REDES COMPUTADORES. Camada Física Parte 2

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1 REDES COMPUTADORES Camada Física Parte 2

2 Agenda Transmissão Digital Analógica 1. Dados Digitais 2. Dados Analógicos 3. Dados Digitais Dados Analógicos Codificação Linha PAM ASK AM Codificação Bloco PCM FSK FM PSK QAM

3 Transmissão Digital Analógica 1. Dados Digitais 2. Dados Analógicos 3. Dados Digitais Dados Analógicos Codificação Linha PAM ASK AM Codificação Bloco PCM FSK FM PSK QAM

4 Nosso primeiro problema é fazer uma transmissão digital para enviar dados digitais Lembrando que o objetivo aqui não é entrar em detalhes técnicos (peguem Comunicação Digital!), mas sim evidenciar vantagens de cada solução Mas se tudo é digital? Porque preciso converter? Arquivos, músicas, fotos e vídeos armazenas num host são apenas uma seqüência de bits

5 Unipolar Simples e primitivo Utiliza só um nível de tensão Componente DC residual Problemas de Sincronização

6 Dados Digitais Codificação de Linha

7 Polar Utiliza dois níveis de tensão Existem vários Tipos NRZ L (NRZ-Level) NRZ I (NRZ-Invert) RZ Manchester Manchester Diferencial

8 NRZ-L e NRZ-I No NRZ-L a representação depende apemasdo estado do bit Já no NRZ-I, a representação depende do estado anterior Quando ocorre um bit 1 o sinal é invertido

9 Manchester Utiliza uma inversão no meio de cada estado para representação e sincronização da transmissão Bit 1 transição positiva Bit 0 transição negativa Usado na LAN IEEE (Ethernet)

10 Manchester Diferencial Se não houver inversão na transição o bit é 1 Caso contrário é 0 Usado na LAN IEEE (Token Ring)

11 MLT-3 (Multiline Transmission Three Level) Parece com o NRZ-I, mas utiliza 3 níveis A idéia é simples: Quando o bit zero aparece, nada acontece Quando o bit 1 aparece Quando o bit 1 não-zero anterior foi positivo, subtraia V Quando o bit 1 não-zero anterior foi negativo, some V?

12 MLT-3 (Multiline Transmission Three Level) Parece com o NRZ-I, mas utiliza 3 níveis A idéia é simples: Quando o bit zero aparece, nada acontece Quando o bit 1 aparece Quando o bit 1 não-zero anterior foi positivo, subtraia V Quando o bit 1 não-zero anterior foi negativo, some V

13 Transmissão Digital Analógica 1. Dados Digitais 2. Dados Analógicos 3. Dados Digitais Dados Analógicos Codificação Linha PAM ASK AM Codificação Bloco PCM FSK FM PSK QAM

14 Codificação de Bloco Desenvolvida para melhorar a performance da codificação de linha A idéia é simples: Basta substituir blocos n bits por blocos de x bits Para isso A seqüência de bits é divida em blocos de n bits Os blocos de n bits são substituídos É feita uma codificação de linha

15 Qual a saída se os bits forem enviados? 4B/5B

16 4B/5B Utiliza NRZ-I (codificação de linha) Utilizado no padrão Ethernet 100Mbps Simulação On-line 5B/applet.html#APPLET Com a substituição de blocos de bits, ficarão blocos não alocados que podem ser alocados para controle da transmissão

17 4B/5B Dados Código Dados Código Dados Código Q (Quiet) I (Idle) H (Halt) J (start delimiter) K (start delimiter) T (end delimiter) S (Set) R (Reset) 00111

18 Na prática, as duas estratégias são combinadas

19 Transmissão Digital Analógica 1. Dados Digitais 2. Dados Analógicos 3. Dados Digitais Dados Analógicos Codificação Linha PAM ASK AM Codificação Bloco PCM FSK FM PSK QAM

20 Diagrama de Blocos do PCM

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22 Taxa de Amostragem (Teorema de Nyquist) O sinal analógico pode ser reproduzido com um número infinito de amostras Segundo Nyquist, a taxa de amostragem deve ser duas vezes a maior freqüência do sinal Ou seja para calcularmos a capacidade mínima de Ou seja para calcularmos a capacidade mínima de transmissão de um sinal digital é necessário multiplicar a quantidade de amostras pela quantidade de bits de cada amostra

23 Modos de Transmissão Paralela Serial Síncrona Assíncrona

24 Transmissão Paralela Requer mais de um canal de comunicação

25 Transmissão Serial Transmissão de dados mais simples Utiliza apenas um canal de comunicação Menor velocidade de transmissão

26 Transmissão Serial Assíncrona Inserção de bits extras deixa mais lenta Mais barata, recomendada para baixas velocidades

27 Transmissão Serial Síncrona Divisões são ilustrativas Requer um relógio de sincronismo confiável A sincronização é efetivada na camada de enlace

28 Transmissão Analógica Transmissão Digital Analógica 1. Dados Digitais 2. Dados Analógicos 3. Dados Digitais Dados Analógicos Codificação Linha PAM ASK AM Codificação Bloco PCM FSK FM PSK QAM

29 Transmissão Analógica O desafio aqui é transformar os dados digitais em analógicos para prover a comunicação Técnica de converter sinais analógicos e digitais em um sinal analógico com uma faixa de freqüência escolhida, chama-se modulação

30 Transmissão Analógica Transmissão Digital Analógica 1. Dados Digitais 2. Dados Analógicos 3. Dados Digitais Dados Analógicos Codificação Linha PAM ASK AM Codificação Bloco PCM FSK FM PSK QAM

31 Transmissão Analógica Dados Digitais O sinal analógico deve ser alterado de acordo com a variação dos bits Lembrem-se que um sinal analógico tem 3 características que o determinam...

32 Transmissão Analógica Modulação de Dados Digitais Podemos alterar a amplitude, freqüência e fase

33 Transmissão Analógica Modulação de Dados Digitais ASK (Amplitude ShiftKey) Amp. Bits m 0 M 1

34 Transmissão Analógica Modulação de Dados Digitais FSK (FrequencyShiftKey) Freq. Bits 2Hz 0 5Hz 1

35 Transmissão Analógica Modulação de Dados Digitais PSK (PhaseShiftKey) Fase Bits

36 Transmissão Analógica Modulação de Dados Digitais PSK (PhaseShiftKey) Surgiu a idéia de utilizar mais de duas fases. Por exemplo, se utilizar 0, 90, 180, 270 graus, precisarei de quantos bits para representar cada estado? Fase Bits ? 270?

37 Transmissão Analógica Modulação de Dados Digitais 4 PSK Fase Bits

38 Transmissão Analógica Modulação de Dados Digitais 4 PSK Fase Bits

39 Transmissão Analógica QAM Idéia é combinar ASK PSK Mais utilizada Ou seja, a constelação pode ter dois ou mais níveis (amplitudes) para o mesmo grau! Utilizada em TV digital e outros sistemas que Utilizada em TV digital e outros sistemas que necessitam de alta taxa de transferência de informação.

40 Transmissão Analógica QAM Represente

41 Transmissão Analógica QAM

42 Transmissão Analógica 16 QAM (Exemplos)

43 Transmissão Analógica Onde o PCM é utilizado? Quais são as vantagens e desvantagens das técnicas ASK, FSK, PSK e QAM? Próximas aulas Modems e Multiplexação Meios de Transmissão Camada de Enlace