Temporada II - Episódio Transmissão digital e codificação de linha

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Transmissão digital e codificação de linha
APRESENTAÇÃO
A chegada da quarta revolução industrial deu início a um processo cada vez mais rápido de 
transformação, com mais alcance e maior impacto. São cada vez mais comuns as notícias 
falando em expressões como big data, com grande quantidade de dados gerados, armazenados e 
transmitidos para servidores redundantes, com tal volume a ponto de aplicativos convencionais 
não darem conta de analisá-los em um tempo aceitável. Além da expressão big data, outra 
palavra popularizada com o surgimento das moedas digitais foi blockchain, que é uma 
tecnologia de registro distribuído e descentralizado para gerar segurança, exigindo sincronização 
entre os pares para obter cópia dos dados, além de retransmitir as transações validadas. 
Assim como na transmissão de grandes volumes de dados para backups de servidores de big 
data, e na sincronização de blocos de dados e transmissão das validações, dispositivos que 
utilizam o conceito de Internet das coisas precisam transmitir dados constantemente.
Nesta Unidade de Aprendizagem, você aprenderá sobre a conversão digital necessária para a 
transmissão digital, observando características e métodos de codificação de linha. Além disso, 
verá exemplos de métodos de codificação de linha.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Identificar os tipos de conversão digital. •
Caracterizar o processo de codificação de linha. •
Exemplificar os métodos de codificação de linha.•
DESAFIO
Em se tratando de transmissão de dados digitais e transformação dos dados em sinal digital, é 
esperado que os intervalos de bits do emissor sejam correspondentes aos intervalos de bits do 
receptor. Caso não tenham a mesma velocidade, com um deles sendo mais rápido ou mais lento, 
os intervalos de bits não coincidirão, ocasionando a má interpretação do sinal pelo receptor. 
Imagine que você trabalha com atendimento de suporte em uma companhia de 
telecomunicações e está prestes a fazer a verificação de um distúrbio na rede de uma empresa, a 
qual alega que o clock do receptor está 0,2% mais rápido que o do emissor. 
Crie uma tabela para apresentar o impacto para algumas taxas de dados, tais quais: 1Kbps, 
1Mbps e 20 Mbps, informando quantos bits por segundo extra o receptor recebe. 
INFOGRÁFICO
Para poder transmitir um dado, seja ele analógico ou digital, é necessário realizar a sua 
conversão para sinal. Na codificação de linha existem diversos métodos de transformação do 
dado em sinal, os quais podem ser divididos em cinco categorias.
Neste Infográfico, você vai ver as principais diferenças entre os métodos NRZ unipolar, NRZ 
polar e RZ, bem como as suas variações.
CONTEÚDO DO LIVRO
Para que haja comunicação de dados em redes de computadores, é necessário converter esses 
dados por meio de um processo chamado codificação de linha, para representar o sinal, de modo 
que fiquem adequados ao meio de transmissão. Este, combinado à fonte de transmissão, gera 
algumas combinações possíveis de formas dessa comunicação de dados. Em alguns casos, o 
sistema de transmissão será digital, em outros, será necessário utilizar um codificador.
No capítulo Transmissão digital e codificação de linha, da obra Comunicação de dados, base 
teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai conhecer a transmissão digital, observando os 
tipos de conversão digital existentes e as características do processo de conversão dos dados. 
Além disso, vai aprender a diferenciar os métodos de codificação de linha.
Boa leitura.
COMUNICAÇÃO 
DE DADOS
Fabiano Berlinck Neumann
Transmissão digital e 
codificação de linha
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deverá apresentar os seguintes aprendizados:
  Identificar os tipos de conversão digital.
  Caracterizar o processo de codificação de linha.
  Exemplificar os métodos de codificação de linha. 
Introdução
Graças à popularização dos dispositivos móveis, a transmissão de dados 
está cada vez mais presente na vida das pessoas, como nos aplicativos 
de música, chat por texto, videoconferência, e-mail, agenda, bancos, 
redes sociais, entre diversos outros. Esses aplicativos, quando utilizados 
pelos usuários, se conectam com a internet para enviar e receber dados 
de modo a atualizar as informações na tela.
Também não é raro as pessoas transferirem dados da internet para 
seus computadores, ou de seus computadores para dispositivos de 
armazenamento, como pendrives e discos rígidos, ansiando deslocar 
quantidades altas de dados em curtos espaços de tempo, ou buscando 
benefícios de desempenho, mesmo na transferência de arquivos meno-
res. Além disso, para garantir segurança, grandes empresas de infraestru-
tura, às vezes, armazenam seus dados de forma redundante e transmitem 
grandes volumes entre seus servidores, bem como atendem milhares de 
requisições de usuários finais todos os dias. Todos esses dados precisam 
ser convertidos para que possam ser transmitidos.
Neste capítulo, você vai conhecer a conversão digital necessária para 
a transmissão digital, observando as características e os métodos de 
codificação de linha, assim como exemplos de uso.
Transmissão digital e codificação de linha2
Tipos de conversão digital
Os sinais eletromagnéticos são a representação convertida dos dados, já que 
eles não podem ser transportados diretamente de um ponto a outro, sendo, 
então, transferidos na forma de energia por um meio físico de transmissão 
do emissor ao receptor. Segundo Forouzan (2010), esse transporte é uma das 
principais funções da camada física em redes de computadores.
Um sinal digital é uma sequência discreta e não contínua de pulsos de 
tensão, em que cada pulso é um elemento de sinal. Ele possui um número 
limitado de valores definidos e, apesar de o valor ser um número qualquer, 
costuma ser indicado por nível lógico um ou por nível lógico zero. 
Conforme apresentado na Figura 1, o sinal digital pode ser representado 
em um gráfico de duas dimensões, no qual um dos eixos traz os possíveis 
valores do sinal, e o outro, a variável de tempo.
Figura 1. Representação gráfica de um sinal digital.
Fonte: Forouzan (2010, p. 58).
Uma vez que os dados não podem ser transmitidos diretamente, é preciso 
convertê-los em sinais eletromagnéticos para sua propagação no meio de 
transmissão. Como os dados são tanto digitais quanto analógicos, existem 
combinações possíveis entre o tipo do dado e o tipo do sinal, que resultam 
no tipo de conversão. Na conversão digital, as combinações possíveis são de 
dado analógico para sinal digital e de dado digital para sinal digital, cada 
uma com suas características e seus conjuntos de técnicas de conversão do 
dado para o sinal.
3Transmissão digital e codificação de linha
Dado analógico para sinal digital
Os dados analógicos, como voz e vídeo, tratam de informações contínuas, como 
em um relógio analógico com ponteiros para horas, minutos e segundos, que 
continua fornecendo a informação de forma ininterrupta, enquanto houver energia. 
Nesse tipo de conversão, há a possibilidade de uso de equipamentos modernos de 
transmissão digital e de comutação. Os dispositivos utilizados, para converter o 
dado analógico em sinal digital e, em seguida, recuperar a forma original do dado, 
são chamados de codec, que se refere a codifi cador e a decodifi cador.
Para Stallings (2007), a técnica mais comum na conversão de dado analógico 
para sinal digital é a PCM, sigla, em inglês, para Modulação por Código de 
Pulso. Ela envolve a obtenção de amostras dos dados analógicos, a quantização 
do sinal e a codificação dos dados, como pode ser observado na Figura 2.
Figura 2. Componentes da técnica de modulação por código de pulso.
Fonte: Forouzan (2010, p. 121).
Entretanto existem outras técnicas também utilizadas para esse tipo de 
conversão, com o objetivo de melhorar o desempenho ou de reduzir a com-
plexidade, sendo a DM, sigla, do inglês, para ModulaçãoDelta, a alternativa 
mais popular.
Dado digital para sinal digital
Segundo Stallings (2007), nesse tipo de conversão, os equipamentos possuem 
menor complexidade e custo, se comparada à conversão de dado analógico para 
Transmissão digital e codificação de linha4
sinal digital. A forma mais simples de codifi cação digital de dados digitais é 
associar um nível de voltagem para o binário 1 e outro nível de voltagem para 
o binário 0. Apesar disso, há formas mais complexas de codifi cação digital, 
que visam melhorias de desempenho.
Os dados digitais possuem estados discretos, o que significa que a sua 
mudança de estado não se dá de forma contínua. Um exemplo é o funciona-
mento do relógio digital, que atualiza a cada ciclo de tempo, ao invés de ter um 
ponteiro que roda de forma constante. Além do seu estado, os valores que os 
dados digitais assumem também são discretos, como os 0s e 1s armazenados 
na memória, que podem ser convertidos para sinal digital para que sejam 
transmitidos por algum meio físico.
Processo de codificação de linha
De acordo com Forouzan (2010), o processo que converte o dado digital para 
um sinal digital se chama codifi cação de linha. A codifi cação é a única das 
três técnicas envolvidas na conversão que é sempre necessária. As outras duas 
técnicas, não obrigatórias, são a codifi cação de blocos e a mistura de sinais.
Como pode ser observado na Figura 3, o codificador transforma os dados 
digitais em sinal digital, adequando ao meio de transmissão, e, em seguida, 
ele envia o sinal para o receptor. No lado do receptor, o decodificador é o 
responsável por transformar o sinal digital para a sua forma original, de modo 
que possa ser processado e armazenado pelo computador ou pelo dispositivo.
Figura 3. Codificação de linha e decodificação.
Fonte: Forouzan (2010, p. 102).
5Transmissão digital e codificação de linha
Conforme Stallings (2007), são diversas as técnicas de conversão que 
podem ser utilizadas, assim como as formas de avaliar cada uma delas e de 
compará-las umas com as outras, considerando as seguintes características.
  Espectro do sinal: um bom desenho de sinal deve possuir sua energia 
concentrada no meio da largura de banda da transmissão.
  Tempo do relógio: a ideia é fornecer um mecanismo de sincronização 
baseado no sinal transmitido.
  Existência de detecção de erros: a maior parte das técnicas de detecção 
de erros está uma camada acima da física, entretanto, a existência de 
recurso na sinalização física torna mais rápida a detecção dos erros.
  Interferência de sinal e imunidade à ruído: alguns métodos apresentam 
desempenho melhor na presença de ruído do que outros.
  Custo e complexidade: o custo é maior quanto maior for a taxa de 
sinalização para causar impacto na taxa de dados.
Métodos de codificação de linha
Como se observa na Figura 4, os métodos podem ser divididos em cinco 
grandes categorias.
Figura 4. Métodos de codificação de linha.
Fonte: Forouzan (2010, p. 106).
Transmissão digital e codificação de linha6
O método unipolar NRZ possui seu método polar equivalente e, além desses 
dois, cada categoria apresenta diversos outros métodos, que serão aprofundados 
nos tópicos a seguir e que são a base para estudos mais avançados.
Método unipolar
Nesse tipo de método, todos os níveis de sinal estão presentes em apenas um dos 
lados do eixo do tempo, e o principal método é o NRZ, da sigla, em inglês, para 
Sem Retorno a Zero. Apesar do nome, a voltagem zero defi ne o bit 0 e a voltagem 
positiva defi ne o bit 1. O NRZ do nome do método diz respeito ao fato de o sinal 
não retornar para zero no meio do bit, como é possível observar na Figura 5.
Figura 5. Método NRZ unipolar.
Fonte: Forouzan (2010, p. 107).
Como esse método custa mais caro que seu equivalente polar, não costuma 
mais ser utilizado em comunicação de dados.
Métodos polares
Diferente dos métodos unipolares, nos métodos polares, as voltagens estão 
presentes em ambos os lados do eixo do tempo, existindo a possibilidade de 
a voltagem positiva representar o bit 0 e a voltagem negativa representar o bit 
1. Os principais métodos são o NRZ, o RZ e o bifásico. 
A categoria NRZ possui duas subcategorias, a NRZ-L e a NRZ-I. Na 
primeira, o valor do bit a ser transmitido é definido pelo nível da voltagem. 
Na segunda, o que define o valor do bit é a mudança ou a falta de mudança 
no nível de voltagem, conforme é possível observar na Figura 6, em que a 
mudança no valor da voltagem representa que o próximo bit é 1.
7Transmissão digital e codificação de linha
Figura 6. Métodos polares NRZ-L e NRZ-I.
Fonte: Forouzan (2010, p. 107).
Ao contrário dos métodos NRZ, nos quais o sinal não retorna a zero no 
meio do bit, mas entre os bits para representar o valor do bit, no método RZ, 
o sinal não muda entre os bits. Ele muda no meio deles, conforme é possível 
observar na Figura 7.
Figura 7. Método polar NR.
Fonte: Forouzan (2010, p. 109).
Os métodos bifásicos são a combinação entre os métodos NRZ e RZ, em 
que a mudança no meio do bit é utilizada para a sincronização. 
O método Manchester é a combinação dos métodos NRZ-L e RZ, no qual 
a mudança para uma voltagem positiva representa o valor de bit como 0 ou 1 e 
a mudança para a voltagem negativa representa o outro. O método Manchester 
Diferencial é a combinação dos métodos NRZ-I e RZ, em que a mudança de 
sinal entre os bits representa um valor de bit e a não mudança representa o 
outro, conforme é possível observar na Figura 8.
Transmissão digital e codificação de linha8
Figura 8. Métodos bifásicos.
Fonte: Forouzan (2010, p. 109).
De acordo com Forouzan (2010), os métodos Manchester e Manchester 
Diferencial requerem o dobro de largura de banda mínima dos métodos NRZ.
Métodos bipolares
Também conhecida como binária multinível, a codifi cação bipolar possui três 
níveis de voltagem, o positivo, o negativo e o zero. Nesses métodos, um dos 
elementos binários de dados possui voltagem que permanece em zero, enquanto 
a voltagem que representa o outro elemento binário de dados se alterna entre 
positivo e negativo, conforme é possível observar na Figura 9.
9Transmissão digital e codificação de linha
Figura 9. Métodos bipolares.
Fonte: Forouzan (2010, p. 110).
Nesses métodos não existem componentes DC. Eles possuem a mesma taxa 
de sinal dos métodos NRZ, já que foram desenvolvidos como alternativas a eles.
Métodos multinível e multitransição
Nos métodos anteriores, cada elemento de dados possuía um elemento de sinal. 
Já nos métodos multinível, a codifi cação possui um padrão com m elementos 
de dados, que podem ser 0s e 1s, para n elementos de sinal. Os principais 
métodos são o 2B1Q, o 8B6T e o 4D-PAM5.
Nos métodos multitransição, como existem sinais com mais de dois níveis, é 
possível elaborar codificação diferencial com mais de duas regras de transição, 
mapeando um bit a um elemento de sinal. O principal método é o MLT-3.
Como se observa no Quadro 1, além das características dos métodos que 
foram vistas nos tópicos anteriores, os métodos multinível 8B6T e 4D-PAM5 
possuem autossincronização sem componentes DC. Os métodos multinível 
2B1Q e multilinha MLT-3 não possuem autossincronização para longas se-
quências de bits duplos longos e 0s, respectivamente.
Transmissão digital e codificação de linha10
Fonte: Adaptado de Forouzan (2010).
Categoria Método
Largura
de Banda 
(média)
Características
Unipolar NRZ B = N/2
Oneroso, sem autossincronização em 
caso de longas sequências de 0s ou 
1s, DC.
Unipolar NRZ-L B = N/2
Sem autossincronização em caso de 
longas sequências de 0s ou 1s, DC.
Unipolar NRZ-I B = N/2
Sem autossincronização para longas 
sequências de 0s, DC.
Unipolar Bifásico B = N
Autossincronização, sem componen-
tes DC, grande largura de banda.
Bipolar AMI B = N/2
Sem autossincronização para longas 
sequências de 0s, DC.
Multinível 2B1Q B = N/4
Sem autossincronização para longas 
sequências de duplos longos.
Multinível 8B6T B = 3N/4 Autossincronização, semDC.
Multinível 4D-PAM5 B = N/8 Autossincronização, sem DC.
Multilinha MLT-3 B = N/3
Sem autossincronização para longas 
sequências de 0s.
Quadro 1. Características dos métodos
FOROUZAN, B. A. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. ed. Porto Alegre: 
AMGH, 2010.
STALLINGS, W. Data and computer communications. 8th ed. Upper Saddle River: Pe-
arson, 2007.
DICA DO PROFESSOR
Muitos dados são transmitidos o tempo todo e, para que sejam enviados, é necessário 
transformar esses dados em sinal. Como estes podem ser tanto analógico quanto digitais, assim 
como os sinais, surgem diversas combinações de conversão de dado para sinal.
Nesta Dica do Professor, você vai aprender sobre características comuns aos métodos de 
codificação de linha, a diferença entre elementos de dados e elementos de sinal, entre taxa de 
dados e taxa de sinal, bem como características como largura de banda, componentes DC e 
autossincronização.
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EXERCÍCIOS
1) Em se tratando de métodos de codificação de linha, existem cinco grandes categorias 
que podem ser utilizadas.
Marque a alternativa com os métodos de codificação de linha da categoria polar.
A) 
NRZ, RZ e bifásico. 
B) 
AMI e pseudoternário. 
C) 
MLT-3. 
D) 
2B/1Q, 8B/6T e 4D-PAM 5. 
E) 
MLT-4 e trifásico. 
2) Existem métodos cuja representação dos valores está relacionada com a mudança ou 
não do sinal.
Marque a alternativa que representa o método em que um dos elementos binários 
tem voltagem zero, enquanto a voltagem que representa o outro elemento fica 
alternando entre positivo e negativo.
A) 
RZ. 
B) 
NRZ-I. 
C) 
NRZ-L. 
D) 
AMI. 
E) 
Bifásico. 
3) Tanto os dados quanto os sinais podem ser analógicos ou digitais e, para realizar o 
envio dos dados de um emissor para um receptor é necessário transformar os dados 
em sinais. 
Marque a alternativa que representa esse processo de transformação do dado em 
sinal.
A) 
Codificação de fio. 
B) 
Codificação de linha. 
C) 
Transmissão paralela. 
D) 
Transmissão serial. 
E) 
Codificação de migração. 
4) Na transmissão de informação do emissor para o receptor, o dado pode ser tanto 
digital quanto analógico, além disso, precisa ser convertido para sinal.
Marque a alternativa que contém o nome do dispositivo utilizado para converter 
dado analógico em sinal digital.
A) 
Codec. 
B) 
MLT-3. 
C) 
NRZ, RZ e bifásico. 
D) 
Serial. 
E) 
Paralelo. 
5) Para transmitir os dados analógicos na forma de sinal digital é necessário passar o 
dado por um codificador. 
Marque a alternativa referente ao processo de modulação por código de pulso.
A) 
Codificação, amostragem e transmissão. 
B) 
Quantização, codificação e transmissão. 
C) 
Amostragem, quantização e codificação. 
D) 
Codificação, propagação, quantização. 
E) 
Propagação, quantização e amostragem. 
NA PRÁTICA
Com o problema que os operadores passavam de envio de sinais analógicos para altas 
distâncias, causando perdas dos sinais, surgiu a ideia de digitalizar sinais analógicos, tendo a 
taxa de amostragem no sinal original como indicador de precisão da reprodução digital do sinal 
analógico.
Neste Na Prática, você vai aprender o cálculo do número de bits por segundo necessário para 
digitalizar a voz humana.
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SAIBA +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do 
professor:
Saturação/sinal fraco/congelamento/TV digital
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Saiba mais sobre a conversão digital para analógico e analógico para digital, bem como sobre 
tratamento de sinais.
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Codificação de fonte
Veja uma breve introdução à teoria da codificação em Ciência da Computação.
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