Baixe o app para aproveitar ainda mais
Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MG Redes de computadores Fevereiro de 2014 Felipe Atourassap (faspmg@gmail.com) Unidade - 2 Camada física Sinais Modulação Transmissão digital Transmissão analógica Multiplexação Meios de transmissão 2 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap CAMADA FÍSICA Assegura a conectividade entre os componentes da rede É responsável por definir as interfaces mecânicas, elétricas e de sincronização para a rede Objetivo da camada física: Prover serviços a camada de enlace Conversão de sinais elétricos ou ópticos Transportar uma sequência de bits de uma máquina para outra Problema a ser resolvido: Codificação de bits Converter as cadeias de 0s e 1s em sinais eletromagnéticos 3 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap CAMADA FÍSICA Nível físico define: Características mecânicas Tamanho e a forma dos conectores, pinos, cabos, etc... Características elétricas Valor dos sinais (voltagem) , intervalo de sinalização Taxa de transmissão e distância que podem alcançar Características funcionais Significado do sinal Características procedurais Combinações e sequência de sinais que devem ocorrer 4 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Sinais Analógicos e Digitais 5 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Sinais Analógicos e Digitais Sinais podem existir na forma analógica e digital Sinal analógico É aquele que possui infinitos níveis de tensão em um certo período de tempo Exemplos: Temperatura Umidade Velocidade Pressão Som (voz e ruído) 6 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Sinais Analógicos e Digitais Sinal digital É caracterizador por assumir valores limitados (somente dois valores) no decorrer do tempo (0 - desligado e 1 - ligado) 7 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Sinais Periódicos e não periódicos Periódicos Completa um padrão dentro de um intervalo de tempo mensurável (Período) Frequentemente usa-se Sinais Analógicos Não periódicos Evolui no tempo sem repetir padrão Frequentemente usa-se Sinais Digitais 8 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Analógico ou Digital? 9 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Analógico ou Digital? Preço No mesmo emissor onde antes se emitia um só programa de TV analógico, podem agora transmitir-se até 10 programas de TV digital Qualidade Sinal fiável Reconstituir o sinal original O sinal digital não se degrada por cópias sucessivas Funcionalidades Interatividade, pay-per-view, etc Modularidades Grandes sistemas por meio de módulos independentes, com fácil comunicação entre eles, e com possibilidade de serem controlados e configurados à distância 10 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Sinais Analógicos e Digitais Período (s) É o intervalo de tempo que uma onda leva para completar um ciclo Frequência (Hz) É o número de períodos ou ciclos num intervalo de tempo 11 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Baixa frequência Alta frequência Sinais Analógicos e Digitais 12 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Sinal composto Onde senoidal é a forma fundamental de um sinal analógico periódico de maior importância para a comunicação de dados Única onda não é útil para transporte de dado Linha telefônica Som de cigarra Onda única trabalha no regime de tudo Tudo 1 ou tudo 0 Mudanças necessárias: Amplitude, frequência ou fase 13 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Quando mudamos qualquer uma das características de um sinal simples associamos ao novo sinal outras componentes de frequência e, assim, o transformamos em sinal composto (Forouzan, 2009) Análise de Fourier 14 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Qualquer sinal composto pode ser representado por uma combinação de senóides simples e de diferentes frequências, amplitudes ou fase Sinal composto e meio de transmissão Integridade do sinal Passagem de qualquer frequência Preservar amplitude e fase do sinal Sinal trafega por um meio (ar ou cabo) O meio possui características própria Frequência que ele pode transmitir Facilitar algumas ou bloquear outras Sinal recebido pode não ser igual ao sinal enviado 15 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Portanto nenhum meio é perfeito Banda base, banda larga e largura de banda Banda base O sinal original que pretendemos transmitir Largura de banda Propriedade de um meio É a diferença entre a maior e a menor frequência que um meio pode transmitir Banda larga Divisão de múltiplos canais Sinais modulados Requer MODEM (modulador / demodulador) Alcança distâncias muito maiores 16 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Banda base, banda larga e largura de banda Largura de banda Ex.: Qual é a largura de banda de um sinal periódico decomposto em cinco componentes senoidais de frequências 100, 300, 500, 700 e 900 Hz? Desenho o espectro de frequência levando em conta que todos os componentes têm a mesma amplitude de pico em 10v. BW (bandwidth) = 900 – 100 = 800 Hz 17 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap O que é modulação Modulação (converter) É o processo na qual a informação é adicionada a ondas eletromagnéticas. ?¿ Demodulação ?¿ Modulação digital É o processo que possibilita alteração de característica(s) de um sinal analógico Modulação analógica Consiste em combinar sinais de forma a permitir que a transmissão no meio físico seja mais eficiente 18 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap O que é modulação Portadora é o sinal de entrada do sistema responsável pelo transporte de informação no meio de transmissão 19 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Sinais Analógicos e Digitais Sinais digitais Intervalo de sinalização (período) É o tempo necessário para enviar um único bit Número de bits por segundo (frequência) É a quantidade de intervalos de sinalização por segundos 20 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Taxa de transmissão de dados 21 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Taxa de transmissão de dados 22 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Taxa de transmissão de dados 23 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Transmissão com perda Tipos de perda Atenuação – perda de energia Distorção – é alteração da forma de um sinal ao propagar-se em um meio Ruído Ruído térmico – agitação térmica Ruído induzido – acionamento de cargas indutivas (motores) Crosstalk – efeito de uma corrente em um condutor Ruído impulsivo - intensidade aumenta acentuadamente durante um pulso eletromagnético 24 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Parâmetros de medidas Throughput (Taxa de transferência) É a quantidade de dados transferidos de um lugar a outro Velocidade de propagação É uma medida de distância que um sinal/bit pode viajar através de um meio Tempo de propagação Tempo necessário para que um sinal/bit viaje de um ponto a outro Comprimento de onda É a distância entre valores repetidos sucessivos num padrão de onda 25 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Transmissão digital Codificação de linha É o processo de conversão da sequência de bits em sinais digitais 26 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap 01011101 Codificação de linha Transmissão digital Nível de sinal VS Nível de codificação A quantidade de níveis possíveis chamamos de níveis de Sinal e o número de valores que podemos representar dados, chamamos de níveis de Codificação de dados 27 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Esquema de codificação Pode ser dividido em três grandes grupos Unipolar Polar Bipolar 28 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Esquema de codificação Unipolar Todos os níveis de sinal encontram em um dos lados do eixo de tempo (abaixo ou acima) NRZ (non-return-to-zero) no qual a voltagem “+” representa o bit 1 e a voltagem zero representa 0 Problema de componente DC Problema de sincronismo para cadeias longas 29 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Esquema de codificação Polar Faz uso de 2 níves de tensão Resolve o problema de DC O sinal é sempre positivo ou negativo NRZ-L “+” 1 e “-” 0 NRZ-I Qualquer transição entre o nível de tensão representa 1 30 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Esquema de codificação Bipolar Faz uso de 3 níves de tensão (+, 0, -) Bit 0 – representado pelo zero Bit 1 – representado pelos valores positivos e negativos 31 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Codificação de blocos Desenvolvida para melhorar a codificação de linha Substituir a sequência original por uma outra Evita sequências longas de zeros ou uns Permita sincronização Reduza DC Permita detecção de erro Composta em 3 etapas Divisão Substituição Codificação 4B/5B 8B/10B 32 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Amostragem Esquema de conversão de dados analógico para binário Surgiu com as companhias telefônicas PAM (Pulse Amplitude Modulation) Método de conversão do analógico para o digital Não é um sinal digital PCM (Pulse Code Modulation) Técnica para usada para converter a amostragem de pulsos em sinal digital 33 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Amostragem PCM (Pulse Code Modulation) Quantização – método que atribui valores a amostragem PAM Valor traduzido para código de 1 byte (7 bits equivalente ao valor e 1 bit indica conversão de sinal) 34 Taxa da amostragem Quantas amostragem do sinal analógico original são necessárias? Pelo menos 2 vezes a maior frequência do sinal Qual é a taxa de amostragem de sinal cuja largura de banda vale 13kHz (1kHz a 14kHz)? Taxa de amostragem = 2 × (14.000) Taxa de amostragem = 28.000 amostras/segundo 35 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Transmissão digital 36 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Modo de transmissão Paralela Mais rápida e mais cara do que a transmissão serial Dados podem ser agrupados em conjunto de N bits Transferir dados entre dispositivos no mesmo sítio 37 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Receber Enviar Modo de transmissão Serial Dados são enviados bit pelo bit em uma linha única Custo do hardware é considerável reduzido Bom para longas distâncias Podendo ser classificada como: Transmissão Síncrona Transmissão Assíncrona 38 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Receber Enviar 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 Modo de transmissão Serial Transmissão Síncrona Não existem bits de controle Os bits são enviados imediatamente após o anterior Sem intervalo Há necessidade de sincronização entre o receptor e o transmissor Comunicação Síncrona é mais cara que a Assíncrona Transmissão assíncrona Uso do bit start (0) / stop (1) 39 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Transmissão analógica Modulação de digital É o processo que permiti modificar uma ou mais características de um sinal analógico baseado na informação contida num sinal digital Amplitude, frequência ou fase 40 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Modulação digital/analógico ASK FSK PSK QAM Transmissão analógica Taxa de transmissão (transporte de pessoas) Representa o numero de bits transmitido no intervalo de tempo igual a 1s Medida em bps (bits por segundo) Taxa de modulação (transporte de carro) Quantidade de modulações realizadas durante 1s Medida em baud Taxa de transmissão > taxa de modulação 41 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Transmissão analógica Um sinal analógico transporta 4 bits por símbolo. Se a linha é sinalizada (modulada) 1000 vezes por segundo, determine a taxa de transmissão. Taxa Transmissão = Taxa Modulação X quant bits por símbolo TT = 1000 * 4 TT = 400 bps A taxa de transmissão de um determinado sinal é 3000 bps. Se cada símbolo corresponde a 6 bits, qual é a taxa de modulação desse sinal? 3000 = TM * 6 TM = 3000/6 TM = 500 baud/s 42 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Amplitude Shift Keying (ASK) Variação da intensidade da amplitude Frequência e fase permanecem constante Susceptível à interferências provocadas por ruído Largura de banda N = taxa de modulação 43 BW=(1+d) x Nbaud Frequency Shift Keying (FSK) Variação da frequência Amplitude e fase permanecer constante Muitos problemas com ruídos são eliminados Largura de banda 44 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap BW = fc1 – fc0 + Nbaud Phase Shift Keying (PSK) Variação da fase Amplitude e frequência permanecer constante 45 Phase Shift Keying (PSK) 46 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Limitada pelo equipamento Duas características alteradas simultaneamente Combinação das técnicas ASK e PSK 47 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Transmissão analógica Tabela de comparação entre taxa de transmissão e modulação 48 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Modulação Unidades Bits/baud Taxa modulação Taxatransmissão ASK,FSK, 2-PSK Bit 1 N N 4-PSK, 4-QAM Dibit 2 N 2N 8-PSK, 8-QAM Tribit 3 N 3N 16-QAM Tetrabit 4 N 4N 32-QAM Pentabit 5 N 5N 64-QAM Hexabit 6 N 6N 128-QAM Septabit 7 N 7N 256-QAM octabit 8 N 8N Modulação de sinais analógicos Porque modular um sinal analógico? Amplitude modulation (AM) Variação da amplitude Voz 5 Hz – Rádio separadas por 10 Hz Frequency modulation (FM) Variação da frequência Audio estereofônicos 15 Hz Rádio 200 KHz ou 0,2 MHz Phase Modulation (PM) 49 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap BW = 2 x Sinal modulante BW = 10 x Sinal modulante Modens analógicos Modem = Modulador / Demodulador 50 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap Usado para voz Usado para dados 600Hz 3000Hz 300Hz 3300Hz 2400 Hz para dados 3000 Hz para voz Atividades 51 Curso:Sistemas de informação -Disciplina:Redes de computadores -Professor:FelipeAtourassap
Compartilhar