I-1 Introdução Comunicações (30 de setembro de 2016) 1
Sumário 1. Sistema de Comunicação Digital (SCD) Diagrama de blocos e funcionalidades Indicadores R b, T b, BER e T err Duração de uma transmissão, T x Meios de Transmissão Transmissão de sinal analógico sobre SCD Digitalização e Reconstrução 2. Exemplos de aplicações de SCD 2
Como é que se transmitem bits entre computadores? 3
Sistema de Comunicação Digital (SCD) 4
Sinais e sistemas Sinal codifica a sequência binária (informação a transmitir) Emissor, canal e recetor são sistemas Os sistemas transformam um sinal de entrada num sinal de saída 5
Códigos de linha exemplos de codificação binária 6
OOK On-Off Keying (caso particular de ASK Amplitude Shift Keying ) Sequência [1 0 0 1 1 0 1 0 1] Tempo de bit 1 ms 7
FSK - Frequency-Shift Keying Sequência [1 0 0 1 1 0 1 0 1] Tempo de bit 1 ms 8
PSK Phase Shift Keying Sequência [1 0 0 1 1 0 1 0 1] Tempo de bit 1 ms 9
QAM Quadrature Amplitude Modulation 10
Alguns indicadores sobre SCD T b, tempo de bit corresponde ao tempo que o sinal correspondente a cada bit está presente na linha 11
Alguns indicadores sobre SCD R b, ritmo binário ou débito binário é a taxa de bits por segundo que o SCD transfere R b = 1 / T b, é o inverso do tempo de bit É expresso em [bit/s] Por exemplo, a rede local Ethernet apresenta R b =10 Mbit/s ou R b =100 Mbit/s 12
Alguns indicadores sobre SCD BER Bit Error Rate, taxa de erro de bit ou relação de erro de bit Representa uma estimativa da probabilidade de erro por bit, do sistema São valores típicos BER=10-4, BER=10-5, BER=10-6, consoante o tipo de sinal transmitido pelo SCD 13
Alguns indicadores sobre SCD T err tempo médio esperado entre erros consecutivos Tb 1 É definido por Terr BER R BER Por exemplo: com R b =10 6 e BER=10-6, espera-se um bit errado a cada segundo com R b =4x10 6 e BER=10-6, espera-se um bit errado a cada 0,25 segundos b 14
Alguns indicadores sobre SCD T x duração de transmissão de um conteúdo binário com #bits # bits É definido por T x # bits. Tb R Por exemplo: com R b =10 6 e #bits=4x10 6, temos T x =4 s com R b =4x10 6 e #bits=10 3, temos T x =0,25 ms b 15
Meios de transmissão Cabo Coaxial 16
17
Dois condutores elétricos entrelaçados formam o par Um cabo contém vários pares UTP Unshielded Twisted Pair - Unscreened Twisted Pair http://en.wikipedia.org/wiki/twisted_pair Aplicação: Linhas Telefónicas, Redes Locais,... STP Shielded Twisted Pair - Screened Twisted Pair 18
Meios de transmissão Twisted Pair 19
Meios de transmissão Fibra Ótica 20
Deteção e Correção de erros CRC - Cyclic Redundancy Check 21
Deteção e Correção de erros Norma Ethernet 802.3 (Rede Local - LAN) usa CRC32 para verificação da integridade da trama O campo FCS-Frame Check Sequence no cabeçalho da trama tem sempre 32 bits 22
Transmissão de sinal analógico sobre SCD 23
Transmissão de sinal analógico sobre SCD 24
Transmissão de sinal analógico sobre SCD 25
2. Exemplos de Aplicações ADSL Redes de computadores (IPL-ISEL) LAN - Local Area Network WAN Wide Area Network Wi-Fi WiMax IrDA Bluetooth GSM GPS,... 26
2. Exemplos de Aplicações Cenário típico de aplicação MODEM = MODulator + DEModulator 27
2. Exemplos de aplicações ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 28
2. Exemplos de aplicações ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 29
2. Rede IPL-ISEL (versão antiga) 30
2. Exemplos de aplicações IrDA - Infrared Data Association (IrDA) Comunicação a curta distância - personal area network (PAN) Usa luz infra-vermelha Utilizado em computadores, telefones móveis, Comunicação em linha de vista Característica Valor Alcance 1 metro (standard) Ângulo +- 15º Ritmo 2.4 kbit/s a 16 Mbit/s 31
Bluetooth 2. Exemplos de aplicações Protocolo wireless para comunicação a curta distância - personal area network (PAN) Usa a técnica frequency hopping spread spectrum até 75 frequências Ritmo típico de 1 Mbit/s; gama de frequências de 2,4 a 2,4835 GHz Troca de informação entre telefones móveis, computadores, impressoras, recetores GPS Versão 1.2 1 Mbit/s Ritmo de transmissão 2.0 + EDR 3 Mbit/s 32
2. Banda Canal Adaptação e variação da modulação e do número de níveis M Em LTE (Long Term Evolution) 4G usa-se QPSK, 16- QAM e 64-QAM Em GSM Global System Mobile Modulação Gaussian MSK (variante do FSK) 33
2. Exemplos de aplicações Comparação de normas e serviços Ocupação do espetro de frequência 34
2. Exemplos de aplicações Comparação de normas e serviços 35
2. Exemplos de aplicações CAN Controller Area Network http://www.ixxat.com/can-controller-area-network-introduction_en.html http://www.aa1car.com/library/can_systems.htm Balanced (differential) 2-wire interface running over either a: Shielded Twisted Pair (STP), Un-shielded Twisted Pair (UTP). The Bit Encoding NRZ (with bit-stuffing) for data communication on a differential two wire bus http://www.interfacebus.com/design_connector_can.html#b 36
2. Exemplos de aplicações TDT Televisão Digital Terreste Intensidade (potência) e Qualidade (relação sinalruído e BER) na recepção Identificação da modulação 64-QAM 37