Fundamentos de Comunicação de Dados e Redes: Q&A

Conceitos Básicos de Comunicação

1. Qual é a unidade de medida comumente usada para taxa de transferência (quantidade de bits que é transferida) e quais os seus múltiplos mais comuns?
   R: bps, que significa bits por segundo. Seus múltiplos mais comuns são o Kbps (kilo bits por segundo), o Mbps (mega bits por segundo), o Gbps (giga bits por segundo) e assim por diante.
2. O que significa a unidade de medida Hz (hertz) e quais os seus múltiplos?
   R: O hertz (Hz) é a unidade de medida para frequência, isto é, o número de vezes que um evento ocorre por unidade de tempo (o segundo), e seus múltiplos são o KHz (kilo hertz), o MHz (mega hertz) e assim por diante.
3. Explique o que é uma grandeza contínua e uma grandeza discreta e dê exemplos de cada uma delas.
   R: Uma grandeza contínua é aquela cujo valor varia de forma contínua, isto é, entre quaisquer dois valores temos uma infinidade de valores. Por exemplo, o tempo. Uma grandeza discreta é aquela cujos valores são sempre inteiros. Por exemplo, o número de automóveis.

Elementos da Comunicação

4. Cite os elementos necessários para que ocorra a comunicação e descreva sucintamente cada um deles.
   R: Os elementos são:
   • Transmissor: quem emite a mensagem.
   • Receptor: quem recebe a mensagem.
   • Mensagem: aquilo que se quer transmitir.
   • Meio físico: o meio através do qual a mensagem vai do transmissor até o receptor.
   • Linguagem comum: a forma de codificar a mensagem, de modo que a mesma seja compreensível tanto pelo transmissor como pelo receptor.
5. De que forma os equipamentos que compõem uma rede podem ser ligados entre si? Descreva sucintamente cada uma delas.
   R: As formas são:
   • Ligação ponto-a-ponto: cada meio físico liga apenas dois equipamentos.
   • Ligação multiponto: vários equipamentos são ligados a um mesmo meio físico.

6. Calcule o overhead para a Transmissão Assíncrona do caractere 111000111, considerando 1 bit de stop, 1 bit de start e paridade par (assumindo que a questão original implicava 1 start + 1 stop + 1 paridade = 3 bits de controle, ou que '1 stop = 2 start' era uma notação incomum para 1 start + 2 stop. Clarificando para 1 start + 1 stop + 1 paridade, comum em assíncrona). Se a intenção era 1 start + 2 stop, o cálculo seria (1+2)/(1+2+9) = 3/12 = 25%. Se for 1 start + 1 stop + 1 paridade:
   R: Overhead = ((bits de controle) / (total de bits)) * 100
   Assumindo 1 start + 1 stop + 1 paridade (total 3 bits de controle para 9 bits de dados):
   ((1 + 1 + 1) / (1 + 1 + 1 + 9)) * 100 = (3 / 12) * 100 = 25% (Nota: A formulação original '1 stop = 2 start' é ambígua. O cálculo padrão considera bits de start, stop e paridade.)
7. O ruído, a atenuação e o eco são três tipos de degradação de sinal comuns em comunicação de dados. Dos três, qual tem causas predominantemente externas ao meio de transmissão?
   R: O ruído (interferência eletromagnética, ruído térmico, etc.). Atenuação é a perda de força do sinal no meio, e eco são reflexões do sinal.
8. Qual a diferença entre o Método de Paridade de Caractere Par e o Método de Paridade de Caractere Ímpar?
   R: No método de paridade par, o bit de paridade é adicionado de forma que o número total de bits '1' (nos dados mais o bit de paridade) seja par. No método de paridade ímpar, o bit de paridade é adicionado para que o número total de bits '1' seja ímpar.
9. Paridade por caractere, paridade por bloco de caracteres (LRC) e paridade combinada (VRC/LRC) são diferentes métodos de detecção de erros. Destes, qual o mais eficiente na detecção de múltiplos erros?
   R: A paridade combinada (que usa VRC - Verificação de Redundância Vertical, ou paridade por caractere, e LRC - Verificação de Redundância Longitudinal, ou paridade por bloco) é mais eficiente que as outras duas isoladamente.

Sinalização e Modulação

10. Como usamos modulação por frequência (FSK - Frequency Shift Keying) para transmitir dados binários? Dê um exemplo.
    R: Escolhemos duas frequências distintas, f0 e f1. Associamos uma frequência ao bit 0 (por exemplo, f0) e a outra ao bit 1 (f1). Para transmitir uma sequência de bits, enviamos a frequência correspondente a cada bit durante o intervalo de tempo daquele bit. Por exemplo, para transmitir a sequência 01100101, usaríamos a sequência de frequências: f0 f1 f1 f0 f0 f1 f0 f1.
11. O que é Taxa de Sinalização? Qual sua unidade de medida?
    R: Taxa de sinalização (ou taxa de modulação) é o número de vezes que o estado do sinal transmitido muda por segundo. Sua unidade de medida é o baud.
12. Explique a diferença entre taxa de sinalização e velocidade de transmissão (taxa de bits).
    R: Taxa de sinalização (em baud) é o número de símbolos (mudanças de sinal) enviados por segundo. Velocidade de transmissão (ou taxa de bits, em bps) é o número de bits enviados por segundo. Se cada símbolo representa mais de um bit (como em técnicas de modulação multinível), a velocidade de transmissão será maior que a taxa de sinalização.

Meios Físicos de Transmissão

13. No cabo de par trançado, por que os dois fios são enrolados em espiral (trançados)?
    R: Os fios são trançados para reduzir a interferência eletromagnética (EMI) externa e a diafonia (crosstalk) entre pares adjacentes. O trançamento faz com que as interferências induzidas em cada volta do fio tendam a se cancelar.
14. Explique como é constituído um cabo coaxial.
    R: Um cabo coaxial é constituído por:
    • Um condutor central (geralmente de cobre).
    • Um material isolante dielétrico que envolve o condutor central.
    • Uma malha metálica condutora (blindagem) que envolve o dielétrico.
    • Uma capa plástica externa protetora.
15. Explique o funcionamento básico da fibra óptica na transmissão de dados.
    R: A fibra óptica utiliza pulsos de luz para transmitir informações. Ela é constituída por um núcleo central de vidro ou plástico muito puro, revestido por uma camada (casca) com índice de refração ligeiramente menor. A luz é injetada no núcleo em um ângulo tal que sofre reflexão total interna na interface núcleo/casca, propagando-se ao longo da fibra com mínimas perdas.
16. Quais são os três tipos básicos de fibra óptica usados na transmissão de dados?
    R: Os tipos básicos são:
    • Fibra Multimodo de Índice Degrau: Núcleo de diâmetro maior, índice de refração constante. Permite múltiplos modos (caminhos) de luz, sujeita a dispersão modal.
    • Fibra Multimodo de Índice Gradual: Núcleo de diâmetro maior, índice de refração diminui gradualmente do centro para a borda. Reduz a dispersão modal em comparação com a de degrau.
    • Fibra Monomodo: Núcleo muito fino, permite apenas um modo de propagação da luz. Possui menor dispersão e maior capacidade de transmissão (distância e banda).
17. As fibras ópticas estão sujeitas às interferências eletromagnéticas (EMI)? Explique.
    R: Não. As fibras ópticas transmitem dados usando sinais de luz, que não são afetados por campos eletromagnéticos externos. Isso as torna imunes à interferência eletromagnética (EMI) e à interferência de radiofrequência (RFI).

Topologias e Tipos de Redes

18. Descreva a topologia de rede em estrela.
    R: Na topologia em estrela, todos os dispositivos da rede (computadores, impressoras, etc.) são conectados individualmente a um dispositivo central, como um hub, switch ou roteador. Toda a comunicação entre os dispositivos passa através deste ponto central. Falhas em um cabo afetam apenas um dispositivo, mas uma falha no dispositivo central paralisa a rede.
19. Qual a principal característica da topologia em anel?
    R: Na topologia em anel, os dispositivos são conectados em uma configuração circular fechada. Cada dispositivo está conectado diretamente a outros dois (o anterior e o próximo no anel). Os dados circulam pelo anel, geralmente em uma única direção, passando por cada dispositivo até alcançar o destino.
20. Descreva a topologia de rede em barramento (bus).
    R: Na topologia em barramento, todos os dispositivos compartilham um único cabo de comunicação principal (o barramento). Os dados enviados por um dispositivo são transmitidos ao longo de todo o barramento e podem ser recebidos por todos os outros dispositivos. Terminadores são necessários nas extremidades do barramento para evitar reflexão de sinal.
21. Qual a Topologia de Rede mais importante? Por quê?
    R: Nenhuma topologia é inerentemente a "mais importante". A escolha da topologia mais adequada (estrela, barramento, anel, malha, híbrida) depende dos requisitos específicos da rede, incluindo custo, desempenho desejado, confiabilidade, escalabilidade e facilidade de gerenciamento.
22. Classifique as redes quanto à abrangência geográfica. Descreva sucintamente cada uma das classes.
    R: As redes são comumente classificadas por abrangência geográfica como:
    • LAN (Local Area Network - Rede Local): Cobre uma área geográfica limitada, como um escritório, edifício ou campus. Caracteriza-se por altas taxas de transferência e propriedade privada da infraestrutura.
    • MAN (Metropolitan Area Network - Rede Metropolitana): Interliga redes locais dentro de uma área maior, como uma cidade. Pode usar infraestrutura de terceiros (operadoras).
    • WAN (Wide Area Network - Rede de Longa Distância): Abrange uma grande área geográfica, como um país ou continente, interligando LANs e MANs. Frequentemente utiliza circuitos de telecomunicações alugados ou públicos (como a Internet).

Multiplexação em Comunicação

23. Explique a diferença entre multiplexação e a técnica de sinalização multinível.
    R: A multiplexação é uma técnica que permite que múltiplos sinais ou fluxos de dados de diferentes fontes compartilhem o mesmo meio de comunicação (canal). Exemplos incluem FDM e TDM. A sinalização multinível é uma técnica de codificação onde cada elemento de sinal (símbolo) transmitido pode representar mais de um bit de dados, aumentando a taxa de bits (bps) sem aumentar a taxa de sinalização (baud).
24. Marque a alternativa correta. Para cada uma das demais, justifique porque a rejeitou.
    a) Sempre que a banda passante de um meio físico for menor ou igual à banda passante de um sinal, podemos utilizar este meio para transmissão do sinal.
    b) Sempre que a banda passante de um meio físico for maior ou igual à banda passante de um sinal, podemos utilizar este meio para transmissão do sinal.
    c) Sempre que a banda passante de um meio físico for maior ou igual à banda passante de um sinal, não podemos utilizar este meio para transmissão do sinal.
    d) Nenhuma das anteriores.
    R: A alternativa correta é a (b).
    • (a) Incorreta: Se a banda passante do meio for menor que a do sinal, as componentes de frequência mais altas do sinal serão atenuadas ou perdidas, distorcendo o sinal e impedindo a transmissão adequada.
    • (c) Incorreta: Esta afirmação contradiz o princípio básico da transmissão; se o meio suporta a banda do sinal, a transmissão é possível.
    • (d) Incorreta: A alternativa (b) está correta.
    Justificativa para (b): Para transmitir um sinal sem distorção significativa, a banda passante do meio de transmissão deve ser larga o suficiente para acomodar todas as componentes de frequência importantes do sinal. Portanto, a banda passante do meio deve ser maior ou igual à banda passante do sinal.
25. Quais são as formas básicas de Multiplexação? Defina.
    R: As formas básicas de multiplexação são:
    • FDM (Frequency Division Multiplexing - Multiplexação por Divisão de Frequência): Divide a largura de banda total do meio de transmissão em várias faixas de frequência menores (canais). Cada sinal de entrada é modulado para uma frequência portadora diferente, ocupando um canal distinto. Os sinais são transmitidos simultaneamente e separados no receptor por filtros.
    • TDM (Time Division Multiplexing - Multiplexação por Divisão de Tempo): Divide o tempo de acesso ao canal em intervalos recorrentes (frames), que por sua vez são divididos em fatias de tempo (time slots). Cada fonte de dados recebe um ou mais slots específicos em cada frame para transmitir seus dados de forma intercalada com os dados de outras fontes.