O documento discute a camada física e as tecnologias de transmissão. Aborda os meios de transmissão, fatores de projeto, sinais analógicos e digitais, e processos de digitalização de sinais como PCM.

1. Camada Física e Tecnologias de Transmissão Prof. Mauro Tapajós

2. Camada Física Define a representação dos bits

3. Transmite bits

4. Preocupações físicas

5. Adapta o sinal ao meio de transmissão

6. Define o formato e a pinagem dos conectores

7. Meios de Transmissão É o caminho físico por onde passará a informação na forma de sinais

8. O transporte dos sinais que representam os bits da comunicação de dados é feito através de algum tipo de meio físico

9. Cada meio apresentam características próprias de largura de banda, custo, atraso de transmissão e facilidade de instalação e manutenção

10. Fatores para o Design dos Meios de Transmissão Banda: quanto maior a largura de banda do sinal, maior a taxa de envio de bits que ele pode carregar

11. Limitações físicas: determinam a distância máxima que pode ser percorrida pelos sinais elétromagnéticos

12. Interferência: vários sinais competindo numa mesma faixa de frequências podem se sobrepor distorcendo oe mesmo eliminando o sinal resultante

13. Número de receptores: cada unidade ligada numa rede insere atenuações e distorções para que possa receber o sinal com a informação, limitando a distância e taxa de dados (bps) possível

14. Modelo de Comunicação de Dados

15. Passos na Transmissão da Informação Geração do padrão da informação (voz, dado, imagem, vídeo, etc)

16. Descrição do padrão com certo grau de precisão por um conjunto de símbolos (bits)

17. Codificação destes símbolos numa forma adequada ao meio de transmissão de interesse

18. Transmissão destes símbolos codificados

19. Decodificação dos símbolos

20. Recriação do padrão original com base nos símbolos recebidos e sujeito à degradação do meio de transmissão

21. Sinais Representações do comportamento de uma grandeza elétrica

22. Descrevem algum tipo de informação a ser transmitida – (sinal = informação)

23. Servem como meio de transporte da informação que se deseja transmitir

24. Sofre com as condições físicas do sistema de comunicações

25. Existe todo um embasamento matemático para a sua descrição

26. Sistemas Contínuos e Discretos

27. Sinais Analógicos e Digitais Sinais analógicos – representado continuamente como função de uma variável independente Sinais periódicos - variam de forma periódica segundo g(t)=g(t+T) Sinais discretos – representados somente em tempos determinados (discretos) Sinais digitais - são sinais discretos no tempo e amplitude

28. Sinais Analógicos A intensidade varia sem nenhuma interrupção, não havendo descontinuidade do sinal ao longo do tempo.

29. Sinais analógicos podem assumir infinitos valores distintos de amplitude. Tempo Amplitude

30. Sinais Digitais São sinais cuja intensidade assume um número finito de valores, mudando abruptamente entre cada um destes valores ao longo do tempo.

31. Sinais Digitais Representados como uma sequência de símbolos de um “alfabeto” de textos e dígitos

32. A capacidade de um canal digital é medida em bps – bits por segundo

33. Os dados digitais são binários: usam 1’s ou 0’s para representar qualquer informação

34. Os dígitos binários podem ser representados por alterações em sinais eletromagnéticos

35. Alguns Tipos de Sinais Sinal senoidal Sinal de onda quadrada Sinal DC

36. Características do Sinal Periódico Amplitude Freqüência Fase Tempo Tempo Tempo

37. Componentes em Frequência de um Sinal Segundo a análise de Fourier, um sinal pode ser decomposto num somatório de sinais componentes senoidais + =

38. Exemplo: Componentes do Sinal Onda Quadrada

39. Representação de Sinais na Frequência Chama-se largura de banda de um sinal a faixa de frequências onde o sinal pode ser transmitido sem perda significativa de sua energia

40. Representação de um Sinal Periódico na Freqüência Tela de um osciloscópio mostrando uma onda senoidal

41. Representação de um Sinal Periódico na Freqüência Tela de um osciloscópio mostrando uma onda quadrada e seu correspondente espectro

42. Largura de Banda Largura do espectro de frequência que podem ser transmitidas num canal de comunicação

43. Quanto maior a largura de banda – mais bits enviados por segundo (dependendo de outros fatores como a codificação e modulação usadas) e com custos maiores

44. Largura de bandas muito limitadas geram distorções e menor taxa de bits

45. Máxima Taxa de Dados de um Canal Canal sem ruído = 2H log 2 V (bits/seg) H = largura de banda (Hz)

46. V = número de níveis discretos Canal com ruído = H log 2 (1 + S/N) (bits/seg) S/N – relação sinal ruído (dB)

47. Largura de Banda É a diferença entre a maior freqüência e a menor freqüência de um sinal Pode-se utilizar como critério de determinação da largura de banda a faixa em que a maior parte do sinal está contido (largura de banda efetiva)

48. Sinal de Voz Humana O sinal de voz humana está basicamente limitado entre 300 Hz e 3400 kHz

49. Largura de Banda da Voz

50. Por Que Estudar Sinais Analógicos e Telecomunicações em Redes de Comunicação de Dados? Muitos dos tipos de informação tem origem em forma analógico por natureza (voz, vídeo, etc)

51. Deve-se entender bem sinais analógicos e suas características para se poder converter para formato digital

52. Sistemas telefônicos eram primariamente analógicos

53. Ao final, os meios de transmissão físicos que irão encaminhar a informação serão inerentemente sistemas analógicos

54. Sinais com Problemas Sinais sofrem atenuação, podendo não chegar em forma compreensível pelo receptor

55. Sofrem também com a distorção causada pelo atraso diferenciado entre as varias componentes do sinal

56. Efeitos de ruído são indesejáveis

57. Problemas que podem ocorrer com Sinais Atenuação Perda da força do sinal através da distância Distorção Efeitos de atenuação e atraso diferenciados em diferentes faixas de frequências Ruído Distorções diversas causadas por sinais espúrios não usados na transmissão

58. Atenuação nos Sinais

59. Tipos de Transmissão de Sinais Analógica Somente envia sinais analógicos

60. Uso de amplificadores para garantir que os sinais alcancem distâncias maiores

61. O sinal não pode ser regenerado (transformado na sua forma original) Digital Transmissão de sinais analógicos e digitais

62. Uso de repetidores para garantir maior alcance

63. Equipamentos de comutação podem regenerar os sinais sendo transmitidos

64. Alta fidelidade - fácil distinção do sinal na presença de ruído Independência do tempo - a informação digital pode ser transmitida numa temporização diferente da gerada na origem

65. Independência da fonte da informação - toda a informação digital pode seguir no mesmo canal independente do que represente Vantagens no Uso de Sinais Digitais

66. O sinal digital pode facilmente ser regenerado em comutadores intermediários no sistema de transmissão

67. A informação digital pode ter vários significados dependendo da codificação em uso para ela (texto, imagens, voz, vídeo, dados, correio, etc)

68. Facilidade no projeto e criação dos circuitos e processadores usados no processamento digital

69. Porém exige maior banda de transmissão Vantagens no Uso de Sinais Digitais

70. Erros no Sinal Digital – Pode Acontecer! 0 1 0 0 1 0 Sinal Original Atenuação Banda Limitada Ruído Sinal Recebido 0 1 0 1 1 0 Ruído Impulsivo Erro

71. Os diferentes efeitos do meio de transmissão podem deformar até o sinal digital original podendo também gerar erros Atenuação e Distorção num Sinal Digital

72. Amplificação & Ruído Efeitos Indesejados

73. CODEC – Codificador / Decodificador Trabalham efetuando a conversão analógica-digital e vice-versa Codificam qualquer tipo de sinal analógico (música, vídeo, etc) gerando seu correspondente em formato digital

74. O Processo de Digitalização de um Sinal Analógico Amostragem do sinal analógico na frequência de Nyquist (teorema da amostragem)

75. Quantização das amostras - para cada amostra se “arredonda” seu valor em amplitude para um dos possíveis valores definidos

76. Codificação de cada amostra quantizada na forma de uma palavra digital

77. 1) Amostragem do Sinal Digital por Pulsos PAM Pulse Amplitude Modulation

78. 2) Quantização das Amostras Obtidas Com PAM somente o tempo é representado em forma discreta

79. Para termos a amplitude discreta, “arredondamos” cada amostra para um dentre um conjunto discreto de valores definido

80. 3) Pulse Coded Modulation - PCM Com PCM cada amostra quantizada terá uma palavra digital representando aquele valor

81. Codificação de Voz PCM PCM ( Pulse Coded Modulation )

82. Codifica o sinal de voz (restritos na faixa de 4 kHz) em bits para a transmissão

83. Isto é feito amostrando-se o sinal de voz periodicamente

84. Se utilizarmos uma taxa de amostragem de 8000 amostras/seg, podemos recuperar o sinal na recepção (teorema de Nyquist)

85. Se para cada amostra usarmos 8 bits, esta taxa de amostragem implica numa transmissão de 64 kbps (canal de voz PCM)

86. Digitalização de Sinais de Voz PCM (Processo)

87. Codificação PCM - Codificação No exemplo, a amplitude da amostra é codificada em 4 bits

88. Codificação PCM de Voz Amostras geradas a cada 125 us (ou 8000 vezes por segundo) Cada uma resulta em bits a serem encadeados no fluxo (neste exemplo são usados 8 bits para cada amostra)

89. Codificação de Voz Para Transmissão Digital - PCM A codificação PCM comum gera amostras de 16 bits e é chamada de PCM linear, por que utiliza uma proporcionalidade linear na definição da amplitude das amostras (por exemplo: CDs de música, arquivos .WAV) A norma ITU-T G.711 utiliza compressão logarítmica dando maior precisão nas menores amplitudes (o ouvido humano é mais sensível aos sinais mais baixos)

90. A-law - 13 bits para 8 bits - usado nos Brasil

91. µ -law - 14 bits para 8 bits - usado nos EUA e Japão

92. Codificação Digital de Sinais de Áudio MPEG – é um padrão ITU-T de compressão de áudio e vídeo

93. No caso do áudio ele explora propriedades psicoacústicas dos sinais de áudio e a forma como ele é compreendido pela percepção humana

94. A percepção do som é função da frequência e força do sinal. Naturalmente mascaramos a percepção de determinadas bandas de frequência presentes no sinal de áudio

95. Ao suprimir a informação referente a estas bandas, se reduz a informação necessária para a correta reprodução do som

96. Existem 3 níveis de codificação ( Layers I, II e III).

97. Cada um com maior qualidade de som e tempo de codificação MP3 = MPEG Layer III

98. Sinais de Vídeo Sinais de vídeo naturalmente necessitam de grande largura de banda para sua transmissão

99. O olho humano percebe as cores como composições de 3 cores básicas: vermelho (435 nm), verde (546 nm) e azul (700 nm)

100. Células “cones” são especializadas na percepção de cores (em sinais mais fortes), enquanto que as células “ rods ” são especializadas em mobilidade e tons de cinza (em sinais mais fracos)

101. A percepção de cores não tem espectro largo

102. Mais de um padrão espectral pode gerar a mesma sensação de cor

103. Sinais de Vídeo Analógico Varredura da tela para composição das imagens Montagem de imagem entrelaçada

104. Montagem do Sinal de TV Analógica Colorida

105. Geração e Transmissão de Sinais de Vídeo Analógico

106. Idéias por Trás da Compressão de Sinais de Vídeo Digital A percepção de cores pela visão humana não tem espectro largo (normalmente se usa 8 bits para representá-lo digitalmente)

107. Assim, precisamos de menos bits para representar um vídeo colorido implicando numa menor taxa de transmissão

108. Em determinados momentos do vídeo, existe pouca informação nova a ser apresentada, exigindo menor taxa de quadros a ser enviada

109. Os níveis de detalhes da imagem podem ser codificados em separado, sendo que, os níveis mais baixos contém maiores detalhes

110. Sinais de Vídeo Analógico usado nas Transmissões de TV Existem 3 padrões na transmissão de vídeo para TV: NTSC ( National Television Standards Committee) - possui 524 linhas e sinal composto onde cada quadro é montado por dois campos ( fields ) par e ímpar entrelaçados numa taxa de 59,94 (  30 + 30). É usado nos EUA e Japão

111. PAL ( Phase Alternation by Line ) - possui 625 linhas que formam 50 campos ( fields ) entrelaçados por segundo resultando em 25 quadros ( frames ) por segundo. A variante PAL-M é usado somente no Brasil e é apresentado a 30 quadros por segundo

112. SECAM (Systeme Electronique Couleur Avec Memoire) - Semelhante ao PAL com 525 linhas e 25 quadros por segundo. Usado na França, Rússia e alguns outros países

113. Compressão de Sinais de Vídeo Digital H.261 - (1 a 30) x 64 kbps - usado em Vídeoconferência Formato QCIF - 144x176 pixels - menor taxa de bits

114. Formato CIF - 288x352 pixels - maior taxa de bits H.263 - usado em taxas mais baixas (adequado para tecnologias de redes de acesso mais lentas)

115. MPEG – compressão de fluxos de áudio e vídeo MPEG I ( SIF-Source Input Format ) – até 1,5 Mbps – Exemplo: VCDs – qualidade NTSC

116. MPEG II - adequado para transmissão, armazenamento, taxas diferentes que múltiplos de 64 kbps, além de taxas mais altas (4 a 15 Mbps) – (Exemplo: DVD’s)

117. MPEG III – trabalho absorvido pelo MPEG II

118. MPEG IV - adequado para VideoIP e multimídia em plataformas móveis (taxas médias)

119. Conversão de Sinais Analógicos Para sinais analógicos Barato e fácil de se fazer (por exemplo: telefone)

120. Permite vários tipos de manipulações do sinal para melhorar a eficiência da transmissão

121. Usado nas redes telefônicas, rádio AM, FM, etc Para sinais digitais Uso de CODEC’s

122. Conversão de Sinais Digitais Para sinais analógicos Normalmente requer um Modem

123. Permite que dados digitais sejam enviados por redes analógicas

124. Necessária quando a transmissão for analógica Para sinais digitais Alternativa mais barata quando se está trabalhando com grandes quantidades de dados

125. Mais confiável por que não há conversão a ser feita

126. Compressão de Dados Reduz a quantidade de bits a serem enviados para determinado tipo de compressão

127. Usado na transmissão e no armazenamento (HD’s, CD’s, fitas, etc)

128. Seu princípio básico é eliminar a redundância na informação

129. O código é substituído por porções comprimidas dos dados

130. Dois tipos: Compressão lossless (sem perda): reconstitui os dados exatamente como era o original (.ZIP, .GIF)

131. Compressão lossy (com perda): reconstitui os dados de forma que fiquem perceptualmente os mesmos (.JPEG, .MPEG)

132. Meios de Transmissão O transporte dos sinais que representam os bits da comunicação de dados é feito através de algum tipo de meio físico

133. Cada meio apresentam características próprias de largura de banda, custo, atraso de transmissão e facilidade de instalação e manutenção Tx Rx Meio de Transmissão

134. Tipos de Meios de Transmissão Guiados : necessitam de condutores físicos de um dispositivo para o outro como cabos coaxiais, fibra ótica, etc

135. Não-guiados : não necessitam de condutores físicos exclusivos. São os meios eletromagnéticos como a propagação eletromagnética no ar livre (atmosfera) ou num oceano Cada tipo tem sua aplicação em função das características do sistema, condições geográficas e custos Passagem de cabos por pântanos, florestas

136. Utilização de links sem fio através de uma cidade, etc

137. Meios Guiados Mais Usados Atualmente em Redes

138. Cabos de Par Trançado É o mais popular, difundido e o mais adotado meio de transmissão utilizado em redes locais de computadores

139. Os condutores trançados visam evitar o efeito de indução do sinal no condutor adjacente ( crosstalk )

140. Normalmente temos as seguintes variações: UTP ( Unshielded Twisted Pair ) - par trançado não-blindado - o sinal segue com polaridades invertidas em cada cabo do par

141. STP ( Shielded Twisted Pair ) - par trançado blindado - utilizado em meios de alta incidência de ruídos eletromagnéticos como fábricas, linhas de montagem, transmissores, etc. Devem ser aterrados em ambos os lados (efeito irradiador da blindagem).

142. Par Trançado Cabo categoria 3 : 4 pares de fios e cobertura de plástico

143. Cabo categoria 5 : 4 pares de fios mais entrelaçados que o 3 e cobertura de teflon

144. Cabos categoria 5 são melhores em altas taxas de bits

145. Par Trançado - Pinagem O sentido do campo eletromagnético depende do sentido da corrente elétrica no condutor, que por sua vez, depende das polaridades (positiva ou negativa) dos sinais No par trançado, as informações trafegam repetidas em dois fios, porém com polaridades invertidas Portanto o campo gerado por um condutor é anulado pelo campo do outro, reduzindo a interferência por crosstalk O efeito é intensificado quando dois fios são enrolados um ao outro (daí o nome par trançado)

146. Par Trançado Blindado (“Shielded Twister Pair”)

147. Possui uma malha blindada global que confere uma maior imunidade às interferências eletromagnéticas externas e possui uma blindagem interna envolvendo cada par trançado

148. Desta forma, o STP é utilizado em meios de alta incidência de ruídos eletromagné-ticos, tais como: fábricas, centrais de comutação, transmissores de alta potência, etc

149. Conectores e cabos mais caros STP com blindagem individual para cada par Par Trançado STP

150. Liga equipamentos semelhantes (estações com estações ou dispositivos de rede com outros dispositivos de rede) Cabo Cross

151. Categorias de Cabos de Par Trançado São categorizados de acordo com a norma EIA/TIA 568

152. Cabo Coaxial O cabo coaxial consiste em dois condutores cilíndricos, um interno e outro externo, separados por um material dielétrico (isolante)

153. O dado é transmitido no condutor mais interno. A proteção de metal protege contra campos eletromagnéticos externos e evita que a radiação da energia eletromagnética do fio interno interfira em outros fios

154. Com um único cabo coaxial a transmissão é half-duplex, ou seja, unidirecional para cada período.

155. Adequado para frequências maiores que as usadas em par trançado

156. Cabo Coaxial Alguns tipos comuns: Cabo coaxial grosso ( thicknet ) 50 Ohms – usado em Ethernet 10BASE5 Cabo coaxial fino ( thinnet ) 50 Ohms – usado em Ethernet 10BASE2

157. Cabos Coaxiais Algumas especificações RG ( radio government ) para cabos coaxiais:

158. Thick Ethernet. RG-8, RG-9 e RG-11 (50 ohms)

159. Thin Ethernet: RG-58 (50 ohms)

160. TV: RG-59 (75 ohms) Conectores BNC ( bayonet network connectors ) Conexões Terminadores

161. Exemplo: Cabos Coaxiais em Redes Locais

162. Fibra Ótica

163. Fibra Ótica As fibras são feitas de vidro de grande transparência

164. A atenuação da luz na fibra depende do comprimento de onda da luz usada

165. Sistema de transmissão é composto de: fonte de luz, meio de transmissão e detector de luz

166. Transmissores possíveis são LED’s ( Light Emitting Diodes ) e lasers

167. Fibra Ótica Utiliza o príncipio da reflexão da luz entre dois meios

168. Permite taxas muito elevadas de frequência (faixa da luz visível)

169. A tecnologia de hoje não utiliza plenamente a capacidade das fibras Fibras multimodo (diâmetro 50 e 62,5 um) : vários modos de propagação (vários sinais de luz). Apresenta problema de dispersão modal e alta atenuação (5 dB/km). As do tipo índice gradual apresentam baixa atenuação (3 dB/km) e largura de banda de até 1 GHz

170. Fibras monomodo (diâmetro 5-10 um) : permite um único modo de propagação, atingindo distâncias maiores que as multimodo. Baixas perdas (0,2 dB/km) e largura de banda (>10 GHz)

171. Atenuação de Sinais na Fibra Ótica

172. Comportamento da Luz dentro da Fibra

173. Fibra Ótica A atenuação da luz na fibra depende do comprimento de onda da luz usada

174. Sistema de transmissão é composto de: fonte de luz, meio de transmissão e detector de luz

175. Transmissores possíveis são LED’s ( Light Emitting Diodes ) e lasers

176. Aplicações: Redes Telefônicas, ISDN, LAN, WAN

177. FTTH - Fiber to the Home

178. Cabos submarinos

179. Distribuição de TV a cabo

180. Aplicações Médicas, Educacionais, Industriais e Militares

181. Fibra Ótica - Características Adequado para grandes larguras de banda e grandes distâncias

182. Permite comunicação Full-duplex

183. Grande imunidade à interferência eletromagnética e escutas ( sniffing )

184. Ocupa pouco espaço e é leve

185. Apresenta dificuldade maior nas emendas de cabos

186. Ainda representa custo maior comparada com outros tipos de cabos

187. Limitada pela tecnologia eletrônica nos dispositivos intermediários na rede (pesquisas para chegar a uma comutação totalmente ótica )

188. Exemplos de Cabos de Fibra Ótica Cabo submarino

189. Fibra Ótica – Tipos de Conectores SC Simplex ST (normalmente multimodo) SC Duplex FC/PC

190. Fibra Ótica

191. Comparação da Fibra com Fios de Cobre Economizam nos repetidores

192. Altas taxas

193. Imune a descargas elétricas e interferência eletromagnética

194. Mais compactas e leves, custo de suporte mais baratos que os cabos tradicionais

195. Mais seguras por não vazarem luz e não permitirem “escuta”

196. Tecnologia mais cara

197. Cabeamento Estruturado Normas que descrevem a instalação de cabos em edifícios de forma organizada, facilitando a manutenção e alterações na topologia de rede e independente de fabricante

198. Facilitam a futuras mudanças em equipamentos (maior custo inicial mas evita problemas de cabeamento futuros

199. Normas usadas: EIA/TIA 568C e ISO/IEC 11801

200. Meios de transmissão descritos: Cabo UTP e STP

201. Fibra ótica multimodo 62,5/125

202. Fibra ótica monomodo

203. Cabeamento Estruturado!!!

204. Cabeamento Estruturado É preparado de tal forma que atende ao mais variados lay-outs de instalação, por um longo período de tempo, sem exigir modificações físicas da infra-estrutura.

205. Um só cabeamento atende diferentes tipos de redes de sinal em baixa tensão, como por exemplo telefonia, redes locais de computação, sistema de alarme, transmissão de sinal de vídeo, sistemas de inteligência predial, automação predial e industrial.

206. Elementos de Cabeamento Estruturado Cabeamento horizontal – segue da área de trabalho até o telecommunications closet (normalmente em topologias estrela)

207. Cabeamento Backbone (vertical) – se compõe da ligação da sala de equipamentos com todos os demais pontos de distribuição de cabeamento

208. Work Area (WA) – área de trabalho

209. Telecommunications closet (TC) – armário de telecomunicações (normalmente um por andar)

210. Equipment Room (ER) – sala de equipamentos. Ponto central de cabeamento da instalação.

211. Cabeamento Estruturado

212. Exemplo: Distâncias para Cabeamento

213. Níveis de Interconexão Físico Enlance de Dados Rede Transporte Sessão Apresentação Aplicação Repetidores Pontes ( Bridges ) Roteadores Gateways

214. Repetidores Estende fisicamente a rede interconectando múltiplos segmentos de rede

215. Simplesmente regeneram o sinal e o repetem o sinal para todas as redes nas quais ele está conectado

216. Podem conectar diferentes cabeamentos, mas não diferentes protocolos de nível superior

217. Dispositivo que trabalha no nível físico no modelo OSI – baixo custo

218. Estações não percebem a existência de repetidores

219. Concentradores - Hubs Repeater cards slide into chassis. Cards interconnect through a common backplane. Wiring concentrator chassis

220. HUBs

221. Modulação de sinais Sinais digitais em ondas quadradas possuem muitas componentes em frequência (largura de banda infinita) e sofrem muito na transmissão

222. Resultado: o sinal digital “puro” não é bom para a transmissão

223. Assim, sinais em banda base (digital “puro”) só funcionam em distâncias curtas (LAN´s)

224. Solução: Uma “portadora” (sinal senoidal) é enviado e suas características alteradas de forma a transmitirem bits

225. Modulação de sinais Normalmente se necessita de “carregar” o sinal original em sinais de frequência mais adequada (portadoras - carriers ) para os meios de transmissão sendo usados

226. A portadora é um sinal senoidal com frequência compatível com o meio de transmissão

227. Solução: Uma portadora é enviada e suas características alteradas de forma a transmitirem o sinal original

228. Modulação é o processo de combinar um sinal de entrada com uma portadora gerando um sinal adequado de transmissão

229. Portadoras de alta frequência apresentam menor atenuação e distorção , atravessa ndo distâncias mais longas com menos perda

230. Modulação de Sinais Digitais em Portadoras Analógicas O exemplo mais conhecido é a comunicação de dados através do sistema telefônico (modems)

231. Neste caso, deve-se transformar a informação digital num sinal que seja adequado para transmissão pelo canal de voz.

232. Modulação Consiste em transformar um sinal, através da sua combinação com outro sinal, denominado portadora, de forma a melhor adequar a transmissão do sinal original ao meio de transmissão. A portadora tem suas características (amplitude, freqüência ou fase) modificadas de acordo com o sinal modulante.

233. A freqüência da portadora geralmente é bem maior que a maior freqûencia do sinal transmitido .

234. A modulação permite a multiplexação (junção de vários) sinais no domínio da frequência f 0 Bla, bla bla

235. Modulação ASK ( Amplitude Shift Keying )

236. Modulação FSK ( Frequency Shift Keying )

237. Modulação PSK (Phase Shift Keying) Melhor performance que ASK e FSK

238. BPSK ( Binary Phase Shift Keying ) - duas fases possíveis (muito usado em rádio e satélite)

239. Modulação de sinais Sinal digital original Modulado por amplitude Modulado por frequência Modulado por fase

240. Modulação Multinível A utilização de mais símbolos (níveis de amplitude, frequência ou fase) permite maior taxa de bits

241. Porém, ao definir mais símbolos, o esquema se torna mais susceptível à ruído

242. Os modems modernos usam alguma variante de ASK + PSK como QAM ( Quadrature Amplitude Modulation )

243. Modulação QAM Quadrature Amplitude Modulation

244. São combinações de ASK e PSK com 16, 64 e 256 símbolos diferentes

245. Aplicações em microondas

246. Modulações Comuns

247. Multiplexação Custos com meios físicos obrigam a se “agrupar” vários canais de comunicação num único meio de transporte

248. Melhor aproveitamento da banda disponível

249. Multiplexação

250. FDM Frequency Division Multiplexing

251. Muito usado em telefonia e rádio (TV, AM e FM)

252. Exige circuitos analógicos

253. FDM Permite que vários canais sejam acomodados lado a lado em frequência

254. No final, somente é transmitido um único sinal multiplexado

255. FDM

256. TDM Time Division Multiplexing

257. Divide o tempo para os vários canais sendo transmitidos ( timeslots )

258. Mais adequado à transmissão de sinais digitais

259. Mais adaptado ao processamento de dados em formato digital

260. Exige sincronização entre os multiplexadores

261. TDM Cada canal (cor diferente) possui um determinado tempo para mandar seus bits, depois é a vez de outro canal

262. TDM Não exige protocolos de enlace de dados para delimitação de PDU’s (quadros)

263. A taxa de dados ( data rate ) é fixa, podem ocorrer slots vazios (como nas redes telefônicas)

264. Multiplexação TDM Estatística Pacotes de vários fluxos de dados são misturados numa mesma fila e transmitidos sob demanda

265. Pode manter várias filas diferenciadas por serviço onde um esquema de prioridades pode estar em vigor – cada fila é atendida de modo round-robin

266. Apresenta menor atraso médio (mas de forma inconstante – alta variância) e aproveita melhor o canal de comunicação – TDM e FDM alocam canais exclusivos que estão em uso mesmo que não haja nada a transmitir !

267. Deve identificar a informação sendo enviada (canais) para correta entrega na recepção

268. Multiplexação TDM Estatística Multiplexação TDM Síncrona

269. Spread Spectrum Cada estação transmite um sinal que é “espalhado” numa larga faixa de frequências como se fosse um sinal de ruído

270. A estação receptora extrai apenas a sua mensagem, permitindo que um conjunto de estações compartilhem o meio

271. Existem duas alternativas para SS: Frequency hopping – a frequência de transmissão “salta” (muda) constantemente. O receptor deve estar sincronizado com os “saltos” e pegar sua mensagem

272. Direct Sequence – cada bit a ser transmitido é “cortado” em vários bits menores usando um padrão definido de bits. Isto tem o efeito de “espalhar” o sinal numa largura de banda muito maior que a original dele. A recepção deve usar o mesmo padrão de bits para recuperar o sinal original

273. Direct Sequence É uma tipo de modulação desenvolvido para fins militares

274. O sinal é modulado com uma sequência binária pseudo aleatória de forma a “alargar” o seu espectro

275. Este fato dificulta o envio de sinais de jamming (sinais para impedir a transmissão)

276. Somente receptores que tenham a pseudo sequência poderão recuperar o sinal – segurança Frequency hopping Direct sequence

277. Direct Sequence

278. Tecnologias Baseadas em Fibra Ótica Usadas largamente em backbones de longo alcance, além de várias tecnologias de redes (Ethernet, Fibre Channel, etc)

279. Já estão chegando na área metropolitana (MAN's) e nas redes de acesso

280. Tendência natural a ser a única infra-estrutura de transmissão para várias tecnologias de rede (banda larga, pequena e flexível, imune a ruídos)

281. Hierarquias Digitais TDM de Multiplexação em Sistemas de Transmissão PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy (em desuso) SDH – Synchronous Digital Hierarchy

282. Sistemas PDH Cada fonte é criada numa temporização própria (plesiócrona)

283. O sinal multiplexado é ligeiramente maior que a soma das componentes

284. Com isso não se sabe exatamente onde se começa um canal

285. Necessidade de demultiplexação de todo o feixe para se retirar canais determinados

286. Formatos de feixe definidos: DS1 ou T1 - EUA e Japão

287. E1 - ITU-T (Brasil)

288. Linhas TDM - T1 e E1 Linhas digitais de padrão TDM, desenvolvidas para a conexão de PABX’s com as operadoras telefônicas

289. Linha T1: utilizada nos Estados Unidos e Japão

290. velocidade de 1544 Mbps (carrega 24 canais PCM) Linha E1: utilizado no Brasil e Europa

291. velocidade de 2048 Mbps (32 canais PCM, sendo 30 para dados e 2 para sinalização/sincronização

292. Organização do Feixe E1 Padrão: ITU-T G.704

293. 30 canais PCM de 64 kbps + 2 canais de sincronização (canal 0) e sinalização (canal 16)

294. Organização do Feixe DS-1 (T1) 24 canais de 64 kbps

295. 1 bit de sincronização inicial

296. O oitavo bit dos canais 6 e 12 é usado para sinalização

297. Hierarquia do Sistema de Transmissão Digital Europeu/Brasileiro

298. Hierarquia do Sistema de Transmissão Digital Americano

299. Organização dos Feixes

300. SDH - Synchronous Digital Hierarchy Inicialmente desenvolvida como SONET ( Synchronous Optical Network ) nos EUA (ANSI)

301. Define uma interface ótica de transmissão (Recomendação ITU-T G.707)

302. Provê uma organização adequada para links com altas taxas de transmissão

303. Possui um único clock que mantém a rede toda sincronizada

304. Permite equipamentos mais simples (sem tantos bancos de multiplexadores e demultiplexadores) e controle total da rede via software

305. É a tecnologia mais usada para transporte dos novos serviços de banda larga em longa distância

306. SDH STM - Synchronous Transport Module STS – Synchronous Transport Signal OC – Optical Carrier

307. WDM - Wavelenght-Division Multiplexing Transmissão de vários feixes de luz em frequências diferentes (cores) multiplexados numa mesma fibra ótica

308. Permite melhor utilização das capacidades das fibras

309. A diferença básica sobre FDM é que o processo de multiplexação é totalmente passivo

310. DWDM – Dense Wavelenght-Division Multiplexing Em DWDM mais comprimentos de onda são inseridos na fibra para se ter mais vias de dados

311. DWDM – Dense Wavelenght Division Multiplexing Muitas operadoras estão chegando ao limite de sua infra-estrutura de fibras baseadas em TDM (SDH/SONET), uma tecnologia originalmente desenvolvida para tráfego de voz digital

312. Uma opção seria se passar mais fibras. Nem sempre é possível por razões de custo (Por exemplo: cabos marítimos)

313. Partindo da planta atual de fibras passadas, existem duas alternativas para o crescimento de banda aumentar a atual taxa de dados (bps) TDM usadas nas fibras – alternativa limitada!

314. aumentar o número de canais que podem passar por uma única fibra (multiplexação) - DWDM !

315. DWDM e TDM Pode ser feita uma analogia como se a fibra fosse uma avenida de várias faixas, onde TDM somente utiliza uma destas faixas ganhando velocidade aumentando a potência do motor do carro

316. DWDM por outro lado utiliza várias faixas de forma independente e sem restrições sobre os tipos de veículos que trafegariam nestas faixas. Pode-se cobrar de um cliente somente o comprimento de onda que ele utilizar (uma faixa) e não toda uma fibra (uma avenida)

317. É essencialmente uma tecnologia de meio físico, independente de protocolos e formatos

318. Comunicação em Banda Larga Sinais em banda larga são os sinais usados para transmissão em longas distâncias e que concentram vários canais de informação

319. Utilizando técnicas de modulação e multiplexação pode-se compor mais canais num mesmo meio físico aproveitando melhor sua capacidade

320. Estas técnicas são adequados para comunicação sem fio, pois diferentes faixas de rádio podem ser usadas e serem melhor aproveitadas