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Entenda como funciona a Transmissão de Dados em Redes de Computadores
A transmissão de dados é o processo de troca de informações entre dispositivos interconectados por meio de uma Rede Local (LAN) ou de uma Rede de Área Ampla (WAN), como a Internet.
A comunicação entre dois dispositivos pode ser estabelecida de diversas maneiras, dependendo de uma série de fatores. Estes incluem a direção da troca de informações, o método de troca, o modo de transmissão, a quantidade de bits transmitidos simultaneamente e a sincronização entre o dispositivo emissor e o receptor.
Neste artigo, abordaremos vários aspectos da transmissão de dados, desde os princípios fundamentais até algumas técnicas mais avançadas.
Confira!
Sumário
Modos de Transmissão
Existem três modos fundamentais de transmissão de dados: Simplex, Half Duplex e Full Duplex. Cada um desses modos tem suas próprias características e aplicações, e a escolha do modo de transmissão dependerá das especificações da rede projetada.
Simplex (SX)
O Simplex é um protocolo de comunicação unidirecional. Em um sistema que opera no Modo Simplex, os dados são transmitidos em uma única direção, do dispositivo transmissor (Tx) para o receptor (Rx).
Para exemplificar, podemos considerar dois dispositivos, denominados Dispositivo A (transmissor) e Dispositivo B (receptor). No Modo Simplex, o Dispositivo A tem a capacidade de enviar dados para o Dispositivo B. No entanto, o Dispositivo B não tem a capacidade de enviar dados de volta para o Dispositivo A usando o mesmo canal de comunicação.
Este modo de transmissão é comumente utilizado em sistemas onde a comunicação de retorno não é necessária. Por exemplo, em uma transmissão de rádio ou televisão, a estação de transmissão (Dispositivo A) envia sinais que são recebidos pelos usuários (Dispositivo B), mas estes não têm a necessidade de enviar sinais de volta.
O Modo Simplex é eficiente em termos de utilização da largura de banda, pois os dados fluem em uma única direção, mas ele tem a desvantagem de não permitir a comunicação bidirecional. Portanto, não pode ser usado em aplicações que requerem uma troca bidirecional de dados.
Half Duplex (HDX)
O Half Duplex é um protocolo de comunicação que permite a transmissão bidirecional de dados entre dois dispositivos. No entanto, a característica distintiva do HDX é que a transmissão de dados não pode ocorrer simultaneamente em ambas direções.
Em definição, se o dispositivo A estiver transmitindo dados para o dispositivo B, o dispositivo B deve aguardar a conclusão dessa transmissão antes de poder transmitir dados de volta para o dispositivo A.
Um exemplo comum de um sistema que opera no modo HDX é um rádio walkie-talkie. Nesse sistema, um usuário fala (transmite dados) enquanto o outro ouve (recebe dados). A transmissão e a recepção de dados ocorrem de maneira alternada.
Redes Ethernet que operam em Fast Ethernet também utilizam o modo HDX. Essas redes, que transmitem a partir de cabos de par trançado, podem atingir velocidades de transmissão de até 100 megabits por segundo, e sua transmissão e recepção de dados também ocorre de maneira alternada.
As redes WiFi são outro exemplo prático do uso do modo Half Duplex (HDX). Essas redes operam em um único canal de comunicação, o que implica que a transmissão e a recepção de dados não podem ocorrer simultaneamente.
Embora isso possa parecer uma grande limitação, as redes utilizam várias técnicas para maximizar a eficiência da transmissão de dados. Os dados são fragmentados em pacotes menores, que são então transmitidos de forma alternada. Isso é realizado muito rapidamente, dando a impressão de transmissão e recepção simultâneas.
Full Duplex (FDX)
O Full Duplex é um protocolo de comunicação que permite a transmissão e recepção simultânea de dados entre dois pontos, A e B. Isso significa que A pode transmitir dados para B ao mesmo tempo em que B transmite dados de volta para A. Esta capacidade de comunicação bidirecional simultânea é o que caracteriza uma transmissão Full Duplex.
Existem duas formas principais de implementar o Full Duplex:
1. Dois Canais Simplex: Um canal é dedicado à transmissão de A para B, enquanto o outro canal é reservado para a transmissão de B para A.
2. Multiplexação: Este é um processo que permite a transmissão simultânea de múltiplos sinais ou fluxos de informação através de um único canal de comunicação.
Meios de Transmissão
Os meios de transmissão, também referidos como mídias de transmissão, correspondem à rota física que permite a entrega de dados entre o transmissor e o receptor numa rede. Este meio pode assumir várias formas, cada uma com suas próprias características e aplicações. Vamos ver mais sobre cada tipo de mídia:
Transmissão sem fio (Wireless)
A transmissão sem fio é uma forma de comunicação que utiliza o ar como meio de transmissão, permitindo a transferência de dados através de ondas eletromagnéticas. Este método de transmissão é a base para várias tecnologias de comunicação sem fio, incluindo Wi-Fi, Bluetooth, 4G, 5G e muitas outras.
Existem várias formas de ondas eletromagnéticas que podem ser utilizadas para uma transmissão wireless, incluindo ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho e luz visível.
Cada uma dessas formas de ondas tem suas próprias características, como frequência, energia e comprimento de onda, que determinam sua adequação para diferentes aplicações de transmissão sem fio.
A principal vantagem da transmissão sem fio é exatamente a possibilidade de estabelecer conexões sem a necessidade de um componente físico, o que confere grande flexibilidade ao sistema.
No entanto, existem também algumas desvantagens, como a interferência de outras fontes de ondas eletromagnéticas e a necessidade de gerenciar o espectro de frequências para evitar a sobreposição de sinais.
Transmissão em Cabos Metálicos
A transmissão por cabos metálicos é uma forma predominante de comunicação de dados que utiliza condutores metálicos, como o cobre, para transmitir informações. Neste tipo de meio, os dados são convertidos em impulsos elétricos que viajam ao longo dos cabos.
Este tipo de transmissão é comumente empregado em redes Ethernet. O cabo coaxial foi o primeiro tipo de cabo utilizado em redes de computadores.
Cabos Coaxiais
O cabo coaxial é composto por dois condutores. O condutor central é um fio rígido de cobre que fica ao centro do cabo, protegido por uma camada de plástico.
Em cima dessa camada protetora, temos uma malha de fios entrelaçados que formam uma proteção eletromagnética ao redor do condutor central.
Enquanto o condutor central transmite os dados, essa malha protege os dados contra interferências eletromagnéticas.
Os cabos coaxiais foram o primeiro tipo de cabo utilizado em redes de computadores, especificamente em redes do tipo Ethernet. Embora hoje em dia sejam considerados obsoletos para redes locais, ainda encontramos aplicações que utilizam o cabo coaxial, como a TV a cabo.
A principal característica técnica de um cabo coaxial é a sua impedância. No caso das redes Ethernet, a impedância que era utilizada era de 50 ohms. No caso de aplicações de televisão, o cabo coaxial utilizado tem a impedância de 75 ohms. Portanto, apesar de parecerem o mesmo cabo fisicamente, a diferença na impedância torna esses cabos incompatíveis entre si.
Na arquitetura Ethernet, podemos identificar dois tipos de cabo coaxial, que são os seguintes:
10Base5
O padrão 10Base5, também conhecido como Thick Ethernet ou ThickNet, foi uma das primeiras tecnologias Ethernet desenvolvidas e utilizadas nas redes de computadores.
Esse tipo de cabo foi amplamente utilizado em redes baseadas em mainframes, estabelecendo-se como uma das primeiras opções para a interconexão de computadores em uma rede local. Sua utilização predominante foi em Backbones, que são as principais vias de transmissão de dados em uma rede.
A nomenclatura “10Base5” reflete as características técnicas do cabo:
- “10“: Indica que o cabo pode suportar uma taxa de transmissão de dados de até 10 megabits por segundo (Mbps).
- “Base“: Refere-se ao termo “banda base”, que representa a transmissão direta do sinal digital pelo cabo, em vez de modulação.
- “5“: Representa a extensão máxima que o cabo pode ter, que é de aproximadamente 500 metros.
O cabo 10Base5, com seu diâmetro de aproximadamente 1 cm, era conhecido por sua robustez. No entanto, essa espessura também tornava o cabo caro, difícil de instalar e com baixa flexibilidade, limitando suas aplicações em determinados contextos.
A topologia comumente utilizada com cabos 10Base5 é a de barramento (bus), na qual os computadores são conectados em série ao cabo principal, formando uma linha única de transmissão.
Cada computador era equipado com um transceptor, que é o dispositivo responsável por acoplar o nó da rede ao cabo. Esse transceptor era conectado a um conector chamado AUI (Attachment Unit Interface) de 15 pinos, presente nas placas adaptadoras de rede dos computadores.
Apesar de ter sido amplamente utilizado no passado, o padrão 10Base5 tornou-se obsoleto com o avanço da tecnologia e o desenvolvimento de cabos Ethernet mais avançados e eficientes, como os cabos de par trançado e a fibra óptica.
10Base2
O padrão 10Base2, também conhecido como Thin Ethernet ou ThinNet, é outra tecnologia de rede Ethernet que utilizava cabos coaxiais para interconectar dispositivos em uma rede local.
Esse tipo de cabo foi desenvolvido para suportar taxas de transmissão de dados de até 10 megabits por segundo (Mbps) e foi amplamente utilizado em redes de computadores na década de 1980 e início da década de 1990.
A nomenclatura “10Base2” segue o mesmo padrão do 10Base5:
- “10“: Indica que o cabo suporta uma taxa de transferência de dados de até 10 Mbps.
- “Base“: Refere-se ao termo “banda base”, que representa a transmissão direta do sinal digital pelo cabo, em vez de modulação.
- “2“: Representa a extensão máxima do cabo, que teoricamente seria de 200 metros, mas na prática, a distância máxima utilizável é de aproximadamente 185 metros.
Uma das principais vantagens dos cabos 10Base2 em relação aos cabos 10Base5 é o seu diâmetro reduzido, cerca de 4,7 milímetros, o que os tornou razoavelmente flexíveis e fáceis de manusear durante a instalação.
A topologia de barramento (bus) também era comumente utilizada com os cabos 10Base2. Cada computador era conectado ao cabo por meio de um conector chamado BNC (Bayonet Neill-Concelman).
Assim como o 10Base5, o padrão 10Base2 foi gradativamente substituído por tecnologias mais avançadas e com maior desempenho, como os cabos de par trançado (por exemplo, o padrão 10BaseT) e a fibra óptica.
Cabos de Par Trançado
O cabo de par trançado é um tipo de fiação em que dois condutores de um único circuito são trançados juntos com o objetivo de melhorar a compatibilidade eletromagnética.
A fim de evitar interferências eletromagnéticas (EMI), os cabos de par trançado podem ser blindados. Nas aplicações de comunicação de dados os cabos são classificados quanto as suas características construtivas como (a/b)TP onde a e b podem ser:
- U – Unshielded – cabos sem blindagem;
- F – Foiled – blindagem em folha metalizada;
- S – Screened – blindagem em malha metálica;
A variável a representa a blindagem do cabo como um todo enquanto b representa a blindagem interna entre os pares. As normas ANATEL definem as blindagens possíveis de acordo com a ISO/IEC 11801, usando as siglas abaixo:
- U/UTP: Refere-se a um cabo de par trançado não blindado, ou seja, sem nenhuma camada de blindagem externa ou interna entre os pares de fios.
- F/UTP: Refere-se a um cabo de par trançado com blindagem em folha metalizada (foiled) aplicada externamente ao redor do conjunto de pares, mas sem blindagem interna entre os pares de fios.
- S/UTP: Refere-se a um cabo de par trançado com blindagem em malha metálica (screened) aplicada externamente ao redor do conjunto de pares, mas sem blindagem interna entre os pares de fios.
- SF/UTP: Refere-se a um cabo de par trançado com blindagem em malha metálica (screened) e folha metalizada (foiled) aplicada externamente ao redor do conjunto de pares, mas sem blindagem interna entre os pares de fios.
- U/FTP: Refere-se a um cabo de par trançado não blindado externamente, mas com blindagem em folha metalizada (foiled) aplicada internamente entre os pares de fios.
- F/FTP: Refere-se a um cabo de par trançado com blindagem em folha metalizada (foiled) aplicada tanto internamente entre os pares de fios quanto externamente ao redor do conjunto de pares.
- S/FTP: Refere-se a um cabo de par trançado com blindagem em malha metálica (screened) aplicada externamente ao redor do conjunto de pares e com blindagem em folha metalizada (foiled) aplicada internamente entre os pares de fios.
- SF/FTP: Refere-se a um cabo de par trançado com blindagem em malha metálica (screened) aplicada externamente ao redor do conjunto de pares e blindagem em folha metalizada (foiled) aplicada tanto internamente entre os pares de fios quanto externamente.
Os cabos de par trançado também são categorizados de acordo com as especificações de desempenho e qualidade, que variam de acordo com as necessidades de velocidade, distância e outras exigências específicas de cada aplicação. As categorias mais comuns são:
CAT5
Introduzidos em 1995, os cabos de categoria 5 (CAT5) têm uma taxa de transmissão de dados de até 100 Mb/s em uma frequência de até 100MHz. Foram amplamente utilizados em redes 10BaseT e 100BaseT (Fast Ethernet) podendo distribuir sinais de dados, vídeo e telefone a distâncias de até 100 metros.
Trata-se do padrão de cabo mais antigo que ainda pode ser encontrado em algumas instalações desatualizadas. Isso porque as categorias 1, 2, 3 e 4 não são mais reconhecidas pela ABNT.
CAT5e
O cabo CAT5e (acrônimo para Category 5 enhanced) é muito similar ao CAT5. A diferença é que esse tipo de cabo é capaz de transmitir dados a uma taxa de transmissão teórica de até 1 Gb/s (Gigabit Ethernet), ou seja, dez vezes a velocidade de seu antecessor, permitindo o seu uso em redes 100BaseT e 1000BaseT.
Sua maior taxa de dados é possilitada pelo trançamento dos pares feito de forma mais justa, aumentando o número de torções por polegada e resultando em um cabo um menos suscetível a interferências.
Embora o CAT5e seja capaz de suportar velocidades de até 1 Gb/s, existem categorias de cabos superiores que podem oferecer um desempenho mais consistente para conexões gigabit.
Dessa forma, mesmo que seja possível obter uma conexão gigabit com o CAT5e, a instalação de cabos de categoria superior pode ser benéfica. Isso não só garante um desempenho ideal, mas também proporciona uma maior margem de segurança para acomodar futuras demandas de rede.
Portanto, ao planejar uma rede, é aconselhável levar em consideração esses fatores para garantir uma Infraestrutura de Rede robusta e à prova de futuro.
CAT6
A categoria 6 (CAT6) é uma especificação de cabos de par trançado que suporta frequências de até 250 MHz e é adequada para redes Gigabit Ethernet (1000BaseT e 10GBaseT) e outras aplicações de voz, dados e vídeo de alta velocidade.
Os cabos Cat6 apresentam algumas melhorias significativas em relação à Categoria 5e, como a maior largura de banda e o melhor desempenho de cancelamento de ruído.
Cabos desta categoria são capazes de suportar velocidades de transmissão de até 1 Gb/s em distâncias de até 100 metros, ou até 10 Gb/s em distâncias de até 55 metros, dependendo das condições de instalação.
Isso significa que eles são ideais para aplicações de rede de alta velocidade, como Data Centers, Escritórios, Instituições Educacionais e Ambientes Empresariais.
CAT6A
A categoria 6A (ou Cat6 “Augmented”) é uma especificação de cabo de par trançado que suporta frequências de até 500 MHz e é capaz de transmitir dados em velocidades de até 10 Gb/s em distâncias de até 100 metros.
É uma atualização da categoria 6, com algumas melhorias significativas em relação ao desempenho de cancelamento de ruído e largura de banda.
O Cat6A é ideal para ambientes com alta demanda de largura de banda em que há a necessidade de maior blindagem nos cabos, como data centers e redes corporativas, oferecendo uma transmissão confiável e de altíssima qualidade, devido a maior resistência a interferências.
CAT7, CAT7A e CAT8
No Brasil, as redes de comunicação ainda operam predominantemente com velocidades de até 1 Gb/s (Gigabit Ethernet), uma demanda que é satisfatoriamente atendida pelos cabos de categoria CAT6 e CAT6A. Isso explica por que as categorias superiores de cabos, como CAT7, CAT7A e CAT8, ainda não encontraram uma adoção ampla no país.
Essas categorias de cabos, apesar de suas capacidades superiores, enfrentam vários obstáculos para sua adoção. Entre eles, destacam-se o custo mais elevado desses cabos e a necessidade de hardware compatível para explorar suas velocidades mais altas.
No entanto, à medida que as demandas de rede aumentam, é muito provável que vejamos um crescimento na adoção dessas categorias superiores de cabos.
Transmissão em Cabos de Fibra Óptica
Desde que foram desenvolvidas, as Fibras Ópticas representaram uma grande revolução na forma de transmitir informações, superando diversas restrições dos cabos metálicos tradicionais.
A utilização da luz como meio de propagação permitiu a comunicação de alta velocidade em distâncias que antes eram inimagináveis, preservando a integridade dos dados transmitidos.
Cabos de Fibra Óptica
O cabo de fibra óptica é uma mídia de transmissão de dados que utiliza pulsos de luz para transportar informações digitais através de fios com núcleos extremamente finos, feitos de vidro ou plástico transparente.
A camada externa é geralmente feita de polímero ou PVC para proteger o cabo contra danos causados por impactos, umidade e temperaturas extremas. Logo abaixo da camada externa está uma camada de força que ajuda a suportar a tensão do cabo durante a instalação.
Dentro do cabo, há uma ou mais fibras ópticas que são usadas para transmitir os sinais. Cada fibra é composta por um núcleo ultrafino que é revestido por uma camada de revestimento ou casca (cladding), que ajuda a refletir a luz de volta para o núcleo para evitar perdas de sinal.
As fibras ópticas são categorizadas principalmente em dois tipos: multimodo e monomodo, diferenciando-se pelo tamanho do núcleo, por onde a luz se propaga na fibra.
Multimodo
Os cabos de fibra óptica multimodo possuem um núcleo de fibra mais espesso, geralmente com diâmetro de 50 µm ou 62,5 µm, permitindo a propagação de múltiplos feixes de luz em diferentes direções.
Quando a luz é acoplada ao núcleo, ela se propaga em diversos feixes, cada um seguindo um caminho distinto, caracterizado por um ângulo específico.
Esta diversidade de trajetórias, ou modos, resulta em uma variedade de caminhos de transmissão dentro da fibra.
Monomodo
Os cabos de fibra óptica monomodo, por sua vez, possuem um núcleo de fibra muito mais fino, geralmente com diâmetro de 9 µm, que permite a transmissão da luz em uma única direção.
Este tipo de fibra é comumente usado em redes de longa distância.
Canais de Transmissão
O meio pode ser dividido em várias “bandas” de frequência. Cada frequência utilizada para a transmissão de dados é referida como um canal.
Os sistemas de transmissão de dados podem ser categorizados em dois tipos principais: banda larga (multicanal) e banda base (canal único), dependendo de como o meio de transmissão é utilizado.
Banda Larga (Multicanal)
A banda larga, neste contexto, não se refere à uma “internet de alta velocidade”, mas sim a um sistema em que o meio de transmissão é dividido em diversos canais.
Na transmissão em banda larga, cada canal é modulado em uma frequência específica, permitindo a transmissão simultânea de múltiplos fluxos de dados. Isso é feito através de um processo chamado modulação de frequência, que envolve a variação da frequência da onda portadora de acordo com o sinal de informação.
Cada canal pode então ser sintonizado separadamente, permitindo que múltiplos fluxos de dados sejam transmitidos simultaneamente sem interferir uns com os outros.
Um exemplo prático disso seria a televisão a cabo, onde um único cabo transmite centenas de canais de TV. Cada canal é transmitido em uma frequência separada, permitindo que você sintonize o canal desejado.
Banda Base (Canal único)
A Banda Base é uma técnica de transmissão de dados que emprega um único canal de frequência.
Este sistema permite que os dados sejam transmitidos diretamente através do meio de transmissão, sem necessidade de modulação de frequência. Isso significa que a largura de banda do canal é a mesma que a largura de banda do sinal.
A ausência de modulação de frequência simplifica o processo de transmissão e recepção, tornando a Banda Base uma opção eficiente para redes locais.
Um exemplo comum de transmissão em banda base são redes Ethernet, onde os dados são transmitidos em sua forma original através do cabo. Outro exemplo é a transmissão de dados via Wi-Fi, que também utiliza a técnica de banda base.
Métodos de Transmissão
Quando falamos sobre a transmissão de dados em redes, existem dois métodos principais que são amplamente utilizados: a transmissão em série e a transmissão em paralelo.
Transmissão em Série
Na transmissão em série, temos apenas um único canal para transmitir os dados. Como só existe um único canal, os dados são transmitidos um a um, em sequência. Se visualizarmos a nível de bits, veremos que os bits de dados são transmitidos em sequência, um após o outro, em série – daí o nome de transmissão em série.
Na transmissão em série, temos apenas um único canal para transmitir os dados. Como só existe um único canal, os dados são transmitidos um a um, em sequência. Se visualizarmos a nível de bits, veremos que os bits de dados são transmitidos em sequência, um após o outro, em série – daí o nome de transmissão em série.
A grande vantagem da transmissão em série está no fato de ser utilizado apenas um único canal. Isso significa que precisamos apenas de um fio para fazer essa transmissão. Na prática, isso vai precisar de dois fios na configuração mais comum.
No caso de uma transmissão sem fio, como as ondas de rádio frequência, utilizamos apenas um único canal, ou seja, uma pequena faixa de frequência para fazer essa transmissão em série.
Transmissão em Paralelo
Em contrapartida, na transmissão em paralelo, temos mais do que um canal sendo utilizado. Isso significa que podemos ter mais do que um dado sendo transmitido exatamente ao mesmo tempo, utilizando canais diferentes.
Por exemplo, numa transmissão paralela de 8 bits, teremos oito canais. Cada canal será um fio diferente. Nessa transmissão, teremos oito fios. Cada fio, ou canal, transmitirá um bit ao mesmo tempo, em paralelo.
A grande vantagem da transmissão em paralelo é que conseguimos transmitir mais do que um dado exatamente ao mesmo tempo, aumentando assim a largura de banda disponível.
Pacotes de Dados
Na transmissão de dados em redes de computadores, as informações são segmentadas em pequenas unidades chamadas pacotes de rede. Este processo é crucial para evitar que um único dispositivo “monopolize” o meio de comunicação por um período prolongado.
A utilização de pacotes de rede possibilita um envio de dados mais eficiente e seguro. Se um pacote for perdido ou danificado durante a transmissão, apenas esse pacote específico precisa ser retransmitido, em vez do conjunto completo de dados.
Um pacote de dados é estruturado em três componentes principais: o Cabeçalho, a Área de Dados e o Rodapé:
- O Cabeçalho contém informações de controle, como o endereço do dispositivo de origem e do destinatário.
- A Área de Dados abriga a porção dos dados do usuário a ser transmitida.
- O Rodapé, que pode ou não estar presente, depende do protocolo específico em uso.
Quando um pacote de dados é transmitido, ele consome a largura de banda da rede. Isso inclui tanto os bits de controle presentes no cabeçalho e no rodapé quanto os dados do usuário.
Portanto, a taxa de transferência máxima teórica considera esses dados de controle. É importante entender isso, pois indica que a taxa de transferência máxima teórica de um canal nem sempre é alcançável na prática.
Tipos de Mensagem
O destino desses pacotes depende do tipo de mensagem que eles estão transportando. Existem quatro tipos principais de mensagens: unicast, broadcast, multicast e anycast.
Unicast
Este é o tipo mais comum de mensagem, onde um pacote de dados é enviado de uma máquina para outra específica. Por exemplo, se a máquina A deseja enviar dados para a máquina B, o pacote de dados segue exclusivamente de A para B.
Broadcast
Esta é uma mensagem que é enviada para todas as máquinas em uma rede. Por exemplo, se a máquina A deseja que um pacote de dados seja recebido por todas as máquinas na rede, ela enviará uma mensagem de broadcast.
Multicast
Esta é uma mensagem que é enviada para um grupo específico de máquinas na rede. Por exemplo, se a máquina A deseja enviar um pacote de dados para as máquinas B, C e D, mas não para as máquinas E e F, ela enviará uma mensagem de multicast destinada apenas às máquinas B, C e D.
Anycast
Este é um tipo de mensagem um pouco mais avançado, usado em redes maiores, como redes corporativas ou a própria internet. A mensagem anycast é enviada para a máquina mais próxima que pode fornecer o serviço solicitado.
Por exemplo, se a máquina A deseja utilizar um serviço que pode ser fornecido tanto pela máquina B quanto pela máquina C, e ambas as máquinas são idênticas e sincronizadas, a máquina A enviará uma mensagem anycast.
Como a máquina B está mais próxima da máquina A, ela responderá ao pedido, proporcionando um desempenho superior devido à menor distância.
Taxas de Transferência de Dados
Ao discutir a taxa de transferência em redes, é importante entender dois conceitos fundamentais: a taxa de transferência máxima teórica, também conhecida como largura de banda, e a taxa de transferência efetiva:
Taxa de Transferência Máxima Teórica (Largura de Banda)
A taxa de transferência máxima teórica, ou largura de banda, é uma medida da capacidade máxima de uma rede para transmitir dados. Ela se refere à quantidade máxima de dados que podem ser transmitidos de um ponto a outro em um determinado período de tempo, sob condições ideais.
Esta medida é crucial para entender o potencial de uma rede e é frequentemente usada para comparar a capacidade de diferentes tipos de redes ou conexões.
Taxa de Transferência Efetiva (Throughput)
Após entender a taxa de transferência máxima teórica, é importante introduzir o conceito de taxa de transferência efetiva, ou throughput. O throughput é a quantidade real de dados que são efetivamente transmitidos em um determinado período de tempo.
Diferentemente da taxa de transferência máxima teórica, o throughput leva em consideração fatores reais que podem afetar a transmissão de dados, como atrasos na rede, erros de transmissão, controle de fluxo e congestionamento.
Principais Fatores que impactam a Taxa de Transferência
Existem vários fatores que podem impactar a taxa de transferência de uma rede. Aqui estão alguns dos principais:
Mídia de Transmissão
A escolha da mídia de transmissão é um fator crucial que determina a taxa máxima de transferência de dados que uma rede pode alcançar.
Na seleção de mídia de transmissão, o projetista geralmente tem duas opções principais: cobre e fibra óptica. No entanto, essa decisão é influenciada por uma série de variáveis, incluindo as plataformas utilizadas, a largura de banda necessária e as distâncias a serem cobertas. Para tomar uma decisão informada, o projetista deve considerar as seguintes questões:
- Qual tipo de cobre ou fibra óptica será adequado para a rede?
- Será necessário utilizar cabos CAT 6 ou CAT 6A, ou o CAT 5e será suficiente?
- Há necessidade de uma solução de cabeamento blindado para proteger contra interferências eletromagnéticas?
- A fibra óptica 62.5/125 será capaz de fornecer a largura de banda necessária, ou seria melhor optar pela 50/125?
Para responder a essas perguntas, o projetista precisa ter um entendimento sólido das plataformas de rede típicas. Com esse conhecimento, ele pode então determinar os requisitos mínimos de mídia para cada plataforma.
Isso permitirá que ele faça uma escolha informada que atenda às necessidades específicas da rede, garantindo ao mesmo tempo a eficiência e a eficácia da transmissão de dados.
Equipamentos de Rede
A seleção de equipamentos de rede é outro fator importante que influencia a taxa máxima de transferência de dados que uma rede pode suportar. Neste contexto, o projetista tem várias opções à disposição, incluindo roteadores, switches e gateways, entre outros.
Ao selecionar os equipamentos de rede, o projetista deve considerar uma série de fatores, incluindo a capacidade de processamento do equipamento, a compatibilidade com os padrões de rede existentes e a taxa de transferência de dados suportada pelo equipamento.
Além disso, o projetista deve considerar se o equipamento de rede selecionado é capaz de suportar as demandas de tráfego da rede. Equipamentos de rede de alta capacidade podem ser necessários para redes com altos volumes de tráfego de dados.
Tráfego na Rede
A quantidade de tráfego na rede também pode afetar a taxa de transferência de dados. Se a rede estiver congestionada com muito tráfego, os pacotes de dados podem ter que esperar na fila para serem transmitidos, o que pode reduzir a taxa de transferência de dados.
Portanto, ao projetar uma rede, é importante considerar a capacidade de tráfego da rede. Isso pode envolver a seleção de equipamentos de rede adequados, a implementação de técnicas de gerenciamento de tráfego eficazes e a monitorização contínua do tráfego na rede.
Por exemplo, o projetista pode implementar técnicas como o controle de congestionamento para gerenciar o tráfego na rede. Isso pode envolver a utilização de algoritmos de controle de congestionamento que ajustam a taxa de transmissão de dados com base nas condições de tráfego da rede.
Além disso, o projetista pode utilizar ferramentas de monitorização de rede para acompanhar o tráfego na rede em tempo real. Isso pode ajudar a identificar e resolver problemas de tráfego antes que eles afetem a taxa de transferência de dados.
Erros de Transmissão
Os erros de transmissão são falhas que ocorrem durante a transmissão de dados em uma rede. Esses erros podem ser causados por várias razões, incluindo interferência eletromagnética, ruído de sinal, falhas de hardware e até mesmo congestionamento de rede.
Quando um erro de transmissão ocorre, os dados transmitidos não chegam ao destino como pretendido. Em vez disso, eles podem ser distorcidos ou perdidos completamente. Para garantir a integridade dos dados, os protocolos de rede geralmente incluem mecanismos para detectar e corrigir erros de transmissão.
Um desses mecanismos é a retransmissão de pacotes. Quando um erro é detectado, o pacote de dados afetado é retransmitido do remetente para o destinatário. Embora isso possa garantir que os dados sejam recebidos corretamente, também pode diminuir a taxa de transferência efetiva da rede.
Isso ocorre porque a retransmissão de pacotes consome largura de banda que poderia ser usada para transmitir novos dados. Além disso, a detecção e correção de erros requerem processamento adicional, o que também pode aumentar a latência da rede.
Latência
A latência é um parâmetro crítico que descreve o tempo total que um pacote de dados leva para viajar de sua origem até seu destino. Este tempo inclui todos os atrasos inerentes ao sistema, como o tempo de processamento do pacote, o tempo de transmissão, o tempo de propagação e o tempo de fila.
A latência é medida em milissegundos (ms) e é um indicador direto da qualidade da conexão de rede. Uma latência baixa indica uma conexão de rede de alta qualidade, onde os pacotes de dados podem viajar rapidamente de um ponto a outro.
Em contrapartida, uma latência alta pode resultar em atrasos perceptíveis na comunicação e pode afetar negativamente a experiência do usuário. Uma latência alta pode ter um impacto significativo na taxa de transferência de uma rede.
Protocolos de Rede
Os protocolos de rede são conjuntos de regras que governam a comunicação entre dispositivos em uma rede. Eles definem como os dados são formatados, endereçados, transmitidos, roteados e recebidos em uma rede.
Cada protocolo tem suas próprias características e é adequado para diferentes tipos de comunicação de rede.
Conclusão
A transmissão de dados é um campo complexo e multifacetado que exige uma compreensão aprofundada de uma variedade de conceitos e técnicas. Com o conhecimento adequado, é possível projetar e implementar redes eficientes e eficazes que possam suportar uma ampla gama de aplicações de comunicação de dados.
A escolha do modo de transmissão, o tipo de meio de transmissão, a seleção de canais e métodos de transmissão, a estruturação de pacotes de dados, a definição de tipos de mensagem e a compreensão das taxas de transferência de dados são todas considerações críticas no projeto de uma rede.
À medida que a tecnologia continua a evoluir, sem dúvida veremos novos avanços e inovações neste campo fascinante. Para acompanhar essas mudanças e garantir que nossas redes possam atender às demandas crescentes de comunicação de dados, é necessário uma abordagem proativa e voltada para o futuro.
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Sobre o Autor
Acadêmico de Engenharia de Computação na Universidade Estadual de Ponta Grossa, Certificado em Tráfego Pago do Google pela Escola Brasileira de Marketing Digital | Certificado em Cabeamento Estruturado pela CommScope.