Estrutura e Protocolos de Camada de Enlace de Dados

Estrutura e Premissas do Modelo de Estação

1. Modelo da Estação. O modelo consiste em N estações independentes (computadores, telefones, comunicadores pessoais, etc.), cada qual com um programa ou usuário que gera quadros para transmissão.

2. Premissa de Canal Único. Um único canal está disponível para todas as comunicações. Todas as estações podem transmitir e receber por ele.

3. Premissa de Colisão. Se dois quadros são transmitidos simultaneamente, eles se sobrepõem no tempo, e o sinal resultante é adulterado. Esse evento é denominado colisão. Todas as estações podem detectar colisões.

• 4a. Tempo Contínuo. A transmissão por quadro pode começar a qualquer instante. Não há um relógio-mestre dividindo o tempo em intervalos discretos.
• 4b. Tempo Segmentado (Slotted). O tempo é dividido em intervalos discretos (slots). As transmissões de quadros sempre começam no início de um slot.

• 5a. Detecção de Portadora (Carrier Sense). As estações conseguem detectar se o canal está sendo usado antes de tentarem utilizá-lo.
• 5b. Não há Detecção de Portadora. As estações não conseguem detectar o canal antes de tentar utilizá-lo. Elas simplesmente vão em frente e transmitem, verificando somente se a transmissão foi ou não bem-sucedida.

Protocolos de Acesso ao Meio

ALOHA: Puro e Slotted

Diferem quanto ao fato de o tempo estar ou não dividido em slots discretos, nos quais todos os quadros devem se ajustar. Ao contrário do Slotted ALOHA, o ALOHA puro não exige a sincronização de tempo global.

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

• CSMA 1-Persistente. Quando uma estação tem dados a transmitir, ela primeiro escuta o canal para ver se mais alguém está transmitindo no momento.
• CSMA Não Persistente. Antes de transmitir, escuta o canal. No entanto, se o canal já estiver sendo utilizado, a estação não permanecerá escutando continuamente. Em vez disso, a estação aguardará durante um intervalo de tempo aleatório e, em seguida, repetirá o algoritmo.
• CSMA p-Persistente. Aplica-se a canais segmentados (slotted channels). Diferente do 1-persistente, a transmissão não é efetuada imediatamente após o meio estar desocupado. O computador espera um intervalo $p$ antes de transmitir para evitar colisão.

CSMA/CD (Com Detecção de Colisão)

As colisões podem ser detectadas verificando-se a potência e a largura do pulso do sinal recebido e comparando-o com o sinal transmitido. O CSMA/CD pode estar em um destes três estados: disputa, transmissão ou inatividade.

Protocolos Baseados em Reserva

• MACA (Multiple Access with Collision Avoidance). O transmissor estimula o receptor a liberar um quadro curto para que as estações vizinhas possam detectar essa transmissão e evitar o envio de quadros enquanto um quadro maior de dados estiver sendo recebido.
• MACAW (MACA com confirmação). Melhora do protocolo MACA que introduz um quadro de acknowledgement (ACK) após cada quadro transmitido com êxito a fim de retransmitir os quadros perdidos por colisões.

Padrões Físicos e Codificação

Padrões Ethernet (Exemplos)

• 10Base5: Coaxial grosso - 500m - 100 nós.
• 10Base2: Coaxial fino - 185m - 30 nós.
• 10BaseT: Par Trançado - 100m.
• 10BaseF: Fibra - 2000m - 1024 nós.

Codificação de Sinais

• Manchester. Cada período de bit é dividido em dois intervalos iguais. Um bit 1 binário é enviado quando a voltagem é definida como alta durante o primeiro intervalo, e como baixa no segundo intervalo.
• Manchester Diferencial. Um bit 1 é indicado pela ausência de uma transição no início do intervalo. Um bit 0 é indicado pela presença de uma transição no início do intervalo.

Funções Específicas da Camada de Enlace

As funções primárias da camada de enlace são:

1. Fornecer uma interface de serviço bem definida à camada de rede.
2. Lidar com erros de transmissão.
3. Regular o fluxo de dados, de tal forma que receptores lentos não sejam atropelados por transmissores rápidos.

Três possibilidades razoáveis oferecidas com frequência são:

1. Serviço sem conexão e sem confirmação.
2. Serviço sem conexão com confirmação.
3. Serviço orientado a conexões com confirmação.