COMPRESSÃO DE DADOS

COMPRESSÃO DE DADOS

Objectivos da compressão de dados:

• ocupar menos espaço, ficando mais barata a transmissão;
• a transmissão ser mais rápida (menor tempo de acesso;
• poder processar os dados sequencialmente de forma mais rápida;
• reduzir o tempo e espaço necessários para backups (e portanto o custo).

Ao transmitir determinada informação, tentaremos sempre enviar o menor número de bits possível.
Não só estaremos a diminuir o tempo necessário para completar a transmissão, como (e
consequentemente) os seus custos. Se os ganho daí decorrentes podem ser mínimos para pequenas
quantidades de informação, já para grandes mensagens assim não o será. (p.e. downloads da net).
Por vezes, comprimir os dados é a única forma de viabilizar aplicações. Podemos ter como
exemplo: a transmissão de imagens em canais com baixa largura de banda (linha telefónica), a
utilização de aplicações como videofones e videoconferência seriam impraticáveis.
A compressão de dados envolve a codificação da informação de modo que o arquivo tome menos
espaço. Algumas técnicas são gerais, e outras específicas para certos tipos de dados, tais como voz,
imagem ou texto. A variedade de técnicas é enorme, de forma que veremos apenas alguns
exemplos. Começamos por dividir as técnicas de compressão de dados em duas metades bem
distintas: compressão sem perdas e compressão com perdas.
Compressão sem perdas - A informação é recuperada sem qualquer alteração após o processo de
descompressão. Este tipo de compressão é usada em texto e algumas aplicações multimédia críticas
onde a informação é essencial. Como exemplo, aplicações médicas, trocas de informação entre duas
sucursais bancárias, etc.. Este tipo de compressão é também designada por compressão reversível.
Compressão com perdas - Neste tipo de compressão também designada por irreversível, a
informação descomprimida é diferente da original. Técnicas irreversíveis são pouco comuns em
ficheiros de dados, mas existem situações em que a informação perdida é de pouco ou nenhum
valor, como em compressão de voz, imagem, por exemplo. Observe-se que “O facto de na
compressão sem perdas a informação descomprimida ser diferente da original não significa que a
percepção dum observador seja diferente”. Vejamos um exemplo de compressão irreversível: seria
reduzir uma imagem matricial de 400x400 para 100x100 pixels. Na imagem resultante, cada pixel
representa 16 pixels da imagem original, sendo que, normalmente, não existe método para obter os
valores originais novamente.

DETECÇÃO E CORRECÇÃO DE ERROS NA TRANSMISSÃO DE DADOS

DETECÇÃO E CORRECÇÃO DE ERROS NA TRANSMISSÃO DE DADOS

Um dos problemas com que teremos sempre de lidar quando a transmitir dados é a ocorrência de erros. Independentemente da qualidade do meio de comunicação e da maior ou menor existência de ruído, haverá erros na interpretação dos sinais eléctricos recebidos, que originam deturpação da mensagem recebida. Assim, durante a transmissão de uma trama (frame) é normal surgirem erros, em grande parte devidos aos ruídos existentes na linha de transmissão.

Quando uma trama é recebida é importante saber se existem erros, se um erro não é detectado essa trama será utilizada pelos níveis superiores originando problemas diversos que se podem estender até às aplicações. Não só é importante detectar os erros nas tramas como também devem existir mecanismos que permitam a sua correcção. Uma solução é utilizar um mecanismo de detecção de erros dito auto-corrector (“error-correcting code”). A outra solução é pedir ao emissor que efectue a retransmissão da trama (“backward error correction”), é o caso do ARQ ("Automatic Repeat Request").

Os mecanismos auto-correctores também conhecidos por “forward error correction” obrigam a um aumento muito grande da informação de controlo, no limite igual ao comprimento de dado. Por esta razão só é utilizada em situações muito especificas em que não há alternativa, por exemplo numa transmissão “simplex”.

Seja qual for o mecanismo pelo qual se efectua a detecção de erros envolve geralmente a inclusão na trama de um campo contendo informação calculada a partir dos dados ou de toda a trama. Quando o receptor recebe a trama executa o mesmo calculo e compara o valor obtido com o que foi colocado pelo emissor. Se são iguais supõe que não contém erros.

LIGAÇÕES SÍNCRONAS E ASSÍNCRONAS

LIGAÇÕES SÍNCRONAS E ASSÍNCRONAS

Uma transmissão é síncrona quando, no dispositivo receptor, é activado um mecanismo de sincronização relativamente ao fluxo de dados proveniente do emissor. Este mecanismo de sincronização é um relógio (clock) interno no dispositivo de recepção (por exemplo, modem) e determina de quantas em quantas unidades de tempo é que o fluxo de bits recebidos deve ser segmentado, de modo a que casa segmento assuma o mesmo tamanho e formato com que foi emitido.








Uma transmissão assíncrona quando não é estabelecido, no receptor, nenhum mecanismo de sincronização relativamente ao emissor e, portanto, as sequências de bits emitidos têm de conter em si uma indicação de inicio e do fim de cada agrupamento; neste caso, o intervalo de tempo entre cada agrupamento de bits transmitidos pode variar constantemente (pois não há mecanismo que imponha sincronismo) e a leitura dos dados terá de ser feita pelo receptor com base unicamente nas próprias sequências dos bits recebidos.

MULTIPLEXAÇÃO

Multiplexação

É um sistema que permite a transmissão de 2 ou mais canais simultâneos por um mesmo meio de transmissão. Os sistemas mais conhecidos de multiplexação são os das estações FM (frequência modulada) e das estações de TV, onde os sinais de vídeo são transmitidos em AM (amplitude modulada) e os sinais de áudio em FM.
Em sistemas de transmissão por fibra óptica, permitem a transmissão de 2 ou mais canais de informação simultâneas por uma única fibra. Em sistema ópticos são usados basicamente 3 tipos de sistemas de multiplexação:

- FDM - Frequency Division Multiplexing - Multiplexação por Divisão de Frequências.
- TDM - Time Division Multiplexing - Multiplexação por Divisão do Tempo.
- WDM - Waveligth Division Multiplexing - Multiplexação por Divisão de Onda de Luz.

MODULAÇÃO E DESMODULAÇÃO

MODULAÇÃO E DESMODULAÇÃO

Modulação- Modulação em Amplitude ou simplesmente AM (do inglês Amplitude Modulation - Amplitude Modulada), é a forma de modulação em que a amplitude de um sinal senoidal, chamado portadora, varia em função do sinal de interesse, que é o sinal modulador. A frequência e a fase da portadora são mantidas constantes. Matematicamente, é uma aplicação directa da propriedade de deslocamentos em frequências da transformada de Fourier, assim como da propriedade da convolução.

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

TAXA DE TRANSMISSÃO E LARGURA DE BANDA

TAXA DE TRANSMISSÃO E LARGURA DE BANDA

A largura de banda (bandwidth) de um cabo ou canal de transmissão de dados é a diferença ou amplitude entre as frequências mais alta e mais baixa que esse canal permite ou utiliza. As frequências são expressas em hertzs, ou seja, número de ciclos ou impulsos por segundo. A uma maior largura de banda de um canal de transmissão corresponderá uma maior capacidade de transmissão de informação. Essa maior capacidade de transmissão pode traduzir-se em taxas de transmissão mais elevada ou na possibilidade de ser desdobrada em vários fluxos de mensagens ao mesmo tempo (multiplexação).

DADOS E SINAIS ANALÓGICOS E DIGITAIS

DADOS E SINAIS ANALÓGICOS E DIGITAIS

Um Sinal Analógico apresenta uma variação contínua ao longo do tempo, podendo ter características de amplitude e frequência bastante variáveis.

Analógicos-Os Dados Analógicos representados por Sinais Analógicos ocupam em geral um espectro de frequências relativamente limitado, pelo que a largura de banda necessária para a sua transmissão é, no caso dos sinais de áudio sem preocupação de grande fidelidade de reprodução, de valor bastante aceitável.

Digital-Um Sinal Digital do tipo binário é uma sequência de dois níveis de impulsos de tensão ou de corrente com amplitude definida, e sucedendo-se a intervalos de tempo regulares.
A sua transmissão ao longo dos circuitos de telecomunicações, exige contudo uma grande largura de banda.

TRANSMISSÕES SIMPLEX, HALF-DUPLEX E FULL-DUPLEX

TRANSMISSÕES SIMPLEX, HALF-DUPLEX E FULL-DUPLEX

Quanto ao sentidos em que a informação pode ser transmitida através de um canal entre emissores e receptores, as transmissões de dados podem ser de 3 tipos:
Simplex - Neste caso, as transmissões podem ser feitas apenas num só sentido, de um dispositivo emissor para um ou mais dispositivos receptores; é o que se passa, por exemplo, numa emissão de rádio ou televisão; em redes de computadores, normalmente, as transmissões não são desse tipo.









Half-Duplex - Nesta modalidade, uma transmissão pode ser feita nos dois sentidos, mas alternadamente, isto é, ora num sentido ora no outro, e não nos dois sentidos ao mesmo tempo; este tipo de transmissão é bem exemplificado pelas comunicações entre computadores (quando um transmite o outro escuta e reciprocamente); ocorre em muitas situações na comunicação entre computadores.

Full-Duplex - Neste caso, as transmissões podem ser feitas nos dois sentidos em simultâneo, ou seja, um dispositivo pode transmitir informação ao mesmo tempo que pode também recebe-la; um exemplo típico destas transmissões são as comunicações telefónicas; também são possíveis entre computadores, desde que o meio de transmissão utilizado contenha pelo menos dois canais, um para cada sentido do fluxo dos dados.

MEIOS FÍSICOS DE TRANSMISSÃO

Meios físicos de transmissão

Um meio físico de transmissão, numa rede de computadores, é o canal de comunicação pelo qual os computadores enviam e recebem os sinais que codificam a informação. O mais usual é utilização de um entre vários tipos de cabos existentes para o efeito. No entanto, também existem redes e sistemas de comunicação entre computadores que funcionam sem cabos, através da propagação de ondas no espaço - comunicações wireless ou sem fios.

Os sistemas de cabos usados numa rede costuma ser designado por cabling.

Podemos subdividir os cabos utilizados em redes em dois grupos principais:
- cabos eléctricos são cabos de cobre (ou de um outro material condutor), que transmitem os dados através de sinais eléctricos.
- cabos ópticos são cabos de fibra óptica, que transmitem a informação através de sinais ópticos ou luminosos.

SISTEMA DE COMUNICAÇÃO

Sistema de Comunicação

EMISSOR / RECEPTOR

O emissor é a pessoa (ou organização) que quer comunicar algo, quem emite a mensagem.
O emissor precisa saber que público quer atingir e que reações pretende gerar neste público. Desta forma, o primeiro passo para desenvolvermos um sistema de comunicação eficiente é eleger o público para o qual esta comunicação será dirigida, ou seja, quem é o receptor.