Comunicação de dados: uso de novas tecnologias para comunicação de dados

Comunicação de Dados: Uso de Novas Tecnologias para Comunicação de Dados!

As redes são desenvolvidas usando tecnologia de comunicação de dados. O sistema de comunicação de dados de negócios consiste em computadores, terminais e links de comunicação e transmite diferentes tipos de dados, tais como, numérico, textual, gráfico, imagem, voz, etc.

Imagem Cortesia: einstein.stanford.edu/highlights/sb2-060706-new_moc.jpg

Os links de comunicação são estabelecidos através de vários equipamentos e softwares. Os requisitos de equipamentos e software dependem, em grande parte, do tipo de sinal, canal de comunicação, topologia de rede, etc.

Sinais Analógicos e Digitais:

O sinal eletromagnético usado na comunicação de dados pode ser de dois tipos: analógico e digital. Os sinais analógicos são sinais contínuos porque sua intensidade varia de maneira suave ao longo do tempo. Os sinais digitais, por outro lado, são sinais discretos nos quais a intensidade do sinal é mantida em um nível constante por algum tempo e muda para outro nível constante para o próximo período de tempo.

O sinal de voz é um exemplo típico de um sinal analógico, enquanto os pulsos digitais "on off", representando dados binários, são exemplos de sinais digitais. Os sinais binários são gerados por computadores, terminais e outros equipamentos de processamento de dados.

Os sinais digitais são menos dispendiosos de transmitir e são mais suscetíveis a ruídos e interferências e, portanto, a duração do canal é um problema sério para os dados digitais. As transferências de dados digitais através de fios estão repletas do problema de enfraquecimento do sinal à medida que a distância entre os sistemas de comunicação aumenta.

Portanto, para comunicação a longa distância, o uso das linhas de telecomunicação existentes torna-se imperativo. As linhas de telecomunicação existentes são capazes de transportar apenas sinais analógicos. Para poder usar essas linhas, os dados digitais são convertidos em analógicos e no final do receptor os dados analógicos devem ser convertidos em dados digitais usando um 'modem', como mostrado na Figura 11.2.

Canais de Comunicação:

O caminho de comunicação entre dois dispositivos através dos quais os dados são transmitidos é chamado de canal de comunicação. Sua capacidade pode ser medida em termos de largura de banda e velocidade de transmissão.

Maior largura de banda é necessária para transmissão de fax ou vídeo, enquanto a transmissão de fala simples requer a largura de banda de 4000 hertz (Hz), que é um milésimo da largura de banda necessária para a transmissão de vídeo. O requisito de largura de banda também aumenta proporcionalmente com o aumento no número de dispositivos de usuário por vez.

A velocidade de transmissão é medida usando várias unidades, mas do ponto de vista do usuário, a medida mais útil é de caracteres por segundo (cps).

Ambas as medidas são determinadas por uma série de fatores, como meio de transmissão, duração da transmissão, modo de transmissão, etc.

As opções em relação a esses fatores são avaliadas abaixo:

Transmissão média:

O meio de transmissão é o link físico entre o equipamento de transmissão e o de recepção. A mídia inclui fios, cabos coaxiais, microondas, lasers, fibra ótica e redes digitais.

a) Os fios de par trançado são muito comumente usados ​​como meios de transmissão para sinais analógicos, bem como sinais digitais e, portanto, encontram aplicações em sistemas de telefonia (sistemas EPBX). Tem uma velocidade de transmissão de até 10.000 caracteres por segundo. Isso é menos caro e um meio fácil de usar. Mas à medida que a distância entre o transmissor e o receptor aumenta, esse meio se torna mais suscetível a interferências e ruídos.

Suas conexões são mais frágeis e, portanto, difíceis de manter. Como consequência, os fios de par trançado são usados ​​principalmente em redes onde os terminais estão localizados próximos uns dos outros e / ou para considerações de custo.

Com os avanços da tecnologia de Rede Digital de Serviços Integrados (ISDN), os fios de par trançado estão encontrando aceitabilidade mesmo para transmissão de dados a longa distância. A ISDN é basicamente uma chamada telefônica digital, ou serviço de comunicação digital de alta velocidade que transfere voz e dados simultaneamente através de sistemas existentes de cabeamento telefônico de par trançado.

A velocidade de transferência de dados nesse caso aumenta para 250.000 caracteres por segundo com facilidade de compactação de dados. O ISDN é mais adequado para enviar grandes arquivos de dados em intervalos durante o dia, em vez de conexões altamente interativas. Os serviços ISDN são amplamente aceitos pelas empresas de serviços financeiros e de saúde, o que exigiria a transferência de dados em massa em lotes.

b) Os cabos coaxiais são feitos de cilindros condutivos com um fio no centro. Esses cabos são usados ​​para transmitir sinais digitais e analógicos. Eles são mais rápidos (velocidade de transmissão até 1 milhão de caracteres por segundo) do que os fios de par trançado na velocidade de transmissão. Eles também são menos suscetíveis a ruído e interferência devido à sua construção blindada e concêntrica. Eles são fáceis de instalar e manter. No entanto, eles são um pouco mais caros do que os fios de par trançado.

c) Os cabos de fibra ótica consistem em finos filamentos de vidro ou plástico capazes de conduzir os raios ópticos a uma velocidade próxima da da luz. Cabos de fibra ótica ocupam menos espaço para capacidade de transmissão equivalente, porque são bastante finos.

Eles têm outra vantagem como meio de comunicação; eles são isolados de campos eletromagnéticos externos. Eles suportam voz, vídeo e dados simultaneamente devido à alta largura de banda e maior velocidade de transmissão (até 5 milhões de caracteres por segundo) com perda mínima de sinal.

Eles encontram aplicações em troncos de longa distância, troncos de metrô, trocas rurais e redes locais. No entanto, eles são caros e exigem instalação e manutenção habilidosas.

d) A transmissão por microondas utiliza radiofrequência de ponta e requer equipamento especial para transmissão e recepção (típica antena parabólica de microondas). Esses sistemas transmitem dados em um 'caminho de linha de visada' usando antenas em uma torre de transmissão suficientemente alta para poder transmitir através dos obstáculos intervenientes.

Com a crescente demanda por transmissão por microondas, existe a possibilidade de superlotação de freqüências resultando em sobreposição e interferência. Portanto, as atribuições de bandas de frequência são estritamente reguladas. As freqüências comumente usadas para essa transmissão estão na faixa de 2 a 40 GHz.

e) O sistema de comunicação via satélite utilizando o satélite de comunicação VSAT é uma estação retransmissora de microondas posicionada em órbitas estacionárias de aproximadamente 35784 km. acima do equador. Um satélite de comunicação opera um número de bandas de frequência chamadas transponders.

Um transponder típico tem uma largura de banda de 36 a 76 MHz. Pode fornecer link ponto a ponto ou link de broadcast para os receptores. Um diagrama esquemático do sistema de comunicação por satélite é apresentado na Figura 11.3.

Os nós do Very Small Aperture Terminal (VSAT) são conectados em rede usando uma antena fixa ao satélite de geo-stationery como mostrado acima. A antena atua como um repetidor e a estação terrestre mestre amplifica o sinal e também mantém uma conta do fluxo de dados.

Como os satélites estão localizados em grandes altitudes, as chances de interferência das condições atmosféricas são totalmente eliminadas. No entanto, dois satélites posicionados próximos uns dos outros e usando a mesma banda de frequência podem interferir uns com os outros.

Assim, o número de satélites que podem ser posicionados próximos uns dos outros é limitado. No caso de volumes de tráfego relativamente baixos, os satélites pontuam em comunicações baseadas em fibra óptica. Também tem a vantagem da facilidade de transmissão que não existe no caso da fibra óptica.

Essa tecnologia encontra suas aplicações em empresas desejosas de conectar seus escritórios, armazéns, distribuidores, fornecedores etc. espalhados geograficamente. Essa tecnologia é muito popular nos setores de serviços bancários e financeiros, indústria de distribuição, indústria automotiva, turismo, manufatura em vários locais e governo.

Existem duas opções para configurar uma rede VSAT:

Rede privada:

Na Índia, apenas um punhado de grandes empresas tem a licença para estabelecer sua rede privada. A Bolsa Nacional de Valores tem uma das maiores bolsas de valores com base VSAT do mundo, e talvez a maior rede VSAT privada com mais de 2.000 VSATs já instalados em todo o país, com seu hub localizado em Mumbai.

Essa rede permite que os corretores façam pedidos, visualizem informações de mercado on-line e executem transações diretamente de seus escritórios localizados em diferentes cidades. A disponibilidade da rede é de 99, 7% e tempo de resposta uniforme de menos de 1, 5 segundos para corretores com um fator de erro de 1 em 10 milhões de bits.

Serviços de Hub Compartilhados:

Várias empresas de comunicação estão oferecendo serviços para compartilhar o hub com outras pessoas. As empresas que exigem um número limitado de sites VSAT podem economizar em investimento inicial e custos operacionais, contratando os serviços de tais prestadores de serviços.

f) Lasers oferecem grande potencial para transmissão de dados sem ocupar as freqüências superlotadas. Mas os problemas como o uso da freqüência ótica e a necessidade de um caminho de linha de visão tornam a comunicação a laser adequada apenas para links de curta distância.

Embora cada meio de transmissão tenha suas próprias áreas de aplicação devido a suas vantagens e limitações, um sistema típico de comunicação de dados deve usar uma combinação adequada de diferentes tipos de mídia.

Técnicas de Transmissão de Dados:

Qualquer transmissão bem-sucedida de informações entre dois dispositivos requer alguns mecanismos além do meio de transmissão e dos dispositivos. Pode ser salientado que o computador geralmente gera sinais digitais e, portanto, a comunicação entre dois computadores pode ocorrer sem alterar o sinal.

Os canais de comunicação, as rodovias de comunicação que já estão disponíveis, foram projetados principalmente para o envio de sinais analógicos. Felizmente, a informação digital não precisa ser transmitida apenas com a ajuda de sinais digitais.

Da mesma forma, a informação analógica também pode ser transmitida após convertê-la em sinal digital. Como os pulsos digitais não podem ser efetivamente transmitidos por linhas telefônicas que foram projetadas para transmitir voz, a informação digital a ser transmitida através de linhas telefônicas é representada em sinais analógicos (modulados) inseridos nas linhas telefônicas.

No final do receptor, o sinal analógico é convertido em sinal digital (demodulado) para permitir que o computador receptor aceite o sinal. O dispositivo responsável pela modulação e desmodulação é chamado de 'modem'.

Existem diferentes tipos de modems disponíveis no mercado, oferecendo diversos recursos em termos de velocidade e conectividade. A velocidade popular é de 56000 bps, embora os modems mais rápidos também estejam disponíveis hoje. Modems mais rápidos são caros de instalar, mas reduzem o custo de transmissão, reduzindo o tempo de transmissão. No entanto, o tempo total gasto na transmissão também depende da velocidade do meio de transmissão.

Modos de Transmissão:

Canais Simplex e Duplex:

Sinais analógicos podem ser enviados através de canais simplex que permitem que os dados fluam em apenas uma direção. Um terminal conectado a esse canal é um dispositivo apenas de envio ou de recebimento e esses terminais raramente são usados.

Os canais de transmissão half duplex permitem as duas formas de transmissão alternativamente. No entanto, as linhas full duplex são mais rápidas, uma vez que transmitem e recebem sinais simultaneamente, pois ocorrem atrasos nos canais half duplex sempre que a direção da transmissão é alterada.

Transmissão assíncrona e síncrona:

A recepção de dados envolve a amostragem do sinal recebido uma vez por bit para determinar seu valor binário. Para este propósito, o dispositivo receptor deve conhecer o tempo de chegada e a duração de cada bit que recebe e as etapas precisam ser tomadas para sincronizar o transmissor e o receptor.

Existem duas abordagens básicas para obter a sincronização desejada - transmissão síncrona e assíncrona. No caso de transmissão assíncrona, os elementos de início e parada são usados ​​para cada caractere. O dispositivo receptor configura seu mecanismo de temporização ao encontrar os sinais de partida.

A vantagem básica da transmissão assíncrona é que ela é simples e barata. Mas, sinais adicionais de partida e parada aumentam o tamanho dos dados a serem transmitidos. No caso da transmissão síncrona, por outro lado, um fluxo constante de dados é enviado sem nenhum sinal de partida e parada. Cada bloco de sinais pode ter muitos caracteres.

Mas, para evitar qualquer diferença no tempo entre o receptor e o transmissor, os relógios de cada dispositivo devem estar sincronizados. Para grandes volumes de dados, a transmissão síncrona é melhor porque não envolve sinais adicionais de partida e parada que geralmente aumentam o volume de transmissão em aproximadamente 20%. No entanto, essa transmissão requer procedimentos de controle de enlace de dados e, portanto, custos mais altos de hardware.