Aula 5: Transmissão Digital
– Sinais analógicos – Sinais digitais
Transmissão de Digital
Transmissão de Digital
–
Varia, continuamente, nos intervalos de tempo, podendo assumir diversos valores no período (Sinal via Rádio);
–
Sinais analógicos podem ser transmitidos através de meios digitais.
Sinal analógico
Transmissão de Digital
–
Varia, nos intervalos de tempo, podendo assumir apenas 2 valores (bit 0 e bit 1) no período;
–
Sinais digitais podem ser transmitidos através de meios analógicos.
Sinal Digital
Terminal Local
Transmissão de Digital
–
É a alteração da onda portadora de acordo com um sinal modulador.
Modulação
Transmissão de Digital
–
É a alteração da onda portadora de acordo com um sinal modulador.
Modulação
Terminal Remoto
•
A entrega de quadros pelo meio físico local exige os seguintes elementos da camada Física:
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Meio físico e conectores ligados;
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Representação de bits no meio físico;
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Codificação de dados e informações de controle;
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Circuito transmissor e
receptor nos dispositivos de rede.
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É também função da camada Física recuperar os sinais individuais do meio físico, restaurá-los as suas representações de bit e enviar os bits para a camada de Enlace de Dados como um quadro completo.
Sinais de Comunicação
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Operação
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O meio físico não transporta o quadro como uma entidade simples.
Transporta sinais, um de cada vez, para representar os bits que formam o quadro.
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Há três formas básicas de meio físico de rede nas quais os dados são representados:
✓
Cabo de cobre;
✓
Fibra;
✓
Sem fio (Wireless);
Sinais de Comunicação
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Padrões
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Desenvolvidos por organizações de Engenharia de Comunicação e Elétrica
✓
Propriedades físicas e elétricas do meio físico;
✓
Propriedades mecânicas dos conectores;
✓
Representação de bit por sinais (codificação);
✓
Definição dos sinais de
informações de controle.
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Protocolos são desenvolvidos por Engenheiros de Software.
Sinais de Comunicação
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Princípios Fundamentais
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Os componentes físicos: hardware, conectores e meio físico;
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Codificação de dados: método para converter um fluxo de bits de dados em um código pré-definido;
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Sinalização: como os bits serão representados.
Sinais de Comunicação – Codificação
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Bits de Sinalização para o Meio Físico
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A comunicação da rede se transforma em dígitos binários, que são transportados individualmente no meio físico;
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Cada bit de um quadro é representado como um sinal;
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Cada sinal colocado no meio físico tem um determinado tempo para ocupá-lo conhecido como tempo de bit;
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Para garantir o êxito no envio de bits, necessita-se de um método de sincronização entre o receptor e o emissor.
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Métodos de Sinalização
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Bits são representados alterando uma ou mais características:
Sinalização e Codificação Física
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Sinalização Non-Return to Zero (NRZ):
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O fluxo de bits é transmitido como uma série de níveis de voltage;
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Baixo nível representa o 0 lógico e um alto nível representa o 1 lógico.
✓
Utiliza a largura de banda de modo ineficaz;
✓
Suscetível à interferência eletromagnética;
✓
Limites entre os bits podem se perder quando longas sequências de 0s ou 1s são transmitidas.
Sinalização e Codificação Física
•
Codificação Manchester
•
Valores de bits são representados como transições de voltagem.
“Embora a codificação Manchester não seja eficiente o bastante para ser utilizada em velocidades de sinalização mais altas, esse é o método de sinalização empregado pela Ethernet 10BaseT.”
Sinalização e Codificação Física
•
Codificação
–Agrupamento de Bits
•
Representar o agrupamento simbólico de bits antes de serem apresentados ao meio físico, aperfeiçoa a transmissão de dados em velocidades mais altas.
Sinalização e Codificação Física
❑
Codificação – Agrupamento de Bits
•
Grupos de Códigos
✓
Uma sequência consecutiva de bits de código que são interpretados e mapeados como padrões de bits de dados.
✓
Vantagens de usar grupos de código:
▪
Redução de erros no nível de bit;
▪
Limitação da energia efetiva de transmitida para o meio físico;
▪
Ajuda a diferenciar bits de dados de bits de controle:
o
Símbolos de dados
oSímbolos de controle
oSímbolos inválidos
▪
Melhora a detecção de erros do meio físico.
Sinalização e Codificação Física
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Codificação – Agrupamento de Bits
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Grupo de Código 4B/5B
✓
4 bits de dados são convertidos em símbolos de 5 bits.
✓
Cada byte é quebrado em quatro pedaços e codificado em valores de 5 bits (símbolos).
Sinalização e Codificação Física
Fonte: ( Cisco Systems ,2009)
➢ Transmite um bit de cada vez;
➢ Usa menos fios, mas é mais lenta que a paralela;
➢ Orientada a caracteres, onde os caracteres são agrupados em bits:
7 ou 8: informação 2 a 4: controle
• Padrão de transmissão mais comum: assíncrona ao invés de síncrona:
➢ Enquanto no repouso: envia Mark(nível 1);
➢Para iniciar transmissão de caractere: envia um Space(nível 0) durante um tempo T: Start Bit.
Comunicação Serial
Comunicação Serial:
➢O receptor serial deve monitorar a linha a espera do start bit. Após o start bit, mostra os próximos N bits nos centros dos períodos de duração de cada bit, usando o clocklocal;
➢ A falta de sincronismo de clock faz com que o instante exato da amostra não coincida exatamente no centro do período de duração do bit.
Comunicação Serial
Opções de transferência:
Padrão RS232
➢Padrão elétrico, mecânico e lógico;
➢Single-ended, sem terminação, não balanceado;
➢ Limiares: +3V e –3V;
Comunicação Serial
ACIA (“ Asynchronous Communication Interface Adaptor”)
➢Código Manchester: É uma forma de se enviar dados e clock de sincronismo através de uma única linha.
Um “0” é representado por uma transição H-L e um “1” é representado por uma transição L-H.
Desvantagem: usa o dobro da largura de banda que o non-return to zero;
➢USB(Universal Serial Bus): Interface assíncrona, com 4 linhas, sendo 2 de alimentação e duas de dados (diferencial), na versão 1.1 permite taxas de 1.5Mbps e 12Mbps, já na versão 2.0 chega a 480Mbps, funcionando através de plug-and-play, desde que haja um host que coordena todos os dispositivos USB (máximo de 127) conectados na porta.
➢Firewire (IEEE 1394): Criado no meio da década de 1990 pela Apple, também funciona através do padrão Plug-and-play, sendo possível utilizar até 63 nós mais o root (mestre).
Tipos de Comunicações Seriais
✓ A comunicação digital trata da transmissão de informação através de símbolos;
✓ Na transmissão analógica a informação é transmitida por um sinal que pode ser transmitido diretamente com a forma elétrica original via par metálico ou através de uma portadora;
✓ A transmissão digital é mais antiga que a analógica, pois o código Morse, base do funcionamento do telégrafo corresponde a uma comunicação através de símbolos, ou seja, digital.
✓ No sistema analógico, a informação é enviada pela variação proporcional da amplitude da portadora, recebendo o nome de modulação em amplitude (AM);
✓ A modulação em frequência (FM) é aquela em que a informação está contida na variação da frequência da portadora, o mesmo acontece com a modulação em fase (PM);
✓ A modulação analógica é apropriada para a transmissão de informação analógica;
✓ No sinal digital as informações são enviadas através de um sistema de transmissão, representada por sinais elétricos com valores lógicos “1”, representado por um pulso de tensão +V e o valor lógico “0” representado por um pulso de tensão -V.
PCM – Pulse Code Modulation
✓
Existem várias razões para incentivar a transmissão na forma digital de sinais, como voz, áudio e vídeo;
✓
Na transmissão de qualquer sinal sempre existe a adição de interferência produzidas pelo próprio sistema de transmissão, que são identificas como ruído;
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Todo o receptor de sinais trabalha na verdade com sinal e ruído adicionados;
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Para um receptor analógico, sinal e ruído são tratados de mesma forma, já que ambos têm a mesma natureza, não havendo meios do receptor distinguir um do outro;
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Para um receptor digital, a situação se altera pois embora sinal e ruído também sejam adicionados a sua natureza é totalmente distinta, sendo o sinal digital e o ruído analógico.
PCM – Pulse Code Modulation
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Os sinais gerados na forma analógica reside no fato da utilização de técnicas computacionais executadas por microprocessadores para a recepção e tratamento desses sinais;
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São técnicas identificadas como Processamento Digital de Sinais, que viabilizam a
implementação de filtragens, cancelamento de interferências, cancelamento de ruídos e outros;
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Na Telefonia, a digitalização foi iniciada nos sistemas de transmissão, evoluindo rapidamente para as centrais telefônicas;
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