COMUNICAÇÃO DE DADOS BIT, BYTE e CARACTERE TIPOS DE SINAL • SINAL ANALÓGICO amplitude t • SINAL DIGITAL TX 10101011 RX TELEPROCESSAMENTO PED EXECUTADO REMOTAMENTE IMPLEMENTADO POR VOLTADOS PARA COMUNICAÇÃO E POR TODO UM CONJUNTO DE REGRAS QUE DISCIPLINAM ESTA RELAÇÃO PROTOCOLO 3 REPRESENTAÇÃO DE DADOS Códigos ? 4 SOFTWARE • Sistema Operacional • Controle de Comunicações • Aplicativos HARDWARE Periféricos Unidade de Controle de Telecomunicações modem modem Facilidades de Transmissão modem modem Unidade de Controle de Terminal Terminal Remoto MEIO DE TRANSMISSÃO T1 MODEM MODEM T2 Como é hoje ? 6 TRANSMISSÃO ASSÍNCRONA CH1 CH2 CH3 CH4 Caracter CH6 Controle CARACTERE “C” REPOUSO CH5 CARACTERE “9” REPOUSO REPOUSO 100 1110 1100001 START STOP START STOP M O D A L I D A D E S T R A N S M D I E S S Ã O M O D A L I D A D E S TRANSMISSÃO SÍNCRONA PAD SYN SYN SYN SOH CABEÇALHO STX DADOS ETB/ETX BCC PAD T R A N S M D I E S S Ã O TRANSMISSÃO SERIAL M O D A L I D A D E S T R A N S M D I E S S Ã O CPU 11011001 TERMINAL UM FIO PARA TODO O BYTE SERIAL POR BIT SERIAL POR CARACTERE TRANSMISSÃO PARALELA M O D A L I D A D E S T R A N S M D I E S S Ã O CPU 1 1 0 1 1 0 0 1 TERMINAL UM FIO PARA CADA BIT PARALELO POR BIT SERIAL POR CARACTERE A SIMPLEX B TRANSMISSÃO UNIDIRECIONAL O P E R A Ç D Ã E O M O D O S A SEMIDUPLEX B TRANSMISSÃO BIDIRECIONAL ALTERNADA A DUPLEX B TRANSMISSÃO BIDIRECIONAL SIMULTÂNEA MODULAÇÃO conceito tipos Velocidades Normas CCITT Interfaces Sinal Modulante M Sinal Modulado em(t ) = Em cos(2Pf + Fm ) Onda Portadora ep (t ) = Ep cos(2Pf + Fp ) 13 MODEMs Modem Analógico 10101011 Modem Digital V.90 X V.92 V.90 - Modems 56 kbps, a taxa de download máxima é de 56 kbps, mas taxa de upload é de 33.600 bps V.92 - Modems 56 kbps, a taxa de download máxima é de 56 kbps, mas taxa de upload é de 48.000 bps V.92 - dotado de sistema “MODEM EM ESPERA” – MOH (“Modem On Hold”) --- o computador avisa quando alguém está tentando ligar para um usuário enquanto este estiver conectado à Internet, permitindo que o usuário atenda à ligação. A conexão com o provedor de acesso não cai, permanece ativa, porém pausada. Somente linhas ISDN e ADSL permitem que se converse e navegue ao mesmo tempo V.90 X V.92 V.92 - dispõe de um recurso denominado CONEXÃO RÁPIDA (“QUICK CONNECT”). No V.90, o processo de HAND-SHAKING demora cerca de 20 seg No V.92, ele “aprende” as condições da linha telefônica onde ele está instalado na primeira vez que o usuário se conecta pela primeira vez. Da 2a. Vez em diante, o modem não executará novamente suas rotinas de verificação de linha. Assim, o tempo de HAND-SHAKING cai pela metade, cerca de 10 seg. V.92 - Novo protocolo V.44 para compressão, nais eficiente que o V.42 bis TIPOS DE LIGAÇÃO CIRCUITOS : DEDICADO X COMUTADO PONTO-A-PONTO CIRCUITO X MULTIPONTO CIRCUITOS COMUTAÇÃO MENSAGENS PACOTES Decibel - dB POTÊNCIA P e DO SINAL DE ENTRADA G ( A ) = 10 log Ps Pe P s POTÊNCIA DO SINAL DE SAÍDA G - Ganho Ps > Pe A - Ganho Ps < Pe 18 LIGAÇÃO PONTO-A-PONTO T E M P O BCC ETB BSC Protocolo BSC – LIGAÇÃO PONTO-A-PONTO A B B1 BCC EOT ETX BCC EOT ETX STX SYN SYN B2 B2 STX SYN SYN STX SYN SYN 1 2 SYN SYN 4 SYN SYN NACK 5 SYN SYN ACK ACK 3 5 19 Termos importantes ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line Quando a internet começou a se popularizar, a maioria das pessoas usava conexões dial up, conhecidas como "conexões discadas" no Brasil. Para isso, era necessário conectar o computador a um modem e este, por sua vez, a uma linha telefônica. Em seguida, o usuário tinha que utilizar um programa específico para discar ao número de um provedor de forma a estabelecer a conexão. O problema é que conexões discadas oferecem muitas desvantagens: são lentas - por padrão, suportam até 56 kbps, deixam a linha telefônica ocupada, estão sujeitas à tarifação convencional por minuto de uso e podem apresentar instabilidade, fazendo com que uma nova conexão tenha que ser estabelecida de tempos em tempos. Termos importantes ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line A tecnologia ADSL, cujo surgimento se deu em 1989, se mostra como uma alternativa viável porque também utiliza a infraestrutura da telefonia convencional (tecnicamente chamada de POTS, de Plain Old Telephone Service), mas o faz sem deixar a linha ocupada. Além disso, o padrão é capaz de oferecer velocidades de transferência de dados altas e a sua tarifação é feita de maneira distinta das chamadas telefônicas. Na verdade, o ADSL não é um padrão único, mas sim parte de uma "família" de tecnologias chamada DSL (Digital Subscriber Line) ou apenas xDSL. Entre as especificações "irmãs" estão padrões como HDSL e VDSL Termos importantes Como as linhas ADSL funcionam? Ao utilizar uma linha telefônica comum, você sabe que, se alguém tentar te ligar naquele momento, a pessoa receberá um aviso dizendo que o seu número está ocupado. Da mesma forma, você não poderá utilizar esta linha para realizar uma nova chamada enquanto não sair da ligação que está em andamento. Sendo assim, como é que as tecnologias DSL conseguem estabelecer conexões à internet sem deixar a linha ocupada? Na verdade, não há nenhuma "mágica" nisso. O que acontece é que, quando o telefone está sendo utilizado para uma chamada de voz, esta utiliza apenas uma pequena parte da capacidade de transmissão da linha. O que algumas tecnologias DSL fazem é justamente aproveitar a parte não utilizada. Termos importantes Como as linhas ADSL funcionam? Isso acontece porque, normalmente, uma chamada de voz - a parte POTS - utiliza uma frequência de onda muito baixa, entre 300 Hz e 4000 Hz. Trata-se de um intervalo que corresponde a uma faixa muita pequena da capacidade da linha. O restante pode então ser utilizado para aplicações que funcionam em frequências maiores. É neste ponto que as tecnologias DSL entram em cena. A utilização do espectro livre, isto é, da parte não utilizada para POTS, geralmente é feita com a técnica FDM (Frequency Division Multiplexing - Multiplexação por Divisão de Frequência) ou com a técnica de Echo Cancellation (Cancelamento de Eco). Com o FDM, parte do espectro livre é destinada ao envio de dados (upstream) e outra ao recebimento de dados (downstream), sendo esta última maior e dividida em canais menores mais e menos rápidos para melhor desempenho. Termos importantes Como as linhas ADSL funcionam? Já com o Echo Cancellation, as partes para upstream e downstream se sobrepõem no espectro, mas o uso de cancelamento de eco, procedimento que remove a "distorção" do sinal durante a transmissão a partir de cálculos de subtração, consegue "separá-las". Como as tecnologias DSL são sistemas de transmissão e recebimento de dados que utilizam meios analógicos, faz-se necessário o uso de modulação, processo que, em poucas palavras, transforma dados e voz em sinais para tráfego em ondas de radiofrequência. Para este fim, o ADSL conta, essencialmente, com duas técnicas: a mais antiga é chamada de CAP (Carrierless Amplitude/Phase); a mais atual e mais utilizada comercialmente é denominada DMT (Discrete Multitone). Termos importantes Como as linhas ADSL funcionam? A modulação CAP, que normalmente utiliza a técnica FDM, "divide" a linha telefônica em três partes: uma que corresponde às chamadas de voz, outra que é destinada ao envio de dados (upstream) e uma terceira que é reservada ao recebimento de dados (downstream), sendo que as duas últimas formam a conexão à internet em si. Termos importantes Como as linhas ADSL funcionam? Neste ponto, você já pode compreender o porquê do termo "Assymmetric" no nome do ADSL: este tipo de tecnologia é considerado assimétrico porque a taxa de download é comumente maior que a taxa de upload, uma vez que entende-se que a maioria das conexões mais recebe dados do que os envia. Termos importantes Como as linhas ADSL funcionam? Mas, como já informado, a modulação DMT é a mais utilizada, podendo usar tanto a técnica FDM quanto a técnica de Cancelamento de Eco. Nela, a linha telefônica também é usada tanto para voz quanto para dados, obviamente, com a diferença de a faixa de frequência - de 0 a 1.100 KHz, aproximadamente - ser dividida em até 256 canais, cada uma com largura de 4 KHz e espaçamento entre elas de 4,3125 KHz. A parte inicial desta divisão - os seis primeiros canais, normalmente é destinada para chamadas de voz, ficando também um grupo responsável pelo upstream (geralmente, os canais de 6 a 30) e outro, maior, pelo downstream. No entanto, havendo uso de Cancelamento de Eco, os canais de upstream também podem ser utilizados para downstream, obviamente. Termos importantes Como as linhas ADSL funcionam? A técnica DMT ganhou preferência no mercado por oferecer melhor desempenho e maior resistência a ruídos (interferências) na transmissão. Um dos motivos para isso é o fato de cada canal ser monitorado. Os canais que estiverem, por algum motivo, operando com baixa qualidade, perdem prioridade na transmissão do sinal, trabalhando com menor quantidade de bits que os canais em melhor situação. Termos importantes ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line tecnologia que possibilita a transmissão de dados, em alta velocidade, utilizando cabos telefônicos comuns. O sistema trabalha com velocidades assimétricas, ou seja, diferentes em cada sentido. No DOWNSTREAM (transmissão de dados na direção do usuário), a ADSL atinge mais que 10 Mbps. No UPSTREAM, as taxas vão até 640 kbps. É necessário instalar modems ADSL nas duas pontas. 29 Termos importantes Modems ADSL Em um acesso à internet via ADSL, a linha telefônica é, na verdade, apenas um meio de comunicação formado por um par de fios metálicos. A conexão em si acaba ocorrendo graças aos equipamentos utilizados tanto do lado do cliente (que solicita a conexão), quanto do lado do provedor (que estabelece a conexão). No lado do cliente, um aparelho popularmente conhecido como modem ADSL é conectado aos fios de uma linha telefônica existente. Tecnicamente, sua denominação é ATU-R (ADSL Terminal Unit Remote, algo como "Unidade Terminal ADSL - Remoto"). Esta conexão, por sua vez, não raramente é intermediada por um microfiltro de nome splitter, que tem a função de criar um canal para a ligação com o modem e outro canal para a comunicação com o aparelho telefônico. Termos importantes Modems ADSL Termos importantes Modems ADSL Modem ADSL: o cabo cinza é conectado à linha telefônica e o cabo amarelo a um roteador ou a um computador Termos importantes Modems ADSL Também é comum o uso de um microfiltro mais simples apenas na conexão entre a linha e o aparelho telefônico, com o modem conectado de maneira direta à rede telefônica. Em todos os casos, a ideia é a de evitar interferências nos e entre os canais de voz e dados, podendo também oferecer proteção contra descargas atmosféricas. Termos importantes Modems ADSL De um lado, o modem deve então ser ligado a um computador ou a um equipamento de rede, como um roteador Wi-Fi, para que os equipamentos ligados a estes tenham acesso à internet. Do outro, o dispositivo é conectado à linha para executar sua função de organizar o fluxo de dados para que a transmissão ocorra dentro das frequências estabelecidas para upstream e downstream. Na ponta oposta da conexão está uma central telefônica (ou equivalente). Nela, o sinal de cada linha telefônica é "separado" com a ajuda de splitters, de forma que o que é voz seja enviado a uma rede PSTN (Public Switched Telephone Network) que trata deste tipo de comunicação e o que são dados sigam para um equipamento denominado DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer). Termos importantes Modems ADSL Termos importantes Versões do ADSL Pode acontecer de uma operadora de telefonia oferecer um serviço de acesso à internet em determinada região como sendo ADSL, mas na verdade utilizar uma variação desta. Nada mais normal, afinal, assim como outras tecnologias, o ADSL também sofre revisões com o tempo com base em determinadas necessidades, como atender à demanda crescente de conexões com maior velocidade. A seguir, as principais versões. Termos importantes Versões do ADSL ADSL As especificações do que podemos chamar de "primeiro ADSL" foram ratificadas pela International Telecomunication Union (ITU) em 1999, recebendo a identificação ITU G.992.1 (G.DMT). Também houve padronização pela American National Standards Institute (INSI) sob a identificação ANSI T1.413. Suas principais características incluem downstream de até 8 Mb/s (megabits por segundo) e upstream de até 1 Mb/s. Posteriormente, houve uma versão chamada de ITU G.992.2 (G.Lite), que ficou conhecida também como ADSL Lite. Como o nome sugere, trata-se de uma versão simplificada da tecnologia. Sua principal característica é a de, pelo menos teoricamente, não exigir splitters ou semelhantes. Por outro lado, suas taxas de download e upload são de até 1,5 Mb/s e 512 Kb/s, respectivamente. Termos importantes Versões do ADSL ADSL2 e ADSL2+ Em 2002, foram ratificadas as especificações do que ficou conhecido como ADSL2 (ITU G.992.3 / ITU G.992.4). Este padrão tem praticamente os mesmos princípios do ADSL, mas foi otimizado em vários aspectos: a modulação, por exemplo, é mais eficiente; além disso, o ADSL2 consegue melhorar o fluxo de dados trabalhando com cabeçalhos para sinalização com tamanho de 4 KB, sendo que no ADSL este parâmetro é fixado em 32 KB; existe ainda a possibilidade de uso da tecnologia IMA (Inverse Multiplexing for ATM), que permite o aumento da capacidade de tráfego com o acréscimo de uma ou mais linhas à conexão. Estas e outras características fazem com que esta versão consiga atingir até 12 Mb/s no downstream mantendo o upstream em até 1 Mb/s. Termos importantes Versões do ADSL ADSL2 e ADSL2+ Outros dos fatores que contribuem para o aspecto da velocidade são o uso de uma técnica de "canalização", que permite a utilização de canais distintos da conexão para uso exclusivo de uma aplicação (por exemplo, para streaming, isto é, transmissão de vídeo e áudio) e a constante supervisão da comunicação, que ajusta as taxas de transmissão para evitar erros e perda de pacotes de dados. Termos importantes Versões do ADSL ADSL2 e ADSL2+ O ADSL2 também se destaca por possuir melhor gerenciamento de potência, gerando economia de energia. Neste sentido, conexões do tipo podem contar com três modos de operação, podendo alternar entre eles automaticamente: Modo L0 (Full On): neste, a conexão funciona à sua totalidade; Modo L2 (Low Power): aqui, o nível de energia diminui, deixando a transmissão mais lenta. Útil para quando o usuário está baixando dados em quantidades pequenas; Modo L3 (Idle): este modo funciona como uma espécie de "descanso" - a conexão permanece ativa, mas não transmite dados. Termos importantes Versões do ADSL Em 2003, surgiram as especificações do ADSL2+ (ITU G.992.5), que por utilizar uma faixa de frequência maior, indo até a 2.200 KHz, pode alcançar até 24 Mb/s de downstream, mantendo, novamente, o upstream em até 1 Mb/s, existindo também uma variação (ADSL2+ M ITU G.992.5 Annex M) que aumenta este último para até 3 Mb/s. O problema aqui é que velocidades altas só são alcançadas em distâncias de até 1,5 quilômetro. Mais do que isso a velocidade máxima cai consideravelmente, ficando em torno dos 4 Mb/s em distâncias de 3,5 quilômetros, aproximadamente. Termos importantes Versões do ADSL RADSL Sigla para Rate Adaptative Digital Subscriber Line, o RADSL é uma versão não muito conhecida do ADSL. Sua principal característica é o fato de o modem ser capaz de ajustar as taxas de download e upload automaticamente, tendo como base critérios como distância da central e a qualidade da transmissão em determinados momentos. Por padrão, seus limites também são de 8 Mbps no downstream e 1 Mbps no upstream. A sua capacidade de ajuste automático faz com que o seu uso seja mais comum em conexões que não estão perto da central telefônica, desde que esta distância fique dentro de um raio de, no máximo, 6 km, tal como no ADSL. Termos importantes E1 - Formato de transmissão de dados digital adotado na Europa com capacidade de trafegar 2,048 Mbps. Pode ser dividida em 32 canais de 64 Kbps cada, que são destinados à transmissão e recepção de dados ou voz. E3 - Padrão europeu para a transmissão digital de alta velocidade, com capacidade de transportar até 16 sinais E1 a 34 368 Mbps. T1 - Padrão americano que define a linha digital de alta velocidade, com capacidade de transmissão de 1,544 Mbps. Termo criado pela AT&T, T1 é amplamente utilizado em redes privadas e na interconexão entre redes locais e redes públicas de telecomunicações. 43 Termos importantes Outros tipos de ADSL Outros tipos de DSL Como já você sabe, o ADSL não é um padrão único, mas sim parte de um conjunto razoavelmente grande de tecnologias DSL. A seguir, algumas das demais. HDSL Pode-se dizer que o ADSL, considerando também as suas variações, é a tecnologia DSL mais conhecida do mercado. No entanto, isso não quer dizer que foi a primeira a surgir: antes dela, por volta do final dos anos 1980, surgiu o HDSL (High Bit Rate digital Subscriber Line), cuja identificação é ITU G.991.1. Termos importantes Outros tipos de ADSL HDSL Trata-se de uma especificação que surgiu como opção na transmissão de dados em linhas telefônicas digitais dos tipos T1 e E1, sendo este último um padrão europeu também utilizado no Brasil. Entre as suas principais características estão o modo de operação full duplex (envio e recebimento de dados ao mesmo tempo) e transmissão simétrica: 784 Kb/s para downstream e outros 784 Kb/s para upstream, totalizando pouco mais de 1,5 Mb/s. Em linhas E1, este total pode chegar a 2 Mb/s. Em todos os casos, a distância máxima considerada é de aproximadamente 5 quilômetros. Termos importantes Outros tipos de ADSL HDSL Em linhas E1, este total pode chegar a 2 Mb/s. Em todos os casos, a distância máxima considerada é de aproximadamente 5 quilômetros. A tecnologia HDSL acabou não se popularizando tanto quanto o ADSL por exigir o uso de dois pares de fios trançados (podendo chegar a três pares em linhas E1), ou seja, de duas linhas telefônicas simultaneamente, e também por não permitir chamadas de voz durante a conexão à internet, já que as faixas de frequência destinadas a este fim são utilizadas durante a transmissão de dados. Posteriormente, surgiu uma variação chamada HDSL2 que mantém praticamente as mesmas taxas máximas de velocidade, mas utiliza apenas um par de fios. Termos importantes Outros tipos de ADSL SDSL O SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) é bastante parecido com o HDSL: tipicamente, transmite dados de maneira simétrica, possui taxas máximas de 1,5 Mb/s (T1) ou 2 Mb/s (T2) e não permite o uso de voz e dados ao mesmo tempo. Por outro lado, possui a vantagem de exigir apenas um par de fios, facilitando consideravelmente sua implementação. Além disso, a distância máxima de conexões do tipo tende a ser um pouco menor que no HDSL. Termos importantes Outros tipos de ADSL SHDSL Sigla para Single Pair High Speed Digital Subscriber Line, o SHDSL foi ratificado em 2001, recebendo a identificação ITU G.991.2. Trata-se de uma tecnologia que também trabalha de maneira simétrica: caso utilize apenas um par de fios, conexões do tipo podem ter velocidade de até 2,3 Mb/s; com dois pares, este limite aumenta para até 4,6 Mb/s. Com o SHDSL, também não é possível o uso da linha para aplicações de voz e dados ao mesmo tempo. Termos importantes Outros tipos de ADSL VDSL e VDSL2 Sigla para Very High Bit Rate Digital Subscriber Line, o VSDL (identificado como ITU G.993.1) é uma tecnologia reconhecida em 2004 que se assemelha ao ADSL, trabalhando, assim como este, de maneira assimétrica, utilizando mais frequentemente a técnica DMT e permitindo uso de voz e dados simultaneamente. O seu diferencial está em sua capacidade de atingir taxas de transferência consideravelmente mais altas: até 52 Mb/s no downstream e até 16 Mb/s no upstream. A tecnologia também pode ser ajustada para trabalhar de maneira simétrica. Termos importantes Outros tipos de ADSL VDSL e VDSL2 Em 2006, foi a vez do VDSL2 ser ratificado, recebendo a identificação ITU G.993.2. Esta versão pode atingir até 100 Mb/s no downstream e 30 Mb/s no upstream. Velocidades tão altas permitem inclusive que tanto o VDSL quanto o VDSL2 sejam utilizados para oferecer comunicação por voz, acesso à internet e assinatura de TV (IPTV) por meio de uma única linha telefônica. Taxas tão altas são possíveis graças a uma combinação de fatores, como o uso de frequências maiores na linha telefônica - de até 12 MHz no VDSL e até 30 MHz no VSDL2 - e a combinação com outra tecnologia, como fibra óptica. Termos importantes Outros tipos de ADSL VDSL e VDSL2 Neste último caso, a estrutura da rede da operadora por estar quase que totalmente coberta por esta tecnologia, ficando apenas as últimas centenas de metros até o local do usuário conectadas pelo tradicional par de fios. Falando em metros, a principal desvantagem das conexões VDSL e VDSL2 está justamente no aspecto da distância entre a central e a localização do usuário: normalmente, o limite suportado é de até 1,5 km, com o VDSL2 só podendo ter sua velocidade atingida em sua totalidade em um raio máximo de pouco mais de 300 metros. Termos importantes CONCLUSÃO Finalizando Tecnologias DSL conseguem aproveitar a infraestrutura de telefonia e, por conta disso, permitir valores de assinaturas razoáveis, razão pela qual são amplamente utilizadas em várias partes do mundo. Estas características a tornam especialmente interessante em localidades que não contam com outras modalidades de acesso, como internet por rede de TV a cabo, por exemplo. Por causa disso, veremos os padrões DSL ainda por um bom tempo no mercado, mesmo com o surgimento de tecnologias que conseguem oferecer velocidades e coberturas melhores, como as redes 4G LTE. Versões como o ADSL2+ e o VDSL2 são as apostas das operadoras para atender à demanda de taxas de transmissão de dados cada vez maiores.