Fundamentos de Redes de Computadores Tratamento do sinal Prof. Ricardo J. Pinheiro
Resumo Modulação e demodulação Técnicas de modulação Analógica AM, FM e PM. Digital ASK, FSK e PSK. Multiplexação e demultiplexação Freqüência (FDM) Tempo (TDM) síncrono e assíncrono. Amplitude (ADM) Código (CDM) Comprimento de onda (WDM) Acesso múltiplo Ricardo Pinheiro 2
Modulação e demodulação Modulação Transformação aplicada a um sinal que faz com que ele seja deslocado de sua faixa de freqüências original para uma outra faixa. Demodulação: Transformação aplicada a um sinal previamente modulado que faz com que ele seja deslocado de volta para sua faixa original. Ricardo Pinheiro 3
Técnicas de modulação Portadora Onda que carrega o valor do deslocamento do sinal, de uma faixa para outra. Técnicas usadas em sinais analógicos Modulação por Amplitude (AM) Modulação por Freqüência (FM) Modulação por Fase (PM) Técnicas usadas em sinais digitais Modulação por Chaveamento da Amplitude (ASK) Modulação por Chaveamento da Freqüência (FSK) Modulação por Chaveamento de Fase (PSK) Ricardo Pinheiro 4
Modulação Anaĺógica Ricardo Pinheiro 5
Modulação por Amplitude (AM) O sinal é transmitido na amplitude de uma onda portadora de freqüência que pode ter origem elétrica, eletromagnética ou ótica. A amplitude da portadora varia de forma diretamente proporcional à amplitude do sinal a transmitir. Ricardo Pinheiro 6
Modulação por Freqüência (FM) A frequência de uma portadora varia de forma discretamente proporcional à amplitude do sinal a transmitir. Ricardo Pinheiro 7
Modulação por Fase (PM) Alteração da fase da portadora de acordo com o sinal modulador. Pouco empregado por necessitar de equipamento mais complexo para recepção. Ricardo Pinheiro 8
Modulação digital Ricardo Pinheiro 9
Modulação digital - ASK Os sinais digitais são representados como variações de amplitude da portadora. Alteração da voltagem do sinal, mantendo-se a freqüência constante. Uma amplitude torna-se 1, e outra torna-se 0 (binário). Necessidade de definir um padrão entre transmissor e receptor. Sofre degradação por causa de ruídos. Ricardo Pinheiro 10
Modulação digital - FSK Varia a freqüência da portadora em função do sinal a ser transmitido. A amplitude da onda portadora modulada é constante durante a modulação. 1 no sinal digital, a freqüência resultante transmitida é: 0 no sinal digital, a freqüência resultante transmitida é: Hoje em dia usa-se mais freqüências originais, por exemplo codificando grupos de 2 bits: f1 = 00; f2 = 01; f3 = 10; f4 = 11. Consome muita banda passante. Ricardo Pinheiro 11
Modulação digital - PSK A fase da portadora varia para representar 0 e 1. Durante cada intervalo de bit a fase é constante. Amplitude e freqüência ficam inalteradas. Exemplo: Fase 0 graus representa 0 e a fase 180 graus representa 1 - método 2-PSK, porque temos duas representações de fases diferentes. PSK não é suscetível a ruídos e nem exige muita banda. É preciso estabelecer um padrão entre transmissor e receptor. Ricardo Pinheiro 12
Multiplexação e demultiplexação Vários sinais de diferentes fontes (canais) possam compartilhar o mesmo meio físico: Divididos em: Multiplexação por Divisão de Freqüência (FDM) Multiplexação por Divisão de Tempo (TDM) Multiplexação por Divisão de Amplitude (ADM) Multiplexação por Divisão de Código (CDM) Multiplexação por Divisão do Comprimento de Onda (WDM) Ricardo Pinheiro 13
FDM, TDM, TDM assíncrono e ADM FDM os sinais são deslocados das suas faixas originais (FM), de forma a poderem ser transmitidos simultaneamente no mesmo meio. TDM síncrono cada tipo de dado tem um intervalo de tempo para transmitir seus dados. Enquanto um transmite, outros devem esperar sua vez de transmitir. Caso um dos nós não transmita nada, será tempo perdido. TDM assíncrono Cada nó que envia dados pelo cabo tem um tempo reservado para enviar dados. Caso o nó não queira enviar nada, o tempo reservado para ele é cedido para o próximo nó. ADM - Cada tipo de dado é enviado numa amplitude de onda diferente. Ricardo Pinheiro 14
FDM - exemplo Internet banda larga ADSL (Velox, Speedy, etc) POTS voz humana. Upstream upload de dados. Downstream download de dados. Ricardo Pinheiro 15
TDM e ADM - exemplos TDM Mux e demux multiplexadores e demultiplexadores. ADM Usado para transmissão em fibras óticas. Ricardo Pinheiro 16
CDM Cada um dos nós pode se comunicar exatamente ao mesmo tempo e utilizando as mesmas freqüências, mas usando uma codificação diferente para cada nó. Cada nó comunica-se de modo que quando eles enviam mensagens ao mesmo tempo pela linha, o resultante da mistura de todas as outras sempre será diferente para cada combinação possível de mensagens enviadas simultaneamente. Analogia: Duas pessoas em uma sala e queremos ouvir o que tem a dizer, podemos pedir para: Uma fale com voz grave e a outra com voz aguda (FDM) Ambas não falem ao mesmo tempo (TDM) Cada uma delas fale num idioma diferente (CDM). Ricardo Pinheiro 17
WDM Divisão por comprimento de onda. Usada em fibras óticas. Uso de um prisma. Cada comprimento de onda é refratado diferentemente separados por um ângulo. Todos os feixes são focados, e entram corretamente na fibra. No outro extremo, o mesmo processo é feito ao contrário para demultiplexar os sinais. Ricardo Pinheiro 18
Outras codificações PCM PAM Modulação por código de pulsos. Transmissão de sinais analógicos por meios digitais. Usado em CDs e digitalização de voz, por exemplo. Modulação por amplitude de pulsos. PWM Modulação por largura de pulsos. OFDM Modulação por divisão ortogonal de freqüência. Sinal modulado em PSK e várias portadoras ortogonais. Usado em ADSL, redes sem-fio (802.11), entre outros. Ricardo Pinheiro 19
Acesso múltiplo Diferença: A multiplexação se dá em um meio centralizado (o mux). O acesso múltiplo ocorre de forma distribuída, no acesso do usuário à rede. Para cada multiplexação podemos ter um tipo de acesso múltiplo: FDM FDMA TDM TDMA CDM CDMA (usado em telefonia celular) O GSM usa uma combinação do FDMA e do TDMA. Outros exemplos são o CSMA/CD (Ethernet), Token Ring, entre outros protocolos de acesso ao meio. Ricardo Pinheiro 20