Estação controladora envia mensagens a outras estações. Convidando-as a transmitir dados

Transcrição

1 Varredura Estação controladora envia mensagens a outras estações Convidando-as a transmitir dados Estações ao serem consultadas podem transmitir dados Ordem das consultas-convites é estabelecida por uma lista armazenada na estação centralizadora Introduz um atraso de seleção Usada no modo PCF do IEEE , no Bluetooth e no IEEE

2 Reserva Estações reservam o direito de acessar o meio compartilhado Pedidos de reserva são enviados pelas estações e são processados pela estação centralizadora (caso exista) que escalona o posterior acesso ao meio Dependendo do protocolo, podem haver colisões de pedidos Usada no IEEE

3 TDMA Acesso múltiplo por divisão de tempo (Time Division Multiple Access) Acesso múltiplo feito em função do tempo Tempo é dividido em slots Em cada slot somente uma estação pode transmitir Usado no IEEE

4 FDMA Acesso múltiplo por divisão de frequência (Frequency Division Multiple Access) Acesso múltiplo feito em função da frequência Cada estação está associada a uma banda de frequência diferente

5 Multiplexação Também tem por objetivo compartilhar o meio físico Divisão do meio ocorre na camada física Pode ser classificada em função da variável usada para separar as fontes Multiplexação por divisão de tempo (Time Division Multiplexing - TDM) Usada no IEEE Multiplexação por divisão de frequência (Frequency Division Multiplexing - FDM)

6 Multiplexação Multiplexação por divisão de tempo (fonte: Stallings)

7 Multiplexação Multiplexação por divisão de frequência (fonte: Stallings)

8 Duplexação Comunicação entre duas estações pode ser classificada em Unidirecional (simplex) único sentido Bidirecional alternado (half-duplex) dois sentidos, porém não simultaneamente Bidirecional simultâneo (full-duplex) dois sentidos, simultaneamente

9 Duplexação Pode ser classificada em função da variável usada para separar as fontes Duplexação por divisão de tempo (Time Division Duplexing - TDD) Usada no Bluetooth e no IEEE Duplexação por divisão de frequência (Frequency Division Duplexing - FDD) Usada no IEEE Tipo especial de multiplexação

10 Técnicas de transmissão Parte da camada física Bits podem ser codificados ou modulados Codificações Trabalham em banda básica Preservam as faixas de frequências originais dos dados Modulações Modificam a faixa de frequências dos dados

11 Codificações NRZ NRZI Manchester 4B/5B PAM PPM Outras

12 PPM Modulação por posição de pulso (Pulse Position Modulation) M-PPM Log 2 M bits codificados através da transmissão de um único pulso entre M deslocamentos no tempo

13 PPM Ex.: 4-PPM (bits símbolos PPM)

14 PPM Pode sofrer problemas de interferência por múltiplos caminhos Usada na transmissão por infravermelho do IEEE

15 Modulação Ondas quadradas das codificações compostas de diversas frequências Atenuação e velocidade de propagação no meio variam com a frequência Codificação em banda básica é mais usada em pequenas distâncias e baixas velocidades Alguns meios como fibra óptica exigem que o sinal ocupe uma determinada faixa Podem existir diversas estações que devem acessar um mesmo meio físico

16 Modulação Também chamada chaveamento (keying) Transforma os bits em uma maneira apropriada para transmissão Geralmente através da transposição dos dados em sinais de frequências mais altas Uso de uma portadora de mais alta frequência Senóide é geralmente usada como portadora Variação da amplitude, da frequência ou da fase determina o tipo de modulação

17 Modulações ASK FSK PSK QAM Outras

18 ASK Amplitude Shift Keying M-ASK Varia a amplitude da portadora entre M valores BASK Binary ASK Usa duas amplitudes (M = 2)

19 FSK Frequency Shift Keying M-FSK Varia a frequência da portadora entre M valores BFSK Binary FSK Usa duas frequências (M = 2)

20 FSK GFSK Gaussian FSK Pulsos Passam por um filtro gaussiano de modo a diminuir o espectro dos mesmos Depois são modulados em frequência Usada no IEEE original e no Bluetooth

21 PSK Phase Shift Keying M-PSK Varia a fase da portadora entre M valores

22 PSK BPSK Binary PSK Usa duas fases (M = 2) Deslocamento em função de transições de sequências de bits Transição fase é deslocada de 180

23 PSK DPSK Differential PSK DBPSK Diferential Binary PSK Usa duas fases (M = 2) Deslocamento em relação à fase do fim do bit anterior Bit 0 fase é mantida Bit 1 fase é deslocada de 180

24 PSK QPSK Quadrature PSK Usa quatro fases separadas de π/2 Mais eficiente que a BPSK Transmite dois bits em um único símbolo

25 PSK DQPSK Vários tipos de modulação PSK usados no IEEE e no IEEE

26 QAM Quadrature Amplitude Modulation M-QAM Pode variar a amplitude e a fase da portadora entre M valores Quanto maior o número de símbolos, maior a probabilidade de ocorrerem erros Em função do ruído e da atenuação Torna-se difícil a distinção entre os símbolos QAM usada no IEEE e no IEEE

27 QAM 8-QAM 16-QAM

28 QAM 32-QAM

29 Outras técnicas de transmissão Podem ser usadas junto com as modulações Espalhamento de espectro Modulação por divisão de frequências ortogonais

30 Espalhamento de espectro Spread Spectrum Espalham um sinal em uma largura de banda superior à exigida pelo sinal original Objetivo Minimizar o efeito da interferência em frequências específicas Minimizar o efeito da interferência causada por múltiplos caminhos Custo Desperdício de banda

31 Espalhamento de espectro Ineficiente quanto à utilização da banda para um usuário (rede) Vantagem Permite que vários usuários (redes) usem simultaneamente a mesma banda sem interferências significativas entre eles torna-se eficiente em termos de banda Usam sequências pseudo-aleatórias Parecem aleatórias Podem ser reproduzidas pelos receptores

32 Espalhamento de espectro Modelo geral de espalhamento de espectro (fonte: Stallings)

33 Espalhamento de espectro Dois tipos Espalhamento de espectro por saltos de frequência Espalhamento de espectro por sequência direta

34 FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Utiliza saltos de frequência para implementar o espalhamento Usa uma modulação com uma portadora que salta de frequência em frequência em função do tempo Transmissor e receptor ficam em cada um desses canais por um certo tempo e saltam para outro canal

35 Exemplo de FHSS (fonte: Stallings)

36 FHSS usando FSK ou BPSK (fonte: Stallings)

37 FHSS usando FSK ou BPSK (fonte: Stallings)

38 FHSS Permite a coexistência de várias redes em uma mesma área Através do uso de diferentes padrões pseudoaleatórios chamados sequências de saltos Usado no Bluetooth e nas primeiras versões do IEEE

39 DSSS Direct Sequency Spread Spectrum Consiste na multiplicação do sinal por uma sequência pseudo-aleatória com taxa de transmissão bem maior Geralmente é realizado um XOR dos dados com a sequência binária Bit 0 sequência 1 complemento da sequência

40 Exemplo de DSSS (fonte: Stallings)

41 DSSS usando BPSK (fonte: Stallings)

42 DSSS usando BPSK (fonte: Stallings)

43 DSSS usando BPSK (fonte: Stallings)

44 DSSS Número de bits da sequência (fator de espalhamento) determina a banda passante do sinal resultante

45 Espectro ocupado pelo DSSS (fonte: Stallings)

46 Espectro ocupado pelo DSSS (fonte: Stallings)

47 DSSS Usado no IEEE

48 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Divide o espectro em múltiplas sub-bandas de frequências bem estreitas Envia alguns bits em cada sub-banda Todas as sub-bandas são dedicadas a uma única fonte Diferentemente do FDM

49 OFDM Efeito de espalhamento de espectro é similar às outras técnicas Sinal usa diversas frequências Espalhamento em bandas estreitas Maior eficiência espectral Maior imunidade à interferência de frequências específicas Permite não usar canais onde a interferência é alta Subportadoras chegam a se sobrepor Subportadoras ortogonais Centradas nos zeros das subportadoras adjacentes

50 Exemplo de OFDM (fonte: Stallings)

51 Exemplo de OFDM (fonte: Stallings)

52 OFDM Geralmente as subportadoras são moduladas para transmissão

53 OFDM (fonte: Stallings)

54 OFDM Maior imunidade a ruídos e interferências Subportadoras são independentes Pode-se descartar uma ou mais subportadoras e utilizar as restantes para a transmissão dos dados Usado no IEEE e no IEEE

55 Bibliografia Stallings Capítulos 1, 2, 5, 6, 7 e 11 Tanenbaum Capítulos 1, 2 e 4 Kurose Capítulos 1 e 6