Introdução à Telemática
Redes de Dados
M.Sc. Engenharia de Sistemas
Prof. Sérgio Campello
Transmissão de Dados
Meios Físicos
Meio de transmissão guiado
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Mídia magnética
Par trançado
Cabo coaxial
Linhas de energia elétrica
Fibra óptica
Mídia magnética
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Dados escritos em mídia magnética
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Disquetes
Fitas
PenDrives
HDs
…
Velocidade da transmissão de dados
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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
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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
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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
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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.
25
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
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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)
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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
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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
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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
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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
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O espaço de nomes DNS
Registros de recursos de domínio
Servidores de nome
O espaço de nomes DNS (2)
Domínios de alto nível.