemas); Encaixadas mecanicamente em 5 minutos por equipasespecializadas (perda de 10% de luz); Fundem-se as duas pontas ( quase to bom como umafibra inteira). Nos 3 casos podem ocorrer reflexes.Para fazer a sinalizao podem ser usadas 2 fontes: dodos emissores de luz e laserssemicondutores. O cdo pode ser melhorado por interfermetros.

Item LED Laser Semicondutor Taxa de dados Baixa AltaModo Multimod Multimodo ou Monomodo


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Distncia Pequena LongaVida til Longa CurtaSensibilidade Temperatura Insignificante SubstancialCusto Baixo Custo Alto Custo

A extremidade de recepo de uma fibra ptica consiste num fotododo, que emite um pulsoelctrico quando entra em contacto coma a luz. Em geral o seu tempo de resposta de 1ns o quelimita a taxa de dados a 1Gbps.

Redes de Fibra pticaPodem ser usadas nas LANs e nas trx. de longa distncia, apesar da sua conexo sr maiscomplexa que ans redes Ethernet.Dois tipos de interface so usados: Passiva, que consiste em dois conectores fundidos fibraprincipal. Conector extremamente confiveis, pois um dodo emissor de luz ou um fotododoquebrado no compromete o anel. No mximo deixa um computador off-line.O outro o repetidor activo. A luz recebida convertida em sinal elctrico, regenerada e retrx. Ainterface com o computador um fio de cobre comum que passa pelo regenerador. J estosendo usados repetidores puramente pticos. Dispensam converses ptico/elctricas/pticas, o

que permite operar em larguras de banda extremamente altas.Se um repetidor activo entrar em pane a rede desfeita. pol o anel pode ter qualquer tamanho(distncia).As interfaces passivas perdem luz. Por isso o n total de computadores e o tamanho total do anelacabam por sofrer grandes restries.tambm possvel usar a topologia estrela passiva em vez de anel. A estrela passiva combinatodos os sinais de entrada e transmite o resultado obtido em todas as linhas.

Comparao das Fibras pticas e dos Fios de Cobrevantagens da fibra: Pode gerir larguras de banda muito mais altas que o cobre; devido baixaatenuao, os repetidores s so necessrios a cada 30 km (5km para o cobre); no afectadapor picos de voltagem, interferncia magntica e quedas de fornecimento de energia; imune

aco corrosiva (zonas industriais); companhias gostam dela porque fina e leve; custo deinstalo mais baixo; no desperdiam luz e dificilmente so interceptadas.Desvantagens: Tecnologia nova que requer conhecimentos que a maioria dos engenheiros notem; comunicao bidireccional exige duas fibras e duas bandas de frequncia em uma fibra;interfaces so mais caras.

2.3. TRANSMISSO SEM FIOH cada vez mais pessoas dependentes da informao, a quem os meios de trx. citados antesno diz muito. preciso comunicao sem fio. H quem diga que, no futuro, s haver fibra pticae ligao sem fio. H outras circunstncias em que os dispositivos sem fio so mais adequadosque os fixos, como por ex. quando h dificuldades em instalar cabos de fibra num prdio devido aacidentes geogrficos.

2.3.1. O Espectro ElectromagnticoQuando se movem os electres criam ondas electromagnticas, que se podem propagar atravsdo espao livre. Maxwell --> Hertz.Quando se instala uma antena com o tamanho apropriado num circuito elctrico, as ondaselectromagnticas podem ser trx. e recebidas com eficincia por um receptor localizado a umadistncia bastante razovel. Toda a comunicao sem fio baseada nesse princpio. No vcuotodas as ondas viajam mesma velocidade, independentemente da frequncia: a velocidade daluz 3x108 m/s.No cobre ou na fibra, a velocidade cai para cerca de 2/3 desse valor e torna-se ligeiramentedependente da frequncia. No vcuo: f=c. O espectro electromagntico mostardo na fig. 2.11

(pg.108). O rdio, a microonda, o raio infravermelho e os trechos luminosos podem ser usados natrx. de informaes desde que modulados em amplitude, frequncia ou fase. Os ultravioletas,raios X e gama ainda seriam melhores, no fosse o caso de serem difceis de produzir e modularalm de no se propagarem atravs dos prdios e serem perigosos para a nossa sade.


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O volume de informaes que uma onda electromagntica capaz de transportar estdirectamente relacionado com a sua largura de banda. Com a tecnologia actual, possvelcodificar alguns bits por Hertz em frequncias baixas. em frequncias altas pode chegar aos 40.Portanto um cabo comum com largura de banda de 500MHz pode transportar diversos Gbps. Nafibra ptica, na banda de 1,30 micra por ex. f=30THz.Para impedir o caos total existem acordos nacionais e internacionais regulamentando o usodessas frequncias.A maioria das trx. usa banda de frequncia estreita. Em alguns casos usa-se a tcnica doespectro de disperso 8militares, mas o de disperso directa ganha adeptos comerciais).

2.3.2. Transmisso de RdioSo fceis de gerar, percorrem longas distncias e penetram nos edifcios facilmente e soomnidireccionais (mau nos cadillacs...), logo so muito usadas, seja em ambientes fechados ouabertos.As propriedades das ondas de rdio dependem da frequncia. Nas baixas, as ondas de rdioatravessam os obstculos, mas a potncia cai abruptamente medida que a distncia da origemaumenta, mais ou menos 1/r3 no ar. Nas frequncias altas, tendem a viajar em linhas rectas ericochetear nos obstculos sendo tb. absorvidas pela chuva. Em todas as f esto sujeitas a

interferncias dos motores e equipamentos elctricos.A interferncia entre utilizadores problema, da haverem entidades reguladoras.Nas faixas VLF, LF e MF propagam-se a nvel do solo. Podem ser detectadas num raio de1000km nas mais baixas. O principal problema no que toca aos dados que oferecem baixalargura de banda.Nas bandas de HF e VHF as a nvel do solo so absorvidas mas as que alcanam a ionmosferaso reflectidas (militares e radioamadores).

2.3.3. Transmisso de MicroondasAcima dos 100MHz as ondas trafegam em linha recta e podem, assim, ser capatadas com maisfacilidade. Usam-se parablicas mas tm de estar alinhadas. Permitem pois comunicao seminterferncias em fileira.

A distncia entre os repetidores aumenta de acordo com a raiz quadrada da altura da torre. Astorres com 100 m de altura devem ter repetidores a cada 80km.No atravessam prdios. O fading por mltiplos caminhos costuma ser problema. Tenta-se cadavez usar mais espectro. As bandas de at 10GHz so agora de uso rotineiro mas a partir dos8Ghz surge um problema adicional de absoro pela gua (chuva). A nica soluo desligar eprocurar novas rotas.Em resumo muito utilizada na telefonia a longa distncia, telefones celulares, distribuio de TV,etc. Tm vantagens sobre a fibra, sendo a mais importante a dispensa de se ter direitos sobre umcaminho e ignorar sistema telefnico com 2 torres. barata.Outro uso importante a banda industrial/cientfica/mdica que so excepo lei da licena(2.400-2.484 GHz.

2.3.4. Ondas Milimtricas e InfravermelhasSem guia so usadas em larga escala na comunicao de curto alcance (controlos remotos).So relativamente direccionais, baratas, fceis de construir mas tm um grande inconveniente:no atravessam objecto slidos (o que s vezes uma qualidade no interfere com salasadjacentes --> mais seguros a escutas). Sem licena, pois.Devido a essas propriedades, o infravermelho tornou-se um promissor candidato para as LANssem fios instaladas em ambientes fechados.

2.3.5. Transmisso de Ondas de LuzUma aplicao mais moderna conectar as LANS em dois prdios atravs de raios laserinstalados em seus telhados. Pela sua natureza unidireccional. Este esquema oferece umagrande largura de banda a um custo baixo. fcil de ser instalado e no precisa de licena daFCC.Uma das desvantagens que no conseguem penetrar na neblina e chuva, pa ra alm de terproblemas com a conveco.


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2.4. O SISTEMA TELEFNICOPerto --> LANS com cabos privados. Distncia maior, os custos de instalao de cabos privadoscostuma ser proibitivo, alm de ilegal no espao pblico. Logo, os projectistas tm de usar osrecursos existentes.Um deles o PTSN (Public Switched Telephone Network). Foram criados h muito tempo comoutros objectivos (trx. de voz). Quando esses recursos so adaptados para a comunicaocomputador/computador, o resultado , no mximo, sofrvel; no entanto, com a introduo das

fibras pticas e da tecnologia digital, essa situao est mudando rapidamente.Um cabo que liga 2 computadores pode trx. dados velocidade da memria do equipamento (10 7a

108 bps) e quase no existem erros (1 por dia, em mdia). Pol a linha de discagem tem taxa dedados mxima de 104 bps e taxa de erros de cerca de 1 por 10 5 bits enviados. O factor taxa dedados x taxa de erros 11 ordens de grandeza maiores no caso do cabo privado.O problema que projectistas esto habituados a trabalhar com esse sistema e tentam melhor-loe aproveit-lo, para alm das companhias telefnicas terem, nos ltimos tempos, substitudoquase todo o material mais obsoleto.

2.4.1. Estrutura do Sistema TelefnicoO modo de conexo de um telefone a outro viu-se que no dava.Passou-se ento ao comutador centralizado e depois hierarquia de vrios nveis.Hoje em dia, cada telefone contm dois fios de cobre que saem do aparelho e se conectamdirectamente estao final (tambm denominada estao central local) mais prxima dacompanhia telefnica (1 a 10km).As conexes atravs de dois cabos entre o assinante do telefone e a estao final so conhecidascomo loop local.Se um assinante conectado a determinada estao final ligar para um da mesma estao, omecanismo de comutao dentro da estao configurar uma conexo elctrica directa entre osdois loops locais. essa conexo permanece intacta durante a chamada.Se o telefone estiver conectado a outra estao final, outro procedimento tem de ser usado. Cadaestao tem um conjunto de sadas que se ligam a estaes interurbanas (tandem, se estiveremna mesma rea). So os troncos de conexo interurbana. Se tiverem um tronco ligado mesma

estao interurbana (provvel se geograficamente prximos), a conexo poder ser estabelecidadentro da estao interurbana.Se no compartilharem a mesma estao interurbana o caminho ter de ser estabelecido numponto mais alto da hierarquia: Estaes principais, locais e regionais. Comunicam-se atravs detroncos interurbanos de alta largura de banda (troncos entre estaes).Nas telecomunicaes, so usados vrios meios de trx.: Hoje em dia , os loops locais soformados por cabos de pares tranados. Nos primrdios da telefonia, o mais comum eram oscabos sem isolamento separados por 25 cm. Entre as estaes de comutao, o uso de caboscoaxiais, microondas e principalmente de fibras pticas bastante frequente.No passado, a sinalizao (voz,...) em todo o sistema telefnico era analgica, agora pode serdigital.Apresenta vantagens: Embora a atenuao e distoro sejam maiores quando se trx. sinais de 2

nveis do que quando se usa modems, fcil calcular a distncia mxima em que um sinal podese propagar e ser reconhecido. Colocar regenerador. Um sinal digital pode passar por qualquernmero de regeneradores que no h qualquer perda. Nos analgicos a perda cumulativa.Outra vantagem que contedos podem ser dispersos visando a um melhor uso dos circuitos eequipamentos. Outra a taxa de dados maior. Outra o custo mais baixo. Por fim, a manuteno mais fcil.Por isso, todos os troncos de longa distncia do sistema telefnico so rapidamente convertidospara digitais.Em resumo, os sistema telefnico formado por 3 componentes principais:1. Loops locais (cabos de pares tranados, sinalizao analgica.2. Troncos (fibra ptica ou microonda, na sua maioria digitais).3. Estaes de comutao.

2.4.2. A Poltica das Companhias TelefnicasTodas podem oferecer tudo por pacote.


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2.4.3. Loop LocalOs loops locais ainda so analgicos e provavelmente permanecero assim, pelo menos, pormais uma ou duas dcadas de vido ao alto custo para reconvert-los.Dados digitais de um computador passam de digitais a analgicos a digitais a analgicos a adigitais. Nas redes privadas trabalha-se s com digitais.Duas interfaces comuns de modems so a RS-232 e RS-449.

Problemas de TransmissoA sinalizao analgica consiste na variao de uma voltagem para representar um fluxo deinformaes.As linhas de transmisso enfrentam 3 problemas principais: Atenuao, Distoro de Retardo eRudo.A atenuao a perda de energia medida que o sinal se propaga externamente (decibis porkm). O volume de energia perdida varia com a frequncia (...Fourier...). Podemos usaramplificadores, que atenuam este efeito mas nunca permitem recuperar o sinal original.A distoro por retardo devida diferena de velocidade existente entre os diferentescoeficientes de Fourier.O rudo (ex. trmico). A linha cruzada causada pelo acoplamento indutivo entre dois fios queesto prximos um do outro.

ModemsDevido aos problemas que vimos, os sinais no deviam ter muitas frequncias. Infelizmente asondas quadradas (digitais) tm um amplo espectro e, portanto, esto sujeitas a uma forteatenuao e distoro de retardo. Esses efeitos tornam a sinalizao de banda clssica (DC)inadequada excepto em velocidades menores e distncias curtas. A sinalizao AC usada. Umtom contnuo na faixa de 1000 a 2000 Hz, denominado onda portadora senoidal introduzido. Suaamplitude, frequncia ou fase pode ser modulada para trx. informaes. Modulao por amplitude,frequncia ou fase.Na forma mais simples da modulao por fase, a onda portadora deslocada de forma

sistemtica 45, 135, 225 ou 315 graus em intervalos espaados uniformemente. Cadadeslocamento de fase transmite 2 bits de informao.Um dispositivo que aceite um fluxo serial de bits como entrada e produza uma portadoramodulada como sada (ou vice-versa) denominada modem.Devido s limitaes mostradas pelo teorema de Nyquist, todas as pesquisas sobre modems maisrpidos concentram-se em transmitir um volume maior de bits por amostra (ou seja, por baud).A QAM (Quadrature Amplitude Modulation) transmite 9600 bps numa linha de 2400 bauds.H vrios padres de constelao.Cada padro de modem de alta velocidade contm o seu prprio padro de constelao e podecomunicar-se apenas com outros que utilizem o mesmo padro (embora a maioria dos modemspossa emular todos os outros mais lentos). Por exemplo, o padro de modem ITU V.32 de 9600bps utiliza o padro de constelao da fig.2.19(b).

A prxima velocidade acima dos 9600 bps 14400 bps ou seja V.32 bis. (6 bits por amostra;padro de constelao de 64 pontos) faxes actuais.Depois vem o V.34 com velocidade de 28800 bps. Com tantos pontos sobe a possibilidade de errode 6 bits por rudo. Ento a maioria dos modems introduz bit de paridade, totalizando 128 pontosno padro de constelao. A codificao dos pontos tem de ser cuidadosa codificao emtrelia.Um mtodo totalmente diferente para tx. a alta velocidade dividir o espectro de 3000Hzdisponvel em 512 bandas pequenas e trx. com velocidade de 20bps cada uma.Hoje em dia, os modems oferecem recursos internos de compactao e correco de erros, o quemelhora a taxa real de dados sem alterar o software. (ex. MNP-5, codificao run-lenght, paracompactar bits idnticos; V.42.bis)Mesmo com modems pode ocorrer outro problema das linhas telefnicas: ecos (ouvimos asnossas prprias palavras ao telefone). Para evitar so colocados supressores de eco nas linhascom mais de 2000km. basicamente um amplificador que pode ser ligado ou desligado por um


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sinal de controle produzido por um circuito de deteco de voz. Um bom supressor de eco podeinverter as direces a cada 2 a 5 ms.Os supressores (projectados para o caso da voz) contm vrias propriedades que no sosatisfatrias para a comunicao de dados --> half-duplex e lento.Para minimizar esses problemas podemos usar a sinalizao dentro da banda ou oscanceladores de eco.

RS-232-C e RS-449A interface entre o computador ou terminal e o modem um exemplo de protocolo de camadafsica. Ele deve especificar detalhadamente a interface mecnica, elctrica, funcional eprocedimental.EIA RS-232-C. A verso internacional fornecida na recomendao V.24 do CCITT.Nos padres o computador o DTE (Data Terminal Equipment) e o modem o DCE (Data Circuit-Terminating Equipment).A especificao mecnica para um conector de 25 pinos de 47,04+- 0,13mm de largura (decentro de parafuso a centro de parafuso). A linha de cima possui pinos numerados de 1 a 13 (daesquerda para a direita) e a de baixo, de 14 a 25. A elctrica que menos de 3V um 1 binrioe mais de 4V zero binrio.Taxas de at 20kpbs so permitidas assim como cabos at 15m.A especificao funcional diz quais os circuitos esto conectados a cada um dos 25 pinos (ver fig.2.21.). H 9 pinos que so quase sempre implementados sendo os restantes frequentementeomitidos. A especificao procedimental o protocolo, ou seja, a sequncia legal de eventos. Oprotocolo baseado em pares aco e reaco.Geralmente ocorre o facto de dois computadores estarem ligados usando RS-232-C. Comonenhum deles um modem, h um problema de interface. O problema solucionado fazendo-sea sua conexo com um dispositivo chamado modem nulo (parece um cabo curto) que conecta alinha de trx. de uma mquina linha de recepo da outra. Ele tambm cruza algumas das outraslinhas de modo semelhante.Devido s limitaes de comprimento e taxa de trx. foi criado um novo padro: o RS-449, que ,na verdade trs padres em um. As interfaces mecnica, funcional e procedimental so fornecidas

pelo RS-449 mas a elctrica fornecida por 2 padres distintos: O RS-423-A semelhante aoRS-232-C no facto de usar fio-terra comum (transmisso desbalanceada). O outro o RS-422-A balanceada (cada um dos circuitos principais requer 2 fios, sem terra comum), o que permite trx.at 2Mbps em cabos de 60m. Usa-se ento conector de 37 pinos (novas funes) e um de 9pinos.

Fibra no Loop LocalPara futuros servios avanados, como vdeo a pedido, o canal de 3KHz no servir. H 2solues em estudo: A directa o uso de uma fibra da estao final at casas (FTTH Fiber ToThe House). Cara demais por dcadas.Outra a FTTC (Fiber To The Curb). A companhia telefnica usa uma fibra ptica entre cadaestao final e a vizinhana. a fibra termina numa caixa de juno em que todos os loops locais

entram, ficando pois muito menores (100m em vez de 3km), o que permite taxas de 1Mbps, que apenas suficiente para imagens vdeo compactadas.Um projecto alternativo utilizar a infra-estrutura da TV cabo.Provavelmente vo coexistir num futuro prximo.

2.4.4. Troncos e MultiplexaoOs custos so decorrentes da instalao em si (alta largura de banda ou baixa) e no do uso dosfios de cobre ou fibra ptica. Como consequncia as companhias desenvolveram mtodos demultiplexagem: FDM (frequency Division Multiplexing) e TDM (Time...).Na FDM o espectro de frequncia dividido entre os canais lgicos, com cada utilizador tendoposse exclusiva de alguma faixa de frequncia. No TDM os utilizadores revezam-se, e cada um,periodicamente, obtm a largura de banda toda por um determinado perodo de tempo.A trx. de rdio AM exemplo. O espectro alocado de cerca de 1MHz (500 a 1500MHz).Diferentes frequncias so alocadas para diferentes canais lgicos (estaes), com separaointercanal boa.


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Multiplexao Por Diviso de FrequnciaQuando muitos canais so multiplexados ao mesmo tempo, 4000Hz so alocados para cada canala fim de mant-los separados (filtros).Os esquemas usados em todo o mundo tm um certo grau de padronizao. um padro muitodifundido so os 12 canais de voz de 4000Hz multiplexados na banda de 60 a 108KHz (grupo). svezes, a banda de 12 a 60KHz usada para outro grupo. Cinco grupos formam um supergrupo.Um grupo-mestre so 10 supergrupos.

Multiplexao Por Diviso de Comprimento de OndaNo caso da fibra ptica usa-se uma variante da FDM, a WDM. A nica diferena com a FDMelctrica que um sistema ptico que utiliza uma grade de difraco completamente passivo e,portanto, altamente confivel.A razo da sua popularidade que uma nica fibra possui uma largura de poucos GHz, poisactualmente impossvel fazer a converso entre meios fsicos elctricos e pticos de uma formamais rpida. Como a largura de banda de uma nica banda de fibra de cerca de 25000GHz, hum grande potencial para a multiplexao de vrios canais.Uma possvel aplicao da WDM so os sistemas FTTC descritos atrs. possvel criar sistemas WDM comutados. Em geral o acoplador uma estrela passiva, com aluz de cada fibra de entrada iluminando a estrela. Apesar de espalhar a energia por n sadas adiluir em um factor n, tais sistemas so prticos para centenas de canais.Tem de haver sintonizao entre o comprimento de onda da luz de entrada e de sada -->interfermetros de Fabry-Perot ou Mach-Zehnder.

Multiplexao por Diviso no TempoAinda que a FDM continue sendo usada em fios de cobre ou canais de microondas, ela requercircuitos analgicos e no receptiva a ser feita por um computador. A TDM pode ser tratadadirectamente por componentes digitais, pelo que se tornou muito difundida nos ltimos anos.Infelizmente s pode ser usada por dados digitais e como os loops locais produzem sinaisanalgicos, preciso uma converso AD na estao final. Os vrios sinais de voz sodigitalizados e combinados num nico tronco digital de sada.

Isso feito por um codec, produzindo um nmero de 7 ou 8 bits, com 8000 amostragens porsegundo (125 microssegundos por amostragem), pois suficiente pelo Teorema de Nyquist paracanal telefnico de 4KHz. Esta tcnica a PCM (Pulse Code Modulation), que forma o corao dosistema telefnico moderno.Assim, praticamente todos os intervalos de tempo dentro do sistema telefnico, so mltiplos de125 s. Quando a trx. digital comeou a surgir o CCITT no foi capaz de impr padro, havendopois um conjunto de esquemas incompatveis. Um o da concessionria T1 que consiste em 24canais de voz multiplexados juntos. Cada 1 dos canais consegue inserir 8 bits no fluxo de sada(sete de dados e 1 de controle), produzindo pois 7x8000=56000bps.Um quadro de 125 s d 192 bits (24x8) + bit extra para enquadramento = 193 bits, o que d taxabruta de 1,544Mbps. Normalmente o 24 canal usado para uma sequncia de sincronizaoespecial, a fim de permitir uma recuperao mais rpida no caso de qualquer quadro se perder.

Quando CCITT finalmente chegou a acordo, sentiu que 8000bps de sinalizao era demais, peloque passou a usar 8 bits de dados em vez de 7, isto , os sinais analgicos eram quantizados em256 nveis e no 128.2 verses incompatveis so usadas:- sinalizao de canal comum, o bit extra usa 10101010... nos quadros mpares e contminformaes de sinalizao nos pares.- sinalizao de canal associado, cada canal possui o seu prprio subcanal de sinalizao,alocando-se de 6 em 6 quadros, um dos 8 bits de dados.Tambm h a concessionria de 2,048 Mbps E1: amostras de dados de 8 bits. 30 dos canaisso utilizados para informaes e 2 para sinalizao.Uma vez digitalizado, o sinal de voz, ou qualquer analgico, compactado. Todos os mtodos decompactao so baseados no princpio de que o sinal muda de forma relativamente lenta secomparado frequncia de amostragem; portanto, muito dessas informaes do nvel digital de 7ou 8 bits redundante.


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Um mtodo chamado de modulao de cdigo de pulso diferencial (PEM diferencial), consisteem produzir a diferena entre o valor actual e o anterior, e no a amplitude digitalizada. Comosaltos de +- 16 (ou mais) em uma escala de 128 so improvveis, 5 bits devero ser suficientesem vez de 7.Uma variao deste mtodo de compactao requer que cada valor de amostragem difira de seupredecessor em +1 ou 1. Um nico bit transmitido; ele informa se a nova amostragem estacima ou abaixo da anterior modulao delta.H ainda a codificao por previso em que se extrapola os valores anteriores e depois secodifica a diferena entre o previsto e o verdadeiro.Ainda que a PCM seja amplamente utilizada em troncos interurbanos, o utilizador de computadorobtm um benefcio relativamente pequeno se todos os dados precisarem ser enviados para aestao final na forma de uma onda sinusoidal analgica modulada a 28,8Kbps. Seria bom se aconcessionria anexasse o loop local directamente ao sistema de tronco PCM. Assim ocomputador poderia enviar dados digitais directamente a 1,544 ou 2,048 Mbps. Infelizmente, osloops locais no pode ser executados a essas velocidades, quando as distncias so muitograndes.A multiplexao por diviso no tempo permite que vrias concessionrias sejam multiplexadas emconcessionrias de ordem mais alta.

SONET/SDHEm 1985 a Bellcore comeou a trabalhar no padro SONET (Synchronus Optical NETwork), aque se juntou depois o CCITT cujas recomendaes so chamadas SDH (Synchronus DigitalHierarchy).Nos EUA, actualmente, todo o trfego telefnico a longa distncia utiliza troncos que executam aSONET na camada fsica. medida que os chips SONET passarem a custar menos, as placas de interface SONET paracomputadores se tornaro mais difundidas e ser mais fcil para as empresas conectarem seuscomputadores directamente ao corao da rede telefnica atravs de linhas particulares.O projecto SONET possui 4 objectivos principais:- Interligao de diferentes concessionrias em rede

- Meios de unificar os sistemas digitais dos EUA, Europa e Japo, todos baseados em canaisPCM de 64Kbps.- Oferecer uma forma de multiplexar vrios canais digitais e subir a hierarquia T4- Oferecer recursos de operao, administrao e manuteno (OAM).Uma deciso inicial foi a de tornar a SONET um sistema TDM tradicional, com toda a largura debanda da fibra dedicada a um canal contendo segmentos de tempo para os diversos subcanais.Portanto, a SONET um sistema sncrono, controlado por um relgio mestre cuja preciso deaproximadamente uma falha em 109. Em uma linha SONET, os bits so enviados em intervalosextremamente precisos, controlados pelo relgio mestre.A B-ISDN assncrona (ATM) pois permite a chegada de clulas de forma irregular.Um sistema SONET consiste em comutadores, multiplexadores e repetidores, conectados porfibra ptica. H seces, linhas e caminhos. A topologia pode ter uma configurao em malha,

mas com frequncia ela forma um anel duplo.O quadro bsico um bloco de 810 bytes, a cada 125 s. Ento teremos uma taxa de dadosbruta de 51,84Mbps, que o canal bsico SONET, chamado STS-1 (Synchronus TransportSignal-1). Todos os troncos SONET so mltiplos do STS-1.As 3 primeiras colunas das 90 so guardadas para informaes de gesto do sistema. As 3primeiras linhas contm o overhead de seco, as 6 linhas seguintes o overhaead de linha. As 87colunas restantes retm 87x9x8x8000=50,112Mbps de dados do utilizador (SPE-SynchronusPayload Envelope).O SPE pode comear em qualquer local o que de grande flexibilidade. Quando dados chegam origem podem logo montar o quadro sem esperar pelo seguinte. Tambm pode ocupar 2 quadrosconsecutivos (bom para ATM-53byte).Os overheads de seco, linha e caminho contm uma profuso de bytes usados para operaes,administrao e manuteno. J que cada byte ocorre 8 mil vezes por segundo, um byterepresenta um canal PCM. 3 deles so de facto usados para canais de voz par o pessoal demanuteno. Os outros so usados noutras funes de fiabilidade.


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A multiplexao de vrios fluxos de dados, chamados tributrios, desempenha um papelimportante na SONET. ST-1 transforma-se em ST-3 e depois em ST-12, sendo depois misturadoe convertido em sinal ptico. A multiplexao feita byte a byte.OC-3c indica um fluxo de dados de uma nica origem a uma velocidade de 155,2Mbps. Os 3fluxos OC-1 contidos em um fluxo OC-3c so entrelaados por coluna.Pelo que viu at agora, voc j deve ter percebido por que o ATM executado a 155Mbps (taxabruta): o objectivo carregar clulas ATM atravs de troncos OC-3c da SONET.

A camada fsica da SONET dividida em 4 subcamadas. A subcamada mais baixa asubcamada fotnica, seguindo-se as seces, linhas e caminhos.

2.4.5. ComutaoDo ponto de vista do engenheiro de telefonia, o sistema telefnico dividido em 2 partes:- Plante externa (loops e troncos locais)- Planta interna (comutadores)So usadas 2 diferentes tcnicas de comutao:- Comutao de circuito (como funciona o sistema actual telefnico)- Comutao de pacotes

Comutao de CircuitosQuando voc ou o seu computador faz uma chamada telefnica, o equipamento de comutao dosistema telefnico (ST) procura um caminho fsico de cobre (incluindo fibra e rdio) no trajectoque vai do seu telefone ao telefone destino. Esta tcnica chamada de comutao de circuito.Uma propriedade importante da comutao de circuitos a necessidade de se estabelecer umcaminho fim a fim, antes que qualquer dado possa ser enviado. Esse tempo pode chegar a 10 s.Uma vez estabelecida a configurao, o nico atraso para a entrega dos dados o tempo depropagao do sinal electromagntico (cerca de 5ms por 1000Km). Outra consequncia queno h perigo de congestionamento.Uma estratgia de comutao alternativa a comutao de mensagens, em que no estabelecido um caminho de cobre fsico. Cada bloco armazenado na 1 estao de comutao(roteador), inspeccionado quanto existncia de erros e retransmitido: uma rede store-and-

forward.Os primeiros sistemas electromecnicos de telecomunicao utilizavam a comutao demensagens, ou seja, os telegramas, o que implicava estaes torn tape. No h limite para otamanho do bloco, o que implica, nos roteadores modernos, discos grandes.Isso tambm significa que um nico bloco pode obstruir uma linha entre roteadores por algunsminutos, tornando a comutao de mensagens intil para o trfego interactivo. Para contornaresse problema foi criada a comutao de pacotes, que impem um limite mximo para o tamanhodos blocos, evitando o disco (usam memria) e que asseguram que nenhum utilizador monopolizea linha. Outra vantagem que o 1 pacote de uma mensagem com vrios pacotes pode serremetido antes do segundo ter chegado completamente, o que reduz o atraso e melhora avelocidade de transferncia. Por isso as redes de computadores usam-na.A principal diferena entre comutao de circuitos e de pacotes que a 1 reserva estaticamente

a largura de banda necessria com antecedncia (desperdcio), ao passo que a 2 utiliza a largurade banda s quando preciso. Em contrapartida, um pico de trfego pode obrigar perda depacotes. Outra diferena que a comutao de circuitos transparente, enquanto na de pacotesa concessionria que estabelece os parmetros bsicos. Outra diferena o algoritmo detarifao (dados e no tempo).

A Hierarquia de ComutaoO sistema telefnico possui 5 classes de estaes de comutao:- Regionais- Locais- Principais- Interurbanas- FinaisNas situaes de trfego intenso, podem-se instalartroncos directos.


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Comutadores Crossbar (Barramento Cruzado) o tipo mais comum.Com n linhas de entrada e n linhas de sada (ou seja, n linhas full-duplex), o comutador crossbarpossui n2 interseces, chamadas pontos cruzados. Assim ele implementa a comutao decircuitos, s que automaticamente e em microssegundos.O problema que o n de barramentos cruzados aumenta em uma proporo igual ao quadradodo n de linhas existentes. ex. para n=1000 precisaramos de 499.500 pontos, que embora

possam ser feitos em chips VLSI, estes no suportam tantos pinos. Sendo assim um comutadorcrossbar s possvel para estaes finais relativamente pequenas.

Comutadores de Diviso EspacialDividindo-se o crossbar em pequenas partes e interconectando-as, possvel criar comutadoresmultiestgio com muitos menos pontos cruzados, chamados comutadores de diviso espacial.Ex. 3 estgios. em vez de NxN num nico crossbar. 1 estgio cada barramento possui nentradas, logo precisamos de N/n deles. O 2 possui k barramentos, cada com N/n entradas e N/nsadas. O 3 repetio do 1 s que invertido da esquerda para a direita. cada barramentocruzado intermedirio ligado a cada barramento cruzado de entrada e cada de sada. Com kestgios intermedirios, h k caminhos alternativos. O nmero de pontos cruzados de 2kN +k(N/n)2. Para N=1000, n=50 e k=10, precisamos apenas de 24.000 pontos. mas nem tudo tosimples. O n mximo de clulas a conectar igual a kxN/n. Da algumas vezes receber sinal deocupado mesmo antes de terminar discagem. Clos demonstrou que com k=2n-1, o comutadornunca bloqueado.

Comutadores por Diviso no Tempo completamente diferente. As n linhas de entrada so rastreadas em sequncia, para que sejacriado um quadro com n segmentos. Cada segmento possui n bits. Para comutadores T1, ossegmentos so de 8 bits, com 8000 quadros processados por segundo. A parte central ointercambiador de segmentos de tempo. Vista de dentro, a disposio como um todo representaum comutador de circuitos, embora no haja conexes fsicas. O contedo da tabela demapeamento determina qual permutao do quadro de entrada ser gerada como quadro de

sada e especifica qual linha de entrada ser conectada a qual linha de sada. Utilizam tabelaslineares. Implicam no entanto mais limitao devido ao tempo de acesso memria. para umamemria com tempo de ciclo de 100ns, podemos usar no mximo 625 linhas pois o tempo paraprocessar um quadro ser de 2nT=125 --> n=125/2T.

2.5. REDES DIGITAIS DE SERVIOS INTEGRADOS DE FAIXA ESTREITAPor mais de 1 sculo usou-se a linha adequada a voz analgica. Antecipando a considerveldemanda dos utilizadores por um servio digita fia a fim, as companhias, com auxlio do CCITT,concordaram, em 1984, criar um novo sistema telefnico de comutao de circuito completamentedigita at ao incio do sc.XXI. Foi o denominado ISDN (Integrated Services Digital Network), temcomo objectivo principal integrar servios de voz com outros tipos. J est disponvel em muitoslocais.

2.5.1. Servios ISDNO principal continuar a ser a voz mas pode ser aprimorado. Ex. telefone com vrios botes quepermite estabelecer chamadas instantneas com telefones em qualquer lugar do mundo. Outelefone que enquanto toca, exibe o n, nome e endereo que chamou. Ou ligar o telefone acomputador, de forma a que o registo do banco de dados seja exibido na tela quando acomunicao estabelecida.

2.5.2. Arquitectura de Sistema ISDNA ideia chave o pipe de bits digitais, que conceptual entre o cliente e a concessionria. Opipe aceita vrios canais independentes atravs da multiplexao. Foram desenvolvidos 2padres principais:- Um padro de largura de banda baixa para uso domstico- Um padro de largura de banda mais alta para uso comercial


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A concessionria instala um dispositivo de terminao, o NT1, no cliente e liga-o central daISDN, a alguns km de distncia. A ligao pelo par tranado usado para ligar o telefone. Podemser ligados ao NT1 8 postos de trabalho. Nas empresas maiores liga-se um NT2 (PBX PrivateBranch eXchange) ao NT1 para poder ligar + equipamentos.O CCITT definiu 4 pontos de referncia, R,S,T e U.

2.5.3. a Interface da ISDN

Os seguinte tipos de canal podem ser padronizados:A Canal telefnico analgico de 4KhzB Canal PCM digital de 64kbps para voz ou dadosC Canal digital de 8 ou 16kbpsD Canal digital de 16Kbps para sinalizao fora da bandaE Canal digital de 64kbps para sinalizao ISDN internaH Canal digital de 384, 1.536 ou 1.920 kbpsMas ateno foram padronizadas s 3 combinaes:- Taxa bsica 2B+1D- Taxa principal 23B + 1D (EUA + Japo) ou 30B + 1D (Europa)- Hbrida: 1A+ 1CA taxa bsica deve ser vista como uma substituio do POTS (Plain Old Telephone Service).Como a ISDN se baseia muito em canais de 64kbps, referimo-nos a ela como N-ISDN (NarrowISDN) para diferenciar da B-ISDB (ATM).

2.5.4. Perspectivas da N-ISDNQuando enfim houve o acordo quanto ao padro ele j era obsoleto. Para uso domstico a maiordemanda ser o vdeo, para o qual no tem LB suficiente. Para uso comercial pior pois as redesLANs oferecem pelo menos 10Mbps.Por estranho que parea, a ISDN poder ser salva por uma aplicao totalmente inesperada: oacesso Internet. Actualmente diversas empresas vendem adaptadores ISDN que combinamcanais 2B+D num nico canal digital de 144kbps. Ser nicho?

2.6. B-ISDN e ATMQuando o CCITT se apercebeu do fracasso, comeou a pensar no B-ISDN (broadband ISDN),que basicamente um circuito digital virtual usado para mover pacotes de tamanho fixo (clulas)at ao seu destino a uma velocidade de 155Mbps, o que suficiente para HDTV semcompactao. Mas ainda salto no desconhecido. Os benefcios so enormes mas os desafiosigualmente imensos.Para comear baseada na tecnologia ATM, que de comutao de pacotes, ao contrrio da N-ISDN e da PSTN, o que obriga a uma mudana de paradigma. Ainda por cima a B-ISDN no podeusar par tranado em distncias significativas o que obrigar a substituir todos os loops locais porfibra ptica ou par tranado categoria 5. Alm disso os comutadores por diviso no tempo eespacial no podem ser usados em comutao de pacotes, devido velocidade. S os troncos defibra de longa distncia sero mantidos. pois jogar fora 100 anos de conhecimento e

experincia, alm do dinheiro. mas se as companhias telefnicas no o fizerem, faro as de TVpor cabo. Assim, provavelmente o futuro o ATM.

2.6.1. Circuitos Virtuais em Comparao com a Comutao de CircuitoO servio B-ISDN bsico o meio termo entre a comutao de circuito autntica e a comutaode pacotes autntica. O verdadeiro servio oferecido orientado conexo, mas implementadointernamente com a comutao de pacotes. Dois tipos de conexo so oferecidos:- Circuitos Virtuais Permanentes- Circuitos Virtuais ComutadosOs 1s so solicitados pelo cliente para fax por ex. Os 2s comportam-se como chamadastelefnicas, ligando e desligando.No ATM no h caminho fsico, mas todos os comutadores (isto roteadores) ao longo docaminho podem fazer entradas de tabela. Quando surge um pacote, o comutador verifica seucabealho para descobrir a qual circuito virtual ele pertence. Em seguida, ele procura esse circuitovirtual na sua tabela, a fim de determinar para qual linha de comunicao ele ser enviado. H um


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acordo entre cliente e concessionria de que os comutadores sempre mantero as entradas detabela referentes a um determinado destino, mesmo que no haja trfego durante meses. Comoum acordo desses consome recursos, h uma despesa mensal para o circuito virtual permanentemas no se perde tempo na ligao. Ex. verificao de carto de crdito. Na comutao decircuitos seria invivel ou muito mais caro.

2.6.2. Transmisso em Redes ATM

O ATM no exige que as clulas se alternem entre as vrias origens, podendo chegaraleatoriamente. O ATM no padroniza o formato para a transmisso de clulas.No padro de ATM original, a taxa principal era de 155,52 Mbps, para compatibilidade comSONET.Normalmente o meio de transmisso para o ATM a fibra ptica, mas para trajectos inferiores a100m, o cabo coaxial e o par tranado cat.5 tambm so aceitveis. Todas as ligaes ATM soponto a ponto ao contrrio das LANs. A multidifuso realizada quando uma clula entra numcomutador em uma nica linha e sai em linhas mltiplas. Cada ligao ponto a ponto unidireccional.A subcamada PMD (Physical Medium Dependent) do ATM encarrega-se de enviar e receber osbits. So necessrios hardware especficos para diferentes tipos de cabos e fibras, dependendoda velocidade e da codificao da linha.

2.6.3. Comutadores ATMTem, em geral, o mesmo n de linhas de entrada e sada e so sncronos. Uma clula retiradade cada linha de entrada (se existir), passada pelo tecido de comutao e trx. para a sada. Umaclula que ainda no tenha chegado totalmente s processada no prximo ciclo. As clulaschegam na velocidade do ATM, normalmente cerca de 150Mbps. Isso totaliza mais de 360000clulas/seg., o que significa que o tempo de ciclo do comutador tem de ser aprox. de 2,7 s. Umcomutador comercial deve ter de 16 a 1024 linhas, pelo que aceita 16 a 1024 clulas a cada2,7 s. O facto de as clulas serem curtas (53 bytes) possibilita a construo desse comutador.Todos os comutadores de ATM tm 2 objectivos em comum:- Comutar todas as clulas com a menor taxa de descarte possvel (1 em 1012 1 ou 2 por hora)

- Nunca reordenar as clulas de um circuito virtual (difcil mas necessrio ao padro ATM; saempela ordem que entraram).Um problema o que fazer se as clulas recebidas em 2 ou mais linhas de entrada seencaminharem para a mesma porta no mesmo ciclo. A resoluo um dos aspectos maisimportantes do projecto. Uma hiptese as restantes ficarem retidas at ao prximo ciclo massem favores. O problema com o enfileiramento de entrada que quando precisa ser retida, umaclula bloqueia as clulas que vm atrs dela (bloqueio de cabea de linha). A manuteno daclula na fila de entrada at retorno de um sinal informando seu envio pelo comutador requerlgica extra, um caminho de sinalizao reversa e mais atraso. O que s vezes se faz colocar asclulas perdidas num barramento recirculante que as envia de volta para o lado de entrada, mas preciso cuidado com a ordem depois.Um projecto alternativo, que no apresenta bloqueio cuida do enfileiramento do lado da sada.

Ficou demonstrado que o enfileiramento de sada mais eficaz que o de entrada.

O Comutador Knockout (enfileiramento de sada)Para cada clula recebida, o hardware inspecciona o cabealho, a fim de encontrar asinformaes sobre o circuito virtual, verifica as tabelas de roteamento e habilita o ponto cruzadocorrecto. Em seguida, a clula percorre o seu barramento at chegar ao ponto cruzado habilitadoe, nesse momento, direcciona-se para a linha de sada, ou linhas se multicast.A forma mais simples de manipular colises seria armazenar todas as clulas num buffer do ladoda sada. Mas isso se houver 1024 linhas preciso 1024 buffers (situao mais desfavorvel); naprtica usa-se n achado estatisticamente para perder o mnimo de clulas. A fila nica conceptual concretizada por diversas filas e com deslocador para distribuio uniforme pelas filas.

O Comutador Batcher-Banyan


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O problema do anterior que ele basicamente um comutador de barramento cruzado que exigepois n de pontos cruzados igual ao quadrado do n de linhas. Por isso usa-se o Batcher-Banyan,que bastante complicado (ver descrio nas pginas 172 a 176).

2.7. Rdio CelularPara resolver problemas das pessoas com grande grau de mobilidade (notebooks, telefonas debolso e agendas electrnicas em rede). Para isso usa-se as ondas de rdio em vez de fios ou

fibras.

2.7.1. Sistemas de PagingDepois dos alto-falantes temos os pagers com mostradores para exibio de mensagens curtasrecebidas.Uma pessoa que queira comunicar com um pager liga para a empresa que fornece o servio edigita o cdigo de segurana, o n do pager e o n para o qual o portador deve ligar (ou outramensagem curta). O computador que recebe a solicitao envia a mensagem atravs de linhasterrestres para uma antena, que envia directamente ou para satlite (distncias grandes) e opager emite bip.Os mais actuais podem ser ligados a computado porttil e receber mensagens mais longas (ex.fornecedor actualiza preos para os seus vendedores).So unidireccionais; requerem largura de banda pequena pois cada mensagem precisa s de 30bytes, pelo que um canal de satlite de 1Mbps pode lidar com 240000 pagings por minuto. Antigosfuncionavem na faixa entre 150 e 174 MHz, os actuais na 930-932MHz. mais simples e baratoque telefones mveis pois estes so bidireccionais e utilizam frequncias por chamada (no fixa).

2.7.2. Telefones Sem Fio (de casa)Consiste em 2 partes:- Estao de base- TelefoneO telefone comunica-se com a estao base por rdio de baixa energia (100 a 300 m). Antes afrequncia vinha programada de fbrica e, por acaso, podia interferir com a do vizinho. Os mais

modernos permitem ao utilizador escolher frequncia. A 1 gerao era analgica pelo quepodiam causar interferncia com rdios e televises. Assim, desenvolveu-se um padro digital, oCT-2. Cada vez mais as distncias permitidas so maiores o que os aproxima dos

2.7.3. Telefones CelularesOs 1s em 1846, em St. Louis, baseado em automveis, utilizava um nico transmissor grande notopo de um edifcio alto e tinha um nico canal. Era do tipo aperte o boto e fale.Na dcada de 60 o IMTS (Improved Mobile Telephone System) foi instalado no cimo demontanha mas com 2 canais (trx e recepo). Suportava 23 canais nas frequncias de 150 a450MHz. Como eram poucos canais havia grande dificuldade em obter linha. Alm disso, ossistemas adjacentes tinha de estar afastados para no sofrerem interferncia. Limitadacapacidade portanto.

AMPS (Advanced Mobile Phone System)Inventado pelo lab. Bells em 1982.Aqui, cada regio geogrfica dividida em clulas, geralmente de 10 a 20 km, sendo que cadaum utiliza alguns conjuntos de frequncias. A ideia principal o uso de clulas pequenas (menosenergia) e a reutilizao de frequncias de trx. em clulas prximas (mas no adjacentes).As clulas (razoavelmente circulares) so agrupadas em grupos de 7 unidades. Cada letra indicaum grupo de frequncias. Para cada conjunto de frequncias existe um buffer deaproximadamente 2 clulas de extenso que proporciona boa separao.Encontrar locais altos para as antenas questo primordial.Numa rea em que o n de utilizadores cresa muito, pode dividir-se cada clula em grupos maispequenos.No centro da clula h uma estao de base para onde transmitem todos os telefones da clula. Aestao de base consiste num computador e um transmissor/receptor ligados a uma antena. Numsistema de pequeno porte, todas as estaes de base so ligadas a um nico dispositivo


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chamado MTSO (Mobile Telephone Switching Office) ou MSC (Mobile Switching Cebter). Nosmaiores h nveis hierrquicos. Basicamente os MTSO so estaes finais, como no sistematelefnico. Na verdade, eles so ligados a pelo menos uma estao final de um sistema telefnico.Os MTSOs comunicam-se com as estaes de base, entre si e com a PTSN, atravs de uma redede comutao de pacotes. Os telefones mudam de clula pelo handoff, que leva 300ms. Aatribuio de senha feita pelo MTSO que o centro nervoso do sistema. as estaes de baseso apenas retransmisses de rdio.

CanaisO sistema AMPS utiliza 832 canais full duplex (em cada cidade), cada um consistindo em 2 canaissimplex (824-849 MHz trx. e 869-894MHz recepo). Cada um dos canais de 30KHz deextenso. Por isso o AMPS usa FDM para separar os canais.Como as mesmas frequncias no podem ser reutilizadas o n de canais de voz disponveis muito menor que 832, geralmente 45.

Gerenciamento de ChamadaNo AMPS, cada telefone mvel possui um n de srie de 32 bits e um n de telefone de 10 dgitosna sua PROM.

Questes de SeguranaOs telefones celulares analgicos (voz) so totalmente inseguros. Qualquer pessoa com umreceptor de rdio que acesse a todas as bandas de frequncia (scanner) pode sintonizar-se eouvir tudo o que est acontecendo na clula (ateno aos cartes de crdito).Outro problema importante o roubo on-line. Com um receptor pode interceptar o n de srie e dotelefone e us-los para as suas chamadas, at que o dono receba factura. Outros reprogramamtelefones mveis com nmeros roubados e vendem-nos como telefones que fazem chamadasgratuitas. A criptografia resolveria mas assim a polcia no poderia fazer escutas.Outra questo o vandalismo em antenas e estaes base.

2.7.4. Telefones Celulares Digitais (2 gerao)

H 2 padres, um com compatibilidade retroactiva com o esquema de alocao de frequncia doAMPS (IS-54 e IS-135) modo duplo. O outro baseado no espectro de amplitude de sequnciadirecta (IS-95). O 1 funciona como o AMPS s que com codificao de voz digital.Na Europa foi criado um sistema digital comum chamado GSM (Global Systems for Mobilecommunications) que utiliza FDM e TDM. Usam cartes que guardam o n de srie e de telefonepara maior segurana fsica. A criptografia tambm usada.

2.7.5. Servios de Comunicao PessoalO grande destaque o n igual (mvel e fixo) PCN (Personal Communication Network).Os PCs usaro tecnologia celular, mas com microclulas, talvez com 50 a 100 m de extenso.Isso gera energia muito baixa (1/4 watt), o que torna possvel criar telefones leves e muitopequenos. Obriga a muito mais clulas. Algumas companhias perceberam que os plos

telefnicos eram locais excelentes para se instalar estaes de base do tamanho de torradeiras(telepontos). H lobbies, por causa da migrao de frequncias... que pode adiar os PCS

2.8. Satlites de Comunicao1 foi lanado em 1962 e sendo artificial ( ao contrrio da lua) amplifica os sinais. Possuemalgumas propriedades que os tornam atractivos para algumas aplicaes. Pode ser consideradocomo um grande repetidor de microondas no cu. Contm diversos transponders; cada um delesouve uma parte do espectro, amplifica os sinais de entrada e os transmite novamente noutrafrequncia, para evitar interferncia com o sinal de entrada.

2.8.1. Satlites Geossncronos...


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CAP: 3 ACAMADA DE ENLACE DE DADOSTrataremos de algoritmos que permitem uma comunicao eficiente e confivel entre 2computadores adjacentes (fisicamente conectados atravs de um canal que funciona como umfio). As caractersticas de um canal que o tornam parecido com um fio : os bits so transmitidosna ordem exacta em que so enviados.Tudo seria fcil se os circuitos de comunicao no introduzissem erros. Alm de que tm taxafinita de dados e h o retardo de propagao. Os protocolos usados para comunicaes devemlevar estes factores em considerao.

3.1. Questes de Projecto da Camada de Enlace de DadosFunes da camada:- Fornecer uma interface de servio (muito bem definida) camada de rede- Determinar como os bits da camada fsica sero agrupados em quadros (frames)- Tratar os erros de transmisso- Controlo de fluxo de quadros (impedindo que receptores lentos sejam atropelados pelos rpidos)

3.1.1. Servios Oferecidos Camada de RedeA camada de enlace pode ser projectada para oferecer diversos servios, que podem variar desistema para sistema. Com frequncia temos:- Servio sem conexo e sem confirmao- Servio sem conexo com confirmao- Servio orientado conexoNo 1 a mquina de origem envia quadros independentes e a mquina de destino no confirmarecebimento. Se um quadro for perdido, no h qualquer tentativa de recuper-lo na camada deenlace de dados. adequado para quando a taxa de erros muito pequena, e a recuperao ficaa cargo das camadas mais altas. o caso do trfego em tempo real (fala humana), em que oretardo que pior. A maior parte das LANS usa este servio.No 2, cada quadro individualmente confirmado. Ao fim dum certo tempo reenviado. til emcanais no-confiveis, como os sistemas sem fio. uma questo de optimizao, seno acamada de transporte teria de enviar a mensagem toda e no s o quadro perdido.

O 3 o mais sofisticado. As mquinas de origem e destino estabelecem uma conexo antes deos dados serem transferidos. Os quadros enviados durante a conexo so numerados, e aacamada de enlace garante que todos eles sejam realmente recebidos e pela ordem correcta.Neste caso h 3 fases: na 1 a conexo estabelecida de forma a que os 2 lados inicializemvariveis e contadores necessrios para controlar quais quadros foram e os que no foramrecebidos. na 2 fase um ou mais quadros so trx. Na 3 a conexo desfeita e so libertadosbuffers, variveis e outros recursos.O protocolo de enlace de dados o respon

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