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Cabeamento 2 1
Cabeamento 2 2
Nesta apresentação...
Limitações de sinais
nos meios de
transmissão
Cabeamento 2 3
Limitações de sinais nos meios de
transmissão
• Nas redes de telecomunicações as informações são transmitidas na
forma de sinais elétricos ou luminosos (variações de tensão e corrente,
variações de ondas de radiotransmissão e variações de ondas
luminosas).
• Tais sinais percorrem o caminho entre o transmissor (Tx) e o receptor
(Rx) através dos meios de transmissão (fios e cabos metálicos, espaço
livre ou fibras ópticas) e dos elementos de conexão (conectores e
tomadas).
• Ao percorrerem o caminho entre Tx e Rx os sinais elétricos ou
luminosos sofrem alterações, se estas alterações forem muito grandes
as informações serão perdidas. Para evitar a perda é necessário que as
características dos meios de transmissão e das conexões utilizados
sejam compatíveis com as exigências dos sinais transmitidos.
• Neste capítulo iremos mostrar os principais problemas que podem
ocorrer com os sinais elétricos e relacioná-los com as características
dos meios de transmissão.
• Nas seções que seguem são comentados as causas e as consequências
das perturbações presentes numa transmissão de sinal.
Cabeamento 2 4
Atenuação
• A atenuação corresponde à perda de potência do sinal ao
longo do caminho de transmissão (enlace).
• Conforme a característica de atenuação dos componentes do
enlace em função da frequência o sinal pode sofrer, além da
perda de potência, distorção da sua forma.
• Os meios de transmissão sempre apresentam diferentes
valores de atenuação para diferentes frequências.
• Portanto, a transmissão de sinal num determinado meio
sempre provocará uma distorção na sua forma, além da
diminuição da sua potência.
• Felizmente os sistemas de telecomunicações suportam
algumas distorções do sinal.
• O percentual de distorção aceito irá depender dos
equipamentos utilizados em Tx e Rx e da velocidade de
transmissão utilizada.
Cabeamento 2 5
Atenuação
• Nesta perspectiva, para diferentes sistemas de
telecomunicações teremos parâmetros diferentes a
serem atendidos pelos meios de transmissão.
• Por exemplo, para linhas telefônicas de par trançado,
utilizadas para transmissão de dados (LPCDs -
Linhas Privativas de Comunicação de Dados) os
parâmetros de atenuação e distorção máximos são
dados por:
Cabeamento 2 6
Atenuação
• No momento da especificação do meio de transmissão para
um enlace de telecomunicações é necessário verificar se a sua
característica de atenuação é condizente com:
• Nível de atenuação máxima permitida - A atenuação que o
meio provocará no sinal deverá ser menor que a diferença
entre a máxima potência de saída do transmissor e a mínima
potência de entrada no receptor, valor este especificado para
uma ou mais frequências. No cabeamento estruturado, cada
categoria especifica um valor diferente de atenuação.
• Limite de distorção de atenuação do sinal - A distorção no
sinal, provocada pela variação da atenuação em função da
frequência, não poderá impedir o reconhecimento do sinal no
receptor.
Cabeamento 2 7
Atraso de propagação e dispersão
do sinal
• Os sinais elétricos e luminosos levam um determinado tempo para
percorrer um meio de transmissão.
• A este tempo denominamos atraso de propagação.
• O tempo que determinado sinal precisa para percorrer um meio
pode ser obtido a partir da sua velocidade e da distância do link.
• Todos os sinais elétricos e ópticos são ondas eletromagnéticas e
como ondas apresentam velocidades de propagação diferentes para
meios diferentes.
• Por exemplo, no vácuo a velocidade da onda eletromagnética é
aproximadamente 3x108 m/s, já nos fios de cobre a velocidade
baixa, ficando em média 30% menor.
• Além da velocidade ser diferente conforme o tipo de meio, ela
também muda com a frequência do sinal.
• Esta variação é bem menor, porém pode gerar a dispersão do sinal
no tempo, provocando a distorção do mesmo devido a defasagem
de suas componentes frequenciais.
Cabeamento 2 8
Atraso de propagação e dispersão
do sinal
• Em sinais compostos por diversas frequências, como o pulso da figura
abaixo, a deformação provoca a dispersão da energia tornando o pulso
mais longo e com menor nível de amplitude.
• Se considerarmos uma sequência de pulsos representado os bits 0 e 1 a
distorção do sinal pode inviabilizar seu reconhecimento, pois a energia
presente num pulso “invadirá” o tempo destinado aos pulsos próximos
interferindo nos mesmos. A este fenômeno denominamos interferência
intersimbólica.
Cabeamento 2 9
Atraso de propagação e dispersão
do sinal
Interferência intersimbólica.
Cabeamento 2 10
Ruídos
• Os meios de transmissão e conectores sempre estão sujeitos a ruídos. Os
ruídos são sinais elétricos não desejados que interferem no sinal do sistema
de telecomunicações.
• Os ruídos tem várias fontes, algumas são internas e outras são externas ao
sistema de telecomunicações.
• Os ruídos internos, geralmente são originados nos equipamentos dos
sistemas e são adicionados ao sinal transmitido, não são ruídos induzidos
nos meios de transmissão. O aquecimento de semicondutores, resistores e
condutores dos circuitos é a principal fonte de ruído interno. O ruído
resultante desse aquecimento é denominado de ruído térmico. Este ruído é
gerado pelo movimento desordenado dos elétrons devido à agitação
térmica.
• Se observássemos o movimento dos elétrons livres em intervalos pequenos
de tempo, verificaríamos que a resultante deste movimento apresenta
pequenas variações devido ao calor gerado pelo funcionamento dos
circuitos elétricos.
• Além da agitação térmica, as variações de portadores nos semicondutores
e as fontes de energia são fontes comuns de ruídos internos.
Cabeamento 2 11
Ruídos
• Os ruídos externos são aqueles provenientes da interferência
de sinais elétricos não pertencentes ao sistema de
telecomunicações, suas fontes principais são:
 Chaveamentos de circuitos eletro-eletrônicos.
 Partida de motores elétricos.
 Descargas atmosféricas (raios).
 Linhas de distribuição de energia elétrica.
 Sinais de telecomunicações de outros sistemas. Principalmente das
linhas de transmissão no mesmo cabo, (diafonia)
• Todos os fenômenos acima, geram ondas eletromagnéticas
que por indução podem produzir ruídos nos meio de
transmissão.
Cabeamento 2 12
Ruídos
Classificação dos ruídos quanto à frequência e o tempo.
• Podemos ainda diferenciar o ruído em relação ao seu
comportamento elétrico no domínio do tempo e no domínio da
frequência.
• Quanto ao comportamento no domínio da frequência temos:
– Ruído Branco: É um ruído que apresenta componentes em todo o
espectro de frequência.
– Ruído Colorido: apresenta componentes frequenciais em uma ou
algumas frequências.
• Quanto ao comportamento no domínio do tempo temos:
– Ruído Impulsivo: É o ruído que ocorre em manifestações repentinas,
constituindo-se em impulsos discretos que ocorrem no circuito.
– Ruído Contínuo: É um ruído que está sempre presente no sistema de
telecomunicações.
Cabeamento 2 13
Ruídos
Relação sinal ruído
• Os sistemas de telecomunicações sempre apresentam ruídos, porém todos
devem manter o nível de ruído abaixo do nível do sinal, permitindo que
mesmo com ruído o sinal possa ser reconhecido.
• A qualidade de um canal de comunicação em relação ao ruído é dada pela
relação sinal ruído:
• onde:
•
• S - potência do sinal em W.
• N - Potência do ruído em W.
Cabeamento 2 14
Ruídos
Diafonia
• A diafonia é a transferência de energia entre dois canais adjacentes
provocada pelo acoplamento capacitivo ou indutivo (indução
eletromagnética) entre duas linhas, normalmente de um mesmo cabo.
• Esta transferência de energia provoca ruído no canal interferido.
• No cabeamento estruturado a diafonia é a principal fonte de ruído.
• Tal fato ocorre devido a constituição dos cabos de par trançado. Cada cabo
tem no mínimo 4 pares, sendo cada par uma linha de transmissão
independente, como estes pares estão muito próximos a ocorrência de
diafonia torna-se mais fácil.
• A diafonia pode ser inteligível ou não-inteligível.
• A diafonia inteligível ocorre quando a faixa de frequência dos canais se
sobrepõe. Neste tipo de diafonia ocorre perda do sigilo e/ou distorções do
sinal transmitido.
• A diafonia não inteligível pode ocorrer devido a produtos de
intermodulação ou pela interferência de linhas de dados em linhas de voz.
Cabeamento 2 15
Ruídos
Diafonia
• Quando a diafonia ocorre entre transmissores e receptores de um mesmo
terminal ela é designada por diafonia próxima, paradiafonia ou NEXT.
• A diafonia distante, a telediafonia ou FETX ocorre entre transmissores e
receptores de terminais diferentes.
Cabeamento 2 16
Reflexão e potência de retorno
• Uma vez que os sinais transmitidos são ondas eletromagnéticas, eles estão
sujeitos a todo tipo de fenômeno ondulatório (refração, difração, reflexão
etc.).
• Particularmente importante nos meios de transmissão guiados (metálicos e
fibra óptica) é o fenômeno da reflexão.
• A reflexão ocorre quando a onda encontra a fronteira entre dois meios e
retorna para o meio de origem, veja exemplo na figura abaixo.
Cabeamento 2 17
Reflexão e potência de retorno
• No exemplo acima, a onda percorre uma corda grossa e encontra a
fronteira entre a corda grossa e uma corda fina, consequentemente uma
parcela da onda retorna para a corda grossa e a outra segue pela corda fina.
• Esse fenômeno também ocorre nos meios de transmissão, provocando o
efeito do eco, a fonte transmissora escutando a sua própria transmissão.
• Nos meios de transmissão, a mudança de meio é caracterizada pela
mudança de impedância.
• A impedância é a relação entre tensão e corrente num determinado meio,
seu valor é definido pelas características do material e pela geometria do
meio.
• Quando ocorre alguma mudança nas características do meio a impedância
muda, ou seja, ocorre uma mudança de meio e parcela do sinal retorna pela
linha.
• Além de mudanças no meio de transmissão, pode ocorrer o descasamento
de impedância entre a impedância do meio e a do conector ou da porta de
entrada do receptor. Cada vez que ocorrer descasamento haverá reflexão
com parcela do sinal retornando ao transmissor.
Cabeamento 2 18
Reflexão e potência de retorno
• Dependendo da quantidade de potência do sinal refletido, o
mesmo pode interferir no equipamento transmissor,
principalmente quando a transmissão é full-duplex a dois fios,
pois o sinal de retorno será confundido com o sinal a ser
recebido.
• Devido a estes fatores os sistemas de telecomunicações
estipulam limites máximos para o retorno de potência no
transmissor.
• Esses limites estão referenciados no parâmetro perda de
retorno que será visto mais adiante.
• Em fibras ópticas a mudança de meio não é caracterizada pela
mudança de impedância e sim pela mudança do índice de
refração do meio.
Cabeamento 2 19
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Cabeamento 3 limitação de sinais nos meios de transmissão

  • 2. Cabeamento 2 2 Nesta apresentação... Limitações de sinais nos meios de transmissão
  • 3. Cabeamento 2 3 Limitações de sinais nos meios de transmissão • Nas redes de telecomunicações as informações são transmitidas na forma de sinais elétricos ou luminosos (variações de tensão e corrente, variações de ondas de radiotransmissão e variações de ondas luminosas). • Tais sinais percorrem o caminho entre o transmissor (Tx) e o receptor (Rx) através dos meios de transmissão (fios e cabos metálicos, espaço livre ou fibras ópticas) e dos elementos de conexão (conectores e tomadas). • Ao percorrerem o caminho entre Tx e Rx os sinais elétricos ou luminosos sofrem alterações, se estas alterações forem muito grandes as informações serão perdidas. Para evitar a perda é necessário que as características dos meios de transmissão e das conexões utilizados sejam compatíveis com as exigências dos sinais transmitidos. • Neste capítulo iremos mostrar os principais problemas que podem ocorrer com os sinais elétricos e relacioná-los com as características dos meios de transmissão. • Nas seções que seguem são comentados as causas e as consequências das perturbações presentes numa transmissão de sinal.
  • 4. Cabeamento 2 4 Atenuação • A atenuação corresponde à perda de potência do sinal ao longo do caminho de transmissão (enlace). • Conforme a característica de atenuação dos componentes do enlace em função da frequência o sinal pode sofrer, além da perda de potência, distorção da sua forma. • Os meios de transmissão sempre apresentam diferentes valores de atenuação para diferentes frequências. • Portanto, a transmissão de sinal num determinado meio sempre provocará uma distorção na sua forma, além da diminuição da sua potência. • Felizmente os sistemas de telecomunicações suportam algumas distorções do sinal. • O percentual de distorção aceito irá depender dos equipamentos utilizados em Tx e Rx e da velocidade de transmissão utilizada.
  • 5. Cabeamento 2 5 Atenuação • Nesta perspectiva, para diferentes sistemas de telecomunicações teremos parâmetros diferentes a serem atendidos pelos meios de transmissão. • Por exemplo, para linhas telefônicas de par trançado, utilizadas para transmissão de dados (LPCDs - Linhas Privativas de Comunicação de Dados) os parâmetros de atenuação e distorção máximos são dados por:
  • 6. Cabeamento 2 6 Atenuação • No momento da especificação do meio de transmissão para um enlace de telecomunicações é necessário verificar se a sua característica de atenuação é condizente com: • Nível de atenuação máxima permitida - A atenuação que o meio provocará no sinal deverá ser menor que a diferença entre a máxima potência de saída do transmissor e a mínima potência de entrada no receptor, valor este especificado para uma ou mais frequências. No cabeamento estruturado, cada categoria especifica um valor diferente de atenuação. • Limite de distorção de atenuação do sinal - A distorção no sinal, provocada pela variação da atenuação em função da frequência, não poderá impedir o reconhecimento do sinal no receptor.
  • 7. Cabeamento 2 7 Atraso de propagação e dispersão do sinal • Os sinais elétricos e luminosos levam um determinado tempo para percorrer um meio de transmissão. • A este tempo denominamos atraso de propagação. • O tempo que determinado sinal precisa para percorrer um meio pode ser obtido a partir da sua velocidade e da distância do link. • Todos os sinais elétricos e ópticos são ondas eletromagnéticas e como ondas apresentam velocidades de propagação diferentes para meios diferentes. • Por exemplo, no vácuo a velocidade da onda eletromagnética é aproximadamente 3x108 m/s, já nos fios de cobre a velocidade baixa, ficando em média 30% menor. • Além da velocidade ser diferente conforme o tipo de meio, ela também muda com a frequência do sinal. • Esta variação é bem menor, porém pode gerar a dispersão do sinal no tempo, provocando a distorção do mesmo devido a defasagem de suas componentes frequenciais.
  • 8. Cabeamento 2 8 Atraso de propagação e dispersão do sinal • Em sinais compostos por diversas frequências, como o pulso da figura abaixo, a deformação provoca a dispersão da energia tornando o pulso mais longo e com menor nível de amplitude. • Se considerarmos uma sequência de pulsos representado os bits 0 e 1 a distorção do sinal pode inviabilizar seu reconhecimento, pois a energia presente num pulso “invadirá” o tempo destinado aos pulsos próximos interferindo nos mesmos. A este fenômeno denominamos interferência intersimbólica.
  • 9. Cabeamento 2 9 Atraso de propagação e dispersão do sinal Interferência intersimbólica.
  • 10. Cabeamento 2 10 Ruídos • Os meios de transmissão e conectores sempre estão sujeitos a ruídos. Os ruídos são sinais elétricos não desejados que interferem no sinal do sistema de telecomunicações. • Os ruídos tem várias fontes, algumas são internas e outras são externas ao sistema de telecomunicações. • Os ruídos internos, geralmente são originados nos equipamentos dos sistemas e são adicionados ao sinal transmitido, não são ruídos induzidos nos meios de transmissão. O aquecimento de semicondutores, resistores e condutores dos circuitos é a principal fonte de ruído interno. O ruído resultante desse aquecimento é denominado de ruído térmico. Este ruído é gerado pelo movimento desordenado dos elétrons devido à agitação térmica. • Se observássemos o movimento dos elétrons livres em intervalos pequenos de tempo, verificaríamos que a resultante deste movimento apresenta pequenas variações devido ao calor gerado pelo funcionamento dos circuitos elétricos. • Além da agitação térmica, as variações de portadores nos semicondutores e as fontes de energia são fontes comuns de ruídos internos.
  • 11. Cabeamento 2 11 Ruídos • Os ruídos externos são aqueles provenientes da interferência de sinais elétricos não pertencentes ao sistema de telecomunicações, suas fontes principais são:  Chaveamentos de circuitos eletro-eletrônicos.  Partida de motores elétricos.  Descargas atmosféricas (raios).  Linhas de distribuição de energia elétrica.  Sinais de telecomunicações de outros sistemas. Principalmente das linhas de transmissão no mesmo cabo, (diafonia) • Todos os fenômenos acima, geram ondas eletromagnéticas que por indução podem produzir ruídos nos meio de transmissão.
  • 12. Cabeamento 2 12 Ruídos Classificação dos ruídos quanto à frequência e o tempo. • Podemos ainda diferenciar o ruído em relação ao seu comportamento elétrico no domínio do tempo e no domínio da frequência. • Quanto ao comportamento no domínio da frequência temos: – Ruído Branco: É um ruído que apresenta componentes em todo o espectro de frequência. – Ruído Colorido: apresenta componentes frequenciais em uma ou algumas frequências. • Quanto ao comportamento no domínio do tempo temos: – Ruído Impulsivo: É o ruído que ocorre em manifestações repentinas, constituindo-se em impulsos discretos que ocorrem no circuito. – Ruído Contínuo: É um ruído que está sempre presente no sistema de telecomunicações.
  • 13. Cabeamento 2 13 Ruídos Relação sinal ruído • Os sistemas de telecomunicações sempre apresentam ruídos, porém todos devem manter o nível de ruído abaixo do nível do sinal, permitindo que mesmo com ruído o sinal possa ser reconhecido. • A qualidade de um canal de comunicação em relação ao ruído é dada pela relação sinal ruído: • onde: • • S - potência do sinal em W. • N - Potência do ruído em W.
  • 14. Cabeamento 2 14 Ruídos Diafonia • A diafonia é a transferência de energia entre dois canais adjacentes provocada pelo acoplamento capacitivo ou indutivo (indução eletromagnética) entre duas linhas, normalmente de um mesmo cabo. • Esta transferência de energia provoca ruído no canal interferido. • No cabeamento estruturado a diafonia é a principal fonte de ruído. • Tal fato ocorre devido a constituição dos cabos de par trançado. Cada cabo tem no mínimo 4 pares, sendo cada par uma linha de transmissão independente, como estes pares estão muito próximos a ocorrência de diafonia torna-se mais fácil. • A diafonia pode ser inteligível ou não-inteligível. • A diafonia inteligível ocorre quando a faixa de frequência dos canais se sobrepõe. Neste tipo de diafonia ocorre perda do sigilo e/ou distorções do sinal transmitido. • A diafonia não inteligível pode ocorrer devido a produtos de intermodulação ou pela interferência de linhas de dados em linhas de voz.
  • 15. Cabeamento 2 15 Ruídos Diafonia • Quando a diafonia ocorre entre transmissores e receptores de um mesmo terminal ela é designada por diafonia próxima, paradiafonia ou NEXT. • A diafonia distante, a telediafonia ou FETX ocorre entre transmissores e receptores de terminais diferentes.
  • 16. Cabeamento 2 16 Reflexão e potência de retorno • Uma vez que os sinais transmitidos são ondas eletromagnéticas, eles estão sujeitos a todo tipo de fenômeno ondulatório (refração, difração, reflexão etc.). • Particularmente importante nos meios de transmissão guiados (metálicos e fibra óptica) é o fenômeno da reflexão. • A reflexão ocorre quando a onda encontra a fronteira entre dois meios e retorna para o meio de origem, veja exemplo na figura abaixo.
  • 17. Cabeamento 2 17 Reflexão e potência de retorno • No exemplo acima, a onda percorre uma corda grossa e encontra a fronteira entre a corda grossa e uma corda fina, consequentemente uma parcela da onda retorna para a corda grossa e a outra segue pela corda fina. • Esse fenômeno também ocorre nos meios de transmissão, provocando o efeito do eco, a fonte transmissora escutando a sua própria transmissão. • Nos meios de transmissão, a mudança de meio é caracterizada pela mudança de impedância. • A impedância é a relação entre tensão e corrente num determinado meio, seu valor é definido pelas características do material e pela geometria do meio. • Quando ocorre alguma mudança nas características do meio a impedância muda, ou seja, ocorre uma mudança de meio e parcela do sinal retorna pela linha. • Além de mudanças no meio de transmissão, pode ocorrer o descasamento de impedância entre a impedância do meio e a do conector ou da porta de entrada do receptor. Cada vez que ocorrer descasamento haverá reflexão com parcela do sinal retornando ao transmissor.
  • 18. Cabeamento 2 18 Reflexão e potência de retorno • Dependendo da quantidade de potência do sinal refletido, o mesmo pode interferir no equipamento transmissor, principalmente quando a transmissão é full-duplex a dois fios, pois o sinal de retorno será confundido com o sinal a ser recebido. • Devido a estes fatores os sistemas de telecomunicações estipulam limites máximos para o retorno de potência no transmissor. • Esses limites estão referenciados no parâmetro perda de retorno que será visto mais adiante. • Em fibras ópticas a mudança de meio não é caracterizada pela mudança de impedância e sim pela mudança do índice de refração do meio.