Princípios de Comunicação de Dados. Instituto Superior de Tecnlogia

Transcrição

1 Princípios de Comunicação de Dados Instituto Superior de Tecnlogia PETRÓPOLIS FUNDAÇÃO DE APOIO ESCOLA TÉCNICA

2 Transmissão de dados On d e ocorre?

3 Terminologia Tran sm issor Recep tor Meio Meio guiado Fibra ótica, p ar trançad o Meio não guiado Ar, águ a

4 Terminologia Lin k d ireto sem d evice interm ediário. Pon to- a- p on to like direto com só dois devices Mu lti- p oin t m ais que dois d evices com partilhando o m esm o link

5 Terminologia Sim p lex Um a direção Televisão Half d u p lex Am bas direções, m as um a de cada vez Rád io d os fiscais d a CPT Fu ll d u p lex Am bas direções ao m esm o tem po Telefone

6 Freqüência, Spectrum e Faixa Con ceitos d e d om ín io d e tem p o Sinal Analógico Curvas constantes no tem p o Sinal Digital Níveis constantes com saltos Sin al Periód ico Repete o padrão após exceder um tem po Sin al Ap eriód ico Não repete o padrão após exceder um tem p o

7 Sinal Analógico e Digital

8 Periódicos

9 Onda senoidal Pico d a Am p litu d e (A) Força m áxim a d o sinal volts Freqü ên cia (f) Taxa d e alteração d o sinal Hertz (Hz ) ciclos por segundo O Período é o tem po de um a repetição (T) T = 1/ f Fase (φ) Posição relativa no tem po

10 s(t) = A sen(2 πft + φ)

11 Comprimento de onda Distân cia ocu p ad a p or u m ciclo Distân cia en tre d ois p on tos d e fases d iferen tes em d ois ciclos con secu tivos λ λ = vt λf = v v=c = 3x10 8 m / s (velocid ad e d a lu z )

12 Ondas

13 Conceitos de Domínio de Freqüência Sin al n orm alm en te com p osto p or m u itas freqü ên cias As com p on en tes são sen oid ais Pod e ser m ostrad o através d e an álise d e Fou rier qu e u m sin al é com p osto p or sen oid ais

14 Adição de componentes

15 Representação

16 Spectrum e Faixa Sp ectru m Intervalos d e freq. contido em um sinal Faixa absolu ta (ban d wid th ) Largura do spectrum Faixa efetiva Norm alm ente faixa Faixa estreita que contem a m aior energia DC com p on en te Com ponente de freqüência z ero

17 Sinal com componente DC

18 Taxa de dados e Faixa Qu alqu er sistem a d e tran sm issão tem u m a faixa d e freqü ên cia Isto lim ita a taxa d e d ad os qu e p od e ser tran sm itid a

19 Transmissão Analógica e Digital Dad o Entidad e a ser transm itida Sin al Representação elétrica ou eletrom agnética do Dado Tran sm issão Transm issão de dados pela p ropagação e p elo processam ento dos sinais

20 Dado Análogo e Digital An álogo Contínua com alguns intervalos Som, vídeo Digital Valores discretos Texto, inteiros

21 Spectrum Acústico (Analógico)

22 Sinal Analógico e Digital Meios p elos qu ais os d ad os são p rop agad os An alógico Continuam ente variável Vários m eios Fibra ótica, fio, esp aço Faixa d a voz : de 100Hz até 7kHz Faixa d o telefone: de 300Hz até 3400Hz Faixa d o vídeo 4MHz Digital Usa dois com ponentes DC

23 Vantagens e desvantagens do Digital Barato Men os su scetível a ru íd o Maior aten u ação Os p ulsos tornam - se arredondados e m enor Conduz à perd a da inform ação

24 Atenuação do Sinal Digital

25 Componentes da Fala In tervalo d e freqü ên cia d o ou vid o: 20Hz - 20kHz Da fala: 100Hz - 7kHz Facilm en te con vertid o em sin al eletrom agn etico p ara tran sm issão As freqü ên cias d o som com volu m e varian d o con verteram - se em freqü ên cias eletrom agn éticas com ten são varian d o Lim ite d o in tervalo d e freq. p ara u m can al d e voz : Hz

26 Conversão da entrada de voz no sinal análogo

27 Componentes de Vídeo USA linhas varrid as p or quad ro e 30 quad ros p or segund o 525 lin h as, m as 42 são p erd id as d u ran te o retorn o vertical Assim 525 linhas x 30 = linhas p or segund o 63.5µs p or lin h as 11µs p ara o retorn o, assim 52.5 µs p or lin h as d e víd eo Freq. m áxim a se a linha alterna entre branco e p reto Resolução horiz ontal é 450 linhas d and o 225 ciclos d e ond a em 52.5 µs Freq. m áxim a d e 4.2MHz

28 Dado Binário Digital Vin d o d e term in ais d e com p u tad ores Dois com p on en tes DC A largu ra d a faixa d ep en d e d a taxa d e tran sm issão

29 Conversão em Digital

30 Etapas da Conversão

31 Sinal e Dados Norm alm en te se u sa sin ais d igitas p ara d ad os d igitais e sin ais an alógicos p ara d ad os an alógicos. Pod e- se u sar sin al an alógico p ara tran sm itir d ad os d igitais Modem Pod e- se u sar sin al d igital p ara tran sm itir d ad os an alógicos CD

32 Sinal analógico transmitindo dados digitais

33 Sinal digital transmitindo dados analógicos e digitais

34 Transmissão Analógica Sin al an alógico tran sm ite sem con sid erar o con texto Dad os p od em ser d igitais ou an alógicos Aten u ação com a d istân cia Uso d e am p lificad ores Tam bém am p lificam o ru íd o

35 Transmissão Digital Sin al an alógico tran sm ite con sid eran d o o con texto In tegrid ad e p osta em p erigo p elo ru íd o, aten u ação,... Usa- se rep etid ores Aten u ação é su p erad a Não am p lificam o ru íd o

36 Vantagens da transmissão digital Tecn ologia d igital Baixo custo LSI/ VLSI: Very Large Scale Integration In tegrid ad e d e d ad os Longas distâncias sobre linhas de baixa qualidade Cap acid ad e d e u tiliz ação Banda larga links econôm icos Segu ran ça e Privacid ad e Criptografia In tegração Pode tratar dados digitais e analógicos d e form a sim ilar

37 Desvantagens Sin al recebid o p od e ser d iferen te d o tran sm itid o An alógico - d egrad ação d o sin al d e qu alid ad e d igital - erros d e bit Cau sad os p or Atenuação Distorções de espera ruíd o

38 Atenuação O sin al d im in u i com a d istân cia Dep en d e d o m eio Receben d o u m sin al p oten te Deve ser suficiente para ser detectado Deve ser suficientem ente m aior que o ruíd o para ser recebido sem erro Aten u ação é u m a fu n ção crescen te d a freqü ên cia

39 Distorção de espera Som en te em m eios gu iad os A velocid ad e d a p rop agação varia com freqü ên cia

40 Ruído Sin al ad icion al in serid o en tre o tran sm issor e o recep tor Térm ica Devid o a agitação térm ica d os elétron s In term od u lação Sin ais que são a som a e a d iferen ça d as freqü ên cias origin ais qu e com p artilh am d e u m m eio Crosstalk Sin al d e u m a can al é p ego p or ou tro Im p u lso Pu lsos ou p on tos irregu lares interferência eletrom agnética externa Du ração cu rta Am p litu d e elevad a

41 Capacidade do canal Taxa d e d ad os Em bits por segundo Taxa na qual os dados p ossam ser com unicados Largu ra d e faixa Em ciclos p or o segundo d ada em Hertz Confinado pelo transm issor e pelo m eio

42 Problema de amostra

43 Aliasing

44 Aliasing

45 Largura de faixa De Nyquist Se a taxa d o sin al tran sm itid o é 2B en tão u m sin al com freqü ên cia n ão m aior qu e B é su ficien te p ara tran sm itir a o sin al com esta taxa Se a largu ra d e faixa é B, a taxa m ais elevad a d o sin al é 2B Dad os o sin al bin ário, a taxa d e d ad os su p ortad a p or B Hertz é 2B bp s Pod e ser au m en tad o u san d o n íveis d o sin al d e M C= 2B log 2 M

46 Problema de amostra

47 Fórmula de Capacidade de Shannon Con sid ere taxa d e d ad os, d e ru íd o e erro Um a taxa d e d ad os m ais baixa en cu rta cad a bit assim o estou ro d o ru íd o afeta m ais bits Dado um a nível de ruído, taxa m ais alta de dados significa taxa m ais alta de erro Taxa sign al- ru íd o - SR (em d ecibeis) SR d b= 10 log 10 (sign al/ ru íd o) Cap acid ad e C = B log 2 (1+ SR) Esta é u m a cap acid ad e livre d e erro