Conceitos de Redes de Computadores

Transmissão de Sinal

Propagação de ondas através de um meio físico (ar, fios metálicos, fibra de vidro) que podem ter suas características (amplitude, frequência, fase) alteradas no tempo para refletir a codificação da informação transmitida.

Sinal Digital

Sequência de pulsos com amplitude fixa (em valores discretos), onde o sinal é construído através de uma sequência de intervalos de tamanho igual a T segundos, chamados intervalos de sinalização.

Sistema de Comunicação

A fonte produz informação, dispondo de elementos simples e símbolos. O destinatário é a quem a informação é dirigida.

• Banda Passante de um Sinal: Intervalo de frequências que compõe o sinal.
• Largura de Banda: Tamanho da banda passante (diferença entre a maior e a menor frequência).

Modos de Transmissão

• Simplex: O enlace é utilizado apenas em um dos dois possíveis sentidos de transmissão.
• Half-duplex: O enlace é utilizado nos dois possíveis sentidos de transmissão, porém apenas um por vez.
• Full-duplex: O enlace é utilizado nos dois possíveis sentidos de transmissão simultaneamente.

Multiplexação

Técnica que permite a transmissão de mais de um sinal em um mesmo meio físico.

• Multiplexação na Frequência: Sobre o mesmo canal de transmissão são criados subcanais, cada um utilizando uma faixa de frequências. Exemplos: Rádio AM, TV, Celular, TV a Cabo.
• Multiplexação no Tempo: Sobre um mesmo canal de transmissão são criados subcanais, cada um utilizando um determinado momento do tempo.

Técnicas de Modulação

• Modulação por chaveamento de amplitude.
• Modulação por chaveamento de frequência.
• Modulação por chaveamento de fase.

Técnicas de Transmissão

• Baseband (Banda Base):
  • Transmissão em banda básica.
  • Sinal é colocado no meio sem qualquer tipo de modulação.
  • Não necessita de modems.
  • Possibilita a transmissão em alta velocidade.
  • Não adequada para transmissões em longa distância.
  • Não adequada para locais sujeitos a ruídos.
• Broadband (Banda Larga):
  • Transmissão em banda larga.
  • Utiliza multiplexação em frequência (FDM).
  • O meio é dividido em canais, cada canal podendo suportar diferentes tráfegos.
  • Utilizada geralmente em topologia física em barra (barramento).
  • Utilizada em LAN e MAN - TV a Cabo.
  • A forma de transmissão de cada canal FDM é simplex.

Multiplexação no Tempo

• TDM Síncrono:
  • O tempo é dividido em intervalos de tamanho fixo T, chamados frames.
  • Cada frame é dividido em N subintervalos denominados slots (ou segmentos).
  • O tamanho de cada slot em um frame não é necessariamente igual.
  • Canal é um conjunto de todos os segmentos de uma mesma posição de frame.
• TDM Assíncrono:
  • Não existe a alocação de canal.
  • Não existe estabelecimento de conexão.
  • Nenhuma capacidade é desperdiçada, pois o tempo não utilizado por uma fonte está sempre disponível.
  • Não existe o conceito de frame.
  • Para cada slot é necessário um cabeçalho.

Como Interligar?

Os computadores comunicam-se de duas maneiras importantes:

• Modems: Permitem que os computadores usem linhas telefônicas ou conexões celulares (do tipo usado pelos telefones celulares) para trocar dados.
• Redes: Conectam os computadores diretamente, seja por intermédio de fios especiais ou de alguma forma de transmissão sem fio.

Classificação das Redes

• LAN (Local Area Network) - Rede de Área Local:
  • Permite a interconexão de equipamentos de comunicação de dados em uma pequena região, geralmente sala, prédio e campus.
  • Geralmente de propriedade privada.
  • Alta taxa de transmissão, atualmente de 10 Mbps a 1 Gbps.
  • Baixa taxa de erro.
• MAN (Metropolitan Area Network) - Rede de Área Metropolitana:
  • Uma Rede Metropolitana interliga computadores localizados dentro de uma área geograficamente limitada, como uma cidade, um campus universitário ou um conjunto de prédios.
  • Permite interconexão de equipamentos de comunicação de dados em uma área metropolitana.
  • Alta taxa de transmissão, atualmente de 1 Mbps a 2,4 Gbps (?).
  • Utilizam-se principalmente de fibras ópticas e, eventualmente, de enlaces de rádio ou enlaces metálicos.
• WAN (Wide Area Network) - Rede de Área Alargada ou Rede de Longa Distância:
  • Também conhecida como Rede geograficamente distribuída.
  • Uma Rede de Longa Distância interliga computadores localizados em áreas distintas geograficamente.
  • Permite interconexão de equipamentos de comunicação de dados entre cidades, países ou continentes.
  • É geralmente um serviço público (apesar de poder ser administrado por uma entidade privada).
  • Custo muito elevado devido à distância e equipamentos de alta tecnologia.
  • Utilizam-se de satélites, micro-ondas, cabos de cobre ou cabos submarinos e fibra ótica.
  • Baixa taxa de transmissão, geralmente de 64 Kbps a 2 Mbps. Atualmente, podendo chegar a Gbps (em enlaces ópticos).
  • Alta taxa de erros.
  • Alta latência (Latência é a diferença de tempo entre o início de um evento e o momento em que seus efeitos tornam-se perceptíveis).
  • Redundância: por necessidade de confiabilidade, é importante a existência de caminhos alternativos.

Endereçamento de Mensagens

• Mensagem Unicast: Quando a mensagem é destinada a um único e identificado destinatário.
• Mensagem Broadcast: Quando a mensagem é destinada a todos os elementos. Neste caso, é gerada uma única mensagem pelo emissor que é destinada a todos os elementos.
• Mensagem Multicast: Quando a mensagem é destinada a um subconjunto selecionado de elementos. Neste caso, é gerada uma única mensagem pelo emissor que é destinada aos elementos do grupo Multicast.

Parâmetros Importantes para Comparação de Tecnologia de Redes

• Custo.
• Retardo de Transferência.
• Capacidade de transmissão.
• Confiabilidade.
• Modularidade.
• Compatibilidade/Interoperabilidade.
• Sensibilidade Tecnológica.

Linhas de Comunicação

• Ligações Ponto a Ponto: Caracterizam-se pela presença de apenas dois pontos de comunicação, um em cada extremidade do enlace ou ligação.
• Ligações Multiponto: Observa-se a presença de três ou mais dispositivos de comunicação com possibilidade de utilização do mesmo enlace.

Topologias

• Introdução: A topologia de uma rede irá, muitas vezes, caracterizar o seu tipo, eficiência e velocidade. A topologia de uma rede de comunicação refere-se à forma como os enlaces físicos e os nós de comutação estão organizados, determinando os caminhos físicos existentes e utilizáveis entre quaisquer pares de estações conectadas a essa rede.
• A topologia influencia fatores como:
  • Complexidade e custo da instalação de cabos de rede.
  • Isolamento de falhas.
  • Estratégia para expansão física.
  • Facilidade de manutenção.
• Topologia Física: O caminho formado pelos cabos.
• Topologia Lógica: A rota das mensagens nesses cabos.
• Principais Tipos de Topologia Física:
  • Redes ponto a ponto.
  • Em estrela.
  • Em anel.
  • Em árvore (ou hierárquica).
  • Completa (ou totalmente interconectada).
  • Irregular.