Unidades de Informação e Grandezas usadas na transmissão

Informação Digital

Independentemente da forma como é transmitida, informação digital é aquela que se pode 

considerar como estando em formato digital, ou seja, é representada sob a forma de dois 

sinais diferentes, habitualmente designados por 0 e 1.

Qualquer que seja o tipo de informação, essa informação é representada de alguma forma 

em formato digital e transmitida num canal de uma determinada forma.

Canal é a designação genérica de um qualquer meio de transmissão.

A unidade de medida da informação digital é o bit.

Como este valor é muito “pequeno”, utiliza-se, em vez dele, o byte.

1 byte = 8 bits.

Existem vários múltiplos desta unidade:

1 KByte = 1024 Bytes;

1 MByte =1024 KBytes; 

1 GByte = 1024 MBytes;

1 TByte =  1024 Gbytes.

Cálculos: 

                    1 MB    ---- 1024 KB                                                                                      

                    10 MB  ---- x KB                                               x = 10 x 1024  = 10240 KB

Transferência de Informação Digital em Redes

Qualquer que seja o tipo de rede, existem várias grandezas que, em termos muito gerais, caracterizam o seu funcionamento.

De notar que, numa rede, o tráfego é constituído por dois tipos de elementos:

- informação de controlo (por exemplo, relacionada com endereçamento);

- informação propriamente dita.

A quantidade de informação, que circula numa rede, mede-se nas unidades e múltiplos já estudados.

Por outro lado, também é importante medir a velocidade a que a informação circula na rede

Taxa de transmissão ou velocidade ou débito de transmissão (bit rate) define-se como o número de bits que são transmitidos por segundo. Mede-se em bps.

1 bps = um bit por segundo.

E, como no caso das medidas de quantidade de informação, existem vários múltiplos do bps:

1 Kbps = 1 000 bps;

1 Mbps = 1000 Kbps = 1 000 000 bps;

1 Gbps =  1000 Mbps = 1 000 000 000 bps.

Uma outra forma de medir a taxa de transmissão é em Bps.

1 Bps = 1 Byte por segundo.

1 Bps = 8 bps. 

E, como no caso das medidas em bps, existem vários múltiplos do Bps:

1 KBps = 1 000 Bps;

1  MBps =  1000 KBps = 1 000 000 Bps;

1 GBps = 1000 MBps =  1 000 000 000 Bps.

Outra grandeza que caracteriza uma rede é a largura de banda (bandwidth).

Largura de banda é a medida da capacidade de transmissão de dados num canal (meio comunicação, conexões ou rede ) num determinado intervalo de tempo.

Comparação entre largura de banda e número de vias de uma autoestrada 

De facto, mais do que a rede, a largura de banda caracteriza os canais de transmissão.

 Largura de Banda analógicos 

Em Física e em Telecomunicações tradicionais (sistemas analógicos), largura de banda de um canal define-se como a diferença entre a frequência mais alta e a frequência mais baixa que esse canal permite ou utiliza. 

Frequência representa o número de vezes que um acontecimento tem lugar num segundo. 

Mede-se em Hertz (Hz).

Largura de banda Digital

Em Informática e em Redes de Comunicação (sistemas digitais), largura de banda de um canal define-se como a capacidade máxima de transferência de informação que o canal pode transmitir por segundo. 

Mede-se em bps ou em Bps, e nos seus múltiplos.

De qualquer forma, os dois conceitos de largura de banda estão relacionados, uma vez que 

a largura de banda (em bps) é diretamente proporcional à largura de banda (em Hz).

Em termos práticos, quanto maior a largura de banda, maior a capacidade disponível de 

transmissão de um canal, o que se poderá traduzir em taxas de transmissão mais elevadas.

A largura de banda é finita. Por outro lado, não é utilizada “toda de uma vez”, ou toda por 

uma mesma comunicação, sendo partilhada entre várias “atividades”.

Tipicamente, é dividida por várias comunicações ou por vários fluxos da mesma 

comunicação (multiplexação).

A multiplexação consiste na transmissão de várias comunicações diferentes, ao mesmo 

tempo através de um único canal.

Existem dois métodos principais de multiplexação:

- por divisão de frequência;

- por divisão de tempo.

Multiplexação por divisão de frequência (FDM - Frequency Division Multiplexing) - 

o espectro de frequências é dividido em diversas faixas, uma para cada comunicação.

Multiplexação por divisão de tempo (TDM - Time Division Multiplexing) -

 o tempo de transmissão de um canal é dividido em pequenas fracções de tempo, atribuindo-se uma 

fração a cada uma das várias transmissões que estão a decorrer ao mesmo tempo.

Ou seja, a largura de banda total é dividida entre as várias comunicações que se verificam no canal.

Se a largura de banda de um canal for 100 unidades (se a divisão for equitativa):

- se houver 10 comunicações, cada uma tem 10 unidades disponíveis;

- se houver 100 comunicações, cada uma tem 1 unidade disponível.

Throughput é a quantidade real de informação transferida entre dois nós de uma rede num

determinado intervalo de tempo.

Throughput mede-se nas unidades e múltiplos em que se mede a taxa de transmissão( bps,  Bps...)

(Throughput designa também a taxa de transferência de informação em relação a 

processadores, discos rígidos e outros dispositivos.)

O throughput depende:

    -da  largura de banda,

-  do facto de diferentes segmentos da rede terem larguras de banda diferentes,

- do tráfego na rede,

- da existência de congestionamentos.

O throughput é sempre menor do que a taxa de transmissão teórica, devido, como já foi 

referido, à existência de atrasos, de interferências, de congestionamentos, etc.

Analogia do Corredor

Existe, na escola, um determinado corredor.

Um aluno demora um minuto a percorrer esse corredor. (Supõe-se que todos os alunos 

demoram o mesmo tempo.)

O tempo que demora a percorrer o corredor corresponde à taxa de transmissão.

Ou seja, a “taxa de transmissão” do corredor é um aluno por minuto.

A largura do corredor corresponde à largura de banda.

Em teoria, quanto maior a largura do corredor, mais alunos podem passar ao mesmo 

tempo.

Mas se, em cada momento, o corredor só puder ser percorrido por um aluno, não interessa 

a sua largura.

Para tirar partido da largura do corredor é preciso fazer “multiplexação”, isto é, permitir 

que vários alunos passem lado a lado.

Quantos mais puderem passar em simultâneo, significa que mais depressa passa uma 

turma, por exemplo.

Neste exemplo, a multiplexação equivale à multiplexação por divisão de frequência.

O throughput nesta analogia equivale à velocidade a que os alunos percorrem 

efetivamente o corredor.

A interacão entre eles, os pequenos toques, a existência de obstáculos (como os cacifos), 

determinam que um aluno demora mais do que um minuto a percorrer o corredor.

Tempo de Transferência de um Ficheiro

 Se a taxa de transmissão (capacidade do canal) é fornecida em bits por segundo (bps), então deve usar o tamanho do arquivo em bits para calcular o tempo de transmissão. 

A fórmula é:

$\text{Tempo (segundos)}=\frac{\text{Tamanho do arquivo (bits)}}{\text{Taxa de transmiss}\tilde{\text{a}}\text{o (bps)}}$

2. Se a taxa de transmissão estiver em Bytes por segundo (Bps),  deve usar o tamanho do arquivo em Bytes:

$\text{Tempo (segundos)}=\frac{\text{Tamanho do arquivo (bytes)}}{\text{Taxa de transmiss}\tilde{\text{a}}\text{o (Bps)}}$

        

EXEMPLOS:

1. Quanto tempo demora a transmitir um ficheiro com 23 568 923 Bytes através de um canal com uma taxa de transmissão de 856 KBps.

A fórmula a usar

$\text{Tempo (segundos)}=\frac{\text{Tamanho do arquivo (bytes)}}{\text{Taxa de transmiss}\tilde{\text{a}}\text{o (bytes por segundo)}}$

856KBps =  856 KBps × 1000 = 856 000 Bytes por segundo

Tempo (segundos)=856 000Bps23 568 923Bytes​

Realizando os cálculos:

$\text{Tempo (segundos)}\approx \frac{23,568,923\text{bytes}}{856}$Tempo (segundos)≈27.52segundos

Portanto, aproximadamente 27,5 segundos seriam necessários para transmitir um arquivo de 23 568 923 Bytes através de um canal com uma taxa de transmissão de 856 Bps (Bytes por segundo)

2. Um ficheiro demorou 3,5 segundos a ser transmitido através de um canal com taxa de transmissão de 620 Kbps. Qual a sua dimensão em MB?

Vamos usar esta fórmula e depois convertemos o resultado para MB.

 

Tempo (segundos)=Taxa de transmissa˜o (bps)Tamanho do arquivo (bits)​

Primeiro, convertemos a taxa de transmissão para bits por segundo, já que "Kbps" significa quilobits por segundo:

$620\text{Kbps}=620\times 10^3\text{bps}$

usamos a fórmula anterior para calcular o tamanho do arquivo em bits:

$\text{Tamanho do arquivo (bits)}=3.5\text{s}\times 620\times 10^3\text{bps}$

Tamanho do arquivo (Bytes)=82,170,000bits​=271 250Bytes

Tamanho do arquivo (MBytes)=1024×1024271 250Bytes​≈0.26MBytes