REDES DE COMPUTADORES E TELECOMUNICAÇÕES MÓDULO 4

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1 REDES DE COMPUTADORES E TELECOMUNICAÇÕES MÓDULO 4

2 Índice 1. Transmissão de Sinais Digitais Modulação Banda passante Taxa de transmissão (BIT RATE)

3 1. TRANSMISSÃO DE SINAIS DIGITAIS A transmissão de sinais teve seu início no telégrafo. Ao iniciar seu desenvolvimento, uma coisa ficou muito clara: para transmitir qualquer tipo de informação é necessário ter um mínimo de variações, pois estas podem sofrer sérias interferências ao longo do percurso, podendo perfeitamente corromper a identidade do sinal ou da informação. Por esta razão passou-se a usar apenas dois sinais, o sinal 0 de 0 volt que varia entre 0.0 e 0.8, e o sinal 1 que varia entre 1.2 e 2.0. Com apenas estes dois sinais, a possibilidade de interferência é praticamente nula, claro que 100% de confiabilidade não existe, mas reduz em demasia a possibilidade de erros. Imagine se tivermos uma transmissão de sinais equivalente ao sistema decimal, com dez níveis de tensão, quantos problemas acarretariam ao termo interferência nestes sinais. Porque se temos dez níveis de tensão, teremos dez tensões completamente distintas e a possibilidade de termos interferências em qualquer uma delas seria praticamente inevitável. Por esta razão o sistema de transmissão decimal não vingou, já o sistema binário foi bem-sucedido. Com o advento do sistema de numeração binária, o sistema de transmissão digital se tronou rapidamente, pois é o sistema de transmissão mais confiável que temos para transmitir um sinal. Ele é baseado apenas nos dois níveis de tensão, o 0 e o 1. Assim para transmitirmos um sinal qualquer basta codificar este em um sistema digital 0 e 1 e transmitirmos os códigos propriamente ditos. No sistema de transmissão digital transmitimos um sinal codificado, e se este sofre qualquer tipo de interferência no caminho é perfeitamente possível retransmitir o mesmo, pois existem mecanismos que verificam a todo instante se o sinal foi transmitido corretamente. Normalmente quando existe qualquer tipo de erro, o responsável é o meio pelo qual o sinal foi transmitido, pois nem sempre este meio tem a melhor performance possível, às vezes é sujeito a muitas interferências. O meio de transmissão pelo qual o sinal digital é transmitido tem fundamental importância, como para qualquer tipo de sinal que se trafegue. O sinal digital é o que menos sofre este tipo de interferência. 1.1 MODULAÇÃO 1 Em telecomunicações, a modulação é a modificação de um sinal eletromagnético inicialmente gerado, antes de ser irradiado, de forma que este transporte a informação sobre uma onda portadora. Modulação é o processo no qual a informação a transmitir numa comunicação é adicionada às ondas eletromagnéticas. O transmissor adiciona a informação numa onda básica de tal forma que poderá ser recuperada na outra parte por meio de um processo reverso chamado demodulação. A maioria dos sinais, da forma como são fornecidos pelo transmissor, não podem ser enviados diretamente através dos canais de transmissão. Consequentemente, é necessário modificar esse sinal através de uma onda eletromagnética portadora, cujas propriedades são mais convenientes aos meios de transmissão. A modulação é a alteração sistemática de uma onda 1 Extraído do site: < C3%A3o> 3

4 portadora de acordo com a mensagem (sinal modulante) e pode incluir também uma codificação. É interessante notar que muitas formas de comunicação envolvem um processo de modulação, como a fala por exemplo. Quando uma pessoa fala, os movimentos da boca são realizados por taxas de frequência baixas, na ordem dos 10 Hertz, não podendo a esta frequência produzir ondas acústicas propagáveis. A transmissão da voz através do ar é conseguida pela geração de tons (ondas) portadores de alta frequência nas cordas vocais, modulando estes tons com as ações musculares da cavidade bucal. O que o ouvido interpreta como fala é, portanto, uma onda acústica modulada, similar, em muitos aspectos, a uma onda elétrica modulada. O dispositivo que realiza a modulação é chamado modulador. Basicamente, a modulação consiste em fazer com que um parâmetro da onda portadora mude de valor de acordo com a variação do sinal modulante, que é a informação que se deseja transmitir. Dependendo do parâmetro sobre o qual se atue, temos os seguintes tipos de modulação: modulação em amplitude (AM); modulação em fase (PM); modulação em frequência (FM); modulação em banda lateral dupla (DSB); modulação em banda lateral única (SSB); modulação de banda lateral vestigial (VSB, ou VSB-AM); modulação de amplitude em quadratura (QAM); modulação por divisão ortogonal de frequência (OFDM). Quando o sinal modulador é um sinal digital, com um conjunto de símbolos digitais (por exemplo: 0 ou 1) transmitidos (chaveados) em determinada velocidade de codificação (bauds), designa-se essas mudulações, com uma tranção abrupta de símbolos, por: modulação por chaveamento de amplitude (ASK); modulação por chaveamento de frequência (FSK); modulação por chaveamento de fase (PSK); modulação por chaveamento de fase e amplitude (APSK ou APK). 1.2 BANDA PASSANTE Em eletrônica e telecomunicações, chama-se banda passante o conjunto contínuo de valores de frequência que podem ser assumidos por um sinal elétrico, sem que este seja atenuado ao passar por um filtro. Informalmente, diz-se que são as frequências que passam pelo filtro. O valor de frequência medido em Hertz, a partir do qual o sinal não passa pelo filtro, é chamado de frequência de corte. Idealmente, sinais com frequência, além ou aquém da(s) frequência(s) de corte do filtro seriam atenuados a zero. Na prática, entretanto, adota-se o critério de meia potência: é (são) considerada(s) frequência(s) de corte aquela(s) em que a potência do sinal é atenuada à metade da original. 4

5 Dois filtros dados podem ter a mesma largura de banda, digamos 3kHz, mas, ainda assim, terem bandas passantes diferentes; por exemplo, um com banda passante de 1kHz a 4kHz e o outro de 40kHz a 43kHz. 1.3 TAXA DE TRANSMISSÃO (BIT RATE) 2 Bit rate ou bitrate significa taxa de bits ou taxa de transferência de bits. Nas telecomunicações e na computação, o bit rate é o número de bits convertidos ou processados por unidade de tempo. O bit rate é medido em bits por segundo (bps ou b/s), muitas vezes utilizado em conjunto com um prefixo SI, como kbps, Mbps, Gbps etc., de acordo com o seguinte: bps = 1 kbps (1 kilobit ou mil bits por segundo); bps = 1 Mbps (1 megabit ou 1 milhão de bits por segundo); bps = 1 Gbps (1 gigabit ou um bilhão de bits por segundo). O bit rate útil de uma comunicação refere-se à capacidade de transferência de um canal excluindo os dados de controle transmitidos (para correção de erros etc.). Em multimídia digital, o bit rate representa a quantidade de informação ou detalhe que está guardada por unidade de tempo numa gravação digital (áudio ou vídeo). Este bit rate depende de diversos fatores: o material original pode ser digitalizado com diferentes frequências de amostragem; as amostragens podem usar números de bits diferentes; os dados podem ser codificados com diferentes técnicas; a informação pode ser comprimida com diferentes técnicas de compressão ou em graus diferentes; Normalmente estes fatores são escolhidos consoante os objetivos a que se destina o som/vídeo e têm que existir uma troca entre a qualidade (mais bit rate = mais qualidade = mais tamanho) e o tamanho (menos bit rate = menos qualidade = menos tamanho). Alguns exemplos de bit rates em multimídia digital: Áudio (MP3) 32 kbps qualidade AM; 96 kbps qualidade FM; kbps qualidade Standard; 192 kbps qualidade DAB (Digital Audio Broadcasting). Está se tornando o novo standard para música MP3. Com este bit rate, apenas os ouvidos mais profissionais conseguem notar a diferença em relação a um CD; kbps qualidade aproximada a de CD. Outros tipos de áudio 800 bps qualidade mínima para ter uma voz recon hecível; 8 kbps qualidade de transmissão de voz telefônica; 2 Extraído do site: < 5

6 500 kbps a 1 Mbps áudio sem qualquer perda de qualidade; 1411 kbps formato de som PCM, equiparável ao CD Compact Disc Digital Audio. Vídeo (MPEG2) 16 kbps qualidade videofone. 6