Introdução à TelemáticaRedes de Dados

M.Sc. Engenharia de SistemasProf. Sérgio Campello

Transmissão de Dados

Meios Físicos

Meio de transmissão guiado

• Mídia magnética• Par trançado• Cabo coaxial• Linhas de energia elétrica• Fibra óptica

Mídia magnética

• Dados escritos em mídia magnética• Disquetes• Fitas• PenDrives• HDs• …

• Velocidade da transmissão de dados• Nunca subestime a velocidade de uma carroça cheia de “fitas”

em uma rodovia de alta velocidade

Par trançado

Cat 5 UTP: cabo com quatro pares trançados.

Cabo coaxial

Um cabo coaxial.

Linhas de energia elétrica

Uma rede de dados que faz uso da fiação elétrica doméstica.

Fibras ópticas (1)

Três exemplos de raios de luz incidentes internamente

em diferentes ângulos na fronteira sílica/ar.

Fibras ópticas (2)

Luz confinada pela reflexão total interna.

Transmissão de luz na fibra

Atenuação da luz na fibra na região do infravermelho.

Cabos de fibra (1)

Visão interna de um cabo de fibra.

Transmissão sem fio

• O espectro eletromagnético• Transmissão via rádio• Transmissão via micro-ondas• Transmissão via infravermelho• Transmissão via luz

O espectro eletromagnético (1)

O espectro eletromagnético e o uso nas comunicações.

Transmissão via rádio (1)

Nas bandas VLF, LF e MF, as ondas de rádio seguem a curvatura da Terra.

Transmissão via rádio (2)

Na banda HF, as ondas ricocheteiam na ionosfera.

As políticas do espectro eletromagnético

As bandas ISM e U-NII usadas nos Estados Unidos em dispositivos sem fio.

Transmissão via luz

A convecção do ar pode interferir na comunicação a laser. Um sistema com dois lasers bidirecionais é apresentado na figura.

Satélites de comunicação

• Satélites geoestacionários• Satélites de órbita média• Satélites de baixa órbita• Satélites e fibras

Satélites de comunicação

Satélites de comunicação e algumas propriedades: altitudes, atraso de ida e volta, número de satélites para cobertura global.

Satélites geoestacionários (1)

As principais bandas de comunicação via satélite.

Computer Networks, Fifth Edition by Andrew Tanenbaum and David Wetherall, © Pearson Education-Prentice Hall, 2011

Telefonia Fixa

Rede de telefonia pública comutada

• Topologia do sistema de telefonia• Políticas do sistema de telefonia• Circuito terminal: modems, ADSL e fibra• Troncos e multiplexação• Comutação

Topologia do sistema de telefonia (1)

(a) Rede completamente interconectada.

(b) Comutação centralizada. (c) Hierarquia em dois níveis.

Topologia do sistema de telefonia

Um circuito típico para uma chamada de longa distância.

Transmissão de Voz

• O espectro da voz varia de 300 Hz a 3,4 kHz (95% da energia), ~ 100% de intelegibilidade.

• Segundo o teorema de Nyquist precisamos do dobro da frequência para digitalizar o sinal sem perda de informação.

• Arredondando para 4 kHz, precisamos de 8 kHz para o sinal digital.

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Transmissão de Voz

• Foi estipulado um total de 8 bits para representar os níveis analógicos.

• 8 kHz x 8 bits = 64 kbps (quilo bits por segundo)

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Modems de telefones

Uso de transmissão analógica e digital entre computadores. Conversão feita por modems e codecs.

Linha digital do assinante (1)

Largura de banda e distância no CAT3 UTP para o DSL.

Linha digital do assinante (2)

Operação de um ADSL usando modulação multitom discreta.

Linha digital do assinante (3)

Configuração típica de um dispositivo ADSL.

Telefonia Móvel

Sistema de telefonia móvel

• Primeira geração (1G): voz analógica para telefones móveis

• Segunda geração (2G): voz digital para telefones móveis• 2,5 G - GSM• Terceira geração (3G): voz digital + dados para telefones

móveis• 4G em implantação

Sistema avançado de telefonia móvel

(a) As frequências não são reutilizadas em células adjacentes. (b) Para mais usuários, células menores podem ser usadas.

O sistema de Telefonia Móvel Básico

Topologia da rede móvel GSM.

Redes de Computadores

Uma rede interligada com dois clientes e um servidor.

O modelo cliente-servidor envolve solicitações e respostas.

Aplicações domésticas (1)

Em uma rede peer-to-peer não há clientes nem servidores localizados.

Hardware de rede (1)

• Redes pessoais (PAN)• Redes locais (LAN)• Redes metropolitanas (MAN)• Redes geograficamente separadas (WAN)• A Internet

Hardware de rede (2)

Classificação em escala das redes interligadas.

Rede pessoal

Configuração de uma PAN Bluetooth.

Redes locais

LANs sem fio e cabeadas. (a) 802.11. (b) Ethernet comutada.

Rede metropolitana

Uma rede metropolitana baseada na TV a cabo.

Rede geograficamente separada (1)

WAN que interconecta três filiais na Austrália.

Rede geograficamente separada (2)

WAN usando uma rede privada virtual (VPN).

Rede a longa distância (3)

WAN usando um provedor de acesso (ISP).

Software de rede

• Hierarquia de protocolos • Questões do projeto em camadas• Serviços orientado e não orientado para

conexões• Primitivas de serviços• Serviços e protocolos

Hierarquia de protocolos (1)

Camadas, protocolos e interfaces.

Hierarquia de protocolos (3)

Exemplo de fluxo de informação através do modelo de 5 camadas.

Modelos principais de referência

• Modelo de referência OSI• Modelo TCP/IP

O modelo de referência OSI

Princípios das 7 camadas• As camadas permitem diferentes níveis de abstração• Cada camada desempenha uma função bem definida• A função desempenhada por uma camada se baseia

nos protocolos internacionalmente padronizados• Minimização do fluxo de informações entre as

camadas• Quantidade ótima de camadas escolhidas

O modelo de referência OSI - Open Systems Interconnection

O modelo de referência TCP/IP (1)

O modelo de referência TCP/IP.

O modelo de referência TCP/IP (2)

O modelo TCP/IP com os protocolos a serem estudados.

Exemplos de redes

• Internet• ARPANET• NSFNET• Terceira geração da rede de telefonia móvel• LANs sem fio: 802.11• RFID e redes de sensores

A ARPANET (1)

(a) Topologia da rede de telefonia.

(b) Sistema de telefonia comutada distribuída de Baran.

NSFNET

O backbone da NSFNET em 1988.

Arquitetura da Internet

Visão geral da topologia da Internet.

Terceira geração da rede de telefonia móvel (1)

Topologia de células para redes móveis.

LANs sem fios: 802.11 (1)

(a) Rede sem fio com ponto de acesso. (b) Rede ad hoc.

LANs sem fios: 802.11 (2)

Enfraquecimento por múltiplos caminhos.

LANs sem fios: 802.11 (3)

Uma única faixa de frequência não cobre todo o sistema.

RFID e redes de sensores (1)

RFID usado para monitorar objetos do dia a dia.

RFID e redes de sensores (2)

Saltos em redes de sensores (multihops).

DNS – Sistema de Nomes de Domínio

• O espaço de nomes DNS• Registros de recursos de domínio• Servidores de nome

O espaço de nomes DNS (2)

Domínios de alto nível.