O Modelo Básico de Comunicação de Dados

1 Um Modelo Básico de Comunicação de Dados

Os links que interligam os ativos de redes como roteadores e switches (vamos mais adiante conhece-los melhor) eram até aqui, abstraídos como algo "milagroso" que garante que toda e qualquer comunicação de informação entre os nós da rede, ocorre de forma perfeita, livre de erros e independente da distância entre eles. Só que a realidade é outra... esse milagre é o calcanhar de Aquiles das telecomunicações e nele é onde se concentra os maiores desafios de se conseguir transmitir e principalmente de se recuperar uma informação transportada por grandezas físicas cirurgicamente definidas e manipuladas.

Tais links são e precisam ser formados pelos meios de transmissão já discutidos. Desde as WANs até as Redes de Acesso esses meios de transmissão tem sua particularidade útil de aplicação principalmente em função da distância entre os nós de rede. Na perspectiva de que Redes de Computadores está amplamente associada a periferia das redes interconectadas, onde se concentram os usuários delas, os meios de transmissão guiados, metálicos, ocupam importância ainda com destaque. Face a isso, é neste meio de transmissão que direcionamos nossa maior atenção.

1.1 O modelo Elétrico de um meio de transmissão metálico

O mundo depositou todas as suas apostas na distribuição de serviços de telecomunicações sobre os meios metálicos, especialmente o par de fios. A capilaridade desse meio de transmissão avançou amplamente em função da sua versatilidade em levar sinais de voz (telefonia) e dados (redes de computadores). O relativo baixo custo na industrialização e facilidade de distribuição nos centros urbanos popularizou rapidamente a adoção do par metálico. Entretanto meios metálicos são extremamente limitados quando se deseja alcance. Sinais elétricos que representam a informação, precisam variar proporcionalmente no tempo e as características físicas desses meios restringem essas variações por conta da resistência e reatâncias elétricas. Para entender melhor como esse meio afeta a propagação de de sinais elétricos ao longo de seu comprimento, podemos representá-lo através de um modelo elétrico do tipo T diante das suas características construtivas, através dos parâmetros distribuídos, conforme a figura à seguir. Ali estão representados de forma genérica para meios metálicos, por unidade de comprimento, a Resistência R, a capacitância C, a indutância L e a condutância G. Tratando-se do contexto de meios de transmissão, a condutância possui um valor muito alto e por isso pode ser desprezada. Este modelo também pode ter a indutância L desprezada caso o meio metálico tratar de um par de fios trançado, chamado de Twisted Pair - TP. Mais adiante essa condição será melhor abordada.

Modelo Elétrico T do TP

Fica evidente agora que qualquer meio metálico se comporta como um filtro passa baixas de alta ordem de modo que, sua frequência de corte é totalmente dependente da distância entre os pontos de transmissão (fonte ou origem) e recepção (carga ou destino) dos sinais elétricos que irão se propagar por esse meio. Diante disso, ao ampliarmos nossa visão sobre os links citados anteriormente e todas as leituras que fizemos até aqui, vamos nos dar conta de que entre pontos de origem e destino de uma comunicação haverá um circuito fechado de comunicação que se repete entre quaisquer pontos que trocam dados, seja na forma de um sinal elétrico quanto de um sinal analógico. Para qualquer distância, e em especial as maiores, é possível sugerir o seguinte modelo básico de comunicação de dados, mostrado no esquema à seguir:

Modelo básico de comunicação de dados

Dois tipos de equipamentos básicos integram sempre aos pares este modelo de comunicação de dados:

• DTE ("Data Terminal Equipament") - Equipamento Terminal de Dados (ou ETD);
• DCE ("Data Communication Equipament") - Equipamento de Comunicação de Dados (ou ECD).

Dois pontos de conexão física importantes se destacam neste modelo:

• A Interface Digital (A título de simplificação passaremos a chamá-la de ID), que é um conjunto de hardware (e software em alguns casos) que são implementados através de circuitos padronizados (ou não) tal que transmite ou recebe sinais em um formato digital. A ID representa o ponto de contato com o mundo externo do equipamento;
• A Interface Analógica (IA), que conecta especificamente os DCEs ao canal de comunicação. A IA é um conjunto de hardware (e software em alguns casos) que são implementados através de circuitos padronizados (ou não) tal que transmite ou recebe sinais em um formato digital OU analógicos com características elétricas adequadas para cada tipo de meio de transmissão. Neste ponto(s) teremos um sinal convertido a partir do sinal digital da ID, apropriado ao meio de transmissão utilizado.

Em aplicações locais, ainda é possível entender que dois DTEs interligados por suas interfaces digitais (sem a presença de DCEs) também pode se considerado um sistema básico de comunicação de dados. Convém destacar porém que, em geral, se deseja trocar dados em longas distâncias. Neste caso a presença dos DCEs é imprescindível, independente do meio de comunicação que se deseja utilizar. O DTE desse modelo pode ter várias IDs como é o caso de um roteador, sem prejudicar o entendimento de todos os elementos básicos envolvidos. Aliás para grande parte dos serviços disponibilizados pelos PoP de operadoras de telecomunicações, se utilizam de roteadores para interligar o cliente a sua rede de acesso, formando o mesmo modelo básico em questão.

O DTE é a denominação utilizada para designar o equipamento que se encontra nas partes finais do sistema de comunicação, ou seja, aquele equipamento capaz de gerar e absorver dados na forma digital. Um DTE pode ser tanto um supercomputador (ex. IBM), com grande poder de processamento, como também uma máquina pequena como um terminal ou microcomputador. É bom salientar que funcionalmente um terminal é diferente de um computador, embora ambos sejam DTE's. Normalmente um terminal é simplesmente um dispositivo de entrada e/ou saída de dados com muito pouco ou nenhum poder de processar dados. Em sistemas centralizados mais antigos, onde existia somente um grande computador executando as funções de processamento de dados, eram utilizados dezenas de terminais cuja função era basicamente ler o teclado e enviar dados para o computador principal ou receber dados do computador principal e mostrá-los no vídeo. O computador nestes casos era chamado de host (hospedeiro) e normalmente possuía uma vasta quantidade de memória principal e secundária, grande velocidade de processamento, e sobretudo um sistema operacional "poderoso".

São exemplos de DTE's

• uma estação de trabalho para controle de tráfego aéreo;
• um terminal de acesso a saldo bancário ou a saques automáticos;
• um terminal de vendas em uma loja;
• um equipamento de amostragem de qualidade de ar;
• uma CLP em um sistema de controle de um processo de produção de cerâmica;
• um microcomputador conectado a um sistema de correio eletrônico;
• uma impressora;

1.2 Terminais e Computadores

Os terminais baseados em tubos de raios catódicos e teclado foram introduzidos no mercado a partir de 1965 em substituição as teleimpressoras (terminais baseados em impressoras). Inicialmente eram extremamente caros mas com o surgimento da tecnologia de integração de circuitos tiveram seus preços reduzidos e logo dominaram o mercado. Os terminais normalmente apresentam as seguintes características:

• teclado capaz de gerar todos os caracteres alfanuméricos em algum código;
• um monitor;
• capacidade de enviar e receber dados de/para um computador remoto (normalmente

através de uma interface serial).

O terminal difere de um computador no sentido em que não pode processar a informação do usuário mas somente repassá-la para um computador principal para que este processe e depois retorne as saídas do processamento. Em uma análise mais detalhada é possível diferenciar alguns terminais quanto a sua “inteligência”:

• “burros”: aqueles que não executam nenhum tipo de processamento, limitando-se a enviar cada carácter teclado através da interface serial e, em sentido inverso, mostrar no vídeo cada carácter recebido. Ex: terminal do tipo VT100 da DEC, ou MINICOM do Unix.
• “inteligentes”: são terminais capazes de realizar alguma edição com os dados do usuário e além disto capazes de executar protocolos de comunicação com um computador principal. Ex: a família IBM 3270 realizando comunicação síncrona com o computador principal.
• Emuladores de Terminais: Os computadores da atualidade são capazes de executar software que permite aos mesmos se comportarem como terminais. Estes software’s são chamados de emuladores de terminais.

Dependendo do software é então possível fazer com que o computador emule em um dado momento um terminal VT100 ou por exemplo um IBM3270. A finalidade desta emulação é garantir que mesmo a partir de um microcomputador seja possível acessar um computador principal em um sistema centralizado. Um exemplo de emuladores de terminais é o software MINICON do LINUX, ou o Hyperterminal ou Teraterm do Windows 95+.

Mesmo em um ambiente de rede local é possível a emulação de terminais para acesso a sistemas do tipo UNIX. Neste caso, pode-se por exemplo, a partir de uma aplicação como Telnet ou SSH, emular um host, “logando-se dentro de outra máquina”.

PRÁTICA - Implementação de um Modelo Básico de Comunicação de Dados SEM DCEs

Vamos realizar a implementação de um Modelo Básico de Comunicação de Dados entre dois computadores do laboratório. Como a distancia envolvida não justifica o papel (e uso) de modens (DCEs), vamos fazer a comunicação física entre DTEs, usando as IDs seriais disponíveis nesses computadores. Para testar a comunicação lógica do enlace implementado, utilizaremos o emulador de terminal Minicon. Acompanhe as orientações do professor para a realização do experimento e anote todos os pontos de destaque.

Questões sobre o experimento

1. Conceitue bit, byte, caracteres, informação, dados e processamento de dados.
2. Porque não se utilizou as interfaces ethernet dos computadores para o objetivo do experimento? elas poderiam ser enquadradas no modelo básico de comunicação de dados abordado? Em que perspectiva?
3. Que exigências ou premissas você destacaria para que a comunicação lógica seja bem sucedida neste experimento?