Docsity
Docsity

Prepare-se para as provas
Prepare-se para as provas

Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity


Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos para baixar

Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium


Guias e Dicas
Guias e Dicas

redes para automação, Notas de estudo de Engenharia de Manutenção

senai - senai

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010
Em oferta
30 Pontos
Discount

Oferta por tempo limitado


Compartilhado em 11/05/2009

fabio-oliveira-29
fabio-oliveira-29 🇧🇷

5

(1)

2 documentos

1 / 71

Documentos relacionados


Pré-visualização parcial do texto

Baixe redes para automação e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Manutenção, somente na Docsity! Av. Almirante Saldanha da Gama, 145 CEP: 11030-401 - Ponta da Praia - Santos - SP Fone: (13) 3261-6000 - Fax: (13) 3261-2394 www.sp.senai.br/santos SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Escola SENAI “Antônio Souza Noschese” UFP 2.01 Redes de Automação Treinamento Petrobrás 1ª parte Redes de Automação – Treinamento Petrobrás  SENAI-SP, 2006 Trabalho elaborado pela Escola Senai “Antônio Souza Noschese” Coordenação Geral Waldemar de Oliveira Júnior Equipe responsável Coordenação Benedito Lourenço Costa Neto Elaboração Carlos Alberto José de Almeida Fábio Lobue dos Santos Revisão Rosária Maria Duarte Parada Escola SENAI “Antônio Souza Noschese” Av. Almirante Saldanha da Gama, 145 CEP: 11030-401 – Ponta da Praia – Santos-SP Fone (13) 3261-6000 – Fax (13) 3261-2394 Internet: senaisantos@sp.senai.br Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 1/67 1 Vias de Transmissão de Sinais Digitais Conceitos Sinal elétrico: Chamamos de sinal elétrico a toda diferença de potencial que se manifeste num circuito; caso esse potencial permaneça constante no tempo, é chamado de sinal contínuo, caso contrário, é chamado de sinal variável. Um sinal elétrico variável pode ser classificado, quanto ao modo de sua variação no tempo, em sinal analógico e sinal digital. Sinais analógicos: São aqueles para os quais a variação de tensão pode assumir quaisquer valores de tensão entre um instante e outro, como por exemplo, um sinal elétrico entregue a um alto - falante por um amplificador de áudio. Sinais digitais: São aqueles para os quais a variação de tensão é permitida dentro de certos valores discretos, ou seja, uma quantidade finita de valores entre dois instantes, como um sinal elétrico proveniente da leitura de um disco laser, por exemplo. Os sinais digitais podem ser binários, caso os valores discretos de tensão possíveis de serem assumidos sejam apenas dois, como é o sinal elétrico utilizando em Lógica Digital TTL que admite apenas dois níveis de tensão, 0v e 5v. Tipos de sinais. As vantagens de se utilizar um tipo de sinal sobre outro, para a transmissão de dados, irá depender apenas da aplicação. Em telecomunicação, utiliza-se muito a transmissão analógica; já em automação industrial é mais comum encontrar-se a transmissão digital. Entretanto, com o avanço tecnológico, existe uma certa tendência a se utilizarem sinais digitais mesmo em sistemas que exibem naturalmente uma característica analógica, como telefone e TV, com o emprego de conversores analógicos - digitais e digitais - analógicos. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 2/67 História da transmissão de sinais A dispersão do Homem sobre o planeta Terra e a necessidade de se sentir acompanhado conduziu à invenção de meios de comunicação à distância. Nos alvores pré-história o Homem não dispunha senão da voz para comunicar à distância. Depressa se constatou que o alcance da voz era muito reduzido e lançou-se mão da percussão do tambor, segundo um código simples, perdendo qualidade na transmissão, mas ganhando um alcance maior. A utilização de fogueiras permitia a comunicação a distâncias superiores a 20 quilômetros, mas o código era muito elementar e o conteúdo da mensagem muito incipiente. Uma solução de compromisso entre qualidade e alcance foi conseguida pela utilização de estafetas. Em 1794, Chappe inventa o telégrafo óptico que, utilizando um código elaborado, permitiu a ligação telegráfica regular entre Paris e Lille transmitindo mensagens completas num intervalo relativamente curto, isto se não houvesse nevoeiro, se não fosse noite ou se o encarregado do posto de retransmissão estivesse presente e não se enganasse. A descoberta da eletricidade permitiu a Samuel Morse inventar o telégrafo "por fios" em 1832. A mensagem completa era transmitida a grandes distâncias e instantaneamente, segundo um código binário (impulsos longos e curtos = traços e pontos), denominado alfabeto Morse. A recepção da mensagem apenas dependia da presença do telegrafista de serviço junto do aparelho receptor. O quantitativo de erros estava diretamente correlacionado com a aptidão profissional de cada um dos telegrafistas que atuavam como emissor e receptor da mensagem. Em 1844 é construída a primeira linha telegráfica ligando Baltimore e Nova York. Em 1850 realiza-se uma tentativa para lançar um cabo telegráfico submarino entre a França e a Inglaterra e, em 1866, a Nova Inglaterra e a Irlanda são ligadas através de um cabo telegráfico submarino encurtando-se assim a distância entre o continente Americano e a Europa. Em 1876, Graham Bell inventa o telefone permitindo a transmissão da voz à distância sob a forma de impulsos elétricos analógicos. Os utentes passam a emissores e receptores de mensagens em alternância sobre uma linha telefônica. Cedo se verificou que a distância a que se podia estabelecer a comunicação telefônica era inferior à disponível no telégrafo de Morse. Esta restrição era devida a fenômenos de auto-indução elétrica e geração de correntes parasitas que, progressivamente, foram sendo eliminados pela utilização de novas técnicas. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 3/67 Características de sistemas de comunicação de dados digitais Sistemas de comunicação de dados digitais estão baseados no envio de informações (letras, números ou símbolos especiais) de um ponto a outro através da utilização de sistemas binários de codificação. Sinais digitais possuem “protocolos”, os quais devem possibilitar a correta conversação entre o equipamento emissor e receptor. Essa linguagem comum é dada por uma interface, um conjunto de normas e especificações que determinam as características do sinal. Um componente intrínseco sem o qual um sistema de comunicação não se constitui é sua via de comunicação. Hoje em dia, em sistemas industriais são utilizadas basicamente três tipos de vias: · Fios ou pares condutores. · Rádio transmissão. · Fibra óptica. Transmissão através de par condutor Os cabos elétricos são, em geral, os meios mais utilizados na comunicação de sinais digitais. Possuem características de construção diferenciada de forma a atender as diversas características de impedância exigidas pelos diversos equipamentos disponíveis no mercado. Cabo de pares trançados não blindados ( UTP ): Quando sinais CA ou pulsantes são transmitidos em um par de fios de um cabo multipar, é possível que se sobreponham sinais em pares adjacentes. Isto é chamado cross-talk. Para prevenir isto, cada par no cabo deve ser trançado. A trança cancelará os sinais não desejados. Cabo UTP. Cabo de pares trançados blindados ( STP ): Tem a mesma característica do cabo UTP, com o acréscimo de um malha de fios metálicos ou material poliéster metalizado, normal mente combinado com fio de dreno Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 6/67 Ligação de um protetor de surto em paralelo à via condutora. A ligação em paralelo tem o inconveniente de que, após a queima do protetor, caso haja novos surtos, não existirá proteção ativa. Protetores de surto. Os isoladores têm a função de isolar um determinado circuito externo do equipamento o qual deseja-se proteger, alguns isoladores, como os galvânicos, proporcionam uma certa atenuação a ruídos, além das suas principais funções que são acoplar circuitos que porventura sejam incompatíveis e proteger o equipamento. Isolador galvânico. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 7/67 Os acopladores ópticos têm a função básica de proteger partes sensíveis de um dispositivo contra surtos que possam exceder o valor máximo suportável pelo equipamento, comprometendo assim sua integridade. Em geral, utilizam-se acopladores ópticos para proteção de entradas discretas (digitais) de equipamentos. Os acopladores ópticos são constituídos basicamente de um foto transistor e um diodo emissor de luz, de forma que o sinal acoplado é isolado completamente da fonte emissora. Placa com acopladores ópticos. Transmissão através de sistemas de rádio Um sistema de rádio comunicação é constituído basicamente por equipamentos de rádio transcepção e antenas. Em geral, os dados transmitidos modulam portadoras analógicas de faixas de freqüência distintas. Por isto, também são utilizados moduladores e demoduladores de dados que muitas vezes são partes integrantes de um mesmo equipamento, constituindo o que podemos chamar de rádio-modem. Rádio modem industrial. Através de sistemas de comunicação de dados podemos desenvolver muitas topologias, que irão definir algumas características do sistema de rádio comunicação como velocidade e imunidade a ruído. Basicamente podemos ter as seguintes topologias: Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 8/67 Sistema de rádio comunicação convencional: O sistema de rádio comunicação convencional possibilita transmissão e recepção de forma alternada, nunca simultânea. Esta característica deve-se ao fato de os transmissores e receptores do equipamento transceptor trabalharem em uma mesma freqüência. Uma vez emitida uma portadora através de um canal de freqüência, este canal não poderá ser ocupado, sob o risco de interferência, até que a transmissão emitida seja concluída. É um sistema de transmissão simples, mas que devido a sua simplicidade, exige que o protocolo utilizado trate os sinais de controle para que seja possível um gerenciamento da transmissão e recepção. O canal de freqüência utilizado não poderá ser compartilhado por uma outra rede, o que limita sua extensão de atuação. Sistema de rádio comunicação com utilização de duas freqüências: É constituído basicamente pelas mesmas componentes do sistema convencional, porém, os transceptores utilizam freqüências distintas para transmissão e recepção o que possibilita transmissão e recepção simultânea dos dados. Um sistema de rádio comunicação com utilização de duas freqüências acrescenta velocidade quando comparado aos sistema convencional e também demanda um tratamento menos sofisticado dos sinais de controle do protocolo utilizado. Porém, os canais de freqüência utilizados, continuam não podendo ser compartilhados por outras redes, o que limita mais ainda a sua extensão de atuação. Protetor de surtos para antenas. Sistema de espalhamento espectral: Também conhecido como spread-spectrum. O sistema de espalhamento espectral tem como principal vantagem o compartilhamento de canais de freqüência com um índice de interferência reduzido. Isto é conseguido devido ao fato de que o sistema transceptor alterna continuamente os canais de transcepção permanecendo em cada canal por um tempo bem reduzido, o que possibilita que outras redes compartilhem este mesmo canal através de um sistema semelhante. Basicamente são utilizadas duas técnicas: Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 11/67 Exercícios 1.Cite três vias de comunicação utilizadas na transmissão de dados em redes industriais. 2.Ao montar uma rede de comunicação com a utilização de um cabo flat (fios paralelos), verificou-se que a quantidade de erros nesta rede era muito grande devido a sobreposição de sinais em linhas adjacentes. Qual a solução para este tipo de problema e por que? 3.Devo projetar uma rede de alta velocidade operando em um sistema industrial onde esta fica susceptível a induções provenientes de equipamentos de chão de fábrica, quais os cabos que tenho como opção? 4.Cite os fatores que afetam a propagação de sinais em cabos elétricos. 5. Como pode ser definido e classificado o ruído em cabos de comunicação? Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 12/67 6. Em uma área portuária existem equipamentos de carga e descarga do tipo transtainer que operam equipamentos através de pontes rolantes. A comunicação entre a unidade de controle localizada na base do transtainer e a parte móvel do equipamento é feita através de cabos que precisam ser trocados constantemente devido a rompimentos. Foi solicitada a solução para o problema de troca de informações entre as unidades fixa e móvel do equipamento. Resolva tecnicamente a proposta levando em conta que a distância entre os equipamentos é de quinze metros e há grande interferência de rádio freqüência na região por ser uma área portuária. 7. Levando em conta todos os meios de transmissão apresentados, qual você utilizaria para uma rede que tem uma alta capacidade de transmissão de dados e que interliga equipamentos por uma distância maior que cinco mil metros por áreas susceptíveis a interferência eletromagnética? Por quê? 8. Cite duas razões pelas quais as fibras ópticas não são muito mais difundidas na utilização em barramentos industriais. 9. O sinal elétrico medido na saída de um microfone dinâmico é analógico ou digital? Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 13/67 2 Redes - Topologias A topologia de uma rede de comunicação é o modo como fisicamente os computadores estão interligados entre si. As topologias mais comuns são: Bus, Anel e Estrela. Topologia bus Na topologia Bus, todos os equipamentos partilham uma via comum de tráfego de dados. As vantagens do uso dessa topologia: · Custo reduzido com o cabo de rede, pois esta topologia utiliza um único cabo para interligar os dispositivos. · Facilidade no acréscimo de novas estações de trabalho. As desvantagens do uso dessa topologia: · Qualquer problema no cabo ou em alguma placa da rede, fatalmente irá paralisar totalmente o tráfego. · Sua manutenção nesse caso fica ainda comprometida pelo fato de não se saber exatamente a localização do ponto do cabo ou qual placa da rede com defeito. Topologia bus. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 16/67 3 Redes – Dispositivos de Conexão Uma rede de computadores é basicamente um conjunto de dispositivos microprocessados ligados entre si de forma a possibilitar o armazenamento, recuperação, e partilha de informação pelos seus utilizadores. Os dispositivos envolvidos são: Computadores, servidores, impressoras e dispositivos de armazenamento de dados, entre outros. Numa rede, um nó é um ponto de ligação, distribuição ou ponto terminal. De forma geral, um nó tem a capacidade de processar, reconhecer ou transmitir os dados para outros nós. As redes trouxeram novas facilidades de processamento de informação, permitem utilizar as potencialidades de diversos equipamentos, assim como as capacidades dos seus utilizadores independentemente da sua localização geográfica. Uma rede local permite o processamento de informação de uma forma mais rápida e econômica que anteriormente. É possível reduzir o dinheiro gasto na aquisição de hardware, pois a partilha de periféricos possibilita ter menos e melhores periféricos, desta forma, o tempo necessário à gestão e manutenção do sistema também é reduzido. Uma rede bem concebida permite controlar os acessos aos recursos da rede, desta forma, é possível defender níveis de acesso para os diversos recursos. As redes podem classificar-se quanto à topologia de organização que apresentam, podendo ter uma topologia em barramento, anel, ou estrela. É ainda possível caracterizar as redes quanto à distribuição espacial como sendo redes locais vulgarmente designadas de LAN ( Local Area Network ), redes metropolitanas também designadas de MAN( Metropolitan Area Network ), e por último as redes de grande distribuição geográfica também designadas de WAN ( Wide Area Network ). Uma rede é também caracterizada pela tecnologia que utiliza na transmissão física dos dados, pode utilizar a tecnologia Ethernet, ARCNET, FDDI, Token Ring, etc. Pode ainda caracterizar-se uma rede pelo tipo de dados que transporta (voz, dados, ou ambos), por quem pode utilizar a rede (pública, ou privada), qual a natureza das ligações (telefone, comutação dedicada, sem comutação, ou ligações virtuais), tipos de ligações físicas (fibra óptica, cabo coaxial e fio de cobre). Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 17/67 Consideramos dispositivos de conexão todo equipamento envolvido na transmissão da informação de um ponto a outro da rede, como exemplo de dispositivos de conexão podemos citar: HUB’s, roteadores, bridges, repetidorese e gateways. HUB: O HUB é uma parte importante de um sistema de cabeamento estruturado. Os primeiros tinham o mesmo nível de funcionalidade. Sua principal função era implementar uma configuração em estrela. Os HUB’s atuais permitem, inclusive, gerenciamento de fluxo de dados na rede. Repetidor: Quando deseja-se distâncias superiores as permitidas por um padrão elétrico de transmissão utiliza-se um repetidor, sua função é ligar dois segmentos de rede, regenerando o sinal e permitindo que distâncias maiores sejam atingidas. Bridge: A bridge (ponte) é um dispositivo utilizado para interligar duas redes para que elas atuem como se fossem uma única rede. Atuam no controle de fluxo, detecção e opcionalmente correção de erros de transmissão e endereçamento físico. Sua aplicação está na segmentação de redes extensas de diferentes topologias ou simplesmente para interligação de redes com diferentes tipos de cabos. Roteador: O roteador tem uma função parecida com a da bridge (interligar redes). A diferença é que os roteadores trabalham de maneira mais inteligente. Um roteador conhece os endereços de todos os dispositivos interligados na rede, inclusive de outros roteadores. A principal vantagem deste dispositivo é que ele consegue traçar a melhor rota de envio de dados na rede, diminuindo assim o tráfego intenso. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 18/67 Gateway: Um gateway é um dispositivo que faz a interligação de duas redes que utilizam protocolos diferentes. Proxy: O proxy é um intermediário que atua como cliente/servidor e que permite acesso a redes exteriores a nossa rede. Um proxy funciona como um gateway, a diferença, é que para o usuário, o acesso a rede externa através do proxy é mascarado, ou seja, na realidade, o usuário acessa o servidor e o servidor é que acessa a rede externa. Firewall: É um sistema informático constituído por hardware e software específico, cuja função é reforçar a segurança entre duas redes. O objetivo principal é evitar que dispositivos externos acessem máquinas de um sistema que não estão configuradas para acesso público. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 21/67 Token passing: Neste processo, cada usuário da rede, usando o direito de transmitir ou não, transfere este direito para outro usuário da rede e assim sucessivamente, até o retorno das mensagens do gerenciador de recursos. Supondo uma rede em anel existirá um padrão de bits, circulando através do anel com identificação da estação de destino. Esta estação adiciona sua mensagem na rede e também o endereço da próxima estação de destino e assim sucessivamente. O total de informações que podem ser transmitidas durante a posse do Token é limitada, para que todas as estações possam igualmente compartilhar o cabo. Interrupção (report by exception): Neste modo de comunicação a estação remota monitora os seus valores de entrada e quando detecta alterações significativas, ou valores que ultrapassem os limites definidos, iniciam a comunicação com a estação central e a conseqüente transferência de dados. O sistema está implementado de modo a permitir a detecção de erros e recuperação de colisões. Antes de iniciar a transmissão, a estação remota verifica se o meio de transmissão está a ser utilizado por outra estação, aguardando, se tal suceder, um tempo aleatório antes de efetuar nova tentativa de transmissão. Em caso de colisões excessivas em que o sistema é gravemente afetado, a estação remota cancela a transmissão aguardando que a estação central proceda a leitura dos seus valores através de polling. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 22/67 Exercícios 1. Descreva como funciona o controle de acesso ao meio do tipo polling. 2. O que é determinismo? 3. Assinale verdadeiro (V) ou falso (F) referente ao método de acesso CSMA/CD. ( ) Neste método há um gerenciador de informações que controla cada iniciação de transmissão. ( ) Após detectada uma colisão na rede, as estações responsáveis por esta colisão iniciam imediatamente uma nova transmissão. ( ) O acrônimo “CD” no nome deste método de acesso significa detecção de colisão (collision detection). 4. (Provei 2002) O processo de controle e monitoramento de sistemas complexos envolvendo e interligando diversas áreas de uma planta industrial deve ser monitorado e supervisionado a partir de uma estação central. Um sistema SCADA deve então ser instalado, e, por razões de segurança, uma mensagem de alarme deve ser exibida na tela de supervisão imediatamente após a detecção de qualquer falha no processo, para que o operador da estação central possa executar prontamente a ação de controle apropriada. Assinale a opção que descreve um modo de comunicação viável ao sistema SCADA nessa situação, do ponto de vista técnico e econômico. ( A ) Comunicação por polling ou mestre/escravo, por meio de linha dial up. ( B ) Comunicação por polling ou mestre escravo, por meio de link de rádio. ( C ) Comunicação por polling ou mestre/escravo, por meio de cabos. ( D ) Comunicação por interrupção, por meio de linha dial up. ( E ) Comunicação por interrupção, por meio de link de rádio. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 23/67 5 Protocolos de Comunicação Protocolos de comunicação são convenções ou regras utilizadas por um programa ou sistema operacional para a comunicação entre dois ou mais pontos. Para integrar em rede a diversidade de computadores ou outros dispositivos microprocessados gerados pela filosofia de sistemas abertos, foram criados padrões de camadas para os protocolos. Existem protocolos proprietários e abertos. Protocolo proprietário é aquele cuja tecnologia é propriedade de uma companhia específica, onde não se pode fazer muita coisa a não ser com autorização desta companhia. Já com protocolo aberto, o acesso à especificação é completo e disponível a um preço acessível ou mesmo por preço nenhum. Em outras palavras: pode-se usá-la ou desenvolver produtos que a usam com baixo custo. Modelo ISO/OSI Origem: O modelo OSI (Open System Interconnect) foi criado em 1977 pela ISO (International Organization for Standartization) com o objetivo de criar padrões de conectividade para a interligação de sistemas de computadores. Descrição: Os aspectos gerais dessa conectividade foram divididos em 7 níveis funcionais, facilitando assim a compreensão das questões fundamentais de um processo de comunicação entre programas de uma rede de computadores. Cada nível presta serviços ao nível imediatamente acima e serve-se de serviços prestados pelo nível imediatamente abaixo. A interface entre esses níveis se faz de acordo com procedimentos perfeitamente estabelecidos, conhecidos como protocolos. O modelo ISO/OSI faz uma divisão muito clara das funcionalidades dos níveis de um sistema de comunicação. Ele é de grande auxílio para o entendimento das diversas arquiteturas de comunicação. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 26/67 Camada 6 – Apresentação: A função da camada de apresentação é realizar transformações nos dados a serem transmitidos. Por exemplo: compressão de dados, criptografia, conversão de códigos, etc. Esta camada se preocupa basicamente com o reconhecimento, interpretação e alterações nos dados a serem transmitidos. Camada 7 – Aplicação: Esta camada trata dos protocolos de aplicação propriamente ditos. Não define como a aplicação deve ser, mas sim o protocolo de aplicação correspondente. Oferece aos processos de aplicação os meios para que estes utilizem os recursos fornecidos pelas demais camadas. Os processos de aplicação são o usuário do ponto de vista do modelo OSI. Existem vários padrões definidos para esta camada, sendo compartilhados por um grande número de aplicações. Nesse modelo pode-se notar que as funcionalidades de um sistema de comunicação foram divididas em dois domínios: o da rede, referente à conectividade entre os computadores, descritos pelas camadas 1 a 3 (Física, Enlace e Rede), e o da aplicação, referente à comunicação entre os programas que fazem uso da rede, descrito pelas camadas 5 a 7 (Sessão, Apresentação e Aplicação). A camada 4 (Transporte) é a camada que faz a ligação entre os programas de aplicação e os recursos das redes de computadores. Aplicação Apresentação Sessão Camada 7 Camada 6 Camada 5 Aplicação Transporte Camada 4 Ligação Rede Enlace Físico Camada 3 Camada 2 Camada 1 Rede Divisão das camadas do modelo ISO/OSI. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 27/67 Protocolo orientado a caracter ou a bit Os protocolos podem ser classificados quanto à forma de manipulação de dados em protocolos orientados a caracter e protocolos orientados a bit. Os primeiros consideram que a menor unidade de informação é o caracter (normalmente composto de 8 bits), trabalhando, assim, com caracteres ou blocos de caracteres; os orientados a bit não estão presos ao reconhecimento de caracteres - trabalham com bits ou padrões especiais de bits não necessariamente agrupados de 8 em 8. Uma diferença importante entre esses dois enfoques pode ser verificada quando se necessita realizar uma transferência de arquivo do tipo texto (.doc, .txt, ) e de arquivo do tipo binário (.exe, .com, .obj., .lib); enquanto os arquivos tipo texto costumam utilizar apenas caracteres ditos imprimíveis, como letras, números, símbolos, mais os de formatação de folha, como backspace, line, feed, etc., os arquivos binários não se restrigem apenas a esse conjunto, admitindo qualquer combinação de bits; assim sendo, um protocolo orientado a bit pode tanto manipular arquivos-textos quanto arquivos- binários, enquanto um protocolo orientado a caracter necessita de cuidados especiais para manipular arquivos binários. Controle de Fluxo - XON / XOFF Vamos iniciar estudando controle do fluxo de dados numa transmissão assíncrona. O protocolo que estudaremos é conhecido como XON / XOFF, é orientado a caracter e muito utilizado com Modens, Plotters, etc.; esse tipo de protocolo é também chamado de handshaking de software. Sua especificação é bem simples. Depois de iniciada uma transmissão de dados, o Receptor enviará ao Transmissor o código XOFF quando deseja uma pausa na transmissão de dados, e o código XON quando deseja que a mesma continue. A figura abaixo mostra o diagrama N-S simplificado de um programa de transmissão que utilize este protocolo. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 28/67 Diagrama N-S simplificado de um programa. Costuma-se atribuir o código ASCII equivalente a Control - Q (DC1 ou 11H) para XON e o valor Control - S (DC3 ou 13H) para XOFF. Um problema comum como o XON / XOFF pode ocorrer quando fazemos transmissão de arquivos de texto tipo documentos que utilizam caracteres especiais para indicar texto em negrito, sublinhado, etc., num sistema onde o receptor ecoa os caracteres recebidos pelo transmissor, como uma espécie de verificação contra erros. Caso o texto seja gerado no editor de texto Wordstar, modo documento, ao se utilizar de um trecho sublinhado, o Wordstar automaticamente insere o caracter 13H (coincidentemente o mesmo valor utilizado para XOFF!) para servir de controle no começo e no fim do trecho sublinhado, como pode ser visto na figura abaixo. Código ASCII do Texto Texto 0D 0A 64 69 66 69 63 69 6C 20 13 64 69 7A 65 72 difícil dizer 20 71 75 65 20 66 6F 69 20 62 6F 6E 69 74 6F 13 que foi bonito OD 0A 69 6E 75 74 69 6C 20 63 6F 6E 74 61 72 20 inútil contar 6F 20 71 75 65 20 70 65 72 64 1A 1A 1A 1A 1A 1A o que perdi Assim que for transmitido o caracter 13H, o Receptor o ecoa de volta ao Transmissor que, ao recebê-lo, interpreta-o como XOFF, parando de transmitir e aguardando então um XON para voltar a transmissão. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 31/67 Campo de Controle de Seqüência * Caracterização: Trata-se de um contador que é incrementado a cada Pacote enviado pelo Transmissor para auxiliar o Receptor a detectar perda de Pacotes; esse contador é relativo, ou seja, supondo ser de um byte seu tamanho, a contagem será de 0 a 255 com retorno a zero novamente, repetindo-se indefinidamente. * Tamanho: Costuma ser de um byte ou menor. * Posição no Pacote: Pode ser após o Campo de Identificação e antes do Campo de Dados. Campo de Dados • Caracterização: Possui os dados propriamente ditos, muitas vezes separados por caracteres especiais para indicar início de bloco, fim de bloco ou fim de arquivo. • Tamanho: Pode ser de tamanho fixo ou variável; cada um tem vantagens e desvantagens. • Posição no Pacote: Costuma ser sempre após o Campo de Controle de Seqüência e antes do Campo de Verificação de Erros. Campo de Verificação de Erros • Caracterização: Utilizado para enviar o BCC ou CRC calculado sobre o Campo de Dados somente. • Tamanho: Costuma ser de dois bytes no caso de CRC e Checksum, e de um byte no caso de BCC. • Posição no Pacote: É normalmente colocado no final do Pacote. Uma observação vale aqui: conforme a natureza do Pacote, não se torna necessário utilizar todos os Campos acima descritos; por exemplo, num Pacote de Confirmação de Dados Recebidos, apenas o Campo de Identificação é o que interessa. Os campos podem ter apenas um byte de tamanho e neste caso utilizamos um conjunto de caracteres existentes na Tabela ASCII selecionados para este fim, descritos na tabela abaixo. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 32/67 Abreviação Código ASCII Descrição Uso Comum SOH 01H Start of Header Indica o início de um cabeçalho (header) ou Campo de Identificação. STX 02H Start of Text Indica o início do bloco de dados, e marca o fim do header. ETX 03H End of Text Indica o fim do bloco de dados. EOT 04H End of Transmission Indica fim de uma transmissão quando enviado no lugar de SOH. ENQ 05H Enquiry Quando se está estabelecendo uma ligação, pode significar "Você está me ouvindo?"; durante uma sessão pode significar pedido de identificação ou status atual. ACK 06H ACKnowledge Utilizado quando é feita uma recepção livre de erros. DLE 10H Data Link Escape Utilizado quando se deseja utilizar caracteres com o significado de controle, não de dados. NAK 21H Not ACKnowledge Utilizado quando é feita uma recepção com erros. SYN 22H SYNchoronous idle Utilizado em sistemas síncronos que necessitam manter caracteres na linha, mesmo quando estiver em repouso (idle). ETB 23H End of Transmission Block Indica o final do bloco de dados e a existência de ao menos mais um bloco a ser transmitido. Às vezes é utilizado no lugar de ETX. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 33/67 Formato de Pacotes Como exemplo, vamos verificar como formar pacotes a partir do uso de tais caracteres. A tabela a seguir fornece alguns dos vários formatos possíveis para um Pacote, após a qual apresentamos um gráfico especial utilizado para representar esses - uma prática comum na documentação de um protocolo. Diagrama de Pacotes possíveis. Vamos verificar onde cada tipo de pacote poderia ser utilizado: O pacote tipo 1 pode servir para enviar ao receptor alguma identificação do Transmissor e, ao transmissor, alguma identificação do receptor , se necessário. O pacote 2 pode ser enviado antes da transmissão efetiva de dados, com o nome original do arquivo, no Campo de Dados, que será transmitido. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 36/67 Ao final da transmissão da janela , o Receptor envia a confirmação ou não dos blocos recebidos, após o que o Transmissor procede à retransmissão apenas dos blocos com erros, ou seja, a retransmissão só é feita para os blocos errados, e não para a janela toda. Este método exige maior habilidade do programador, pois o controle de seqüência de janelas é mais sofisticado. Trecho de uma sessão de transmissão. Na transmissão com confirmação bloco-a-bloco, o Receptor realiza uma confirmação a cada bloco recebido; assim, no caso de erro, realiza-se apenas a retransmissão do mesmo. Uma transmissão que utiliza este método é mais lenta que a anterior, porém, é mais fácil de implementar. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 37/67 Transmissão com confirmação bloco-a-bloco. Encerramento da Sessão Esta parte do Protocolo deve trabalhar com as tarefas pertinentes à desconexão ou lógica estabelecida, liberando os canais de comunicação, memória alocada, fechando arquivos e tarefas afins. Exemplo de Transmissão Vamos simular uma sessão de transmissão, utilizando os caracteres ASCII já vistos e os conceitos até agora estudados. Sessão de Abertura Esta parte do protocolo deve obter a certeza da ligação entre Transmissor e Receptor; no exemplo da figura abaixo, isto é obtido pelo envio do caracter ENQ pelo Transmissor até que se obtenha uma resposta positiva do Receptor, no caso um ACK. Este procedimento é chamado também de "sincronização", pois permite que ambos os lados do canal de comunicação preparem-se para o início da transmissão de dados propriamente dita. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 38/67 Sessão de abertura. Sessão de Transmissão Uma vez estabelecida a ligação entre Tx e Rx, deixamos a sessão de Abertura e adentramos na sessão de Transmissão. A figura abaixo mostra um trecho dela, note que o protocolo utilizado é o de confirmação por bloco, observe também o procedimento de retransmissão de pacote com erro (pacote # 6). Sessão de transmissão. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 41/67 Conector paralelo centronics O modelo tradicional de porta paralela, utilizado desde os tempos do XT, é conhecido como "normal" ou SPP (Single Parallel Port). Possui taxa de transferência de 150 Kb/s e é unidirecional. Para a conexão micro-micro ou na conexão de equipamentos externos (como o ZIP Drive), o sistema usa transmissão 4 bits por vez, utilizando sinais de retorno como "busy", "paper out", etc. Este sistema só funciona bem mesmo com impressoras. Para a conexão de ZIP drives e até mesmo impressoras mais rápidas, a porta paralela tradicional é muito lenta, sobretudo porque é unidirecional e utiliza apenas 4 bits de retorno (ou seja, transmite a 8 bits, porém recebe informações a 4 bits por vez). Para resolver este problema, foi desenvolvida a porta paralela avançada ou EPP (Enhanced Parallel Port). Este modelo de porta paralela é bidirecional e atinge uma taxa de transferência de 2 Mb/s. Entretanto, para atingir esta taxa, necessita de um cabo especial, pois o cabo tradicional só comporta uma taxa de até 150 Kb/s. Este cabo é conhecido no mercado como "cabo bidirecional", sendo que sua verdadeira característica não é ser bidirecional, mas sim permitir altas taxas de transmissão. Aumentar a taxa de transferência trouxe um problema: a necessidade de mais atenção por parte do processador. Para resolver isto, desenvolveu-se a porta paralela ECP (Enhanced Capabilities Port). Ela é igual a EPP porém utiliza um canal de DMA, que faz com que a transmissão e recepção sejam feitas sem a intervenção do processador, aumentando o desempenho do micro. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 42/67 7 Comunicação Serial A transmissão serial é o processo pelo qual bit a bit é transmitido de forma seqüencial por uma linha física. O conjunto de um determinado número de bits forma um caractere. . Exemplo de transmissão do caractere ASCII “A” formado pelos bits 01000001011. Velocidade de transmissão A velocidade de uma transmissão digital de dados pode ser referenciada com relação a dois parâmetros: quanto ao fluxo de dados ou quanto à sinalização, ou representação, no meio de comunicação. Com relação ao fluxo de dados, adota-se o conceito de taxa de transferência de bits por unidade de tempo, independente de como esta se processe no meio de comunicação. É calculada como: VTx = [ ]bps T NBitsTx ∆ VTx: Velocidade ou taxa de transmissão sendo, NbitsTx: Número de Bits Transmitidos ∆ T: Intervalo da transmissão em segundos bps: Unidade em bits por segundo Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 43/67 Exemplo: uma transmissão de 12.000 bits em 10 segundos tem velocidade de 1.200 bps, pois VTx = bps200.1 10 000.12 = Esta definição de velocidade pode ser aplicada tanto às transmissões seriais quanto às paralelas. Com relação à velocidade referenciada à sinalização, considera-se que um bit de informação pode ser representado por algum tipo de sinalização (nível de tensão, freqüência, etc...), que é mantida por um fixo e uniforme período, chamado de tempo de bit. O número, então, dessas sinalizações em um segundo, é adotado como velocidade daquela transmissão e foi criada uma unidade especial, o baud, provavelmente em memória a Jean Marie Emile Baudot, funcionário do telégrafo francês, a quem se atribui a criação do código BAUDOT, usado em telegrafia. É comum a referência a este tipo de velocidade como "taxa de baud" ou "baud rate" do sistema. Este tipo de definição é utilizado apenas em transmissões seriais, devido à sua própria característica e origem histórica, ou seja, o Telégrafo. Representação de tempo de bit. Exemplo: -Se Tb = 0,005 s, então a taxa de transmissão é: Taxa = 1/0,005s = 200 bauds ou 200 bps Aqui temos um exemplo onde existe um tipo de sinalização, no caso nível de tensão, para representar cada bit. O cálculo da velocidade é simples quando se conhece o tempo de bit - basta aplicar uma regra de três para se obter o resultado: Se um bit (ou uma sinalização) tem uma duração igual a Tb segundos, quantos bits (ou sinalizações) ocorrerão em 1 segundo? Basta inverter o tempo de bit para se obter o resultado. Neste Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 46/67 hardware sabem que irá se iniciar uma transmissão quando o estado da linha mudar de marca para espaço. Níveis de marca e espaço. O método assíncrono consiste em acrescentar, para cada caracter a ser transmitido, um bit de espaço no início da transmissão, caracterizando a transição da linha de repouso para atividade, e outro bit de marca ao final da transmissão, para garantir a caracterização de uma transição de linha em atividade para repouso. Note que o sincronismo existe apenas durante a transmissão de cada unidade transmitida, ou caracter. Transmissão assíncrona. O bit de espaço no início da transmissão é chamado de "start bit" , o bit de marca ao final é chamado de "stop bit", sendo muito comum utilizarem-se 2 ou 1,5 stop bits em transmissões seriais. Se você achou estranho utilizar 1,5 bit como stop bit, observe que, para os circuitos de hardware, o bit representa um nível de tensão e um tempo (tempo de bit) de permanência dessa tensão; assim sendo, 1, 1,5 ou 2 stop bits representam tempos que os circuitos de hardware devem aguardar para considerar terminada a decodificação dos bits anteriormente recebidos. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 47/67 Start e stop bits. Transmissão síncrona: Este tipo de transmissão pode ser utilizado tanto em transmissões seriais quanto paralelas; ele exige a existência de um sinal especial, gerado normalmente pelo Transmissor, que garanta o sincronismo entre os circuitos de hardware do Receptor, esse sinal é chamado de relógio, ou "clock", ou simplesmente de sinal de Sincronismo, ou apenas "sinc" para abreviar. Este sinal garante a interpretação correta dos bits e mantém o sincronismo ao longo de toda a transmissão e não apenas durante o envio de um caracter, como é o caso da transmissão assíncrona. Transmissões paralela e serial síncronas. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 48/67 No caso das transmissões seriais, costuma-se adotar ainda uma seqüência especial de bits chamada de moldura, ou "frame", antes da transmissão do pacote de dados propriamente dita, de modo a assegurar que os circuitos de hardware possam decodificar corretamente o pacote de dados pela simples identificação deste "frame". Frame e sinal de sincronismo. Com relação às vantagens e desvantagens de um método sobre outro, é fácil verificar que a transmissão síncrona exige ao menos uma via a mais no meio de comunicação para o sinal de sincronismo, o que aumenta os custos; por outro lado, a transmissão assíncrona, feita à mesma velocidade de uma síncrona, tende a ser menos eficiente porque insere ao menos dois bits por caracter transmitido. Tanto uma técnica quanto outra podem ser encontradas em um ambiente de automação. Sentidos de transmissão Em um sistema de comunicação de dados, podemos sempre identificar um canal de comunicação tendo em suas extremidades elementos que trocarão informações. Quanto ao sentido de transmissão, esse canal pode ser classificado como: Simplex: São canais em que a comunicação se processa em um único sentido. Isto é, a um dos terminais cabe a função de transmissão enquanto ao outro cabe a função de recepção. Um sistema de rádio difusão comercial e um receptor AM/FM doméstico pode ser considerado um sistema simplex. Exemplo transmissão simplex. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 51/67 RTS (request to send): Requisição para envio de dados. CTS (clear to send): Livre para enviar. RI (ring indicator): Indicador de chamada. Descrição dos pinos dos conectores utilizados no padrão RS 232. Os sinais RTS e CTS são utilizados para controle do fluxo de dados, em transmissões assíncronas estes sinais permanecem constantemente habilitados, entretanto, quando o equipamento de transmissão de dados, é conectado a um dispositivo que permite comunicação através de várias linhas simultâneas ou para dispositivos em que a portadora não pode ser constantemente transmitida (por exemplo, rádio modems), o sinal RTS é utilizado para habilitar a transmissão da portadora. Os sinais de clock (encontrados apenas no conector DB25, nos pinos 7,17 e 24), são sinais utilizados apenas em transmissões síncronas. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 52/67 Cabos de comunicação Tipicamente, temos dois tipos básicos de comunicação no padrão RS 232: De um equipamento terminal de dados para outro e de um equipamento terminal de dados para um equipamento de comunicação de dados. Os cabos utilizados para estes dois tipos de comunicação são interligados como segue: Cabo para conexão cross over DB25 pinos no padrão RS 232. Cabo para conexão sem inversão DB25 pinos no padrão RS 232. Estes cabos atendem uma grande gama de dispositivos desenvolvidos para comunicação serial, porém, nada impede que alguns dispositivos utilizem diferentes cabos de comunicação em decorrência de características de hardware ou das outras camadas do protocolo utilizado. Para composição de cabos com outros tipos de conectores utilizados no padrão RS 232, deve-se orientar através da descrição dos sinais de cada pino, visto que para conectores diferentes, a ordem da pinagem também é alterada. Conceito de barramento diferencial balanceado Barramentos são as vias de comunicação por onde trafegam os dados. Um barramento diferencial balanceado é aquele em que um fio de comunicação utiliza um outro fio para transmissão complementar, ou seja, os dados transmitidos em uma fio são Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 53/67 complementares aos dados transmitidos no outro. Porém, isto não significa que um fio será a referência do outro. Ambos compartilham um elemento terra comum. Esta característica implica em algumas vantagens como imunidade a ruídos (já que os dados complementares garantem a chegada do mesmo dado em uma amplitude e seu complemento) e característica de alta impedância do barramento, o que implica na possibilidade de se atingir uma grande distância de transmissão como velocidades relativamente altas. O padrão RS 422 É a conexão serial utilizada tipicamente em computadores Apple Macintosh. Este padrão apresenta grande imunidade a ruído quando comparado com RS 232. Isto se deve à transmissão diferencial que utiliza duas linhas para transmissão e duas para recepção. Neste tipo de transmissão o nível lógico 0 é associado a tensão de 5 Vcc, enquanto o nível lógico 1 é associado à tensão – 5 Vcc. Encontramos em várias aplicações, principalmente em interconexões de grande distância, o uso do padrão RS 422. Suas principais características são: - A comunicação é feita sempre no processo mestre escravo, sendo que o computador central faz o papel de mestre e os periféricos se comportam como escravos. Isto significa que todo o gerenciamento de comunicação será produzido pelo computador central. - Devido as suas características de barramento diferencial balanceado, sua saída pode ficar em estado de alta impedância, com isto conseguimos grandes distâncias com altas taxas de comunicação. - A linha de comunicação pode ter vários equipamentos conectados em paralelo (sistema multidrop). Conexão multidrop para o padrão RS 422. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 56/67 Exemplos de topologias comuns. Dentre aos padrões apresentados, cabe ao projetista escolher qual é o tipo ideal de configuração de sua rede, os recursos e características básicas de cada uma são mostrados no quadro abaixo. EIA RS-232 EIA RS-422 EIA RS-485 Taxa de transmissão 19200 bps (max.) 10 Mbps (max.) 10 Mbps (max.) Distância de transmissão 15 m (max.) 1200 m (max.) 1200 m (max.) Processo Desbalanceado Diferencial Balanceada Diferencial Balanceada Transmissores 1 1 32 Receptores 1 10 32 Princípio Full-Duplex, Ponto-a-Ponto Full-Duplex, Multidrop Half-Duplex, Multidrop Síntese comparativa entre os padrões apresentados. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 57/67 Exercícios 1. Desejo estabelecer comunicação entre um microcomputador padrão IBM-PC, instalado em uma sala de operação, e dois módulos de aquisição microprocessados, um instalado a uma distância de 500 metros da sala de operação e outro a uma distância de 1700 metros. Supondo que o padrão de comunicação que os módulos utilizam é o RS 485, faça o esquema desta rede, identificando os seus componentes essenciais e em que parte do barramento encontro cada padrão de comunicação. 2. Cite uma aplicação de transmissão paralela de dados. 3. Defina protocolos de comunicação? 4. O que é um protocolo de comunicação proprietário? 5. Referente à sistemas de comunicação seriais assinale falso(F) ou verdadeiro(V): ( ) A melhor topologia para desenvolvimento de uma rede no padrão RS 485 é a chamada Daisy-Chain. ( ) O Padrão RS 232 C trabalha com um barramento diferencial balanceado. ( ) O padrão RS 485 suporta mais de um mestre em seu barramento. ( ) O padrão RS 422 suporta apenas o tipo de comunicação half-duplex. 6.Como se processa a comunicação do tipo full-duplex? 7. Possuo um módulo de aquisição microprocessado, o qual desejo conectar a um microcomputador padrão IBM-PC a uma distância de 3 metros. Supondo que irei utilizar apenas um módulo de aquisição e que este módulo pode trabalhar sem o uso de conversores com qualquer padrão serial de comunicação, qual padrão você escolheria? Por que? 8. Explique em que consiste um barramento diferencial balanceado de dados: Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 58/67 9. Numa transmissão Serial Assíncrona, onde o nível lógico "O" vale -5v e o nível "1" vale +5v, foram transferidos 500 caracteres ASCII de 8 bits em 0.5 segundo. Qual velocidade da transmissão? Se a transmissão fosse Síncrona, sem usar frames, os mesmos bytes serão transferidos em um tempo maior ou menor? Justifique. 10. O que é um protocolo de comunicação aberto? 11. Referente à estrutura de protocolos de comunicação, associe: ( ) Camada de rede a. Permite gerenciamento de passagem de tokens e recuperação de erros. ( ) Camada de transporte b. Garante que um pacote de informações chegue ao seu destino na ordem correta. ( ) Camada de apresentação c. Realiza transformações nos dados a serem transmitidos (criptografia, compressão de dados, etc...). ( ) Camada de sessão d. Compreende as especificações do hardware utilizado na rede. ( ) Camada física e. Sua principal funcionalidade é a adição da capacidade de roteamento e endereçamento de informações na rede. 12. Como se processa a comunicação do tipo half-duplex? 13. (Provei 2002) Um técnico em instrumentação pretende implementar uma forma de comunicação entre um microcontrolador e um computador do tipo PC. Para isso, ele resolveu utilizar uma interface do tipo RS-232 e, antes de iniciar o projeto da interface e o programa de controle da mesma para o microcontrolador, ele definiu as seguintes especificações para o sistema: Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 61/67 Paridade de caracter Neste método é calculado um bit adicional, chamado de paridade, para cada caracter transmitido. O valor deste bit de paridade (se "1" ou "0") é calculado conforme se deseje trabalhar com Paridade Par ou Ímpar, de acordo com a seguinte regra: Paridade Par: escolhe-se o bit de modo que ocorra, no caracter considerado mais o próprio de paridade, uma quantidade par de bits "1". Paridade Ímpar: escolhe-se o bit de modo que ocorra, no caracter considerado mais o próprio de paridade, uma quantidade ímpar de bits"1". A tabela a seguir fornece alguns exemplos. Caracter Código ASCII Bit de Paridade para Paridade Par Bit de Paridade Paridade Ímpar A 0100 0001 0 1 U 0111 0101 1 0 8 0011 1000 1 0 $ 0010 0100 0 1 Exemplos do sistema de paridade. O cálculo do bit de paridade par coincide com aquele executado pela função Ou- Exclusivo, vista na tabela abaixo; assim, para calcular um bit de Paridade Par, basta realizar essa operação sobre todos os bits de dados considerados, isto é muito conveniente pois esse cálculo pode ser feito rapidamente por circuitos Ou-Exclusivos de hardware. Bit 21 Bit 20 Operação XOR 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Cálculo de bits de paridade pela função xor. A eficiência do método da paridade não é muito grande pois como ele se baseia num par de bits (1 e 0) para reportar uma relação também binária (par, ímpar), caso ocorra um número par de erros ou inversões acidentais, os erros não são detectados. A tabela abaixo contém uma série de exemplos demonstrando essa fragilidade. Na coluna Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 62/67 Transmitido temos o byte e o correspondente bit de Paridade Par, na coluna Recebido, a simulação de um erro (inversão de bit). Transmitido Recebido Conclusão verificando o bit de Paridade 0110 0000 0 0110 0000 0 Nenhuma inversão: n o par de 1s, paridade certa. 0110 0000 0 1110 0000 0 Uma inversão: n o par de 1s, o erro é detectado. 0110 0000 0 1110 1000 0 Duas inversões: no par de 1s, o erro não é detectado. 0110 0000 0 1110 1010 0 Três inversões: n o ímpar de 1s, o erro é detectado. Eficiência do sistema de paridade de caracter. Apesar da fragilidade, o método é muito utilizado pela simplicidade de cálculo. Em transmissões seriais assíncronas é muito utilizado acrescentando-se o bit de paridade após o BMS, como pode ser visto abaixo. Paridade em transmissão assíncrona. O método da paridade é também muito utilizado em placas de memória RAM, para checar se o seu conteúdo foi adulterado ou não. Paridade de bloco A paridade de bloco segue a mesma idéia da paridade de caracter, sendo, porém, que a operação é feita nos bits de um bloco de caracteres, cujo tamanho é escolhido conforme a conveniência, resultando num caracter de paridade. O caracter de paridade ainda é conhecido como BCC de "Block Check Caracter", ou caracter de verificação de bloco; abaixo temos um exemplo de cálculo e uma simulação de erro para verificar a eficiência. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 63/67 Transmitido Recebido Mensagem Duplo erro em um caracter Duplo erro em dois caracteres J 0100 1010 0100 1010 0100 1010 U 0111 0101 0111 0101 0111 0011 F 0100 0110 0100 0000 0100 0000 G 0110 0111 0110 0111 0110 0111 BCC calculado e enviado pelo Transmissor 0001 1110 0001 1110 0001 1110 BCC calculado pelo Receptor para comparação com aquele enviado pelo Transmissor: 0001 1000 (erro detectado) 0001 1110 (erro não detectado) Paridade de bloco. Método de paridade: Como pode ser visto, a eficiência do método também não é muito grande, estando sujeito a erros: o receptor não conseguiu descobrir os erros duplos em dois caracteres. Podem-se unir os dois métodos já vistos, utilizando o bit e o caracter de paridade. Quando assim feito, os bits de paridade gerados são conhecidos com VRC, de "Vertical Redundancy Check", e o Caracter de Paridade como LRC, de "Longitudinal Redundancy Check" mas ainda assim continuaríamos com possíveis erros não-identificáveis. Mensagem Bit de paridade ou VRC J 0100 1010 1 U 0111 0101 1 F 0100 0110 1 G 0110 0111 1 Caracter de Paridade ou LRC 0001 1110 0 União dos dois métodos. Checksum - Verificação da soma Este tipo de verificação é feito também sobre um bloco de dados, como o BCC, sobre o qual é feita uma soma binária comum entre todos os caracteres. O resultado dessa soma é utilizado como caracter de verificação, neste caso chamado de checksum. Neste método, costuma-se truncar o tamanho do checksum em bits da soma para um valor máximo, visto que por este método o tamanho em bits da soma, ou do checksum, depende do tamanho do bloco somado. É um método eficaz para detectar os erros nos quais o método da paridade falha, mas não é perfeito para combinação de erros aleatórios, como a tabela abaixo nos mostra. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 66/67 1. Paridade de caracter: Gera um bit de verificação pela aplicação da regra de paridade nos bits de um caracter; não detecta duplos erros nos bits; simples de calcular (XOR). 2. Paridade de bloco (BCC): Gera um caracter de verificação de tamanho fixo, pela aplicação da regra de paridade nos bytes de um bloco de dados, sujeito também a erros duplos de bits em duplos bytes; simples de calcular. 3. Paridade composta: Utiliza paridade de bloco (LRC) e paridade de caracter (VRC), mais eficiente que os anteriores mas também sujeito a falhas. 4. Método de soma (CheckSum): Gera um caracter de verificação de tamanho variável pela simples soma binária dos bytes em um bloco de dados, apesar de reconhecer duplos erros de bits não detecta os erros simples, nem de seqüência. 5. Método do CRC: Gera um caracter de verificação de tamanho fixo, pela divisão do bloco de dados por um divisor conhecido; eficiência 100% na detecção dos erros citados. Redes de Automação – Treinamento Petrobrás SENAI-SP 67/67 Exercícios 1. Descreva o método de detecção de erro através de paridade de caractere. 2. Qual a vantagem do método de correção de erros por paridade de bloco sobre o método de paridade de caractere. 3. Um equipamento receptor de dados utiliza o método de paridade de caractere para detecção de erros. Supondo que este equipamento foi configurado para detecção de erro através do método de paridade par, indique se o dado recebido está correto ou não e explique por que. Dado: 11001101 ( ) Dado correto Bit de paridade: [ 1 ] ( ) Dado incorreto Por que?____________________________________________________ ___________________________________________________________. 3. Em que consiste o método de correção de erros do tipo polinomial ou CRC. 4.Calcule o bit de paridade par e o BCC para o grupo de caracteres: AUFG.
Docsity logo



Copyright © 2024 Ladybird Srl - Via Leonardo da Vinci 16, 10126, Torino, Italy - VAT 10816460017 - All rights reserved