atividade - comunicação de dados

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Aluno: Ademir de Sousa Moreira
Matrícula: 17001813
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 A transmissão digital de dados representa um valor “instantâneo” de uma situação e não representa um movimento contínuo comum de sinais analógicos. 
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Codificação de Linha - É a forma como o sinal elétrico irá representar a informação digital diretamente no par de fios como diferenças discretas de voltagem (com um valor fixo para cada símbolo digital utilizado). Tal informação digital é assim classificada como em banda básica e exemplos de códigos de linha são o NRZ, AMI, Manchester, RZ, HDB-3, entre outros
Codificação de Blocos 
 
A codificação de blocos viabiliza um melhor desempenho na codificação e reduz a possibilidade de erros na transmissão. A técnica é bem simples. Dado uma seqüência de bits, estes são selecionados (divididos) a cada seqüência de m bits. Depois cada pedaço de m bits é substituída por outra seqüência de n bits onde n ≠ m.
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NRZ,NRZ-Inverse (NRZ-I) , NRZ-Level (NRZ-L), RZ (Return-to-Zero) 
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4B/5B
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 NRZ (Non-Return-to-Zero) Voltagem alterna entre valor positivo e zero; Técnica unipolar Voltagem positiva = bit 1; Voltagem zero = bit 0 A técnica é chamada NRZ porque a voltagem não muda no meio do sinal
NRZ-Level (NRZ-L) Voltagem alterna entre valor positivo e negativo; Técnica polar , Voltagem positiva = bit 1; Voltagem negativa = bit 0 , A técnica é chamada NRZ-Level, porque o nível de intensidade do sinal representa o valor do bit.
NRZ-Inverse (NRZ-I) Voltagem alterna entre valor positivo e negativo; Técnica polar , Inversão da voltagem = bit 1; voltagem constante = bit 0 , A técnica é chamada NRZ-Inverse, porque a inversão da voltagem representa o valor do bit
RZ (Return-to-Zero) Voltagem alterna entre valor positivo, negativo e zero; Técnica polar, Voltagem positiva = bit 1; voltagem negativa = bit 0 , A técnica é chamada RZ porque a voltagem muda no meio do sinal
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Foi projetado para ser usado em combinação com NRZ-I. , NRZ-I tem uma boa taxa de sinal, mas tem um problema de sincronização. Uma longa sequência de bits 0 pode fazer o relógio do receptor perder a sincronização. Uma solução é mudar o fluxo de bit, antes da codificação com NRZ-I, de modo que ele não tenha um longo fluxo de 0s. , Blocos codificados com o esquema 4B/5B não possuem mais do que três bits 0 consecutivos.
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 Técnicas utilizadas ○ Modulação de Código de Pulso (PCM - Pulse Code Modulation) ○ Modulação Delta (DM - Delta Modulation)
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PCM
 Técnica mais usada para transformar sinal analógico em dados digitais, O codificador PCM realiza os processo de amostragem (sampling), quantificação (quantizing) e codificação (encoding)
 
Amostragem
 Esse processo também é conhecido como modulação de amplitude do pulso (PAM - Pulse Amplitude Modulation) 
Quantificação
 O resultado da amostragem é uma série de pulsos com valores de amplitude entre as amplitudes máxima e mínima do sinal. Esses valores não podem ser usados no processo de codificação.
DM
PCM é uma técnica muito complexa. Outras técnicas foram desenvolvidas para reduzir a complexidade do PCM. A mais simples é a DM. Enquanto o PCM encontra o valor da amplitude do sinal para cada amostra, o DM identifica apenas a mudança comparando com a amostra anterior.
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Transmissão Paralela
Os computadores produzem e consomem dados em grupos de bits, da mesma forma que usamos o idioma falado na forma de palavras, em vez de letras Os dados binários, que consistem de 1s e 0s, podem ser organizados em grupos de n bits Ao agrupar, podemos enviar n bits de dados por vez. Isso é chamado de transmissão paralela
Transmissão Serial
Na transmissão serial, um bit segue outro. Assim, precisamos de apenas um canal de comunicação para transmitir dados Como a comunicação dentro dos dispositivos é paralela, são necessários dispositivos de conversão A principal vantagem da transmissão serial é a redução do custo (n vezes)
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Assíncrona
 Sem sincronização, o receptor não pode usar o tempo para prever quando o próximo grupo termina e o outro começa. Para alertar o destinatário para a chegada de um novo grupo um bit extra é adicionado ao início de cada byte. Este bit (geralmente um 0) é chamado de bit de inicialização (Start bit). Para o receptor saber que o byte está concluído, um ou mais bits adicionais são anexados ao final do grupo. Esses bits (geralmente 1s) são chamados de bits de parada (Stop bit).
Síncrona
Na transmissão síncrona, o fluxo de bits é combinado em quadros (frames) mais longos, que podem conter vários bytes. Cada byte, no entanto, é introduzido no link de transmissão sem um espaço entre ele e o próximo. Em outras palavras, os dados são transmitidos como uma sequência ininterrupta de 1s e 0s, e o receptor separa essa string nos bytes necessários para reconstruir a informação. A Figura a seguir fornece uma ilustração esquemática da transmissão síncrona.
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Transmissão Analógica 
 
Não é sempre recomendado trabalhar apenas com a transmissão digital, pois a largura de banda para transmissão de um sinal digital é relativamente alta (veja domínios de freqüência e reflita sobre a causa), e em alguns casos a criação de filtros torna-se muito custosa. Logo uma saída é transformar os dados digitais em analógicos visando sua transmissão. Dentro deste contexto existem duas possibilidades: técnicas para transmissão de dados digitais e técnicas para transmissão de dados analógicos. Em ambos os casos são utilizadas técnicas de modulação. Modulação é o processo na qual a informação é adicionada a ondas eletromagnéticas. É assim que qualquer tipo de informação (digital ou analógica), até a voz humana ou transação de dados numa aplicação interativa é transmitida numa onda eletromagnética. O transmissor adiciona a informação numa onda básica de tal forma que poderá ser recuperada na outra parte através de um processo reverso chamado demodulação. 
 
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Portadora 
Na transmissão analógica, o dispositivo de envio produz um sinal de alta frequência que atua como base para o sinal de informação. Este sinal de base é chamado de sinal portador ou frequência portadora. O dispositivo de recepção é sintonizado para a frequência da portadora que espera do remetente. As informações digitais, em seguida, alteram o sinal do portador, modificando uma ou mais de suas características (amplitude, frequência ou fase). Esse tipo de modificação é chamado de modulação.
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ASK, FSK,PSK,QPSK, QAM
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ASK
 A amplitude da portadora é variada para criar elementos de sinal. Tanto a frequência como a fase permanecem constantes enquanto a amplitude muda. Embora possamos ter vários níveis de sinal, cada um com uma amplitude diferente, o ASK normalmente é implementado usando apenas dois níveis. Isso é referido como ASK binário (BASK) ou também OOK (On-Off Keying). Na codificação BASK, a amplitude de pico de um nível de sinal é a mesma amplitude da portadora e a outra é 0.
FSK
 A frequência do sinal modulado é constante para a duração de um elemento de sinal, mas muda para o próximo elemento de sinal se o elemento de dados mudar. Tanto a amplitude do pico como a fase permanecem constantes para todos os elementos de sinal. A modulação FSK pode ser binária ou multinível. No FSK binário (BFSK) são usadas duas frequências portadoras. Uma portadora se o elemento de dados for 0 e outra se o elemento de dados for 1. Normalmente, as frequências portadoras são muito altas, e a diferença entre elas é muito pequena.
PSK
 fase da portadora é variada para representar dois ou mais elementos de sinal diferentes. Tanto a amplitude do pico como a frequência permanecem constantes à medida que a fase muda. O PSK é mais comum que o ASK ou o FSK. O PSK mais simples é o PSK binário (BPSK), no qual temos apenas dois elementos de sinal, um com uma fase de 0 ° e outro com uma fase de 180
QPSK
 A simplicidade do BPSK atraiu designers a usar 2 bits de cada vez em cada elemento de sinal, diminuindo assim a taxa de transmissão e eventualmente a largura de banda necessária. O esquema é chamado de PSK em quadratura(QPSK) porque ele usa duas modulações BPSK separadas. Uma é em fase e a outra fora de fase. Os dois sinais compostos criados por cada multiplicador são ondas seno com a mesma frequência, mas diferentes fases. Quando são somadas, o resultado é outra onda senoidal, com uma das quatro fases possíveis: 45 °, -45 °, 135 ° e -135 °. Assim, existem quatro tipos de elementos de sinal, para que possamos enviar 2 bits por elemento de sinal.
QAM
PSK é limitado pela capacidade do equipamento de distinguir pequenas diferenças em fase. Este fator limita sua taxa potencial de bits Até agora, estamos alterando apenas uma das três características de uma onda senoidal de cada vez; e se mudarmos duas? Por que não combinar ASK e PSK? O conceito por trás da modulação QAM é usar duas portadoras, uma em fase e a outra fora de fase (quadratura), com diferentes níveis de amplitude para cada portadora
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Vantagens e Desvantagens
 O PSK binário é tão simples como o ASK binário, mas tem com grande vantagem ser menos suscetível ao ruído. Em ASK, o critério para detecção de bits é a amplitude do sinal. Já no PSK, é a fase. O ruído pode alterar a amplitude mais facilmente do que pode mudar a fase. Em outras palavras, o PSK mais resistente ao ruído que o ASK. O PSK também é superior ao FSK porque não precisamos de dois sinais de transporte. No entanto, a PSK precisa de hardware mais sofisticado para poder distinguir entre fases.
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quadratura
fase
amplitude
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A conversão analógica para analógica, ou a modulação analógica, é a representação da informação analógica por um sinal analógico. Por que precisamos modular um sinal analógico se ele já é analógico? A modulação é necessária quando o sinal analógico precisa ser deslocado da sua faixa original para transmissão no meio de comunicação. Um exemplo é o rádio. O governo atribui uma largura de banda estreita para cada estação de rádio. O sinal analógico produzido por cada estação é um sinal de passagem baixa, todos na mesma faixa. Para poder transmitir diferentes estações compartilhando o mesmo meio de comunicação, os sinais de passagem baixa precisam ser deslocados, cada um para um intervalo diferente. 
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 Modulação de Amplitude (AM) 
 Modulação de Frequência (FM) 
 Modulação de Fase (PM)
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AM
Na transmissão AM, o sinal da portadora é modulado de modo que sua amplitude varia com as mudanças de amplitude do sinal de modulação. Apenas a amplitude muda para seguir as variações na informação. A frequência e a fase da portadora permanecem iguais.
FM
Na transmissão FM, o sinal da portadora é modulado para seguir a mudança do nível de tensão (amplitude) do sinal de modulação. A frequência da portadora é ajustada de forma correspondente à mudança da amplitude do sinal de informação. A amplitude e a fase do sinal da portadora permanecem constantes.
PM
Na transmissão PM, a fase da portadora é modulada para seguir o nível de tensão em mudança (amplitude) do sinal de modulação. A amplitude de pico e a frequência do sinal da portadora permanecem constantes, mas à medida que a amplitude do sinal de informação muda, a fase da portadora muda de forma correspondente.