William Stallings Data and Computer Communications 7 th Edition. Capítulo 4 Transmission Media Meios de Transmissão

Transcrição

1 William Stallings Data and Computer Communications 7 th Edition Capítulo 4 Transmission Media Meios de Transmissão

2 Sumário Confinado (ou guiado) Guided wire Não-confinado Unguided wireless Características e qualidade da transmissão determinadas pelo meio e sinal Para guided, o meio é mais importante Para unguided, a largura de faixa proporcionada pela antena é mais importante Aspectos essenciais são a taxa de dados e a distância

3 Fatores de projeto Largura de faixa / Bandwidth - BW Maior BW, proporciona maiores taxas Problemas na transmissão Atenuação Interferência Número de receptores Em meios confinados Mais receptores (multi-point) introduzem mais atenuação

4 Espectro Electromagnético

5 Meios de transmissão confinados Par trançado / Twisted Pair Cabo coaxial / Coaxial cable Fibra óptica / Optical fiber

6 Características de transmissão de meios confinados Twisted pair (with loading) Frequency Range Typical Attenuation 0 to 3.5 khz khz Typical Delay 50 µs/km 2 km Repeater Spacing Twisted pairs (multi-pair cables) 0 to 1 MHz khz Coaxial cable 0 to 500 MHz 7 10 MHz Optical fiber 186 to 370 THz 0.2 to 0.5 db/km 5 µs/km 2 km 4 µs/km 1 to 9 km 5 µs/km 40 km

7 Par trançado / Twisted Pair

8 Aplicações do par trançado Meio mais comum Rede telefônica Entre a residência e central local (subscriber loop) Em prédios Para PBX (private branch exchange) Para local area networks (LAN) 10Mbps ou 100Mbps

9 Par trançado - Pros e Cons Barato Fácil de se trabalhar Baixa taxa de dados Curto alcance (distância)

10 Características de transmissão do par trançado Analógico Amplificadores a cada 5km a 6km Digital Usa sinal analógico ou digital Repetidor a cada 2km ou 3km Distância limitada Bandwidth limitada (1MHz) Taxa de dados limitada (100MHz) Susceptível a interferências e ruído

11 Near End Crosstalk Acoplamento do sinal de um fio ao do outro Acoplamento acontece quando o sinal entrando no link interfere o sinal saindo do mesmo (transmissor e receptor) Ou seja, um sinal transmitido interfere o receptor local

12 Crosstalk efinitions_next.htm

13 NEXT em rede de computadores exemplo de informação técnica In order to certify a cable as Category 3 (see Categories of twisted pair cabling systems), the NEXT test must be performed in 1 MHz steps from 1 Mhz to 16 MHz. Since the level of signal loss or interference can change with frequency, a range of frequencies must be used to certify that the cable is acceptable over the entire range. In order to certify a cable for Category 5 use, the test frequency range must be extended up to 100 MHz. A 1 MHz frequency step should still be used. In both cases, you must test both ends of the cable. This is because NEXT occurs on the ends of the cable right where the connector is attached. Simply using Category 5 cables, connectors, and patch panels does not guarantee that a network will support 100 Mb operation. You must actually certify your network for use at this speed with a CAT 5 cable tester after the network is fully installed.

14 NEXT em rede de computadores

15 Unshielded (não-blindado) e Shielded (blindado) TP Unshielded Twisted Pair (UTP) Linha telefônica comum Mais barato Mais simples de instalar Sofre the interferência eletro-magnética (EM) externa Shielded Twisted Pair (STP) Capa metálica que reduz interferência Mais caro Mais difícil de manusear: (mais grosso e pesado)

16 Categorias UTP Cat 3 até 16MHz Voice grade popular na maioria dos escritórios Twist length de 7.5 cm a 10 cm Cat 4 até 20 MHz Cat 5 até 100MHz Comumente usado em novas instalações Twist length de 0.6 cm a 0.85 cm Cat 5E (Enhanced) (ou melhorado) Cat 6 Cat 7

17 Comparação de Shielded e Unshielded Twisted Pair Attenuation (db per 100 m) Near-end Crosstalk (db) Frequency (MHz) Category 3 UTP Category 5 UTP 150-ohm STP Category 3 UTP Category 5 UTP 150-ohm STP

18 Categorias e Classes de Twisted Pairs Category 3 Class C Category 5 Class D Category 5E Category 6 Class E Category 7 Class F Bandwidth 16 MHz 100 MHz 100 MHz 200 MHz 600 MHz Cable Type UTP UTP/FTP UTP/FTP UTP/FTP SSTP Link Cost (Cat 5 =1)

19 Cabo coaxial

20 Aplicações de cabo coaxial Meio versátil Distribuição de TV TV a cabo Transmissão de telefonia em longa distância Pode transportar chamadas simultaneamente Está sendo substituído por fibra Conexão de sistemas computacionais a curta distância Redes LAN

21 Características de transmissão do cabo coaxial Analógico Amplificadores a cada poucos km Mais próximos se em altas frequencias Até 500MHz Digital Repetidor a cada 1km Mais próximos para altas taxas de dados

22 Fibra Óptica

23 Benefícios da fibra Maior capacidade Taxas de dados de centenas de Gbps Menor tamanho e peso Menor atenuação Isolamento eletromagnético Maior espaçamento entre repetidores Dezenas de km, no mínimo

24 Aplicações de fibras ópticas Long-haul trunks Metropolitan trunks Rural exchange trunks Subscriber loops loop do assinante: de sua casa até a central local LANs Obs: trunks são as vias de dados (troncos) entre centrais telefônicas, os quais operam em altas taxas.

25 Características de transmissão da fibra óptica Age como guia de onda de a Hz Porções do infravermelho e espectro visível Light Emitting Diode (LED) Mais barato Faixa de temperatura de operação mais ampla Dura mais Injection Laser Diode (ILD) Mais eficiente Maior taxa de dados Wavelength Division Multiplexing

26 Optical Fiber Transmission Modes

27 Freqüências utilizadas em aplicações de fibras Wavelength (in vacuum) range (nm) Frequency range (THz) Band label Fiber type Application 820 to to 333 Multimode LAN 1280 to to 222 S Single mode Various 1528 to to 192 C Single mode WDM 1561 to to 192 L Single mode WDM

28 Attenuation in Guided Media

29 Freqüências de transmissão wireless 2GHz a 40GHz Microwave Altamente direcional Point to point ponto a ponto Satélite 30MHz a 1GHz Omnidirectional Rádio broadcast 3 x to 2 x Infrared Local

30 Antenas Condutor elétrico (ou sistema de ) usado para irradiar energia eletromagnética ou colegar energia eletromagnética Transmissão - Tx Converte sinal em energia eletromagnética Irradia pela vizinhança Recepção - Rx Energia eletromagnética alcança a antena Alimenta o receptor Mesma antena pode ser usada para Tx e Rc

31 Padrão de radiação Potência irradiada em todas as direções Não é o mesmo desempenho em todas as direções Antena isotrópica é (teoricamente) um ponto no espaço que Irradia em todas as direções igualmente Alcança um padrão de radiação esférico

32 Antena Parabólica Usada para microondas terrestres e via satélite Uma fonte colocada no foco da parábola, produzirá ondeas refletidas pela parábola de forma paralela ao eixo da mesma Cria (teoricamente) um feixe paralelo de luz, som ou rádio Na recepção, o sinal é concentrado no foco, onde o detector é colocado

33 Antena parabólica

34 Ganho da antena / Antenna Gain Medida da direcionalidade da antena A potência de saída numa direção particular é comparada com aquela produzida por uma antena isotrópica Medida em decibéis (db) Resulta na perda de potência em uma outra direção Área efetiva relaciona-se ao tamanho e forma

35 Microondas terrestres Disco parabólico parabolic dish Feixe focado focused beam Visada direta line of sight Teleco de longas distâncias Long haul telecommunications Aumentando a freqüência proporciona taxas mais altas

36 Microondas via satélite Satélite é uma estação de comutação ( relay station ) Satélite recebe em uma frequencia, amplifica ou repete o sinal e transmite em outra frequencia Requer uma órgbita geoestacionária ( geostationary Altura de 35,784km Televisão Telefonia de longa distância Redes de empresas (Private business networks)

37 Link satélite ponto a ponto

38 Link satélite broadcast

39 Rádio broadcast Omnidirectional Rádio FM TV UHF e VHF Visada diret Sofre de interferência multi-percurso Reflexões

40 Infravermelho Visada direta (ou reflexão) Bloqueado por paredes Ex: controle remoto de TV, porta IRD, etc.

41 Propagação Wireless Sinais atravessam 3 possíveis rotas Onda de superfície - Ground wave Segue o contorno da terra Até 2MHz Rádio AM Sky wave Rádio amador, BBC world service, Voice of America Sinal refletido na ionosfera Visada direta - Line of sight Acima de 30Mhz Pode ir além da visada direta óptica devida à refração

42 Ground Wave Propagation - superfície

43 Sky Wave Propagation

44 Line of Sight Propagation visada direta

45 Refração Velocidade da onda electromagnetica é uma função da densidade do material ~3 x 10 8 m/s no vácuo, menor em qualquer outro meio Quando uma onda move de um meio para outro, sua direção pode mudar Índice de refração Lei de Snell Pode causar uma curva gradual se a densidade do meio varia Densidade da atmosfera decresce com a altitude Resultado é que as ondas de rádio se curvam em direção à terra

46 Refração (cont.)

47 Refração (cont.)

48 Horizonte óptico e de rádio

49 Transmissão em visada direta (Line of Sight) Perda no espaço livre Sinal atenua com distância Maior para baixas freqüências (maior comprimento de onda) Absorção atmosférica Vapor de água e oxigênio absorvem sinais de rádio Água, maior em 22GHz, menor abaixo de 15GHz Oxigenio, maior em 60GHz, menor abaixo de 30GHz Chuva e neblina Multipercurso Melhor captar em visada direta, se possível Sinal pode ser refletido, e múltiplas cópias alcançarem receptor Pode não haver sinal direto Refletido pode reforçar ou até cancelar direto Refração Pode resultar em perda parcial ou total do sinal no receptor

50 Perda no espaço livre

51 Interferência multi-percurso