Compressão de Dados

A compressão de dados é o acto de reduzir o espaço ocupado por dados num determinado dispositivo. Essa operação é realizada através de diversos algoritmos de compressão, reduzindo a quantidade de bits para representar um dado, sendo esse dado uma imagem, um texto, ou um arquivo (ficheiro) qualquer.

Detecção e Correcção de Erros na Transmissão de Dados

Na transmissão:
– 1º - Os dados de informação a serem transmitidos são transformados num polinómio D(x), em função dos "0"s e "1"s.
– 2º - Ao polinómio D(x) será adicionado no fim o mesmo número de zeros quanto o grau do polinómio gerador G(x).
– 3º - Fazemos a divisão do polinómio D(x) por G(x).
– 4º - O resto desta divisão R(x) será adicionado no fim da transmissão de D(x).

Exemplo:
D(x)=x7+x5+ x4+x2+x1 , ou seja: 10110110
G(x)= x4+ x3+x0 , ou seja: 11001
Polinómio de 4º grau temos que adicionar 4 bits 0 a D(x)
Caso o receptor tivesse recebido a seguinte mensagem 101101110111, a divisão pelo polinómio gerador não daria zero, como tal iria pedir a reetransmissão da mensagem.

Outros métodos de detecção e correcção de Erros:
• Paridade Combinada
• Código de Hamming
• Código m-entre-n
• Código Aritmético
• Checksum

Ligações Síncronas e Assíncronas

Numa ligação assíncrona, cada bloco de dados inclui um bloco de informação de controlo (chamado flag), para que se saiba exactamente onde começa e acaba o bloco de dados e qual a sua posição na sequência de informação transmitida.
Numa ligação sincrona, cada bloco de informação é transmitido e recebido num instante de tempo bem definido e conhecido pelo transmissor e receptor, ou seja, estes têm que estar sincronizados. Para se manter esta sincronia, é transmitido periodicamente um bloco de informação que ajuda a manter o emissor e receptor sincronizados.

Multiplexação

A multiplexação consiste na operação de transmitir várias comunicações diferentes ao mesmo tempo através de um único canal físico. O dispositivo que afecta este tipo de operação chama-se multiplexador (multiplexer ou apenas mux). Existem diferentes modos de efectuar a multiplexação, nomeadamente:

- Multiplexação por Divisão de Frequência (FDM - Frequency Division Multiplexing); o espectro de frequências é dividido em diversas faixas, uma para cada transmissão ou comunicação distinta.
- Multiplexação por Divisão de Tempo (TDM - Time Division Multiplexing); o tempo de transmissão de um canal é dividido em pequenas fracções de tempo (iguais ou de acordo com uma proporção estatística), atribuindo-se uma fracção a cada uma das várias transmissões que estão a decorrer ao mesmo tempo.

Modulação e Desmodulação

-Os sinais digitais não passam através dos meios de comunicação (atenuação, valor médio dif. de 0 ...);

-Modems convertem os sinais digitais para sinais analógicos apropriados à transmissão através desses meios de transmissão, e vice-versa;.Modulação:
-Modulação de amplitude: Modulação em Amplitude ou simplesmente AM (do inglês Amplitude Modulation - Amplitude Modulada), é a forma de modulação em que a amplitude de um sinal senoidal, chamado portadora, varia em função do sinal de interesse, que é o sinal modulador. A frequência e a fase da portadora são mantidas constantes. Matematicamente, é uma aplicação direta da propriedade de deslocamentos em frequências da transformada de Fourier, assim como da propriedade da convolução;

-Modulação de frequência: FM é a abreviatura para modulação em frequência ou frequência modulada (frequency modulation -, em inglês).
Iniciada nos Estados Unidos no início do século XX, FM é uma modalidade de radiodifusão que usa a faixa 87,5 Mhz a 108 Mhz com modulação em frequência.
Uma rádio em FM apresenta uma ótima qualidade sonora mas com limitado alcance, chegando em média a 100 quilómetros de raio de alcance. Em condições esporádicas de propagação, é possível sintonizar emissores a centenas de quilômetros. A potência dos sistemas de emissão pode variar entre poucos watts (rádios locais) até centenas de quilowatts, no caso de retransmissores de grande cobertura.
O FM dispõe de um sistema de envio de informação digital, o RDS (Radio Data System) que permite apresentar informações sobre a emissora sintonizada. Também, a boa qualidade de som desta gama de frequências de radiodifusão é adequada ao uso da estereofonia.
A qualidade da transmissão por modulação em frequência fez com que esta fosse adotada para a transmissão do audio da TV aberta (canais 2 a 13).

-Modulação de fase: Modulação em Fase (ou PM - Phase Modulation) é um tipo de modulação analógica que se baseia na alteração da fase da portadora de acordo com o sinal modulador (mensagem). Usada para transmissão de dados.
Ao contrário da Modulação em Frequência (FM), a Modulação por fase é pouco usada, pois precisa de equipamento mais complexo para a sua recepção.

.Desmodulação:

- AM (Desmodulação em Amplitude) e FM (Desmodulação em Fase): A desmodulação de sinais modulados em AM faz-se através da extração do envelope do sinal passabanda, podendo ser efectuada de forma não coerente, i.e., sem conhecer de forma exacta a frequência do sinal modulador. Já o mesmo não acontece para a desmodulação de fase que necessita ser feita em modo coerente com o emissor, já que a informação é transmitida exactamente na fase do sinal recebido. Existe um grande número de técnicas para efectuar a desmodulação seja de amplitude seja da fase. Na prática esta tarefa encontra-se grandemente simplificada se as componentes em fase e quadratura forem previamente extraídas utilizando o envelope complexo.

Taxa de Transmissão e Largura de Banda

A taxa de transmissão de um canal ou meio físico é a quantidade de bis que a esse meio consegue transmitir por segundo. Esta taxa pode ser expressa em bits por segundo - bps (bits per second) - ou Kylobits, Megabits ou Gigabits por segundo. As taxas de transmissão entre dois computadores dependem de vários factores, tais como: - as características dos cabos utilizados; - a quantidade de tráfego de mensagens provenientes dos vários nós da rede; - a utilização de largura de banda para transmissão de um só ou vários fluxos de mensagens ao mesmo tempo (multiplexação); - as taxas máximas de transmissão dos modems ou outros dispositivos de comunicação; etc.
A largura de banda (bandwidth) de um cabo ou canal de transmissão de dados é a diferença ou amplitude entre as frequências mais alta e mais baixa que esse canal permite ou utiliza.As frequências são expressas em hertzs, ou seja, número de ciclos ou impulsos por segundo. A uma maior largura de banda de um canal de transmissão corresponderá a uma maior capacidade de transmissão de informação. Essa maior capacidade de transmissão pode traduzir-se em taxas de transmissão mais elevada ou na possibilidade de ser desdobrada em vários fluxos de mensagens ao mesmo tempo (multiplexação).

Dados e Sinais Analógicos e Digitais

Os Sistemas informáticos processam informação sob a forma de sinais digitais, ou seja, sinais eléctricos que codificam zeros e uns (Bit - Binary Digits). A transmissão desses sinais de um computador para o outro tem de ser feitas de modo a que o receptor possa interpretar os sinais recebidos. A generalidade das redes locais utilizam meios de transmissão que mantêm os dados no seu formato digital - sinais sob a forma de "ondas quadradas". Porém, em algumas redes alargadas, os sinais são transmitidos em formato analógico - impulsos sob a forma de ondas sinusoidais, com amplitudes e frequências que podem assumir valores variáveis dentro de determinados intervalos. A tendência actual é para a generalização da utilização dos sinais digitais, mesmo nas redes telefónicas. isto está a ocorrer com a evolução das redes telefónicas tradicionais para as RDIS (Redes Digitais com Integração de Serviços) ou ISDN (Integrated Services Digital Networks). Porém, enquanto existirem linhas analógicas na interligação de computadores ou redes de computadores, temos de ter em conta a as operações de conversão dos sinais digitais para analógicos e vice-versa, operações essas que estão a cargo de dispositivos designados por modems.

Transmissões Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex

Quanto ao sentidos em que a informação pode ser transmitida através de um canal entre emissores e receptores, as transmissões de dados podem ser de 3 tipos:

Simplex - Neste caso, as transmissões podem ser feitas apenas num só sentido, de um dispositivo emissor para um ou mais dispositivos receptores; é o que se passa, por exemplo, numa emissão de rádio ou televisão; em redes de computadores, normalmente, as transmissões não são desse tipo.
Half-Duplex - Nesta modalidade, uma transmissão pode ser feita nos dois sentidos, mas alternadamente, isto é, ora num sentido ora no outro, e não nos dois sentidos ao mesmo tempo; este tipo de transmissão é bem exemplificado pelas comunicações entre computadores (quando um transmite o outro escuta e reciprocamente); ocorre em muitas situações na comunicação entre computadores.
Full-Duplex - Neste caso, as transmissões podem ser feitas nos dois sentidos em simultâneo, ou seja, um dispositivo pode transmitir informação ao mesmo tempo que pode também recebe-la; um exemplo típico destas transmissões são as comunicações telefónicas; também são possíveis entre computadores, desde que o meio de transmissão utilizado contenha pelo menos dois canais, um para cada sentido do fluxo dos dados.

Meios Físicos de Transmissão

. CABOS:
- Elécticos:
1)Cabos de Pares Entrançados: Os cabos de pares entrançados consiste em um ou vários pares de fios de cobre; os dois fios de cada par são entrançados, ou seja, enrolados em torno um do outro, com o objectivo de criar à sua volta um campo electromagnético que reduz a possibilidade de interferências de sinais externos.Os cabos pares entrançados são cabos do mesmo tipo dos que são usados nas linhas telefónicas. Devido à sua relativa simplicidade e baixo custo, conjugadamente com boas características de transmissão, estes cabos têm sido largamente utilizados quer em redes locais quer em redes alargadas. Em redes alargadas, os cabos mais utilizados são os das linhas telefónicas; no entanto, também existem MAN e WAN com os seus sistemas de transmissão próprios, independentes das redes telefónicas.
2)Cabos Caxias: Este tipo de cabos consiste em diversas camadas concêntricas (daí deriva a designação de coaxial) de condutores e isolantes: um núcleo de cobre relativamente espesso, envolto por um isolador, o qual, por sua vez, é rodeado por uma rede ou malha metálica, e, por fim, tudo isso contido dentro de um invólucro externo do plástico ou PVC. Trata-se de de cabos do mesmo tipo dos que são usados em aparelhos de televisão (para ligação à antena) ou em aparelhos de vídeo. existem dois formatos principais de cabos coaxiais:
►Thin Ethermet (também designada por thinnet ou 10base2) - um cabo coaxial fino, com uma capacidade de transmissão de cerca de 10 Mbps, com uma extensão máxima de segmentos de rede de cerca de 185 metros; com este tipo de cabo as ligações às placas de rede dos computadores são feitas através de conectores BNC;
► Thick Ethernet (também designado por thicknet ou 10base5) - um cabo coaxial grosso, com uma taxa de transmissão semelhante ao anterior, mas com uma extensão máxima de segmento de rede de cerca de 500 metros; com este tipo de cabo as ligações às placas dos computadores não são feitas directamente, mas através de dispositivos específicos, chamados transceivers (transmiter + receiver).Os cabos coaxiais têm boas características de transmissão, nomeadamente, grande resistência a interferências, taxas de transmissão razoáveis e alguma flexibilidade em termos de conexões; por isso, foram, durante algum tempo, bastante utilizados em redes locais. Contudo, recentemente as preferências têm se deslocado para os cabos UTP, uma vez que estes proporcionam melhores taxas de transferências e maior flexibilidade de instalação e melhores condições de manutenção.
- Opticos: Os cabos de fibra óptica diferem dos cabos eléctricos porque transmitem os dados através de sinais ópticos (fotões), em vez de ser através de sinais eléctricos (electrões). Os cabos de fibra óptica consistem em núcleos de fibras de vidro ou plástico especial (dióxido de sílica puro); essas fibras são rodeadas por um revestimento (cladding) que possui um grau de refracção diferente em relação ao núcleo; o conjunto é envolto por um revestimento externo. Os sinais luminosos são transmitidos no interior das fibras incluidas no núcleo, mas com a contribuição do seu revestimento (cladding), que reflecte a luz de modo a que ela seja transmitida através da fibra, com um reduzido índice de perda ou dissipação (que, contudo, não pode eliminar-se completamente). As características das fibras ópticas tornam-nas um excelente meio para a transmissão de dados (sinais digitais), uma vez que:
►é completamente imune a interferências electromagnéticas;
►permite transportar os sinais digitais sem perdas através de distâncias superiores ás conseguidas por outros tipos de cabos;
►proporcionam taxas de transmissão mais elevadas do que qualquer outro meio;
►as fibras podem ser agrupadas em número elevado num mesmo cabo, mantendo um espessura reduzida (por exemplo, 1000 fibras por cabo). Estas características fazem com que as fibras ópticas sejam consideradas como o meio de transmissão mais adequado para os sistemas de comunicação mais exigentes, uma vez que permitem efectuar um elevado número de transmissões em simultâneo, com elevadas taxas e grande fiabilidade. As fibras ópticas constituem assim o meio de transmissão ideal para a construção das designadas "auto-estradas da informação". Contudo, a tecnologia das fibras ópticas ainda tem custos relativamente elevados (quando comparada com a dos outros cabos), o que tem sido um factor impeditivo da sua difusão em larga escala. Por exemplo, ao nível de pequenas redes locais é injustificada a utilização dessa tecnologia, uma vez que os cabos eléctricos conseguem bons desempenhos com preços muito mais reduzidos.

.Transmissões sem Fios:
- Ondas de Infravermelhos: Os raios infravermelhos podem ser utilizados (tal como em certos sistemas de uso doméstico: televisões, vídeos, automóveis, etc.) para transmitir sinais digitais entre computadores. Para tal, torna-se necessário que estes se encontrem relativamente próximos uns dos outros, por conseguinte, apenas poderão ser usados em LAN. Além disso, também é necessário que não existam obstruções físicas no espaço onde os sinais têm de circular. As LAN baseadas em infravermelhos podem atingir velocidades da ordem dos 10 Mbps, contudo são mais dispendiosas e mais susceptíveis a erros do que as que são baseadas em cabos.
- Ondas de Rádio e Microondas: As ondas de rádio são ondas do mesmo tipo das que são utilizadas nas transmissões de rádio (radiodifusão e radioamadores). As microondas situam-se numa faixa espectral mais elevada (na ordem dos 2 a 30 GHz), sendo muito utilizadas nas comunicações móveis (telemóveis). A constituição de redes baseadas em ondas de rádio ou em microondas implica a instalação de antenas ou dispositivos de emissão e recepção (transceivers: transceivers + receivers). A partir de certas distâncias, torna-se mesmo necessária a instalação de retransmissores. É possível utilizar esta tecnologia em redes do tipos campus (conjunto de edifícios vizinhos) ou do tipo MAN (redes de áreas urbanas). As ondas de rádio podem passar através de paredes, enquanto as microondas necessitam, regra geral, de um espaço limpo de obstruções. A principal desvantagem deste tipo de redes é a sua normalmente baixa capacidade em termos de velocidade de transmissão.
- Ondas de Satélite: Os satélites utilizados para telecomunicações ou transmissão de dados sob a forma digital encontram-se situados em órbitas geostacionárias, em torno do equador, a cerca de 30-40 Km da superfície terrestre. A comunicação com esses satélites implica antenas parabólicas, ou seja, dispositivos de transmissão e recepção capazes de efectuar: - os uplinks: as emissões da Terra para o satélite; - os downlinks: as recepções do satélite para a Terra. As ondas de satélite são utilizadas em comunicações intercontinentaisou abrangendo grandes distâncias geográficas e, normalmente, suportam uma largura de banda elevada (da ordem dos 500 MHz), embora estejam sujeitas a atrasos devido às grandes distâncias percorridas.