3. Transmissão de Sinais Digitais Transmissão de bits; Sincronismo. Redes de Comunicações/Computadores I. Secção de Redes de Comunicação de Dados

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1 3. Transmissão de Sinais Digitais Transmissão de bits; Sincronismo. Redes de Comunicações/Computadores I Secção de Redes de Comunicação de Dados

2 Introdução Informação a transmitir: Bit: unidade mínima de informação. Byte (8 bits). Caracter (Códigos ASCII (7), Extended ASCII (8), EBCDIC (8)). Caracteres imprimíveis. Caracteres de controlo. Trama (frame). Sequência de bytes ou bits. ( Redes de Comunicações I 2

3 Introdução Sincronismo... de bit, de byte e de trama. Problema: Saber onde amostrar o bit e determinar onde começam e acabam o byte e a trama. Possível solução é... a utilização de um sinal auxiliar para marcar os pontos de amostragem de cada bit (um relógio de controlo) Redes de Comunicações I 3

4 Transmissão digital Paralela. Ex.: barramento de CPUs, impressoras. Série. Banda base (baseband). Assíncrona. Ex.: Comunicação de um terminal com um computador. Síncrona. Orientada ao carácter (em desuso). Ex.: Redes antigas de computadores e terminais. Orientada ao bit. Ex.: Redes locais e redes públicas de dados. Banda canal (broadband). Ex.: Comunicação através da linha telefónica utilizando modems Redes de Comunicações I 4

5 Modos de transmissão Paralela Série Redes de Comunicações I 5

6 Transmissão assíncrona em banda base Assíncrona - (caracter a caracter) Relógio do receptor independente do emissor. Sincronismo de bit Start bit transição. Relógio com N x bit rate (independente do relógio do emissor). Sincronismo de caracter Start / Stop bit. Contar o número de bits programado. Sincronismo de trama Caracteres especiais STX, ETX, DLE Redes de Comunicações I 6

7 Transmissão assíncrona Redes de Comunicações I 7

8 Transmissão assíncrona: sincronização de bit/caracter Redes de Comunicações I 8

9 Transmissão assíncrona: sincronização de trama Texto Dados binários: transparência = byte de enchimento Redes de Comunicações I 10

10 Transmissão síncrona em banda base Sincronismo até ao nível de trama Relógio do receptor dependente do emissor Redes de Comunicações I 11

11 Transmissão síncrona: sincronismo de bit Relógio embebido no sinal - (Clock Encoding Codes) Tem todas as transições do relógio. Adequados a redes LAN Ex.: Bipolar, Manchester, Diferencial Manchester Relógio mantido em sincronismo com o sinal - (DPLL) Tem algumas das transições do relógio Adequados a redes WAN Ex.: NRZI, AMI, B8ZS, HDB3, 4B3T, 2B1Q Esquemas híbridos - (Clock Encoding Codes e DPLL) (para velocidades muito elevadas) Redes de Comunicações I 12

12 Relógio codificado no sinal Emissor com codificação de relógio e receptor com extracção de relógio Redes de Comunicações I 13

13 Sinal síncrono com o relógio (DPLL) Emissor normal e receptor com DPLL Redes de Comunicações I 14

14 Esquema híbrido Emissor com codificação do relógio e receptor com DPLL Redes de Comunicações I 15

15 Códigos de linha com relógio embebido Bipolar Binário 1 = pulso positivo Binário 0 = pulso negativo Redes de Comunicações I 16

16 Códigos de linha com relógio embebido Manchester Binário 1 = transição de 0 para 1 Binário 0 = transição de 1 para Redes de Comunicações I 17

17 Códigos de linha com relógio embebido Manchester diferencial Transição no inicio do bit ocorre apenas se o bit a ser codificado for 0. Sinal fica sem polaridade Redes de Comunicações I 18

18 Códigos de linha para DPLL Códigos binários. Códigos multi-nível. mbnl= m bits são representados por n pulsos de L níveis Redes de Comunicações I 19

19 Códigos de linha para DPLL: 4B3T Redes de Comunicações I 20

20 Códigos de linha para DPLL: 2B1Q Reduz a largura de banda para metade. lsb = +/- msb = 1/ Redes de Comunicações I 21

21 Códigos de linha para DPLL: NRZ e NRZI NRZI (non return to zero inverted). Muda de nível só quando surge um Redes de Comunicações I 22

22 Esquemas híbridos - (Clock Encoding Codes e DPLL) Redes de Comunicações I 23

23 Características dos códigos (1) Balanceamento Não balanceado (unbalanced) Balanceado (balanced) - sem componente DC Retorno a zero no bit time NRZ RZ Número de níveis Binário (2), ternário (3), quaternário (4),... Mapeamento da informação nos sinais Normal Diferencial Redes de Comunicações I 24

24 Características dos códigos (2) Codificação por níveis Unipolar (unbalanced) (NRZ) Polar (balanced) (NRZ) Codificação bipolar Bipolar (RZ) (2x a largura de banda) AMI (NRZ ou RZ) B3ZS, HDB3 (B4ZS), B6ZS, B8ZS Bi-fase Manchester (NRZ) (2x a largura de banda) Redes de Comunicações I 25

25 Características dos códigos (3) Codificação diferencial Diferential Manchester (NRZ) (2x a largura de banda) Diferential Polar - NRZI (NRZ) Codificação ternária 4B3T (3/4 da largura de banda) Codificação multi-nível 2B1Q - 4 Níveis (Quaternário) 2 bits correspondem a 1 quaternário (1/2 da largura de banda) Redes de Comunicações I 26

26 Formas de obter o sincronismo de trama Orientado ao caracter: Sincronismo de caracter. Dois ou mais caracteres SYN no início. Sincronismo de trama (a mais comum). Caracteres especiais STX, ETX, DLE. Orientado ao bit. Baseado na procura de um padrão único no fluxo de bits. Transmissor tem de garantir que esse padrão apenas acontece para sincronismo ou que tem uma probabilidade baixa Redes de Comunicações I 27

27 Sincronismo de trama orientado ao caracter Formato de trama: Obtenção de sincronismo: Dados na trama: Redes de Comunicações I 28

28 Sincronismo de trama orientado ao bit Idle line (1), SOF Flag, Bit stuffing on Data, EOF Flag Preambulo, SOF delimiter, Length, Data Preambulo, SOF violation, Data, EOF violation Sincronismo de caracter Padrão de SOF Contar 8 bits Sincronismo de trama Padrão de EOF ou Length Redes de Comunicações I 29

29 Sincronismo de trama orientado ao bit Indicator de SOF/EOF e indicador de comprimento. Violação de codificação de bit. SOF/EOF violation Redes de Comunicações I 30

30 Sincronismo de trama orientado ao bit Inserção de indicadores (flags) e de bits de enchimento (bit stuffing) Redes de Comunicações I 31

31 Sumário e bibliografia Sumário: Transmissão digital Transmissão assíncrona Sincronismo de bit, de caracter e de trama Transmissão síncrona Sincronismo de bit (códigos de linha) Sincronismo de trama orientado ao caracter Sincronismo de trama orientado ao bit Bibliografia: F. Halsall Cap. 3.1,3.2, Redes de Comunicações I 32