Princípios de Comunicação ã Modems Interfaces

Transcrição

1 Princípios de Comunicação Modems Interfaces

2 Linhas Telefônicas Para diminuir distorção na transmissão de voz, indutâncias são adicionadas às linhas (pupinização) MAB-510 2

3 Efeito da Pupinização atenuação todas as alternativas são falsas freqüência (khz) Atenuação constante abaixo dos 4 khz Atenuação extremamente alta acima dos 4 khz, inviabilizando transmissão em banda básica a altas taxas MAB-510 3

4 Máxima Taxa de Transmissão (canal sem ruído) Nyquist (1924) Máxima taxa de transmissão (bps) = 2H log 2 V V níveis de sinal e banda passante de H (Hz) H=3 khz e V=2 (tx binária) bps ou 6 kbps H=3 khz e V=1024= kbps MAB

5 Máxima Taxa de Transmissão (canal com ruído randômico) Shannon (1948) Máx. taxa de transmissão (bps) = H log 2 ( 1+ S/N) = 3,32 H log 10 (1 + S/N) S (potência do sinal), N (potência do ruído) e banda H (Hz) S/N = 100 (20 db), H = 3 khz 20 kbps S/N = (40 db), H = 3 khz 40 kbps Resultado válido para qualquer codificação ou freqüência de amostragem Se ruído tiver freqüência definida, pode-se obter taxas maiores às previstas acima MAB

6 Tecnologia dos Modems Taxa (bps) Padrão 300 V.21 (barato) 1200 V V.22 bis 9600 (4800) V (19.200) V.32 bis com MNP5 (compressão 2:1) 9600 (38.400) V.32 bis V.42 bis (compressão 4:1) ( ) V.34 V.42 bis ,6/56 kbps 48/56 kbps Controle de erro MNP 2-4 V.42 (LAP-M) V.34 bis V.90 (uma das extremidades digital) V.92 (uma das extremidades digital) MAB

7 Limites de Velocidade em Linhas Telefônicas Entre duas Linhas Telefônicas Analógicas Para o sistema telefônico normal, com linha do usuário (analógica) se comunicando com linha do usuário (analógica), o limite (Shannon) é 35 kbps, aproximadamente MAB

8 Limites de Velocidade em Linhas Telefônicas Entre Linhas Telefônicas Analógica e Digital Para velocidades maiores é necessário trocar pelo menos uma das linhas por linhas especiais (linhas digitais) não pupinizadas Os circuitos PCM na linha digital são transferidos da central telefônica para a instalação do assinante modem do cliente linha do assinante central telefônica AD DA RDI linha digital do provedor modems do provedor MAB

9 Limites de Velocidade em Linhas Telefônicas Entre Linhas Telefônicas Analógica e Digital Modem CCITT V.90 Para conexão a ISP (Internet Service Provider) até 56 kbps do ISP para o cliente até 33.6 kbps (V.34) do cliente para o ISP Requisitos necessários para operação conexão digital (E1, T1 ou ISDN) em uma das pontas (ISP) suporte para 56 kbps nas duas pontas apenas um conversor analógico / digital entre as duas pontas (na instalação do assinante) Muda para V.34 se conexão digital não é detectada ou modem remoto não suporta 56 kbps MAB

10 Limites de Velocidade em Linhas Telefônicas Entre Linhas Telefônicas Analógica e Digital Modem CCITT V.92 Similar ao V.90 (apenas um conversor A/D é permitido) Até 56 kbps do ISP para cliente (PCM) Até 48 kbps do cliente para o ISP (PCM) Compressão até 6:1 (CCITT V.44) transferências até 300 kbps (acima dos 115 kbps dos PCs) Conexão mais rápida pois o modem armazena dados e características das últimas conexões MOH (modem on hold): conexão com rede fica suspensa enquanto uma chamada de voz é atendida MAB

11 Limites de Velocidade em Linhas Telefônicas Entre duas Linhas Telefônicas Digitais Modems xdsl Aproveitam os atuais cabos das linhas do assinante (sem os circuitos que limitam a banda passante) Usa banda passante de 0 até MHz Dependendo do padrão permitem compartilhar dados e voz na mesma linha Usa a banda superior a 4 khz para a transmissão de dados Banda dedicada a cada usuário, pois apenas suas transmissões passam no seu par trançado MAB

12 Limites de Velocidade em Linhas Telefônicas Entre duas Linhas Telefônicas Digitais Modems xdsl com supressores de eco MAB

13 Limites de Velocidade em Linhas Telefônicas Entre duas Linhas Telefônicas Digitais ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line 1 linha com 3 canais independentes Até 5,5 km (2 Mbps) ou 2,7 km (8,4 Mbps) MAB

14 ADSL Exige linhas digitais (não pupinizadas) Técnica DMT (Discrete MultiTone) Banda de 1,1 MHz, dividida em 256 canais independentes de 4,3 khz cada (2 de controle) ANSI T1.413 e ITU G Mbps downstream e 1 Mbps upstream baud, 15 bits/símbolo, 254 canais 13,44 Mbps (teórico) Relação S/N reduz taxa real 32 kbps para sinalização Canal de 4 khz para a voz analógica MAB

15 ADSL 2/2+ Mais imune a interferências e ruídos que o ADSL Apenas 4kbps para sinalização Nova codificação 24 Mbps downstream, 1 Mbps upstream Auto-diagnóstico: mede as características de ruído, margem de ganho (SNR) e atenuação nos dois lados da linha. MAB

16 Comparativo ADSL vs ADSL2 Gráfico I Gerenciamento MAB

17 Serviços xdsl ISDN ou DSL (desuso) Conhecido como serviço 2B + D Canal B (64 kbps) é usado para dados ou voz PCM Canal D (16 kbps) é usado para controle e sinalização Serviços Canal 64kbps Canal 64kbps Canal 16kbps DVI / Telemar - RJ Multilink / Telefônica - SP Tarifas assinatura + impulsos excedentes BRI MAB

18 Serviços xdsl ADSL Telefone + dados na mesma linha Rede Banda Larga ADSL Splitter linha existente Splitter ADSL Rede Telefônica TV de Alta Definição MAB

19 Serviços xdsl ADSL Tarifas habilitação + mensalidade + aluguel do modem + provedor Serviços Velox / Telemar Speedy / Telefônica MAB

20 Outros Tipos de Modems Cable Modem Utiliza a infra-estrutura de TV a cabo bidirecional, com um headend alocando canais upstream e downstream a um modem a cabo que se torna ativo Utiliza placa de rede para comunicar com PC (10Base-T) Freqüências usadas na transmissão a cabo upstream (digital) transmissão de TV (analógica) downstream (digital) freqüência (MHz) MAB

21 Outros Tipos de Modems Cable Modem Downstream Velocidade: 27 a 56 Mbps Faixa de freqüências / banda do canal USA 42 a 850 MHz / canal de 6 MHz Europa 65 a 850 MHz / canal de 8 MHz Modulação de cada canal 64-QAM com 6 bits por símbolo (normal) 256-QAM com 8 bits por símbolo (mais rápido porém mais sensível a ruído) Dados (unicast, broadcast ou multicast) são recebidos por todos os modems e banda é compartilhada Criptografia necessária para segurança MAB

22 Outros Tipos de Modems Cable Modem Upstream Velocidade: 3 Mbps Faixa de freqüências / banda do canal USA 5 a 42 MHz / canais de 2 MHz Europa 6 a 65 MHz / canais de 2 MHz Modulação QPSK com 2 bits por símbolo (em presença de excesso de ruído) = 4 Mbps 16-QAM com 4 bits por símbolo = 8 Mbps = 1 MBps Um canal é dividido em pequenas janelas (minislots de 8 bytes) que podem ser alocadas sob demanda Vários modems fazem reservas concorrentes em uma única janela de controle e contenção ocorre (protocolo similar a slotted Aloha é usado para contornar a contenção) MAB

23 Outros Tipos de Modems Cable Modem Normalmente proprietários Padrão ( CableLabs e fabricantes) DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) e EuroDOCISIS Tarifas habilitação + mensalidade + aluguel do modem + provedor Serviços Vírtua / Net ( Ajato / TVA ( MAB

24 Comunicação entre Centrais a comunicação entre centrais telefônicas é totalmente digital os sinais analógicos das conversas telefônicas são transformados em bits (sinais digitais) linha do assinante A/D D/A sistema telefônico D/A A/D linha do assinante MAB

25 Digitalização de Sinal Nyquist Para reconstruir completamente um sinal filtrado por um filtro passa baixa com fc = H Hz é suficiente uma amostragem de 2H Hz Em telefonia, H = 4 khz e a amostragem ocorre com freqüência de 8 khz (período de 125 µs) Com amostras de 8 bits, temos 64 kbps Com amostras de 7 bits, temos 56 kbps MAB

26 Digitalização da Voz Conversor Analógico/Digital PCM (Pulse Code Modulation) Amostras da amplitude com 16 bits a cada 125 µs (f=8 khz), gera 128 kbps Erro de quantização introduzido pelos 16 bits é desprezível Codec (codificador/decodificador) usado para reduzir a banda da voz MAB

27 Codec G.711 PCM µ-law (EUA e Japão), A-law (Europa) Comprime amostras PCM usando 8 bits em escala logarítmica, gerando 64 kbps MAB

28 Comunicação entre Centrais Transmissão PCM Sinal Analógico 200,1 56,2 50,0 76,5 97,0 171,8 155,9 132,3 Amostragem MAB

29 Comunicação entre Centrais Transmissão PCM Ajuste Decimal Conversão Binária MAB

30 Comunicação entre Centrais Recepção PCM Dados Recebidos Reprodução do Sinal Analógico MAB

31 Telefonia Tradicional * 8 # assinante Rede comutada (multiplexação TDM) * 8 # assinante voz analógica sobre par trançado voz analógica sobre par trançado PBX PBX Conversão analógicadigital nas centrais (G.711) Voz trafega em um circuito digital dedicado de 64 kbps Comutação por circuito, sem filas ou atrasos intermediários MAB

32 Comunicação entre Centrais SLDD 64 kbps 30 x 64 kbps linha comutada modem A/D E1 2 Mbps E1 2 Mbps E2 8,4 Mbps A/D linha comutada E1 2 Mbps modem SLDD 64 kbps MAB

33 E1 e T1 E1 32 canais de 1 byte a cada 125µs = 2 Mbps 30 canais para o usuário (=1920 kbps) 2 canais de controle e sincronização (opcionalmente um destes canais pode ser liberado para o usuário) 16 bits de overhead T1 193 bits a cada 125µs = 1,544 Mbps 24 canais de 8 bits (7 de info + 1 controle) + 1 bit de framing 25 bits de overhead MAB

34 Interface Modem - DTE RS-423a Não balanceado, compatível com RS-232c linha Taxa / distância máxima (fio AWG 24) 100 kbps - 13 metros 50 kbps - 23 metros 20 kbps - 66 metros 10 kbps metros < 1 kbps metros MAB

35 Interface Modem - DTE RS-422a ou V.11 Transmissão balanceada : 2 fios por sinal linha A B Taxa / distância máxima (fio AWG 24) 10 Mbps - 13 m 5 Mbps - 23 m 2 Mbps - 66 m 1 Mbps m 500 kbps m < 90 kbps m MAB

36 Interface Modem - DTE V.35 Transmissão balanceada apenas para os sinais críticos (dado e clock) Transmissão não balanceada para sinais de controle CTS, RTS, CD, DSR, DTR Não é diretamente compatível com V.36 Conversão V.35 / V.36 fácil de implementar Usa conector M-34 MM NN C D A B conector fêmea vista frontal MAB

37 Interface Modem - DTE V.35 Taxa / distância máxima 2 Mbps - 8 m 56 kbps - 31 m 38,4 kbps - 78 m 19,2 kbps m 9,6 kbps m 4,8 kbps m 2,4 kbps m Fabricantes passaram a usar o conector DB-25, pois o conector M-34 é grande e caro padrão Telebrás padrão ISO 2110 os dois padrões são incompatíveis MAB

38 Interface Modem - DTE G.703 Meios de transmissão dois cabos coaxiais : transmissão e recepção mais comum (conector BNC) transmissão não balanceada distância máxima: 600 metros a 2 Mbps dois pares trançados : transmissão e recepção transmissão balanceada distância máxima: 300 metros a 2 Mbps possibilidade de conversão para meios óticos Padrão comum nos equipamentos de comunicação das operadoras para transmissão a 2 Mbps (E1) Velocidades (kbps): 64, (T1), (E1), (T2), (E2), (E3), (E4), (STM-1, OC-3) MAB

39 Interface Modem - DTE HSSI - High Speed Serial Interface Desenvolvida pela CISCO e T3PLUS TIA TR comitê de padronização Características interface : DTE - DCE topologia : ponto-a-ponto velocidade máxima : 52 Mbps cabo : STP (par trançado blindado) (máximo de 16,5 metros) tecnologia : ECL usa conector miniatura de 50 pinos (SCSI-2) MAB

40 Opções de Relógio de Transmissão do Modem Relógio Interno Derivado do oscilador interno do modem e usado quando o modem fornece o relógio para o sistema Relógio Regenerado Recupera o relógio recebido da linha para ser usado como clock de tx, quando o lado remoto gera o relógio ou sincronismo para o sistema Relógio Externo Gerado pelo ETD, quando este é responsável pelo sincronismo do sistema Num ambiente síncrono, deve existir apenas uma fonte de sincronismo para todo o sistema MAB

41 Distorções Atraso de propagação Depende da freqüência Atenuação Depende da freqüência Crosstalk (indução entre pares) Taxa de erro de bit (BER) Taxa de 10-9 = 1 erro em 10 9 bits transmitidos MAB

42 Equalização Tenta manter atraso de propagação e atenuação constantes na faixa de freqüência de interesse MAB