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Comunicação de dados Comunicação de dados –– Aula 05Aula 05
Prof. Stéfany Mendes
Esp. Em Segurança em Redes de Computadores
Transmissão digital
CONVERSÃO 
DIGITAL-DIGITAL
Transmissão Digital
Transmissão Digital – Conversão Digital-
Digital
• Dados
– Digitais
– Analógicos
• Sinais
– Digitais
– Analógicos
Transmissão Digital – Conversão Digital-
Digital
• A conversão Digital envolve três técnicas: 
– Codificação de linha (sempre necessário);
– Codificação de blocos (não necessária);
– Mistura de sinais (não necessária);
Transmissão Digital
• Elementos de Sinais x Elementos de Dados
– Um elemento de sinal é a menor unidade (em termos de
tempo) de um sinal digital.
– Um elemento de dados é a menor entidade capaz de
representar uma informação: trata-se do bit. Em outras
palavras os elementos de dados são transportados; os
elementos de sinal são os portadores.
• Análise (Sentido Figurado)
– Elemento de sinal = Veículo
– Elemento de Dado = Pessoas
Transmissão Digital
• Elementos de Sinais x Elementos de Dados
Transmissão Digital
• Taxa de dados x Taxa de sinal
– A taxa de dados define o numero de elementos de
dados (bits) enviados na forma de 1 (bps).
– A taxa de sinal é o numero de elementos de sinal
enviados na forma de 1 (baud).
• Taxa de Dados Taxa de bits
Taxa de Pulso
• Taxa de Sinal Taxa de modulação
Taxa de transmissão
Codificação de Sinais Digitais
• Objetivo em comunicações de Dados é:
– Aumentar a taxa de dados e, ao mesmo tempo,
diminuir a taxa de sinal;
– Aumentar a taxa de produção de dados eleva a
velocidade de transmissão;
– Reduzir a taxa de sinal diminui as exigências em
termos de largura de banda.
• Largura de Banda – A largura de banda é, teoricamente,
infinita, mas muitos dos componentes têm amplitude
tão pequenas que podem ser ignorados. A largura de
banda efetiva é finita (sinal digital).
Transmissão Digital – Conversão Digital-
Digital
• Codificação de Linha
– É o processo de conversão de dados digitais em
sinais digitais. A codificação de linha converte uma
seqüência de bits em um sinal digital.
– No emissor, os dados digitais são codificados em
um sinal digital.
– No receptor, os dados digitais são recriados,
reconvertendo-se o sinal digital.
Transmissão Digital – Conversão Digital-
Digital
Transmissão Digital – Características
• Afastamento em relação a referência inicial
– Ao decodificar o sinal, o receptor calcula a média de potencia do sinal
recebido. Essa média é chamada referência inicial.
– Em uma longa string de 0s ou 1s, mudança (desvio) na referência
tornando difícil para o receptor decodificar corretamente o sinal.
Transmissão Digital – Características
• Componentes DC
– Quando o nível de voltagem de um sinal digital for constante por certo
período, o espectro cria freqüências muito baixas. Essas freqüências em
torno de 0, são chamadas de componentes DC (correntes continuas), as
mesmas constituem um problema para sistema que não seja capaz de
deixar passar baixa freqüências ou para um sistema que use acoplamento
elétrico.
• Auto-sincronização
– Para interpretar corretamente os sinais recebidos do emissor, os intervalos
de bits do receptor devem corresponder exatamente aos intervalos de bits
do emissor. Se o clock do receptor for mais rápido ou mais lento, os
intervalos de bits recebidos não coincidirão e pode ser que o receptor
interprete os sinais de forma incorreta.
Um sinal digital auto sincronizado inclui informações de 
sincronismo nos dados transmitidos;
Transmissão Digital – Características
• Detecção de Erros - É desejável possuir recursos de
detecção de erros embutidos no código gerado para
detectar parte ou todos os erros ocorridos durante um
transmissão;
• Imunidade a Ruídos e Interferências – É desejável em
um código que seja imune a ruídos e outras
interferências;
• Complexidade – Diminuir a complexidade. Quanto mais
robusto e resistente o código for, mais complexo é para
aplicar e muitas vezes o preço é pago em taxa de
transmissão ou de largura de banda necessária.
Transmissão Digital – Métodos de 
Codificação
• Métodos de codificação de Linha – São
divididos em cinco grandes categorias,
conforme ilustrado na figura:
Transmissão Digital – Métodos Unipolar
• Método Unipolar – Todos os níveis de sinal estão em
um dos lados do eixo do tempo - acima ou abaixo dele.
• Característica;
– Ele não tem a sincronização ou qualquer detecção
de erros. É simples, mas caro no consumo de
energia.
– Todos os elementos do sinal tem a mesma
polaridade.
– Sem retorno a zero - NRZ (Non Return to Zero) – A
voltagem positiva define o bit 1 e a voltagem zero
define o bit 0.
Transmissão Digital – Métodos Unipolar
Transmissão Digital – Métodos Polares
• Métodos Polares – As voltagens se encontram em ambos os
lados do eixo de tempo. Por exemplo, o nível de voltagem para
0 pode ser positivo e o nível de voltagem para 1 pode ser
negativo.
• Característica;
– Na codificação polar, se usa dois níveis de amplitude de
voltagem;
– Em comparação ao Polar, esse método custa muito caro;
– Atualmente não é utilizado para comunicação de dados;
– A largura de banda revela um problema serio para esse tipo
de codificação. O valor da densidade de potencia é muito
alto em torno das freqüências próximas a zero. Isso significa
que existem componentes DC que carregam um nível muito
elevado de energia.
Transmissão Digital – Métodos Polares
• NRZ (Sem retorno a zero)
– Dois níveis de amplitude;
– Existem duas versões de NRZ polar: 
• NRZ-L (NRZ-Level)
• NRZ-I (NRZ-Invert)
Transmissão Digital – Métodos Polares
• NRZ-L = o nível de voltagem determina o valor do bit.
• NRZ-I = a inversão ou falta de inversão determina o valor do bit.
• Características de cada método:
– Se houver um longa seqüência de 0s e 1s no NRZ-L, a potência
media do sinal se torna distorcida;
– No NRZ-I o problema de distorção só acontece com seqüência de
0s;
– Quando há uma mudança brusca de polaridade no sistema ocorre
problema com o NRZ-L;
– O NRZ-L e o NRZ-I apresentam problemas de componentes DC;
– O NRZ-L não têm nenhuma sincronização e detecção de erros;
– Na versão NRZ-L a mudança ou a falta de mudança no nível da
voltagem determina o valor de bit transmitido.
Transmissão Digital – Métodos Polares
• RZ (Retorno a zero)
– O sinal muda não entre bits, mas sim durante o bit
– Desvantagem;
• Esta codificação requer duas mudança de sinal para
codificar um bit e, portanto, ocupa maior largura de
banda;
• O método RZ usa três níveis de voltagem, que é mais
complexo de criar e distinguir. Este método não é mais
utilizado, em vez dele, usa-se os métodos Manchester e
Manchester diferencial, que representa melhor
desempenho.
– Vantagem;
• O problema de componentes DC não existem mais.
Transmissão Digital – Métodos Polares
• Exemplo de RZ (Retorno a zero)
Transmissão Digital – Métodos Polares
• Bifásico: Manchester
– Os conceitos do método RZ e NRZ-L são combinados no
método Manchester.
– Característica;
• Na codificação Manchester, a duração do bit é dividida
em duas metades;
• A voltagem permanecem em um nível durante a primeira
metade e se desloca para outro nível na segunda
metade;
• A transição no meio do bit fornece sincronismo;
• Transição acontece no meio de cada período de bit;
• Transição baixo para alto representa bit 1;
• A transição alto para baixo, o bit 0;
• Usado em redes locais (IEEE 802.3).
Transmissão Digital – Métodos Polares
• Bifásico: Manchester diferencial
– Combina os conceito dos métodos RZ e NRZ-I.
– Característica;
• Existe sempre uma transição no meio do bit, mas os valores
são determinados no inicio dele;
• Se o próximo bit for 0, ocorre uma transição; caso o bit
seguinte seja 1, não ocorre nenhuma transição;
• Transição no meio do bit apenas para sincronismo;
• A transição no início do período representa o bit 0, e sua
ausência o bit 1;
• Usado em redes locais (IEEE 802.5).
– A largura de banda mínima de Manchester e Manchester
diferencial éduas vezes maior do que NRZ. Não há qualquer
componente DC e nenhuma base errante. Nenhum desses
códigos tem detecção de erros.
Transmissão Digital – Métodos Polares
• Bi-fase:
– Desvantagens;
• Pelo menos uma ou duas transição por tempo de bit;
• Taxa de modulação máxima é duas vezes maior que NRZ;
• Requer mais banda passante.
– Vantagens;
• Sincronismo próprio;
• Ausência de componente contínua;
• Fácil detecção de erros;
• Ausência da transição esperada.
• Os métodos bifásicos são convenientes para enlace dedicados
entre estações de uma LAN não eficientes para comunicação de
longa distancia em razão da necessidade de uma maior largura
de banda.
Transmissão Digital – Métodos Polares
• Exemplo dos métodos: Manchester e
Manchester Diferencial
Transmissão Digital – Métodos Bipolares
Método Bipolares
• Existem três níveis de voltagem: positivo, negativo e zero. O
nível voltagem para um elemento de dados se encontra em
zero, ao passo que o nível de voltagem para o outro elemento
fica alternando entre valores positivos e negativos.
– Característica;
• O método bipolar foi desenvolvido como alternativa para
o método NRZ;
• O método bipolar tem a mesma taxa de sinal do NRZ,
mais não existem componentes DC.
• O método NRZ tem a maior parte de sua energia
concentrada próxima à freqüência zero, o que torna
inadequado para a transmissão de dados.
Transmissão Digital – Métodos Bipolares
Método Bipolares
• Vantagens
– Fácil de implementar
– Boa utilização da banda passante
• Desvantagens
– Componente contínua
– Ausência de capacidade de sincronismo
– Utilizada em armazenamento de bits
– Pouco utilizada em transmissão de sinal
Transmissão Digital – Métodos Bipolares
• Alternate Mark Inversion (AMI ) e Pseudoternario:
– AMI significa inversão de 1 alternado. Uma voltagem neutra zero
representa o 0 binário. Os 1s binários são representados alternados-se
voltagens positivas e negativas.
– Características;
• O zero(0) é representado por ausência de sinal;
• O 1 é representado por pulsos positivos ou negativos, de forma
alternada;
• Não há perda de sincronismo para seqüência de bits 1, sendo
seqüência de 0 um problema;
• Ausência de componente contínua;
• Baixa banda passante necessária e fácil detecção de erros
• A codificação AMI tem largura de banda mais estreita e não cria
componentes DC. Entretanto, uma longa seqüência de 0s prejudica a
sincronização entre emissor/receptor. Se houver uma maneira de evitar
uma longa seqüência de 0s no fluxo original, é possível utilizar a
codificação bipolar AMI também para longas distancias.
Transmissão Digital – Métodos Bipolares
• Pseudoternário é uma variante da codificação AMI, na qual
o bit 1 é codificado como uma voltagem zero e o bit 0 é
codificado como voltagens alternadas positiva e negativa.
• Características;
– Bit 1 representado pela ausência de sinal na linha;
– Bit 0 representado pela alternância entre voltagens
positivas e negativas;
– Equivalente a bipolar-AMI.
Transmissão Digital – Métodos Multinível
Esse método tem o desejo de aumentar a velocidade de dados 
ou diminuir a largura de banda necessária.
• 2B1Q (dois binários e um quaternário) – Nesse caso faze-
se o uso de padrões de dados de tamanho 2 e codifica os
padrões de 2 bits como um elemento de sinal pertencente
a um sinal de quatro níveis.
A taxa média de sinal de 2B1Q é S = N/4; isso significa que 
podemos enviar dados duas vezes mais rápido que 
utilizando NRZ-L.
Onde: S = Nr. de elemento de sinal
N = Taxa de dados 
Transmissão Digital – Métodos Multinível
Transmissão Digital – Métodos Multinível
• 8B6T (oito binários e seis ternário) – Esse método é
utilizado em cabos superiores a categoria 3. Ele codifica um
padrão de 8bits como um padrão de 6 elementos de sinal.
Nesse método podemos ter 2⁸ = 256 padrões de dados 
diferentes, e, 3⁶ = 478 padrões de sinal diferentes, 
chegando a 222 elementos (478-256) de sinal redundantes 
que fornecem sincronismo e detecção de erros.
Transmissão Digital – Métodos Multinível
• 4D-PAM5 – Esse método é a modulação de amplitude de
pulso com cinco níveis e quatro dimensões. Isso significa
que os dados são enviados através de quatro fios ao
mesmo tempo onde ele usa cinco níveis de voltagem como
-2, -1, 0, 1 e 2.
Transmissão Digital – Métodos 
Multitransição
• Transmissão Multilinha MLT-3 – Esse método usa três
níveis (+V, 0, -V) e três regras de transição para mudar de
nível:
1 – Se o próximo bit for 0, não existe nenhuma transição,
2 – Se o próximo bit for 1 e o nível atual não for 0, o nível
seguinte será 0.
3 – Se o próximo bit for 1 e o nível atual for 0, o nível seguinte
será o oposto do último nível não-zero.
Transmissão Digital – Métodos Multinível
Transmissão Digital – Métodos de Codificação de Linha
Categoria Método Largura de 
banda (média)
Características
Unipolar NRZ B = N/2
Oneroso, sem auto-sincronização em caso de 
longas sequências de 0s ou 1s, DC
Polar
NRZ – L B = N/2
Sem auto-sincronização em casos de longas 
sequências de 0s ou 1s. DC
NRZ – I B = N/2
Sem auto-sincronização para longas 
sequências de 0s, DC
Bifásico B = N
Auto-sincronização, sem componentes DC, 
grande largura de banda 
Bipolar AMI B = N/2
Sem auto-sincronização para longas 
sequências de 0s, DC.
Multinível
2B1Q B = N/4
Sem auto sincronização para longas 
sequências de bits duplos longos
8B6T B = 3N/4 Auto sincronização, sem DC
4D-PAM5 B = N/8 Auto sincronização, sem DC
Multilinha MLT-3 B = N/3
Sem auto-sincronização para longas
sequências de 0s.
Transmissão Digital – Codificação em 
Blocos
• Codificação de Blocos – Precisa de redundância para garantir
sincronismo e para fornecer algum tipo de detecção de erros
inerentes. A codificação de blocos pode fornecer essa
redundância e melhorar o desempenho da codificação de linha.
• Característica;
– A codificação de bloco muda um bloco de mbits em um bloco de nbits, em que n é
maior que m;
– A codificação de bloco envolve três etapas: divisão, substituição e combinação;
O âmago da codificação de bloco é a etapa de substituição, nesta etapa é substituído 
um grupo de mbits por um grupo de nbits.
• A combinação da codificação de blocos com a codificação em
linha NRZ também não é eficiente para codificação de longa
distancia, devido a componentes DC.
Transmissão Digital
Transmissão Digital – Codificação em 
Blocos
• 4B/5B – esse método foi desenvolvido para ser utilizado em
combinação, com o NRZ-I, onde, esse fluxo não tem mais de três
0s consecutivos. No receptor, o sinal é codificado NRZ-I é,
primeiro, decodificado em um fluxo de bits e, então, decodificado
para eliminar redundâncias.
Transmissão Digital – Codificação em 
Blocos
• Na codificação de 4B/5B – soluciona problemas de sincronização
superando as deficiências do NRZ-I, aumentando a taxa do sinal
do NRZ-I e acrescentando 25% em termos de bauds.
Transmissão Digital – Codificação em 
Blocos
• Codificação de 8B/10B – Fornece maior capacidade de detecção
de erros que a codificação 4B/5B. Essa codificação é a
combinação de 5B/6B e 3B/4B.
Transmissão Digital
• Misturas de Sinais – É modificado parte da regra AMI de forma a
incluir a mistura de sinais. Essa mistura de sinais, ao contrario da
codificação de bloco, é realizada simultaneamente com a
codificação. O sistema precisa injetar os pulsos necessários com
base nas regras definidas de misturas de sinais.
CONVERSÃO 
ANALÓGICA-DIGITAL
Transmissão Digital
Transmissão Digital – PCM - Características
• Pulse Code Modulation (PCM)
– É a técnica mais comum para converter sinais analógicos em
dados digitais (digitalização).
Vantagens:
• O circuito digital é relativamente barato e pode ser
utilizado extensivamente no sistema.
– Sinais PCM obtidos de todos os tipos de fontes analógicas
(áudio, vídeo, etc.) podem ser combinados com sinais de
dados (computadores digitais) e transmitidos através de um
sistema comum de comunicação digital de alta velocidade.
– Em sistemas de telefonia digital de longadistância onde
repetidores são necessários, a forma de onda PCM ruidosa
pode ser regenerada para se obter o sinal PCM original.
Transmissão Digital – PCM - Características
• Um codificador PCM possui os seguintes
processos:
1. O sinal Analógico é amostrado.
2. O sinal amostrado é quantizado.
3. Os valores quantizados são codificados na forma
de fluxos de bits.
Transmissão Digital – PCM - Componentes
Componentes de um Codificador PCM
Transmissão Digital – PCM - Amostragem
• Amostragem – É a divisão do sinal no eixo do
tempo em amostras analógicas discretas.
• Existem três métodos de amostragens; Ideal,
Natural e Topo Plano.
– Amostragem Ideal
• Os pulsos do sinal analógico são amostrados em
intervalos de Ts segundos.
Transmissão Digital – PCM - Amostragem
– Natural
• Uma chave de alta velocidade é ativada
somente no pequeno período da amostragem.
O resultado é uma seqüência de amostras que
retenha o formato do sinal analógico.
Transmissão Digital – PCM - Amostragem
– Topo plano
• É conhecido também como amostragem e
retenção temporária, ou seja cria amostras do
tipo topo plano usando um circuito eletrônico.
Transmissão Digital – PCM - Amostragem
De acordo com o teorema de Nyquist, para reproduzir
um sinal anlógico original, uma condição necessária é que
a taxa de amostragem seja pelo menos o dobro da
frequência mais elevada contida no sinal original.
Se fizermos uma amostragem de uma onda senoidal
simples em três taxas de amostragem: fs = 4f (o dobro da
taxa de Nyquist), fs = 2f (taxa de Nyquist) e fs = f (metade
da taxa de Nyquist)
Transmissão Digital – PCM - Amostragem
Transmissão Digital – PCM - Amostragem
Transmissão Digital – PCM - Quantização
Quantização – Divisão do sinal PAM
(Modulação em Amplitude de Pulso) no
eixo de tensão em valores discretos finitos.
Transmissão Digital – PCM - Quantização
• Uma vez que temos o sinal analógico amostrado, em
forma de amostras ou pulsos PAM, ainda analógicos,
precisamos quantificar (ou quantizar) esta infinidade de
valores possíveis em outros que possam ser
representados por uma quantidade finita de bits, para
obter um sinal digital.
• Esta conversão é feita por um circuito chamado
conversor analógico-digital A/D ou ADC.
• Cada amostra ou pulso PAM é transformada em uma
quantidade predefinida de nbits.
• Por exemplo, com n = 8 bits é possível representar 256
valores diferentes (na verdade de 0 a 255).
Transmissão Digital – PCM - Quantização
• Um pulso qualquer pode ter como valor real 147,39 V,
mas terá de ser quantizado como tendo 147 V ou 148 V,
pois não é possível representar 147,39 com 8 bits. O
valor quantizado (para mais ou para menos) depende
dos valores dos níveis de decisão no projeto do ADC.
Teremos então um erro, no caso de -0,39 V ou + 0,61 V
respectivamente, chamado erro de quantização. Esta
falta ou excesso no valor do sinal provoca o surgimento
de um sinal aleatório, chamado ruído de quantização.
Se prova matematicamente que a máxima relação
sinal/ruído de quantização possível é da ordem
de: S/N; max = 6n , onde N é o numero de bits e S = Nr.
de elemento de sinal.
Transmissão Digital – PCM - Quantização
• Exemplo:
– 8 bits : S/N de quantização max = 48 dB
– 16 bits : S/N de quantização max = 96 dB
• Esta relação só é atingida para um sinal de
valor máximo Vmax.
A figura seguinte mostra o aspecto do erro ou 
ruído de quantização para um sinal senoidal
Transmissão Digital – PCM - Quantização
Transmissão Digital – PCM - Quantização
• Processo de Conversão:
Transmissão Digital – PCM - Codificação
• Codificação - Os valores quantizados precisam ser
codificados em seqüências de bits, pois um sinal
digital binário só pode ter dois valores diferentes "0"
ou "1". Em binário puro, a codificação seria como
mostrado na figura anterior, que é um exemplo de
um sinal digital, onde cada pulso PAM de amplitude
variável é transformado em uma seqüência de bits
com amplitude fixa e valores 0 ou 1, com um código
tal que representa o valor do pulso PAM original,
arredondado pelo erro de quantização.
• No próximo slide, temos uma figura que demostra o
conteúdo Hexadecimal e ASCII de um pequeno
arquivo *.wav;
Observe o cabeçalho padrão de 44 bytes, que contem uma serie de informações,
como formato, quantidade de amostras, etc. Após o cabeçalho, estão as amostras
quantizadas, byte a byte (porque o formato é PCM de 8 bits) : por ex., a primeira vale
80h=128. Como se trata de um arquivo no formato PCM de 8 bits, 128 equivale a um
nível de tensão do sinal igual a zero (off-set de 128).
Transmissão Digital – PCM
Recuperação do sinal original
• Recuperação do sinal original – Requer um decodificador PCM. Esse
decodificador usa, em primeiro lugar, circuitos para converter palavras
codificadas em um pulso que retenha a amplitude até o próximo pulso.
Após o sinal em degraus sem completado, ele passa através de um filtro
passa-baixa para visualizar o sinal em degraus, transformando-o em um
sinal analógico. O filtro tem a mesma frequência de corte do sinal original
no emissor.
Transmissão Digital – Modulação Delta (DM)
• Modulação Delta (DM) – No PCM é encontrado o valor da
amplitude do sinal para cada amostra. Já no DM encontra-se a
variação a partir da amostra anterior.
– Características;
• Transmite informações apenas para indicar se o sinal
analógico que está sendo codificado, sobe ou desce;
• As saídas do codificador são altos ou baixos que
"instruir" a possibilidade de ir para cima ou para baixo,
respectivamente;
• O sinal analógico é quantizado por um ADC de um bit;
• A forma do sinal analógico é transmitido como se segue: "1"
indica que uma excursão positiva ocorreu desde a última
amostra, e um "0" indica que uma excursão negativa tem
ocorrido desde a última amostra.
Transmissão Digital – Modulação Delta 
(DM)
• Modulador – É usado no lado dos emissor para criar a fluxo de bits
a partir de uma sinal analógico. O processo registra as pequenas
mudanças positivas ou negativas, denominadas δ. Se o delta for
positivo, processo registra 1; caso seja negativo, o processo registra
0. Dessa forma, o modulador DM constrói um segundo sinal que
lembra uma escadaria.
Transmissão Digital – Modulação Delta 
(DM)
• Demodulador – Pega os dados digitais e,
usando o gerador de sinal em escala e a
unidade de retardo, cria um sinal analógico.
Sinal analógico, porem, precisa passar através
de um filtro passa-baixa para sua suavização.
Transmissão Digital – Modulação 
Delta (DM)
• Modulação Delta Adaptativa – Pode-se obter mais desempenho, se o
valor de δ não for fixo. Na Modulação Delta Adaptativa, o valor de δ muda
de acordo com a amplitude do sinal analógico.
• Sinal da Portadora - Na transmissão analógica, o dispositivo emissor
produz um sinal de alta frequência, que atua como uma base para o sinal
modulador, que é o sinal da portadora.
Rede telefônica
Comunicação de Dados.
Prof. Stéfany Mendes
Esp. Em Segurança em Redes de Computadores
Contato:
smsstefany@gmail.com
smsstefany@hotmail.com
(62) 9665-5473
(62) 3269-1210