Interfaces e transmissão de dados
2 Conceitos de transmissão de dados
2 – Conceitos de transmissão de dados
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Interfaces e transmissão de dados
2.4 Camada física do Modelo OSI
2.4 – Introdução
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Rui Silva
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Interfaces e transmissão de dados
de ligação
Camada física do modeloTopologias
OSI
Tipos de comunicação
•SIMPLEX – A comunicação dá-se apenas num sentido – TX para RX
TX
RX
Receptor(es)
Emissor
RX
•HALF DUPLEX – A comunicação dá-se nos dois sentidos – TX para RX e RX para TX mas não em simultâneo
TX/RX
RX/TX
Receptor(es)
Emissor
RX/TX
•FULL DUPLEX – A comunicação dá-se nos dois sentidos – TX para RX e RX para TX em simultâneo
TX
RX
RX
TX
Receptor(es)
Emissor
TX
PAR / CANAL Independente
para Tx e Rx
RX
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de ligação
Camada física do modeloTopologias
OSI
•Ponto – multi-ponto
•Em Estrela (STAR)
Topologias de ligação
•Ponto a Ponto
•Meio de transmissão constituído por ligações ponto a
ponto a um nó central
•Todas as comunicações passam pelo nó central (HUB)
•Meio de transmissão utilizado apenas por dois computadores
•A Cada ligação corresponde um interface diferente
•Ponto – multi-ponto
•Em BUS - Segmento
•Ponto – multi-ponto
•Em Anel (Ring)
•Meio de transmissão partilhado por diversos computadores (Broadast)
•Meio de transmissão apenas constituído pelo meio físico
•Meio físico finito (terminadores)
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•Meio de transmissão constituído por vários repetidores
interligados por ligações ponto a ponto unidireccionais
•Meio físico sem fim
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Interfaces e transmissão de dados
de ligação
Camada física do modeloTopologias
OSI
Transmissão balanceada versus não balanceada de dados
•Não balanceada: A massa é comum à transmissão e recepção
A
RX
TX
TX
RX
B
GND
•Balanceada: Cada condutor tem uma massa independente
A
RX +
TX +
RX -
TX -
TX +
RX +
TX -
RX -
B
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Camada física do modelo OSI
Transmissão balanceada de dados
•Vantagens
– Baixa sensibilidade à diafonia
– Boa redução do ruído provocado por fontes externas
– Aumento significativo no débito de transmissão ( > 10 Mbps contra 64 Kbps na não balanceada)
– Aumento significativo no comprimento da linha de transmissão (até 1000m versus 15 – 30m)
•Desvantagens
– Técnicas mais complexas no desenho de circuitos
– Maior número de pares entrançados necessários
– Custo mais elevado
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Camada física do modelo OSI
2.4.1 Definições DTE/DCE
Definições DTE e DCE
DTE (Data terminal equipment)
•É o equipamento terminal de transmissão / recepção dos dados (PC, etc.)
•É ligado a um DCE
DCE (Data circuit termination equipment)
•Responsável por ligar o DTE à rede de transmissão de dados (Ex: Modem)
•Responsável por fornecer o relógio de transmissão ao DTE
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2.4 Camada física do Modelo OSI
2.5 – Interfaces para transmissão de dados
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Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
Interfaces para transmissão de dados não balanceada ponto a ponto
•RS-232
•V.24
Interfaces para transmissão de dados balanceada ponto - multiponto
•RS-422 / RS485
•V.35 / V.36
•Ethernet
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Características da interface de dados
Características da interface série de dados
Mecânicas
•Definição do tipo de fichas de ligação / pinouts
Eléctricas
•Definição de níveis de tensão, relógio, codificação, balanceamento.
Funcionais
•Definição de sinais de controlo, de dados, relógio.
Procedimentais
•Definição da sequência de eventos para o controlo e transmissão dos dados
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Interfaces e transmissão de dados
2.4.2 Normas RS232/V.24
2.4.2 – Normas RS232 / V.24 para comunicações ponto a ponto
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Camada física do modelo OSI
Características mecâncias
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Características mecânicas
ISO 2110
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Características mecânicas
25 Pinos
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9 Pinos
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Camada física do modelo OSI Características electricas
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232 (ponto-a-ponto)
•Características eléctricas
•Não balanceado (Norma V.28)
•Tensões de saída (no emissor)
–> 5 a 15V representa Space (“0”) para RS232C. 5 a 25V para RS232D
–> -5 a -15V representa Mark (“1”) para RS232C. -5 a -25V para RS232D
•Tensões de entrada (no receptor)
– > 3V = Space (“0”) para RS232C e D.
– < -3V = Mark (“1”) para RS232C e D.
•Débito máximo de 64 Kbps para uma distância de 15m
•Codificação NRZ-L (Polar)
•Para circuitos de controlo: > -3V = OFF. +3V = ON
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Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Características eléctricas
“0”
“1”
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI Correspondência DB9-DB25
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Correspondência Fichas tipo DB9 (9 pinos) para fichas tipo DB25 (25 pinos)
9 Pinos
25 Pinos
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI Características funcionais
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Características Funcionais
•Circuitos agrupados por categorias
– Dados, Controlo, Relógio, Massa.
•Um circuito para cada sentido de comunicação
– Full Duplex
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Características procedimentais
Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Características Procedimentais (protocolo RS-232)
•Quando PC quer transmitir dados: DTE coloca DTR ON.
•Quando Modem pronto para transmitir dados: DCE coloca DSR ON.
•Quando DTE pronto para enviar dados coloca RTS ON. DCE responde CTS ON
•Quando Modem (DCE) estabelece ligação com o Modem Remoto: Coloca RLSD (DCD) ON
•
•
•Etc.
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Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Operação Full Duplex ligação comutada (dial up) – Passo 1 de 3
1 – DTR (Pino 20)
2 – Tx número telefone dr destino (Pino 2)
5 – DTR (Pino 20)
7 – DSR (Pino 6)
6 – Portadora gerada
3 – Marcação
4 – Chamada (22)
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Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Operação Full Duplex ligação comutada (dial up) – Passo 2 de 3
8 –RLSD ou DCD (Pino 8)
9 –DSR (Pino 6)
10 –Recepção Mensagem “On Line” (Pino 3)
11 –RLSD ou DCD (Pino 8)
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Operação Full Duplex ligação comutada (dial up) – Passo 3 de 3
12 –DTE quer enviar dados RTS (Pino 4)
13 –DCE responde com CTS (Pino 5)
15 –DTE recebe dados Rx (Pino 3)
14 – Trasnsmissão de dados
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI Circuitos de teste
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Circuitos para teste (Loopback)
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Interfaces e transmissão de dados
Ligação Null Modem
Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.24/RS-232
•Ligação NULL-MODEM
•Serve para ligação de dois DTE’s
directamente ou costas com costas
•Simula as ligações do modem.
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Interfaces e transmissão de dados
2.4.3 Transmissão balanceada de dados
2.4.3 – Normas RS422 / RS485 para comunicações ponto – multi ponto
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Normas V.11 /RS422
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
Transmissão balanceada de dados
•Características V.11/RS422 e ISO8482/RS485
•Permitem ligações Ponto- Multiponto. Simplex (RS422) e Half-Duplex (RS485)
Nota: Necessidade de terminação. Porque ?
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Interfaces e transmissão de dados
2.4.5 Interface RDIS
2.4.5 – Norma Ethernet
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Interfaces e transmissão de dados
Meios
Camada física do modelo
OSI Físicos transmissão
Ligação física Ethernet
1 – Ligação com par entrançado (UTP)
•O entrelaçamento dos cabos reduz a diafonia
•Transmissão balanceada TIP / RING
•Topologia em estrela – É mandatório o uso de HUB’s
Balanceados
TX+
TXRX+
NC
NC
RXNC
NC
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Ligação física Ethernet
2 - Ligação com cabo coaxial
Componentes de hardware
1 - Transceiver (Transmiter- Receiver)
- Interligação ao cabo coaxial
2 - Cabo do Transceiver -> Interliga-o à carta de rede
- Também designado AUI (Attachment Unit Interface)
- Conector de 15 pinos
3 - Cabo Coaxial (Segmento da rede)
Topologia em BUS
Ao conjunto do transceiver + tomada de ligação ao cabo coaxial é também chamado MAU
(Medium Attachement Unit)
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Ligação física Ethernet
Transceiver
- Interliga a carta de rede a qualquer meio físico (UTP ou COAX)
Transceiver para cabo coaxial
Transceiver para cabo UTP
- Posso interligar meios diferentes com transceivers:
- Ex: Para ligar par entrançado a seg. cabo coaxial, utiliza 1 transceiver 10 BASET ligado costas
com costas a 1 transceiver 10 BASE2 ou 10 BASE5
- A maioria das placas de rede já vem com o transceiver incluido
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Ligação física Ethernet
Notação ethernet para as diferentes interfaces / configurações físicas
Notação Ethernet (IEEE 802.3)
<Débito Binário em Mbps><Tipo de sinalização><Tamanho máx. segmento em centenas de metro>
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Interfaces e transmissão de dados
10Mbps
Camada física do modelo OSI
Ligação física Ethernet
Normalização 802.3 – Ethernet a 10 Mbps
Várias configurações para camadas físicas existentes para as redes 802.3
Especificações 802.3 a 10 Mbps
10Base5
10Base2
10Base-T
10BaseF
Meio Transmissão
Cabo Grosso Coaxial 50
Ohm
Cabo Fino Coaxial 50
Ohm
Par entrançado
Fibra óptica 850nm
Codificação
Banda Base Codificação
Manchester
Banda Base Codificação
Manchester
Banda Base Codificação
Manchester
Banda Base Codificação
Manchester ou On OFF
Topologia
BUS
BUS
ESTRELA
ESTRELA
Comprimento máx
Segmento (m)
500
185
100
500
Nós por segmento
100
30
-
33
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI FastEthernet
Ligação física Ethernet
Normalização 802.3u – Ethernet a 100Mbps ou Fast Ethernet
Especificações 802.3u a 100 Mbps
100BASE-TX
100BASE-FX
100BASE-T4
Meio Transmissão
Cabo STP 2 pares
Cabo UTP Cat 5 2 pares
Fibra Optica
UTP cat 3 4 pares (Voice
Grade)
Codificação
4B5B-NRZI+MLT-3
4B5B-NRZI+MLT-3
4B5B-NRZI
8B6T-NRZ
Topologia
ESTRELA / PTP
ESTRELA / PTP
ESTRELA / PTP
ESTRELA / PTP
Comprimento máx
Segmento (m)
100
100
100
100
- 100BASE-T4. Opera unicamente no modo HALF-DUPLEX
- 100BASE-TX/FX. Operam em FULL-DUPLEX.
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSIGigabitEthernet
Ligação física Ethernet
Normalização 802.3z – Ethernet a 1000Mbps ou Gigabit Ethernet
Especificações 802.3z a 1000 Mbps
1000BaseSX
(Short Wave)
1000BaseLX
(Long Wave)
1000BaseCX
1000BaseT
Meio Transmissão
Fibra óptica multimodo
Fibra óptica monomodo
Cabo Cobre com Malha
Cabo entrançado Cat. UTP
Codificação
8B10B
8B10B
8B10B
8B10B
Topologia
ESTRELA
ESTRELA
ESTRELA
ESTRELA
Comprimento máx
Segmento (m)
550m
5 Km
25m
100m
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Camada física do modelo OSI
Ligação física Ethernet
Ethernet a 10 Mbps usa codificação Manchester
Fast Ethernet IEEE 802.3u 100Mbps em Fibra òptica usa Codificação 4B5B
4 bits de dados são codificados num símbolo com 5 bits (pulsos)
Cada grupo de 5 símbolos forma 1 grupo de código
Cada grupo de código é novamente codificado em NRZI (Diferencial para sincronismo)
Com os 16 grupos de código represento 0 a F (Hex)
Por cada grupo de código é escolhido um padrão específico de 5 bits, de modo a garantir que
não existam mais de 3 zeros e evitar falhas de sincronismo
A eficiência é 4/5 = 80%. Para 100 Mbps, => 125 Mbaud
Relembra-se que: NRZI – Inverte o sinal por cada “1”
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Ligação física Ethernet
Codificação 4B5B usada em Fast Ethernet IEEE 802.3u 100Mbps em Fibra òptica
Exemplo Codificação 4B5B
Dados
Código
Padrão NRZI
0000
11110
0
0001
01001
1
0010
10100
2
0011
10101
3
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Significado
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Ligação física Ethernet
4B5B Code Groups
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Ligação física Ethernet
Codificação MLT-3 usada em Fast Ethernet IEEE 802.3u 100Mbps em par entrançado UTP
Codificação MLT-3 (Multilevel Threshold 3)– Utilizada em cabo par entrançado (UTP)
IEEE 802.3u Fast Ethernet 100 Mbps
Concentra a maior parte da energia abaixo dos 30 Mhz
Reduz a a radiação de frequências indesejáveis pelo cabo
Passos para a codificação MLT-3
O código anterior 4B5B NRZI é convertido em NRZ
O feixe de bits sofre uma baralhação -> É efectuada uma substituição de
sequências do sinal, que produzam tensões constantes, por outra sequência
O sinal passa pelo codificador MLT-3
Por cada valor binário “1”, a saída apresenta uma transição a 3 níveis: +V, 0 , -V
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Ligação física Ethernet
Codificação MLT-3 usada em Fast Ethernet IEEE 802.3u 100Mbps em par entrançado UTP
Codificação MLT-3
Diagrama transição de estados
codificador MLT-3
Regras
Input= 0
- Próximo bit = 0 => Saída mantém estado (valor anterior)
- Próximo bit = 1 => Saída muda de estado
=> Caso saída anterior = 0 => Próxima saída ≠ 0 e
de sinal oposto à última saída ≠ 0
Out=0
Input= 1
Input= 0
Input= 1
Input= 0
START
Out = -V
Out = +V
1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
Input= 0
Input= 1
+A
0
-A
Input= 1
Out = 0
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2.4.5 Interface RDIS
2.4.6 – Outros tipos de interfaces de dados
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Interfaces e transmissão de dados
Outras Interfaces Série V.36, X.21, G703
Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
Outras interfaces série e caracteristicas mecanicas
•V.36/RS-449
– Sinais idênticos ao V.24, mas balanceados (V.11)
– Ficha com 37 pinos (devido ao balanceamento de todos os sinais – controlo, dados e relógio)
•V.35
– Sinais idênticos ao V.24, mas apenas o relógio e dados são balanceados (V.11). Sinais de
sdcontrolo não são balanceados (V.28)
– Ficha com 34 pinos. (M34)
•X.21
– Sinais todos balanceados (V.11)
– Ficha com 15 pinos. Poucos sinais de controlo.
•Ethernet (Usados em redes locais de computadores)
– Sinais balanceados na ficha RJ45
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Interfaces e transmissão de dados
Características mecânicas
Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
Exemplo para V.35
•Características mecânicas - ISO2593
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.35
•Síncrona
•Conector de 34 Pinos (M34)
•Inicialmente com Taxas de 48 Kbps a 168 Kbps
•Várias vezes revista. (Hoje suporta taxas até 6Mbps)
•Balanceada para TX/RX e relógio (V.11/RS422)
•Não balanceada para sinais de controlo
•1968 Evoluiu para a norma V.36 (Balanceada V.11/RS422 para todos os sinais
de dados, controlo e relógio)
•É o interface mais utilizado nas ligações série entre LAN’s (Routers / Bridges)
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.35
•Características mecânicas - ISO2593
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Interfaces normalizadas para transmissão de dados
V.35
•Características mecânicas - ISO2593
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Interfaces e transmissão de dados
Camada física do modelo OSI
Referências
Stallings – Data and Computer communications Cap. VI (Interfaces de dados)
Gilbert Held –Data Communications Networking devices Cap I (Normas camada física)
Halsall –Data Communications, Computer Networks and Open Systems 4th Edition Cap. II (Normas camada física)
http://www.sangoma.com/signal.htm
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Rui Silva
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Interfaces e transmissão de dados
Resumo
Camada física do modelo OSI
Resumo
Capítulo 2 – Conceitos de transmissão de dados
2.5 Camada física do modelo OSI
•2.5.0 Introdução
•2.5.1 Características das interfaces de dados
•Interfaces e definições DTE-DCE
•A norma V.11 / RS 422
•A norma V.36, X.21 e G.703
•2.5.4 A norma Ethernet
•Características mecânicas
•Características eléctricas
•Codificação 4B5B e MLT-3
•Características Mecânicas, eléctricas, funcionais,
procedimentais
•Normalização das interfaces de dados
•2.5.2 A norma V.24 / RS232
•Características mecânicas
•Características eléctricas
•Características funcionais
•Características procedimentais
•2.5.3 Transmissão balanceada de dados
•Características e Objectivos
•Vantagens e desvantagens
Responsável:
Rui Silva
Data:
1ª Ano 2º Semestre 2010 / 2011
Versão
Pág.:
2.3
46/46
Interfaces e transmissão de dados
FIM
Responsável:
Rui Silva
Data:
1ª Ano 2º Semestre 2010 / 2011
Versão
Pág.:
2.3
47/46