Comunicação de Dados: Sincronismo e Modos de Transmissão

COMUNICAÇÃO DE DADOS Fabiano Berlinck Neumann Transmissão síncrona e assíncrona Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto você deve apresentar os seguintes aprendizados Definir o conceito de sincronismo da comunicação de dados Caracterizar a comunicação síncrona Descrever a comunicação assíncrona Introdução A troca de mensagens entre as pessoas nem sempre acontece em tempo real Isso possibilita aos envolvidos na comunicação a realização de outras atividades paralelas enquanto aguardam por uma resposta Entretanto existem casos em que uma pessoa deseja se comunicar em tempo real com a outra o que exige um canal fechado conectando as duas partes Os sistemas possuem características e formas de processar as instruções parecidas com as da comunicação entre as pessoas Principalmente quando se trata do conceito de sincronismo na transmissão como no caso de Ajax Neste capítulo você vai estudar o conceito de sincronismo na co municação de dados as características da comunicação síncrona com vantagens e desvantagens e as diferenças entre comunicação síncrona e assíncrona Sincronismo na comunicação de dados A troca de dados entre duas máquinas ocorre por meio de uma comunicação que pode assumir diversas formas Segundo Muxfeldt 2017 essa transmissão é caracterizada pelo seu modo serial ou paralelo pelo sentido das trocas de dados dividido em simplex halfduplex ou fullduplex e pela sincronização na comunicação de dados ou temporização em transmissão serial que pode ser síncrona assíncrona ou isócrona Modos de transmissão serial Conforme apresentado na Figura 1 os modos de transmissão se dividem entre paralelo e serial sendo que a transmissão serial permite a sincronização dependendo da forma de comunicação ou seja de acordo com o espaçamento das transmissões ao longo do tempo Figura 1 Taxonomia de modos de transmissão Fonte Comer 2016 p 134 Na comunicação paralela todos os bits de dados são transmitidos simulta neamente por meios múltiplos de transmissão conforme pode ser observado na Figura 2 Figura 2 Comunicação paralela Fonte Adaptada de Comer 2016 Transmissão síncrona e assíncrona 2 Esse modo de transmissão em geral acontece em meios que usam vários fios diferentes sincronizados isto é os bits trafegam através de diferentes fios precisamente no mesmo instante Nesse tipo de interface de comunicação além dos fios de transmissão de dados existem outros fios que são utilizados na coordenação entre o emissor e o receptor As principais vantagens da transmissão paralela são as seguintes Maior fluxo de dados nesse modo considerando o envio de N bits ao mesmo tempo seria enviado apenas um bit na interface serial Padrão igual ao do hardware a interface corresponde ao hardware já que ambos usam circuitos paralelos Nas transmissões de dados da comunicação serial como apresentado na Figura 3 os bits são enviados um a um mesmo que elas sejam processadas em paralelo Isso é possível graças às transformações realizadas pelo hardware conversor presente tanto no emissor quanto no receptor que converte o sinal paralelo para serial e viceversa Figura 3 Comunicação serial Fonte Adaptada de Comer 2016 Além de transferir mais bits ao mesmo tempo a maioria dos sistemas usa a comunicação serial como modo de transferência de dados por mais outras três razões principais O custo menor por precisar de menos fios e componentes eletrônicos A não necessidade de preocupação com a precisão milimétrica do tamanho dos fios para que não causem problemas o que geralmente ocorre no caso da comunicação paralela 3 Transmissão síncrona e assíncrona Uma menor possibilidade de ruídos eletromagnéticos se comparado ao modo paralelo em que os fios podem causar interferência uns nos outros devido à sua alta taxa de dados Sentido das trocas de dados De acordo com Muxfeldt 2017 no que diz respeito ao sentido das trocas a direção da transferência dos dados é o que diferencia as três categorias de comunicação que são simplex halfduplex fullduplex Na comunicação simplex a transferência dos dados acontece em apenas um sentido de um emissor para um receptor podendo ser comparada a uma rua de mão única como pode ser observado na Figura 4 Esse tipo de transmissão é útil quando os dispositivos são capazes apenas de transmitir ou de receber os sinais Alguns exemplos são a transmissão do sinal do rádio a da televisão ou a do controle remoto Figura 4 Transmissão simplex Fonte Adaptada de FS 2014 No modo de comunicação halfduplex a transmissão de dados já acontece em ambos os sentidos mas um de cada vez ou seja sem transmitir e receber de forma simultânea É como o caso análogo de uma via simples de mão dupla em que os carros trafegam em uma direção por vez como pode ser observado na Figura 5 Um exemplo desse tipo de transmissão são os rádios comunicadores que possuem um botão para habilitar a fala no qual os usuários utilizam a palavra câmbio para informar que terminaram a mensagem na falta de um barulho ou um ruído específico para esse fim Transmissão síncrona e assíncrona 4 Figura 5 Transmissão halfduplex Fonte Adaptada de FS 2014 Como pode ser visto no exemplo da Figura 6 na comunicação fullduplex ambas as direções podem ser utilizadas para transmitir dados simultaneamente por meio de dois mecanismos do tipo simplex cada um responsável por enviar os dados em uma direção Figura 6 Transmissão fullduplex Fonte Adaptada de FS 2014 Sincronização na comunicação Como visto anteriormente as três categorias relacionadas à sincronização na comunicação são a síncrona a assíncrona e a isócrona de acordo com o tempo de intervalo na transmissão de dois bits de dados Na comunicação síncrona não existe tempo de espera entre um pacote de dados e outro Na comunicação assíncrona pelo contrário há um período de espera entre dois pacotes diferentes de dados o qual não pode ser previsto Já na comunicação isócrona o prazo de espera entre dois pacotes de dados é conhecido e fixo A comunicação isócrona segundo Comer 2016 não chega a apresentar um novo mecanismo mas é somente uma outra forma de utilização da trans missão síncrona específica para aplicações que precisam de uma taxa constante na entrega dos dados como o tráfego de vídeo ou de voz Por esse motivo nos próximos tópicos serão abordadas apenas as comunicações síncrona e assíncrona 5 Transmissão síncrona e assíncrona Leia mais sobre comunicação isócrona e os modos de transmissão no capítulo 43 do livro Comunicação de dados e redes de computadores de Behrouz A Fourozan Características da comunicação síncrona De acordo com Barreto Zanin e Saraiva 2018 a comunicação síncrona acontece quando o emissor e o receptor se comunicam diretamente em tempo real Para Martino e Quevedo 2004 a comunicação síncrona possui duas variações que são a orientada a caractere e a orientada a bits Na variação de orientação a caractere mais apropriada para transmissão de texto os dados são enviados caractere por caractere Quando existe troca de informação útil é inserido um caractere especial chamado de SYN que serve para manter o canal aberto e a linha ocupada É graças ao caractere especial SYN e ao protocolo BISYNC que é possível recuperar uma eventual perda de sincronismo por meio da busca pelo caractere especial Isso permite uma sincronia quase permanente A variação orientada a bit é mais apropriada para transmissão de informa ções binárias sem restrição textual O protocolo mais utilizado é o HDLC sigla que em inglês significa controle de link de dados para alto nível No caso de o emissor não ter dados para enviar esse protocolo trata de en capsular os dados em uma unidade conhecida como frames ou na tradução do inglês quadros Isso pode ser observado na Figura 7 que apresenta marcações de abertura e encerramento do quadro além do caractere especial Figura 7 Quadro de dados síncronos Fonte Adaptada de Martino e Quevedo 2004 Opening fag 01111110 01111110 Address Control FCS Information optional Closing fag Para Comer 2016 a principal vantagem da comunicação síncrona é a permanente sincronia entre emissor e receptor com a recuperação de eventuais Transmissão síncrona e assíncrona 6 perdas de sincronização o que gera uma menor sobrecarga se comparada com a comunicação assíncrona Isso ocorre já que enquanto houver informação relevante para ser enviada pelo emissor os caracteres não possuem os bits de marcação de começo e fim de bloco Um exemplo de uso é o caso de uma videoconferência em que duas pes soas conseguem se ver e se falar ao mesmo tempo sem ter queda no canal de comunicação pois nesse tipo de conexão as mensagens são enviadas e recebidas quase instantaneamente Comunicação assíncrona e suas características Para Barreto Zanin e Saraiva 2018 a comunicação assíncrona é aquela em que o emissor e o receptor se comunicam em tempos diferentes ou seja ela acontece de forma não simultânea Nesse caso o receptor precisa estar sempre pronto para receber os dados já que não sabe em que momento eles podem ser recebidos De acordo com Martino e Quevedo 2004 a comunicação assíncrona é orientada a caractere Nesse tipo de comunicação o canal fica em repouso enquanto não houver transmissão de informação até que se torne necessária a troca de dados quando então o transmissor escolhe arbitrariamente o instante de envio do caractere Veja no Quadro 1 a comparação entre as características das transmissões síncrona e assíncrona Fonte Adaptado de GCSE Computer Science Resources c2019 tradução nossa Ponto de comparação Transmissão síncrona Transmissão assíncrona Definição Transmitem dados na forma de quadros Transmitem um byte ou caractere por vez Velocidade de transmissão Rápida Lenta Custo Expansivo Economicamente viável Intervalo de tempo Constante Aleatório Gap entre os dados Sim Nenhum Exemplos Salas de chat ligações telefô nicas e videoconferências Emails fóruns e cartas Quadro 1 Comparação entre transmissão síncrona e assíncrona 7 Transmissão síncrona e assíncrona Como pode ser observado na transmissão síncrona a velocidade é rápida existe gap entre os dados o intervalo de envio é constante e o custo expansivo Já na transmissão assíncrona a velocidade é mais lenta o intervalo de envio é aleatório não há gap entre os dados e ela se mostra economicamente mais viável De acordo com Comer 2016 nos sistemas de transmissão assíncronos o meio físico do emissor fica inativo por um tempo arbitrário entre duas transmissões Ele é mais indicado para ser utilizado em situações em que o usuário precisa de dados em tempos aleatórios como por exemplo quando acessa uma página de leitura e após um período qualquer decide clicar em outro link para ir a outra página do mesmo site Uma das principais desvantagens desse modo é que enquanto o meio de comunicação estiver parado isto é quando o emissor e o receptor estiverem sem trocar informações o receptor não tem como saber em quanto tempo vai começar a receber os dados Assim é necessário ficar ouvindo a rede para receber alguns bits extras do emissor antes de cada conjunto de dados de modo a informar que a transferência será iniciada o que causa uma sobrecarga de sincronização Um exemplo de uso desse tipo de comunicação é o de emails de marketing em que o emissor envia a informação sem precisar saber quando o usuário irá receber a mensagem desde que receba BARRETO J S ZANIN A SARAIVA M O Fundamentos de redes de computadores Porto Alegre Sagah 2018 COMER D E Redes de computadores e internet 6 ed Porto Alegre Bookman 2016 FS Simplex vs duplex fiber optic cables 2014 httpscommunityfscomblogsimplex vsduplexfiberopticcableshtml Acesso em 15 jul 2019 GCSE COMPUTER SCIENCE RESOURCES Synchronous and asynchronous data transmis sion c2019 Disponível em httpsteachcomputersciencecomsynchronousand asynchronous Acesso em 15 jul 2019 Transmissão síncrona e assíncrona 8 MARTINO J M QUEVEDO A A F Interface serial Campinas Unicamp 2004 Notas de aula da turma ab da disciplina Micro e Minicomputadores hardware da Universi dade Estadual de Campinas Disponível em httpwwwdcafeeunicampbrcourses EA0781s2004arquivosturmaabcap8pdf Acesso em 15 jul 2019 MUXFELDT P Os modos de transmissão de dados 2017 Disponível em httpsbrccm netcontents689osmodosdetransmissaodedados Acesso em 15 jul 2019 9 Transmissão síncrona e assíncrona