Redes de Comunicação de Dados | Principais Conceitos

A linha de conhecimento e pesquisa “Redes de Comunicação de Dados” concentra as áreas tradicionalmente chamadas de “Redes de Comunicações e Redes de Computadores”. A distinção entre estas áreas era mais aparente no passado, no entanto, com o advento da convergência das tecnologias de computação e de comunicação os seus limites se tornarem quase indistintos e uma acaba sobrepondo outra.

Esta matéria trata de uma forma mais resumida, alguns conceitos vistos em “Redes de Comunicação de Dados”, principalmente por acadêmicos em “Tecnologia da Informação e Comunicação” e áreas afins, ou por curiosos e simpatizantes, navegantes da Internet.

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Introdução

A palavra rede (network) tem várias definições. Aplicada aos computadores, rede é uma maneira de conectar computadores para que eles tenham consciência um do outro e possam unir e compartilhar seus recursos. (Nobrega Filho, 2016).

Entre os anos 70 e 80 ocorreu uma fusão dos campos de Ciência da Computação e Comunicação de Dados e isto trouxe vários fatos relevantes. Nas empresas, escolas e em muitos outros tipos de organização, as redes de comunicação de dados, em seus diversos tipos oferecem vários benefícios:

• Permitir acesso simultâneo a programas e dados importantes;
• Permitir às pessoas compartilhar dispositivos periféricos;
• Facilitar o processo de realização de cópias de segurança (backup);
• Agilizar as comunicações pessoais com o correio eletrônico ou mensagens instantâneas;

Na área comercial, por exemplo, as redes revolucionaram o uso da tecnologia dos computadores. Muitas empresas que costumavam depender de um sistema centralizado em um Mainframe (Servidor Dedicado de Grande Porte) com uma série de terminais agora usam redes de computadores, em que cada empregado tem um computador em sua mesa. A tecnologia e a perícia dos computadores não estão mais centralizadas no Mainframe de uma companhia e em seu departamento de Tecnologia da Informação; elas estão distribuídas por toda a organização, entre uma rede de computadores e usuários preparados. (Nobrega Filho, 2016).

A indústria da computação, por assim dizer, teve um progresso espetacular em um curto período de tempo e as redes de comunicação também fazem parte desse crescimento tendo um papel fundamental nos processos de comunicação para o mundo globalizado. As redes de comunicação, cada vez mais rápidas e eficientes, permitiram a comunicação e o acesso rápido a qualquer parte do globo de forma praticamente instantânea.

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Comunicação de Dados

A Comunicação Dados é uma disciplina da área de “Ciências da Computação” que trata da transmissão de informação entre sistemas computacionais e dispositivos diferentes através de um meio de transmissão. A transmissão de informação pressupõe a passagem de sinais através dos meios físicos de comunicação que compõem as redes.

Quanto a Eficiência

Quando falamos sobre eficiência de um sistema de comunicação de dados, é necessário conhecer 3 fundamentais características: Serviço de Entrega, Confiabilidade e Tempo de Atraso.

• Entrega (ou delivery): Os dados devem ser recebidos somente pelo dispositivo ou usuário de destino, ou seja, o sistema deve entregar os dados ao destino correto;
• Confiabilidade: Dados modificados ou corrompidos em uma transmissão são pouco úteis, portanto,  o sistema deve garantir a entrega dos dados;
• Tempo de atraso: Dados entregues tardiamente são pouco úteis. Por exemplo, no caso de transmissões multimídia, como vídeo, os atrasos não são desejáveis, de modo que eles devem ser entregues praticamente no mesmo instante em que foram produzidos, isto é, sem atrasos significativos. Neste caso, o sistema deve entregar dados em um tempo predeterminado e evitar ao máximo os atrasos.

Quanto aos Componentes

Para que a comunicação seja realizada, o processo é composto de elementos básicos, são estes:

• Mensagem: é a informação a ser transmitida. Pode ser constituída de texto, números, figuras, áudio e vídeo – ou qualquer combinação desses;
• Transmissor (TX): é o dispositivo que envia a mensagem de dados. Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo e assim por diante;
• Receptor (RX): é o dispositivo que recebe a mensagem. Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo e assim por diante;
• Meio de Transmissão: é o caminho físico por onde viaja uma mensagem originada e dirigida ao receptor;
• Protocolo: é um conjunto de regras que governa a comunicação de dados. Ele representa um acordo entre os dispositivos que se comunicam.

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Transmissão de Dados

A Transmissão de Dados é uma matéria cada vez mais importante para qualquer pessoa que opere com equipamentos que estejam inseridos num sistema de comunicação, que explora maneiras ou técnicas, através das quais as informações são transmitidas. Para uma transmissão dada numa via de comunicação entre duas máquinas, a comunicação pode ser realizada de diferentes formas, definindo-se por:

• Sentido da Transmissão (Trocas):
  • Simples;
  • Half-duplex;
  • Full-duplex.
• Modo de Transmissão (Meio). Trata-se do número de bits enviadas simultaneamente:
  • Paralela;
  • Serial.
• Sincronização (Tipos). Trata-se da sincronização entre emissor e receptor:
  • Síncrono;
  • Assíncrono.

Para podermos esclarecer cada uma das técnicas acima citadas vamos falar mais um pouco de cada uma delas.

Sentido da Transmissão

O sentido de transmissão (ou sentido das trocas) entre dois dispositivos em redes pode acontecer de três maneiras diferentes: Simplex, Half-duplex ou Full-duplex.

• Simplex: A comunicação simplex é aquela em que há somente um transmissor e um receptor. A comunicação é unidirecional, como em uma rua de mão única. Somente um dos dois dispositivos no link é capaz de transmitir, logo o outro só será capaz de receber. Como exemplo temos a transmissão de TV e rádio AM e FM onde apenas podemos receber os dados enviados pelo receptor e não interagimos com o sistema.
  

  (C) Brasil Escola, 2012.

• Half-duplex: Neste modo, cada estação pode transmitir e receber, mas nunca ao mesmo tempo. Quando um dispositivo está transmitindo o outro está recebendo e vice-versa. Em uma transmissão half-duplex, toda a capacidade do canal é dada ao dispositivo que estiver transmitindo no momento. Como exemplo temos a comunicação usada por exemplo por um Walk Talking assim como o rádio Nextel.
  

  (C) Brasil Escola, 2012.

• Full-duplex: Neste modo, ambas estações podem transmitir e receber simultaneamente, ou seja, ao mesmo tempo. Sinais em direções opostas compartilham a capacidade do link ou canal. Como exemplo temos a comunicação através de um telefone celular, onde conseguimos falar e ouvir ao mesmo tempo.
  

  (C) Brasil Escola, 2012.

Modos de Transmissão

O modo de transmissão designa o número de unidades elementares de informações (bits) que podem ser transmitidas simultaneamente pelo canal de comunicação, ou seja, trata diretamente, a quantidade de bits a ser transmitida ao mesmo tempo.

• Transmissão em modo Paralelo: Na transmissão em modo paralelo, os bits que compõem o carácter são enviados simultaneamente através de várias vias de dados. Uma via é, por exemplo, um fio, um cabo ou qualquer outro suporte físico. A ligação paralela dos computadores de tipo PC necessita geralmente de 10 fios. A imagem abaixo, exemplifica o modo de transmissão.

  

  (C) Google Imagens, 2016.

  Exemplos: LPT1, LPT2, IDE, SCSI, PCI.

  

  (C) Google Imagens, 2016.

  Estas vias podem ser :

  • N linhas físicas: neste caso, cada bit é enviado para uma linha física (é a razão pela qual os cabos paralelos são compostos de vários fios em cobertura);
  • uma linha física dividida em vários sub-canais compartilhando a mesma banda. Assim, cada bit é transmitido numa frequência diferente.

  Dado que os fios condutores estão próximos numa cobertura, existem perturbações / interferências que degradam a qualidade do sinal.

• Transmissão em modo Série: Na transmissão em modo série, os bits que compõem a informação são enviados um a um através de uma única via de dados.

Exemplos: USB, Sata (Serial Ata), SaS, PCI-Express.

Quanto a Sincronização

Dados os problemas com a transmissão paralela, é a em modo série que é mais utilizada. Entretanto, como é apenas um só fio que transporta a informação, existe um problema de sincronização entre o emissor e o receptor, ou seja, o receptor não pode a priori distinguir os caracteres (ou mesmo, de maneira mais geral, as sequências de bits) porque as bits são enviadas sucessivamente. Existem então dois tipos de transmissão que permitem remediar este problema: Síncrona e Assíncrona.

• Transmissão Assíncrona: No modo de transmissão Assíncrono os dados são enviados um a um sem controle de tempo entre um e outro. Agora, imagine que só um bit é transmitido durante um longo período de silêncio, onde o receptor não poderia saber que se trata de 00010000, ou 10000000 ou ainda 00000010. Para remediar este problema, cada dado é precedido de uma informação que indica o início da transmissão deste (a informação de início de emissão chama-se bit START) e termina com o envio de uma informação de fim de transmissão (chamada bit STOP, pode eventualmente haver vários bits STOPS). Normalmente utilizada quando não é estabelecido, no receptor, nenhum mecanismo de sincronização relativamente ao emissor.
  • Características:
    • Baixo Rendimento (alto overhead).
    • Fácil Implementação;
    • Baixa Velocidade;
• Transmissão Síncrono: Na transmissão em modo Síncrono os dados são enviados em blocos e em intervalos de tempo definidos, dados de sincronismo são enviados durante a transmissão para manter o sincronismo entre as máquinas. O receptor recebe continuamente (mesmo quando nenhum bit é transmitido) as informações ao ritmo em que o emissor as envia. É por isso é necessário que emissor e receptor estejam sincronizados à mesma velocidade. Além disso, informações suplementares são inseridas para garantir a ausência de erros na transmissão.
  • Características:
    • Boa qualidade de transmissão;
    • Custo de transmissão mais elevado;
    • Equipamento mais sofisticado;
    • Ideais para transmissão de sinais sensíveis a atraso (voz, música, vídeo);
    • Transmissão com maior confiabilidade;
    • Adequado para aplicações multimídia.

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Fontes

Livros

• COMER, Douglas E.. Internet Working with TCP/IP. 4a. Ed. Prentice Hall, 2000.
• FOROUZAN, Behrouz A. Comunicação de dados e redes de computadores. 3a. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
• STALLINGS, William. Data and computer communications. 8a. ed. Upper Saddle River, NJ : Prentice Hall, 2006.
• STALLINGS, William. Redes e sistemas de comunicação de dados. 5ª. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2005.

Internet

• Brasil Escola
• Schneider Electric
• Universidade Federal do ABC
• CCM-BR