REDES E SISTEMAS
INTERNET
Camada Física
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Princípios de transmissão de dados
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Meios de transmissão guiados
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Funções
• Tratar das características mecânicas, elétricas, funcionais e de procedimentos para conexão física entre transmissor/receptor
• Exemplos: qual o nível de tensão para representar o bit 1, qual a duração de um bit, etc
•
Transmite uma sequência de bits
•
Não se preocupa com a semântica das informações (não
Transmissor
Interface de rede
Canal de comunicação
Interface de rede
Dado enviado
Dado recebido
• Analógico o sinal varia continuamente no tempo
• Digital o sinal varia discretamente no tempo
• Período (T): duração de uma repetição
• Frequência (f): número de repetições do sinal em um intervalo
• Comprimento de onda (): distância entre valores sucessivos na repetição
Tempo
Máx.
Min.
1 2 0
Ciclo
Amp
litud
• As degradações ocorrida no meio de transmissão alteram o formato original do sinal (o dado pode ser modificado)
• Um bit 1 pode ficar parecido com um bit 0 na recepção ou vice-versa
• Principais degradações:
• Atenuação
propagado no meio de transmissão
Ampl
itud
(analógico) ou repetidores (digital)
• Térmico ou branco: causado pelo aquecimento do meio de transmissão
• Intermodulação: sobreposição de frequências no mesmo canal • Crosstalk: consequência da proximidade física entre cabos e
antenas
• Impulsivo: provocado por descargas elétricas que geram ruídos
• É uma característica física de cada meio de transmissão
• Define a capacidade teórica máxima do canal
• Faixa de frequência na qual a perda está dentro de um limite tolerado
• Pode ser limitado por filtros
• Ex: par trançado é de 1 MHz para pequenas distâncias mas é limitado por filtro para 3100 Hz
•
Banda passante:
• Intervalo de frequências possíveis (frequência mínima e máxima)
• Está relacionada com a largura de banda do meio e ao esquema de modulação adotado
• Especificada em bits por segundo (bps)
• O limite máximo pode ser estimado com base em: • Teorema de Nyquist (1924):
• Não considera ruído (seria a taxa máxima em um canal perfeito)
• Teorema de Shannon (1948)
• Se um sinal passa por um filtro com frequência de corte B e consiste de N níveis discretos:
• Taxa máxima = 2 B log 2 N bits/s
• Exemplo para um sinal binário em uma linha telefônica:
• A taxa máxima de um canal com largura de banda H e relação sinal/ruído S/N é:
• Taxa máxima = H log 2 (1 + S/N) bits/s
• Exemplo para um sinal binário em uma linha telefônica e relação sinal/ruído de 30 dB:
• Cada um tem seu próprio nicho em termos de largura de banda, custo e facilidade de instalação/manutenção.
•
Classificação básica:
• Meios guiados (fios de cobre, fibra óptica)
• Fio de cobre revestido por um isolante, que é revestido por uma malha de entrelaçada e externamente por uma proteção plástica.
• Esta estrutura proporciona uma boa combinação de largura de
banda (1 GHz) e excelente imunidade a ruído.
Fio de cobre
Isolante
Malha entrelaçada
• Meio guiado muito popular
• Fios de cobre são entrelaçados em estrutura helicoidal para evitar
interferências eletromagnéticas de fontes externas
Isolante de PVC
• Comparação com cabo coaxial é mais barato mas oferece menos blindagem
• São comuns padrões de 4 pares blindados ou não blindados
STP (Shielded twisted pair)
• Meio guiado que oferece a maior largura de banda possível
• A fibra é formada por núcleo, casca e capa protetora
• Prós: possui imunidade a interferências eletromagnéticas e baixa
atenuação
• Contras: fragilidade e elevado custo
• Na origem é usado um laser que gera um feixe de luz que é propagado na fibra pelo princípio da reflexão total.
• Na recepção é usado um fotodetector
• A comunicação óptica utiliza três bandas de comprimentos de onda que possuem entre 25.000 e 30.000 GHz de largura
OPGW
• Em um IBM PC de 1981 a velocidade do clock era de 4,77 MHz
• Um i7 possui frequência de 3500 MHz
• No mesmo período a comunicação de dados em longa distância passou de 56 Kbps (ARPANET) para 100 Gbps nos dias atuais
• Na corrida entre infra de hardware de computadores e
• Podem percorrer longas distâncias e penetrar facilmente nos prédios são omnidirecionais
• Se apresentam em baixas frequências como no caso de VLF, VF e
MF (a); ou em altas frequências como HF e VHF (b)
Superfície da Terra Superfície da Terra Onda terrestre
• Acima de 100 MHz as ondas trafegam quase em linha reta
• A relação sinal/ruído é mais vantajosa mas as antenas precisam
• Usadas na comunicação de curto alcance
• Controle remoto é o exemplo clássico
• São grandes repetidores de microondas no céu
• São grandes repetidores de microondas no céu
• Contém diversos transponders que escutam parte do espectro, amplifica sinais de entrada e transmite em outra frequência
de dados
• Conceito de largura de banda
• Penalidades físicas: ruído, atenuação
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Os principais meios de transmissão guiados são:
• Cabo coaxial, par trançado, fibra óptica
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