Redes de Computadores Prof. Ivair Teixeira

Transcrição

1 Redes de Computadores Prof. Ivair Teixeira

2 Nesta Aula Nessa Aula Digitalização de sinais analógicos Codificação. Bibliografia: RSCD - Stallings, William - Redes e Sistemas de Comunicação de Dados RC - Tanenbaum, Andrew S Redes de Computadores 2

3 Amplitude Digitalização de sinais analógicos Volts Tempo MSeg 2.32V 3.75V 4.90V 5.30V RSCD

4 Para digitalizar um sinal analógico, são necessárias no mínimo quatro etapas : Filtragem anti-aliasing: Quantas amostras por segundo? Amostragem: Tempo X PAM (Pulsos Modulados em Amplitude). Quantização: Analógico -> Binário (arredondamento) Codificação: Amplitude, frequência, fase,... 4

5 Filtragem anti-alissing: Teorema de Nyquist: A quantidade de amostras por unidade de tempo de um sinal (taxa ou frequência de amostragem), deve ser maior que o dobro da maior frequência contida no sinal a ser amostrado Filtro anti-aliasing é um filtro passa baixa com frequência de corte igual a frequência de Nyquist, eliminado distorções, interferências, ruídos, etc..., 5

6 Amostragem: Digitalização de sinais analógicos Amostragem com frequência maior que duas vezes a do sinal Amostragem com frequência igual a duas vezes a do sinal Amostragem com frequência menor que duas vezes a do sinal. 6

7 Quantização: Transformar a amostra analógica em um valor finito de bits Digitalização de sinais analógicos

8 Digitalização de sinais analógicos Quantização: Frequência 4 Hz Resolução: 6 bits Amplitude: 25 Volts Taxa de amostragem: 20 Hertz Período: 0,25 Segundos Amostras: 1: -25 Volts 2: -15 Volts 3: +15 Volts 4: +25 Volts 5: 0 Volts 8

9 Codificação: Problemas das linhas de transmissão analógica. Atenuação: Perda da energia na propagação do sinal Expressa em Decibéis por quilômetro. É variável em função da frequência. Distorção: Os componentes de Fourier se propagam em velocidades diferentes no fio. Ruído: Ruído térmico movimentação dos elétrons. Linha cruzada acoplamento duas linhas próximas. Ruído de impulso picos de voltagens na linha. 9

10 Codificação: Modem Modulador/demodulador Utiliza-se uma portadora na frequência de 1 a 2kHz. Bits de dados Amplitude Frequência Fase 10

11 Codificação: Modem 56 kbps Para aumentar a velocidade não basta aumentar a taxa (linha 600 a 3000 Hz = 2400 Hz para dados). O número de amostras transmitidas por segundo é medida em baud. Durante cada baud é enviado um símbolo. Se cada símbolo for um bit, uma linha com taxa de 2400 bauds transmite 2400 bps (bits por segundo). Linhas analógicas Estação Modem Codec interurbana Codec Modem ISP 11

12 Codificação: Modem 56 kbps Se a linha for codificada com quatro níveis de tensão, cada símbolo consiste em dois bits bauds x 2 = 4800 bps. 12v 8v 4v 0v Da mesma forma quatro deslocamento de fases também permitem dois bis/simbolo. (A+F = 9600 bps) 12

13 Codificação: Modem 56 kbps Combinações de várias amplitudes e fases chegaram até bps. As leis da física limitam a capacidade máxima em bps, então como chegar a bps? A limitação é para dois loops locais. Ao eliminar um dos loops a taxa aumenta. Estação Modem Codec interurbana Codec Modem ISP 13

14 Codificação: Modem ADSL Linha telefônicas = voz, Após o loop local existe um filtro que corta as frequências abaixo de 300 Hz e acima de 3400 Hz. A linha digital do assinante (xdsl) não tem esse filtro. Largura de banda de Mhz /256 canais de 4.312kHz Modulação QAM = 15 bits por baud 256 canais de 4 khz 5 1 Voz upstream Downstream Teoricamente: 224 * * 15 = 13.4 Mbps 14

15 Codificação: Internet por cabo. HFC (Hibrid Fiber Coax Hibrido Fibra cabo coaxial). Nó de fibra Cabo coaxial Head end Tronco de fibra de alta largura de banda 15

16 Dados upstream TV FM TV Dados downstream Digitalização de sinais analógicos Codificação: Internet por cabo. Alocação do espectro de 5 a 750 Mhz MHz TV 6Mhz por canal mais de 80 canais Dados QAM-64 6bits/baun 1 bit para correção de erros 5 bits para dados = teoricamente 30 Mbps 16

17 ADSL vs Cabo Largura de banda do Meio ADSL Backbone fibra, extremidade par trançado. Largura de banda menor, mas quase totalmente dedicada a transferência de dados. Capacidade efetiva fixa, mas enganosa... Cabo Backbone fibra, extremidade cabo coaxial. Largura de banda maior, mas compartilhada com canais de TV. No mesmo cabo a capacidade é reservada para o número IP 17

18 Disponibilidade ADSL vs Cabo ADSL Muitos tem telefone, mas nem todos estão próximos o suficiente da central para receber o serviço. Cabo Nem todos tem a tecnologia a cabo, mas se você tem não importa a distância. 18

19 1 Quais as etapas para digitalizar um sinal? Explique-as. 2 O que afirma o teorema de Nyquist? 3 Quais os problemas apresentados pelas linhas de transmissão analógicas? Explique-os. 4 Quantos bits por símbolos podem sem codificados em uma linha de transmissão com oito níveis de tensão. 19

20 Quantização: Frequência 2 Hz Resolução: Amplitude: Taxa de amostragem: Período: Amostras: 1: 2: 3: 4: 5: 20