aula 1.pdf

Apresentação. Considerações
sobre a disciplina. Apresentação
do programa, da bibliografia e
do método de avaliação.

Objectivos Gerais
OBJECTIVO INSTRUTIVO:
•Estudar as redes e suas aplicações.
•Estudar todos os dispositivos utilizados nas redes SDH e
suas aplicações.
•Caracterizar Sistema PDH: Técnicas de Digitalização de
Sinais
•Estudar o sistema de multiplexagem
•Implementar e estudar sistema VOIP
OBJECTIVO EDUCATIVO:
•Respeitar as leis que regem as telecomunicações.
•Valorizar a importância de observar as normas de segurança.

PROGRAMA
1-Tecnicas de digitalização do sinal
2-Hierarquias nos Sistemas de Multiplexagem.
Hierarquias Digitais
3-Redes PDH e SDH
4-Plesicróconas-PDH (Americana, Japonesa e
Européia)
5-Histórico das Redes. Evolução das Redes. Principais
Tipos de Redes.Actualmente em Uso.
6-Voip
7-Apresentação do progama google Earth

1-TEMA TECNICAS DE
DIGITALIZAÇÃO DO SINAL

INTRODUÇÃO
A comunicação é um fenómeno social que surgiu com
a existência do próprio homem. No princípio a
distância geográfica entre estes não constituía
problemas, mas no decorrer do tempo a
descentralização social e geográfica, fez da distância
um problema para comunicação entre os homens, ao
ponto de se tornar uma necessidade urgente a criação
de métodos e meios para comunicação remota.

Nesta empreitada surgiu a sinalização como uma
forma de representação da informação, sendo que a
princípio antes da existência da telemática, os
homens usavam desenhos em cavernas, sons de
instrumentos como batuques, fumo, alguns até cartas
para fazer chegar uma informação a um
destinatário.Desde então o homem descobriu que
estas são contínuas, isto é, a maioria daquilo que se
pode medir quantitativamente na natureza se
encontra na forma analógica, e que para mitigar a
dificuldade enfrentada na comunicação era
necessário converter para um tipo de sinal entendido
na linguagem de máquina .

O processamento de sinais lida com a representação,
transformação e manipulação dos sinais e da informação que
eles contêm. Até a década de 60, a tecnologia para
processamento de sinais era basicamente analógica. A
evolução de computadores e microprocessadores juntamente
com diversos desenvolvimentos teóricos causou um grande
crescimento na tecnologia digital, surgindo o processamento
digital de sinais (PDS). Um aspeto fundamental do
processamento digital de sinais é que ele é baseado no
processamento de sequências de amostras. Para tanto, o sinal
contínuo no tempo é convertido nessa sequência de
amostras, convertido em um sinal discreto no tempo. Após o
processamento digital, a sequência de saída pode ser
convertida devolta a um sinal contínuo no tempo.

1-CONCEITO GERAIS
Digitalização é o processo pelo qual uma imagem ou sinal
analógico é transformado em código digital. A digitalização
também compreende, a conversão para o código digital de
sinais de áudio e imagens em movimento
(video),originalmente em outros formatos como as
gravações em discos fonográficos em vinil(sulcos) e em sinal
electromagnético analógico gravados em fios, fitas e discos
magnéticos.

O objectivo é transmitir o sinal de voz em um sistema digital através do
processo de digitalização, que permitem que esses conjuntos de
vibrações acústicas sejam transmitidos em um meio digital assumindo
apenas dois valores, zeros ou uns.
Para que o processo de conversão do sinal ocorra, é necessária a
utilização de princípios de modulação e codificação do mesmo, a esse
processo é dado o nome de digitalização.

2-Digitalização de dados
Dois parâmetros são fundamentais na
digitalização de sinais elétricos.
 Resolução em amplitude (por exemplo:
número de bits da placa).
 Resolução temporal (por exemplo:
frequência de amostragem do sinal).

4-Amostrar um sinal
Para se ter uma representação discreta de um sinal
contínuo no tempo, realiza-se amostragem periódica
deste sinal.
Uma sequência de amostras y[n] é obtida de um sinal
contínuo no tempo y(t).

5-Teorema da amostragem de Nyquist
Sempre existe alguma perda em um sinal amostrado.
Contudo, este teorema nos diz que o espectro de um
sinal não será afetado pela sua discretização se esta
ocorrer com uma frequência de amostragem duas
vezes maior que a maior frequência do sinal.

Amostragem que não respeita o
limite de Nyquist pode distorcer o
sinal.
 Essas distorções podem ser:
 Perda nas altas frequências.
 Ganho nas altas frequências.
 Modulação do sinal.

6-Processos de Digitalização de Sinais
Para digitalizar um sinal são necessárias no mínimo quatro
etapas:
1)- Filtragem anti-aliasing.
2)- Amostragem
3)- Quantização
4)- Codificação

6.1- Filtragem anti-aliasing.
O processo de geração de imagens de alta definição implica em se
desenhar em dispositivos matriciais, o que envolve essencialmente a
conexão dos pixels com linhas. Estas linhas devem adaptar-se à
geometria do grid formado pelos pixels. Com exceção das linhas diretas
que correm paralelas aos eixos x ou y, a maioria das linhas e curvas
cruzam a grade matricial entre os pixels, ao invés de atravessá-los
diretamente. Devido à orientação da linha, há uma ambiguidade com
relação a quais pixels devem formar a linha, gerando um problema, já
que o sistema gráfico necessita conhecer quais pixels deve iluminar.

Antes do processo de amostragem um filtro anti-
aliasing passa baixas é usado para atenuar as
componentes de alta frequência do sinal que não são
essenciais para a informação contida nele. Logo o
sinal filtrado é amostrado a uma taxa ligeiramente
mais elevada do que de Nyquist, já que de acordo
com o Teorema de Nyquist, a quantidade de
amostras por unidade de tempo de um sinal,
chamada taxa ou frequência de amostragem, deve
ser maior que o dobro da maior frequência contida
no sinal a ser amostrado, para que possa ser
reproduzido integralmente sem erro de aliasing.

6.2- Amostragem
Esta tecnica de conversão consiste retirar do sinal
original uma codência suficiente para representar o
sinal após a digitalização. Ou seja, o sinal pode ser
completamente reconstruido se estes forem
extraídos amostras a um ritmo frequência máxima do
sinal original.

6.2.1-Tipos de amostragem
 Amostragem instantânea (ou ideal)
 A função amostradora é um trem de impulsos de Dirac.
 As amostras são instantâneas (sem duração).
 O seu espectro é composto pelo espectro original mais réplicas idênticas.
 Amostragem natural
 A função amostradora é um trem de impulsos com uma certa largura.
 Cada amostra, de duração não nula, toma a forma da função amostrada.
 O espectro é composto pelo espectro original mais réplicas cuja amplitude diminui
com seno cardinal.
 Amostragem de topo plano
 Cada amostra tem um valor constante em toda a sua duração não nula.
 O espectro “sofre” do efeito de abertura: nas baixas frequências o espectro
original vem multiplicado por um seno cardinal.
 No receptor é preciso compensar o efeito de abertura com um filtro cuja função de
transferência é um seno cardinal invertido.
 Este é o tipo de amostragem mais simples e vulgar. Também é designado de
“sample-and-hold”.

7- Quantização
A Quantização nada mais é senão mesmo o processo de
transformar a amplitude de um sinal amostrado no tempo,
para uma amplitude discreta tomada de um conjunto finito
de amplitudes possíveis.
São chamados os níveis de quantização, separados uns dos
outros por degraus de quantização. Cada amostra é
substituída pelo valor do nível de quantização que lhe estiver
mais próximo. A conversão é feita por um circuito conversor
analógico-digital (A/D).

8-CODIFICAÇÃO
Ao combinar os processos de amostragem e quantização, a especificação de um
sinal de mensagem (banda base) contínuo torna-se limitado a um conjunto discreto
de valores, mas não na forma mais apropriada à transmissão por uma linha
telefónica ou canal de rádio. Para explorarmos as vantagens da amostragem e
quantização para o propósito de tornar o sinal transmitido mais imune ao ruído, à
interferência e a outras deteriorações de canal, é necessário utilizarmos o processo
de codificação para transladar o conjunto discreto de valores da amostra para uma
forma mais apropriada de sinal.
Um dos eventos discretos em um código é chamado elemento de código ou símbolo.
Por exemplo, a presença ou ausência de um pulso é um símbolo. Um arranjo de
símbolos usado em um código para representar um único valor do conjunto discreto
denomina-se palavra-código ou caractere.

8.1-Propriedade: É de senso comum para os
projectistas de sistemas de comunicação que na
escolha de código de linha as seguintes propriedades
são consideradas.
Temporização
Componente
 Potencial Espectral
Monitoramento de desempenho
 Probabilidade de erro
Transparência

8.2-Código de Linha: Esta terminologia surgiu com a
telefonia, quando tornou-se necessário transmitir informação
digital através de fios de cobre. Mais especificamente, dados
binários através de uma linha de repetidores digitais.
Entretanto, o conceito de código de linha aplica-se
directamente a qualquer linha ou canal de transmissão, e
processo de codificação de linha consiste em modificar o sinal
digital binário em uma representação eléctrica, adequando-o
para transmissão. A conversão ou codificação destes símbolos
abstractos para reais, é realizada por formas de ondas
temporais a serem transmitidas em banda base, e este é o
processo chamado de codificação de linha.

O processo de codificação de linha consiste em
modificar o sinal digital binário em uma
representação elétrica, adequando-o para a
transmissão.
É fundamental transmitir a informação sem erros, por
isso a codificação tem como principal
objectivo preservar o sincronismo do relógio entre o
emissor e o receptor.
Quando se transmite informação, esta está sujeita a
atrasos, ruído e erros introduzidos pelo canal ou
pelos equipamentos de rede por onde passa.

Existem inúmeras formas de codificações de linha,
estudaremos as mais utilizadas:
1. NRZ ou Non Return Zero;
NRZ Bipolar (AMI)
Unipolar retorno a zero
2. RZ - Return Zero
RZ Unipolar
RZ Polar
NR Bipolar (AMI)
3-Manchester

8.3-NRZ ou Non Return Zero
O código de linha Non Return Zero indica que o sinal
não necessita obrigatoriamente de ir a zero entre
transições de bit.
Existem três tipos de codificação NRZ:
NRZ Unipolar
Este tipo de codificação utiliza somente um nível de
tensão.

Esta técnica de codificação é a mais simples (a sua única vantagem) e a
mais primitiva. Está praticamente esquecida, no entanto, ajuda-nos a
compreender os diversos tipos de problemas que os sistemas de
codificação mais complexos têm de resolver.
Os sistemas de transmissão digital funcionam enviando um pulso de
tensão ao longo do canal que por norma são fios ou cabos. A polaridade
de um pulso diz se este é positivo ou negativo. A codificação
unipolar recebeu esse nome porque utiliza apenas uma polaridade. O
sinal da polaridade pode ser atribuído a qualquer um dos dois estados
binários mas normalmente é deixado para o nível 1. Nesse caso, o outro
estado (o nível 0) é representado por um zero de tensão.
Desvantagens
Os limites da onda estão sempre entre 0 (zero) e 1 (um) e tomam o
valor de 1 (um) quando o bit a codificar é 1 e 0 (zero) quando o bit a
codificar é 0 (zero).
Esta técnica é utilizada para gravação digital em suportes magnéticos.

8.3.1-NRZ Bipolar (AMI)
Esta técnica de codificação resolve o problema
relativo à componente DC mas sofre igualmente a
perda de sincronismo com facilidade. Os limites da
onda neste tipo de codificação estão entre -1, 0, 1.
Toma o valor 0 quando o bit a codificar é 0 e toma o
valor 1 e -1 alternadamente quando o bit a codificar é
1.

8.3.2-NRZ Polar
Este tipo de codificação apresenta as mesmas
vantagens e desvantagens do NRZ Unipolar. Os
limites da onda nesta codificação estão entre e -
1 e 1. A onda codificada toma o valor 1 quando
o bit a codificar é 1 e o valor -1 quando o bit a
codificar é 0.
Também é usado para gravação digital em
suportes magnéticos.

8.3-RZ - Return Zero
O código de linha do tipo Return Zero indica que, em
cada transição, metade do bit, o sinal vai a zero. Diz-
se por isso que tem um Duty Cycle de 50% e utiliza o
dobro da largura de banda em relação aos códigos
NRZ.
Existem três tipos de codificações RZ:
RZ Unipolar
vantagens e desvantagens do NRZ unipolar com a
agravante de que utiliza, como já foi referido, o dobro
da largura de banda.

Os limites da onda estão sempre entre 1 e 0 e tomam
o valor 1 quando o bit a codificar é 1 e 0 quando o bit
a codificar é 0. No entanto, só permanecem nesses
valores metade do tempo do bit (Duty Cycle= 50%).
Na outra metade, tomam sempre o valor 0.
É usado nas mesmas aplicações que o NRZ unipolar.
RZ Polar
vantagens e desvantagens do NRZ polar (e o dobro da
largura de banda). Os limites da onda neste tipo de
codificação estão sempre entre -1 e 1.

A onda toma o valor 1 quando o bit a codificar é 1 e
toma o valor -1 quando o bit a codificar é 0. No
entanto, mais uma vez, só permanecem nesses
valores metade do tempo do bit (Duty Cycle=
50%). Na outra metade tomam sempre o valor 0.
É usado nas mesmas aplicações que o NRZ polar.
NR Bipolar (AMI)
vantagens e desvantagens do NRZ Bipolar (e o dobro
da largura de banda). Os limites da onda neste tipo de
codificação estão entre -1, 0 e 1. Toma o
valor 0 quando o bit a codificar é 0 e toma o valor 1 e
-1 alternadamente quando o bit a codificar é 1.

8.4- Manchester
Este código de linha, à semelhança do RZ, também
apresenta um Duty Cycle de 50%. Logo necessita
do dobro da largura de banda em relação ao código
NRZ. No entanto, exibe vantagens em relação aos
anteriores, tais como, nunca apresentar componente
nula, nunca perder o sincronismo do relógio entre o
emissor e o receptor e ter a capacidade de detecção
de erros.
Existem 2 tipos de codificação Manchester:
Manchester Normal, Manchester Diferencial

aula 1.pdf

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a aula 1.pdf

aula 1.pdf