COMUNICAÇÃO DE DADOS. Prof. Jorge H. B. Casagrande. Nov 2020

Prof. Jorge H. B. Casagrande

COMUNICAÇÃO DE DADOS

Modelo Básico de Comunicação de Dados

Modem

A

Modem

B

DTE A DCE A Meio de DCE B DTE B comunicação ID – Interface Digital IA–Interface Analógica Cabo lógico Comunicação Física Comunicação Lógica

DTE - Data Terminal Equipament

Modelo Básico de Comunicação de Dados

□

Conexão FÍSICA elementar - Quando os limites de

alcance dos sinais das IDs são respeitados

Caracterização da Comunicação de Dados

■

Sentido da Transmissão

□ Simplex, Semi (half) duplex, (full) duplex

■

Transporte da informação

□ Serial ou paralelo

□ Determina a capacidade, custo de HW, Flexibilidade e imunidade à ruídos

■

Taxa de transmissão (bps)

■

Sincronismo da Transmissão dos bits

□ Síncrono ou Assíncrono

■

Número de links (meios de transmissão)

□ 1, 2 ...

Comunicação Assíncrona

□

Exemplo de transmissão assíncrona com 8 bits e sem

Paridade e estado inicial da linha alto.

□

Implementada pela UART (Unidade Assíncrona de Tx)

■ Eficiência Te=100*info/(info+ctle) [%] (máx=80%!)

■ Overhead Oh=100*[ctle/info] [%]

Comunicação Assíncrona

□ Conexão FÍSICA elementar da ID em modo assíncrono duplex (Sem sinais de controle) - mínimo de 3 fios no cabo lógico

ID ID TD RD GND RD TD GND TD – transmissão de dados RD – recepção de dados

Comunicação Assíncrona

□

Conexão FÍSICA da ID em modo assíncrono duplex em

um modelo básico de comunicação de dados

ID ID TD RD GND ID ID RD TD GND Modem (DCE) Modem (DCE) MEIO

DCE

DCE

Zoom

Comunicação Síncrona

❑

O sinal de TD/RD na ID necessita de um sinal adicional

separado para dar o compasso da amostragem dos bits de

dados. Não há start/stop.

❑

Todos os bits de TD são dados

❑

EXIGÊNCIA de um protocolo na camada de enlace

(orientado à bit ou à byte). A Te e Oh fica dependente

deste protocolo!

❑

Exige 5 fios na ID para uma comunicação full-duplex

❑

Uso de uma USART (Unidade Síncrona Assíncrona de

Recepção e Transmissão) implementada em HW e/ou SW

❑

Custo elevado na ID porém é possível conseguir índices de

eficiência mais próximos de 100%

Comunicação Síncrona

□ Conexão FÍSICA da ID em modo síncrono duplex.

□ Por padrão universal o DCE é o equipamento que deve gerar o sincronismo de TD e RD. ID ID TD RD GND

DCE

TC RC TD RD GND TC RC

DTE

TC – TRANSMITER CLOCK RC – RECEIVER CLOCK MEIO

Prof. Jorge H. B. Casagrande

INTERFACES DIGITAIS

□

O par metálico está presente como condutor na

transmissão de dados:

–

Nas IDs;

–

Nos links;

–

Nos circuitos impressos…

□ Considerando os parâmetros distribuídos, pode ser

modelado eletricamente:

□

Efeito indesejado do acoplamento

indutivo de condutores em paralelo

INTERFACES DIGITAIS

□

Efeito minimizado do acoplamento

indutivo de condutores trançados

□

Resultado: Modelo elétrico mais aproximado, o Duplo T

□ Pares de fios trançados tornam desprezíveis a reatância indutiva.

A B (R/4)/Km C/Km (R/4)/Km (R/4)/Km (R/4)/Km Fonte de sinal carga

INTERFACES DIGITAIS

□

Necessidade da padronização de Interfaces Digitais:

■ A transferência de dados entre equipamentos DTEs e/ou

DCEs utiliza taxas, alcances e propósitos diversos;

■ A característica elétrica do sinal deve respeitar cada aplicação;

■ Interoperabilidade e universalização das conexões

■ Devido aos fios expostos nas conexões entre IDs, ruídos externos são captados;

■ Necessita definir:

□ Características mecânicas

□ Descrição funcional dos sinais utilizados

□ Características Elétricas (esta define o padrão “comercial”)

INTERFACES DIGITAIS

INTERFACES DIGITAIS

INTERFACES DIGITAIS

Solução adicional para minimizar ruídos: Sinais diferenciais (balanceados)

Pinos correspondentes no conector da ID Gerador não balanceado Gerador balanceado com sinal diferencial

Receptor diferencial

Receptor diferencial balanceado

Ex. circuito balanceado Ex. circuito não balanceado

Saída

S+R Ruído (R) Sinal (S)

Sinal (S)

Saída S

INTERFACES DIGITAIS

Sinais diferenciais: fontes em ambos os fios, porém defasadas de 180º Resultado: Eliminação expressiva dos ruídos na recepção!

INTERFACES DIGITAIS

Sinais não diferenciais: Usam GND comum para todos os sinais da ID

□

Normatização das IDs:

■ Necessário definir limites elétricos para que um sinal seja considerado “1” ou “0” lógico

■ A Associação da Indústria Eletrônica (EIA) definiu

padrões como os Recomendation Standart (RS) RS232, RS485, RS423 etc...

■ Circuitos balanceados (diferenciais) ou não e as taxas em bps aplicáveis são as bases da criação dos dos

padrões. Ex.: RS530, V.35 estabelecem circuitos mistos diferenciais e não diferenciais para altas taxas.

■ As mais utilizadas nos circuitos de dados são RS232, RS485, V.35, V.36 e G.703.

□

Normatização das IDs: Premissas Básicas

■ A necessidade de troca de informações em geral é para localidades distantes

■ O modelo básico de comunicação de dados prevê então DTEs Distantes

■ Se há meio de transmissão entre DTEs, há DCEs obrigatoriamente

■ Os DCEs regem todo o controle sobre a camada física e o compasso (sincronismo) entre os DTEs

■ Toda interface digital portanto deve prever uma

padronização elétrica, mecânica e funcional para uma conexão entre DTE-DCE

■ De forma elementar, um pino da ID que é fonte no DTE será carga no mesmo pino no DCE e vice-versa. Nasce o conceito de cabo pino-à-pino (ou cabo direto ou 1:1)

□ Normatização das IDs: Exemplo do Modelo Elétrico de um Circuito fonte-carga do TD da RS232 (padrão CT1XX)

R₀ R L C L C 0 V_L E_L V 0 T E R M I N A D O R D R I V E R origem destino fonte carga TD CT103 Pino 2 da ID Pino 7 da ID _Cabo lógico

INTERFACES DIGITAIS

INTERFACES DIGITAIS

□ Grupo de sinais (circuitos)

PARA NOSSO ESTUDO!

Em uma comunicação que usa todos os sinais ao lado:

□ O TD só é liberado se CTS, DSR, DCD, TC e RC estiverem presentes □ O RD só é liberado se RTS, DTR e TCKE estiverem presentes RC TC TCKE DCD DTR DSR CTS RTS RD TD GND Terra Sinal X DTE 113 X -102 X DTE 108 X X Grupo sincro. X X X X Grupo controle X Grupo refer. DCE 115 DCE 114 DCE 109 DCE 107 DCE 106 DTE 105 X DCE 104 X DTE 103 -101 Grupo dados Origem CT

INTERFACES

DIGITAIS

□ Grupo de sinais (circuitos) Mais importantes X X X Grupo sincro. X X X X X X X Grupo controle X X Grupo refer. X TEST 142 TCKE 113 X -111/ 112 X RI 125 X LDR 140 DTR 108 X LAL 141 RC 115 TC 114 DCD 109 GND 102 DSR 107 CTS 106 RTS 105 X RD 104 X TD 103 Terra 101 Grupo testes Grupo dados Sinal CT

INTERFACES DIGITAIS

□

Interface RS232

INTERFACES DIGITAIS

INTERFACES DIGITAIS

□

Exemplo da função dos sinais da ID em uma linha discada

continuação...

INTERFACES

DIGITAIS

□ Resumo dos circuitos da interface digital RS232 e RS232C (V.24) (CANAL PRINCIPAL) □ Todos os sinais não-diferenciais e limitados em 20Kbps (V.28) □ Aplicações Síncronas ou assíncronas MODEM EM TESTE DCE TEST 142 25 -RELÓGIO DE TRANSMISSÃO EXTERNO DTE TCKE 113 24 -SELEÇÃO DE TAXA DE TRANSMISSÃO DTE/DC E -111/112 23

-INDICADOR DE CHAMADA (RING) DCE RI 125 22 9 COMANDO DE LDR DTE -140 21

-TERMINAL DE DADOS PRONTO DTE DTR 108/2 20 4 COMANDO DE LAL DTE -141 18 -RELÓGIO DE RECEPÇÃO DCE RC 115 17 -RELÓGIO DE TRANSMISSÃO DCE TC 114 15 -ALIMENTAÇÃO EXTERNA DCE -12V -10 -ALIMENTAÇÃO EXTERNA DCE +12V -9 -PORTADORA DETECTADA DCE DCD 109 8 1 TERRA DIGITAL -GND 102 7 5 MODEM PRONTO DCE DSR 107 6 6

PRONTO PARA TRANSMITIR DCE

CTS 106

5 8

PEDIDO PARA TRANSMITIR DTE RTS 105 4 7 DADOS RECEBIDOS DCE RD 104 3 2 DADOS TRANSMITIDOS DTE TD 103 2 3 TERRA DE PROTEÇÃO -Terra 101 1 -FUNÇÃO ORIGEM SINAL CIRCUITO (CT) PINO DB25 PINO DB9 Pinout – relação da posição dos pinos com seus

respectivos sinais para o padrão mecânico

INTERFACES DIGITAIS

□ Interface V.35

■ Aplicações exclusivamente síncronas

■ Velocidades acima de 48Kbps e até 2Mbps

■ Grupo de sinais de dados e Sincronismo São diferenciais (V.35)

■ Grupo de sinais de controle não diferenciais (V.28)

■ Conector padrão M.34 (ISO2593)

□ Interface V.36

■ Aplicações exclusivamente síncronas em ambientes ruidosos

■ Velocidades acima de 48Kbps e até 2Mbps (RS449)

■ Exceto os grupos de teste, os demais sinais são diferenciais (V.11)

INTERFACES DIGITAIS

□ Conectores das interfaces V.35 e V.36 (referência tipo Macho)

INTERFACE

V.35

□ Pinouts padrões RELÓGIO DE RECEPÇÃO DCE RTa RTb 115 6 19 17 9 V X RELÓGIO DE TRANSMISSÃO DCE STa STb 114 3 16 15 12 Y AA/aa RELÓGIO DE TRANSMISSÃO EXTERNO DTE TTa TTb 113 11 24 24 11 U W PORTADORA DETECTADA DCE RR 109 10 8 F TERMINAL PRONTO DTE DT 108 -20 H MODEM PRONTO DCE DM 107 9 6 E PRONTO PARA TRANSMITIR DCE CS 106 7 5 D PEDIDO PARA TRANSMITIR DTE RS 105 5 4 C DADOS RECEBIDOS DCE RDa RDb 104 4 17 3 16 R T DADOS TRANSMITIDOS DTE SDa SDb 103 2 15 2 14 P S TERRA DIGITAL -S.GND 102a 102b 13 7 23 B TERRA DE PROTEÇÃO -P.GND 101 1 1 A FUNÇÃO ORIGEM SINAL Circuito (CT) PINO DB25 TELERÁS PINO DB25 ISO2110 PINO M34 ISO2593

INTERFACE

V.36

□ Pinouts padrões RELÓGIO DE RECEPÇÃO DCE RTa RTb 115a 115b 6 19 17 9 8 26 RELÓGIO DE TRANSMISSÃO DCE STa STb 114a 114b 3 16 15 12 5 23 RELÓGIO DE TRANSMISSÃO EXTERNO DTE TTa TTb 113a 113b 11 24 24 11 17 35 PORTADORA DETECTADA DCE RRa RRb 109a 109b 10 22 8 10 13 31 TERMINAL PRONTO DTE DTa DTb 108a 108b -12 30 MODEM PRONTO DCE DMa DMb 107a 107b 9 21 6 23 11 29 PRONTO PARA TRANSMITIR DCE CSa CSb 106a 106b 7 20 5 13 9 27 PEDIDO PARA TRANSMITIR DTE RSa RSb 105a 105b 5 18 4 19 7 25 DADOS RECEBIDOS DCE RDa RDb 104a 104b 4 17 3 16 6 24 DADOS TRANSMITIDOS DTE Sda SDb 103a 103b 2 15 2 14 4 22

TERRA DIGITAL (DE SINAL) -S.GND a S.GND b 102a 102b 13 7 23 19 20 TERRA DE PROTEÇÃO -P.GND 101 1 1 1 FUNÇÃO ORIGEM SINAL Circuito (CT) PINO DB25 TELERÁS PINO DB25 ISO2110 PINO DB37 ISO4902

INTERFACES DIGITAIS

□

Interface RS485

■

Sinais diferenciais balanceados com saída tri-state

■

Conectada em barramento de 2 (half-duplex) ou 4

fios (full) com até 4000 pés

■

Obrigatório o uso de protocolos para endereçar os

dispositivos

■

Adequada para redes multiponto com até 32

dispositivos em 2 fios com driver padrão (utilizando

repetidores ou drivers especiais é possível muito

mais!)

INTERFACES DIGITAIS RS485 @2 FIOS

Multiponto

half-duplex

até 256

pontos

Multiponto

half-duplex

até 256

pontos

INTERFACES DIGITAIS

□

Interface G.703

■ Um único sinal codificado em cada par de fios de entrada/saída = Interface mecânica simplificada!

■ Usa código HDB3 para 2Mbps (75Ω)

□ Padrão G.704 define estrutura do sinal multiplexado

■ 32 canais de 64 kbps – quadro 32bytes – 125us, ciclo 4ms ■ As duas normas juntas G703/G704 são conhecidas como E1

□

Padrões mecânicos G.703

□ Cabos lógicos

■ Seu custo é relevante e obrigatório na infra-estrutura.

■ Má qualidade dos componentes ou de sua construção afeta o desempenho e confiabilidade dos circuitos de dados.

■ Todos os sinais possuem um pino de origem no DTE ou DCE

■ Devem interligar adequadamente cada par de equipamentos respeitando basicamente:

□ Não ligar pinos de origem com outros de origem □ Não ligar pinos de destino com outros de destino □ Operação funcional do par origem/destino

■ Cabos acima de 15m devem possuir malha ou fita de blindagem

■ Para interfaces com sinais diferenciais cabos devem ser

preferencialmente pareados (especialmente se > 15m)

■ Utilizar a quantidade de pinos (pinout) realmente

necessária na ID