Aula de redes - Camada Física

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CAMADA FÍSICA
Profª Geovália O. Coelho
Geovalia.santos@ifmg.edu.br
Camada Física
Camada Física
O objetivo da camada física é transmitir um fluxo bruto de bits de uma camada para outra.
Serviços:
Estabelecimento e encerramento de conexões;
Transferência de dados;
Sequenciação;
Notificação e correção de falhas.
Camada Física
Camada Física
A camada física define características mecânicas, elétricas, funcionais e procedurais para ativar, manter e desativar conexões físicas que se destinam a transmitir bits entre os dispositivos.
Camada Física
 Características mecânicas 
Definem, por exemplo, o tamanho e a forma dos conectores, pinos e cabos. 
Características elétricas 
Especificam valores de sinais elétricos (nível de voltagem e corrente) usados para representar os bits. 
Por exemplo, o 1 corresponde a uma voltagem entre 5 e 15v, e o 0 é representado por voltagens na faixa de -5 a -15v. 
Camada Física
Características funcionais 
Definem o significado dos sinais transmitidos nas interfaces do nível físico. 
Características procedurais 
Definem a sequência de eventos que deve ocorrer para que os dados sejam transmitidos corretamente no meio físico. 
Camada Física
Analógicos: Variação contínua de Frequência ou Amplitude.
Digitais: Frequência e Amplitude fixas.
Modos de Operação
Simplex – só uma direção;
Half duplex – Transmissão em ambas as direções não simultâneas;
Full Duplex – Transmissão em ambas as direções simultâneas.
Forma de Envio de Bits
Serial: uma linha composta de um par de fios (fio que faz a transmissão e fio terra) – os bits são encaminhados um de cada vez. Adequado para longas distâncias e mais barato.
Paralela: vários fios - vários bits por vez em um cabo. Normalmente em múltiplos de bits: 8, 16. 
Forma de Envio de Bits
Ritmo de Transmissão
Assíncrono 
Uma transmissão assíncrona quando não é estabelecido, no receptor, nenhum mecanismo de sincronização;
Indicação de início e do fim de cada agrupamento de bits enviados; 
O intervalo de tempo entre cada agrupamento de bits transmitidos pode variar constantemente (pois não há mecanismo que imponha sincronismo) e a leitura dos dados terá de ser  feita pelo receptor com base unicamente nas próprias sequências dos bits recebidos.
Ritmo de Transmissão
Assíncrono 
Ritmo de Transmissão
Síncrono 
Uma transmissão é síncrona quando, no dispositivo receptor, é ativado um mecanismo de sincronização relativamente ao fluxo de dados proveniente do emissor. 
Este mecanismo de sincronização é um relógio (clock) interno no dispositivo de recepção (por exemplo, modem) e determina de quantas em quantas unidades de tempo é que o fluxo de bits recebidos deve ser segmentado, de modo a que cada segmento assuma o mesmo tamanho e formato com que foi emitido.
Ritmo de Transmissão
Síncrono 
Banda Base X Banda Larga
Banda base (baseband):
Suporte de transmissão usado por um único canal.
Sinalização digital com frequência constante. 
Todo a capacidade do canal de comunicação é usado para transmitir cada dado.
A transmissão pode ser feita por meio de sinais elétricos ou de luz.
Transmissões em half ou full-duplex.
Usado em LANs.
Banda Base X Banda Larga
Banda larga (broadband):
Este modelo de transmissão é caracterizado pela divisão da largura de banda em múltiplos canais. 
Podendo cada canal transmitir diferentes sinais analógicos. 
Requer MODEM.
Alcança distâncias muito maiores.
As transmissões são sempre unidirecionais.
Banda Base X Banda Larga
Banda Base X Banda Larga
Banda larga (broadband):
Sinalização Analógica - multiplexação em frequência
Como em certas transmissões a largura de banda pode ser insuficiente para a transmissão, o sistema pode aceitar sinais simultâneos com frequências diferentes.
Em cada cabo só pode haver transmissão em uma direção usando um mesmo canal (frequência). 
Para conseguir transmitir em duas direções pode-se usar a divisão de frequência, onde cada direção usa uma frequência (canal) diferente ou par de cabos, com cada um transmitindo num sentido.
Banda Passante
Banda Passante - É a faixa de frequências que compõem um sinal (HZ). Faixa que possui menor atenuação e preserva a qualidade do sinal.
Largura de Banda - Diferença da maior para a menor frequência da banda do sinal. Pode ser medida em bps.
Banda Passante
Meios de Transmissão
Tipos:
Meios Guiados - fios elétricos e fibras óticas;
Meios Não-Guiados - ondas de rádio e de luz (ondas eletromagnéticas).
Meios Guiados
Cabeamento:
Cabo coaxial;
Cabo de par trançado;
Cabo de fibra ótica.
Cabo Coaxial
O cabo coaxial foi um dos primeiros tipos de cabo usados em rede. 
Ele é utilizado para áudio, redes e sinais de rádio e TV.
Cabo Coaxial
Material: 
Um cabo coaxial consiste em um fio de cobre esticado na parte central.
Esse fio é envolvido por um material isolante. 
O isolante é protegido por um con­dutor cilíndrico, geralmente uma malha sólida entrelaçada. 
A malha é coberta por uma camada plástica protetora. 
Cabo Coaxial
 Vantagens:
Sua blindagem (malha entrelaçada) permite que o cabo seja longo o suficiente.
Mais barato que o par trançado blindado. 
Fácil instalação.
Maior imunidade contra ruídos e contra atenuação do sinal que o par trançado sem blindagem.
Cabo Coaxial
Tipo de transmissão: half duplex.
Já os cabos coaxiais usados em sistemas de TV, as tramsissões são realizadas em transmissões full-duplex, isto é, o meio é usado para tramsitir simultaneamente vários canais de dados, e a transmissão de dados é feita de forma analógica. 
Cabo Coaxial
Cabo Coaxial Fino
Cabo Coaxial Grosso
Cabo Coaxial
Cabo Coaxial Fino (10Base2)
Mais utilizado. 
Possui a taxa de transferência de 10 Mbps e 2 a extensão máxima de cada segmento da rede, neste caso 200m.
50 ohms de impedância e especificação RG-58 A/U.
Transmissão em Banda Base em modo half-duplex.
Cabo Coaxial
Cabo Coaxial Grosso (10Base5)
Pouco utilizado. 
Possui a taxa de transferência de 10 Mbps e cada segmento da rede pode ter até 500m de comprimento. 
75 ohms de impedância e especificação RG 213 A/U.
Transmissão em banda larga.
Modo de transmissão full-duplex.
Cabo Coaxial
Placa de rede
Cabo Coaxial
Conectores
Cabo Coaxial
Conector T
Cabo Coaxial
Conector Terminador
Cabo Coaxial
Atividades
1) Qual é a função da camada física?
A Camada Física tem a função de transformar os quadros enviados pela Camada de Enlace de Dados em sinais compatíveis com o meio de transmissão que será usado na rede. 
2) Qual é o modo de transmissão e forma de envio de bits utilizados nas LANs? 
O modo de transmissão mais utilizado nas LANs é o half-duplex e a forma de envio de bits é serial.
Atividades
3) Qual a diferença básica entre a comunicação assíncrona e síncrona?
Uma transmissão assíncrona quando não é estabelecido, no receptor, nenhum mecanismo de sincronização.
Uma transmissão é síncrona quando, no dispositivo receptor, é ativado um mecanismo de sincronização (clock – relógio) relativamente ao fluxo de dados proveniente do emissor. 
Atividades
4) Explique o funcionamento da banda base?
A banda base utiliza um único canal de transmissão, com sinalização digital e frequência constante. Toda a capacidade do canal de comunicação é usado para transmitir cada dado.
5) Quais as vantagens da banda larga?
A banda larga possui como vantagens a divisão da largura de banda em múltiplos canais e o fato de poder alcançar distâncias muito maiores que a banda base.
Atividades
6) O que significa banda passante?
Banda Passante é a faixa de frequências que compõem um sinal (HZ). Faixa que possui menor atenuação e preserva a qualidade do sinal.
7) Quais são os meios de transmissão guiados?
Os meios de transmissão guiados são: cabo coaxial, cabo de par trançado e fibraótica.
Atividades
8) Quais as vantagens e desvantagens do cabo coaxial? 
O cabo coaxial possui como vantagens:
a blindagem (malha entrelaçada) permite que o cabo seja longo o suficiente;
o fato de ser mais barato que o par trançado blindado;
possui fácil instalação;
maior imunidade contra ruídos e contra atenuação do sinal que o par trançado sem blindagem.
Atividades
Desvantagens:
Menor flexibilidade que o cabo de par trançado;
Menor velocidade que o cabo de par trançado categoria 4 em diante.
Utiliza topologia em barra e anel, o que torna a rede menos confiável, pois se uma das máquinas da rede estiver desligada ou apresentar mal funcionamento, toda a rede para de funcionar.
9) Quais os tipos de cabo coaxial?
Os tipos de cabo coaxial são: fino (10base2) e grosso (10base5).