Redes de Computadores I Prof.ª Inara Santana Ortiz Aula 4
Camada Física
Camada Física - Sinais Funções Características físicas (mecânicas e elétricas) das interfaces e dos meios. Define quais os tipos de meio de transmissão devem ser utilizados (cabo par tran cado, fibra óptica, cabo coaxial, etc.). Quantos pinos o conector de rede ter a e qual ser a a finalidade de cada pino; Representação dos dados: define a codificação dos dados em sinais (elétricos ou ópticos); Taxa de transferência dos dados: corresponde ao número de bits por segundo, isto é, define o tempo de duração de um bit no meio; Sincronização dos bits: os relógios do transmissor e do receptor devem estar sincronizados.
Sinais
Camada Física - Sinais Sinais Sistemas computacionais: 1s e 0s representam os dados binários. É tarefa da camada física converter cadeia de 1s e 0s em sinais eletromagnéticos. Dados e Sinais podem ser analógicos ou digitais.
Camada física - Sinais - Classificação Sinais - Classificação Analógico: possuem um número infinito de valores distribuídos numa faixa (contínua), por exemplo os números inteiros. Digital: possuem apenas um número limitado de valores (discretos), por exemplo 1 e 0;
Camada física Sinais - Propriedades Sinais - Propriedades Período e o intervalo de tempo que uma onda leva para completar um ciclo, medido em segundos; Frequência é o número de períodos num intervalo de tempo de 1 segundo. A frequência é expressa em hertz (Hz). Amplitude é uma medida negativa e positiva da magnitude de oscilação de uma onda 2 cm Amplitude
Camada física Sinais - Propriedades
Camada física Sinais - Propriedades A maioria dos sinais digitais não são periódicos (por um tempo repete um determinado padrão). Sendo assim, os termos período e frequência não são apropriados. Para descrever estes sinais são utilizados: Intervalo de sinalização: é tempo necessário para enviar um único bit; Número de bits por segundo (bps): é a quantidade de bits enviados num tempo de 1s.
Sinais - Largura de Banda
Camada física Sinais Largura de Banda A largura de banda é uma propriedade de um meio físico. Para sinais analógicos ela corresponde a diferença entre a maior e a menor frequência que um meio pode transmitir satisfatoriamente (perdas abaixo da metade da potência inicial do sinal). Ela é expressa em hertz (Hz); Para sinais digitais ela é o número máximo de bits por segundo que um meio pode transmitir. A unidade é bits por segundo (bps).
Camada física Sinais Deficiências de Transmissão Deficiências de Transmissão Os sinais viajam através dos meios de transmissão (cabo de par trançado, fibra óptica, cabo coaxial, etc.), que não são perfeitos. Estas imperfeição causam prejuízo de sinal. Isto significa que o sinal no início da transmissão não é o mesmo do que o sinal no final da transmissão. O que é enviado não é o que é recebido.
Camada física Sinais Deficiências de Transmissão Um exemplo de causas de deficiência em uma transmissão é o Atenuação, que significa perda de energia. Quando um sinal viaja num meio, irremediavelmente perde energia. Muitas vezes essa perda é associada à resistência do meio. Para compensar essa perda, amplificadores podem ser utilizados para restaurar o nível do sinal.
Codificação de Linha
Camada Física - Codificação de Linha A codificação de linha é o processo de converter dados binários, ou seja, uma sequência de bits, em sinais digitais. Podemos dividir as codificações de linha em: Unipolar; Polar; Bipolar.
Camada Física - Codificação de Linha Codificação de Linha - Unipolar A codificação unipolar utiliza somente um nível de tensão. O sinal da polaridade pode ser atribuído a qualquer um dos dois estados binários (0 ou 1), mas geralmente é deixado para o nível 1. Nesse caso, o outro nível (nível 0) é representado por um zero de tensão.
Camada Física - Codificação de Linha Codificação de Linha - Polar A codificação polar utiliza dois níveis de tensão, um positivo e outro negativo, para representar os dados. São exemplos de codificações polares: Non-Return to Zero (NRZ); Return to Zero (RZ); Manchester; Manchester Diferencial
Camada Física - Codificação de Linha Codificação de Linha - Polar (NRZ) Na codificação NRZ, o valor do sinal é sempre positivo ou negativo. Existem duas formas de codificação NRZ, são elas: NRZ-L: o nível do sinal depende do bit que ele representa. Uma tensão positiva representa o bit 0, enquanto que uma tensão negativa corresponde ao bit 1. NRZ-I: a transição entre níveis de tensão representa um bit 1, enquanto que a ausência de transição corresponde ao bit 0.
Camada Física - Codificação de Linha Codificação de Linha - Polar (NRZ) NRZ-L: tensão + = bit 0; tensão - = bit 1. NRZ-I: com transição entre níveis de tensão = bit 1, ausência de transição = bit 0.
Camada Física - Codificação de Linha Codificação de Linha Polar (Manchester) A codificação Manchester utiliza uma inversão no meio de cada intervalo de sincronização. Uma transição positiva (do nível de tensão negativo para o nível de tensão positivo) representa o bit 1 e uma transição negativa (do nível de tensão positivo para o nível de tensão negativo) representa o bit 0.
Camada Física - Codificação de Linha Codificação de Codificação de Linha - Bipolar (AMI) A codificação Bipolar utiliza três níveis de tensão: positivo, negativo e zero. O nível zero é usado para representar o bit 0s. Os 1s são representados através de pulsos alternados de tensão positiva e negativa. Se o bit 1 for representado através de uma tensão positiva, o próximo bit 1 ser a representado por uma tensão negativa.
Modulação de Sinais Digitais
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais A modulação de sinais digitais são técnicas para converter sinais digitais, em outro sinal analógico de modo a transmiti-lo em um canal físico.
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais Modulação de Sinais Digitais (Portadora) Em uma transmissão analógica, o dispositivo transmissor produz um sinal de alta frequência (chamado de portadora) que funciona como suporte para o sinal de informação; A informação digital modulada modifica uma ou mais características (amplitude, frequência ou fase) da frequência portadora; Fase: posição da onda em relação ao zero. Superior Inferior O dispositivo receptor é sintonizado na frequência da portadora que ele espera receber a transmissão.
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais Modens (Modulador/Demodulador) são dispositivos que recebem um fluxo serial de bits e produz uma portadora modulada, utilizando alguma técnica de modulação. Além disso, os modens recupera os dados binários a partir de um sinal modulado. Os principais mecanismos de modulação (digital-analógico) são: ASK (Amplitude Shift Keying); FSK (Frequency Shift Keying); PSK (Phase Shift Keying); QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais Modulação ASK Na técnica ASK, a amplitude do sinal da portadora varia de modo a representar a informação binária (0 e 1).
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais Modulação FSK Na técnica FSK, a frequência do sinal portadora varia de modo a representar os níveis binários (0 e 1).
Multiplexação
Camada Física - Multiplexação Multiplexação é um conjunto de técnicas que permitem a transmissão simultânea de múltiplos sinais através de um único enlace de dados; Se a largura de banda de um link for maior que a largura de banda necessária aos dispositivos conectados a ela, essa banda está sendo desperdiçada;
Camada Física - Multiplexação Exemplo Existem técnicas de multiplexação uma delas é a FDM. Nesta técnica os sinais gerados em cada dispositivo transmissor são modulados em portadoras de frequências diferentes. Em seguida, estes sinais são combinados em um único sinal composto para serem transportado através do enlace. O receptor utiliza filtros e demultiplexador para obter o sinal original.