O documento resume os principais tópicos sobre transmissão de dados e sinais. Aborda conceitos como sinais analógicos e digitais, período e frequência, largura de banda, taxa de transferência, latência e outros aspectos relacionados ao desempenho de redes de comunicação. Fornece também exemplos para ilustrar esses conceitos.

1. 1.1
Capítulo 3
Dados e Sinais
1º Unidade
Prof. Rodrigo Ronner
rodrigoronner@gmail.com
rodrigoronner.blogspot.com
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2. • Dados e Sinais 1º Unidade
– Sinais analógicos e digitais
– Sinais Periódicos x Não periódicos
– Período e Frequência
– Domínio do Tempo x Frequência
– Sinal composto e meio de transmissão
– Largura de banda
– Perda na Transmissão
– Limite na Taxa de Transmissão de Dados
– Taxa de Transferência
• Desempenho 1º Unidade
– Largura de Banda
– Largura de Banda em Hertz
– Largura de Banda em Bits por Segundo
– Throughput
– Latência (Retardo)
– Tempo de Propagação
– Tempo de Transmissão
– Tempo de Fila
– Jitter
• Transmissão Digital e Analógica 2º Unidade
– Principais combinações de dados e Sinais
– Transmissão Analógica
– Conversão Digital-Digital
– Transmissão Digital Vantagens
– Codificação em Linha
• Esquemas de codificação: unipolar, polar e
bipolar
• codificação polar os esquemas NRZ, RZ,
Manchester e Manchester Diferencial
– Codificação em Bloco
• Fases da codificação de bloco
• 4B/5B
• Modos de Transmissão 2º Unidade
– Serial
– Paralela
• Códigos de Dados 2º Unidade
– EBCDIC
– ASCII
– Unicode
• Multiplexação 3º Unidade
 FDM
 TDM
 FDM versus TDM
 WDM
 FDMA
 Espalhamento de frequência
– FHSS (Frequency Hopping Spread
Spectrum)
– DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
• Comutação 3º Unidade
 Comutação Circuitos
 Comutação Pacotes
 Comutação de Mensagens
• Técnicas de Detecção de Erros 3º Unidade
 Prevenção de Erros
 Detecção de Erros
 Controle de erros
• Seminário 3º Unidade
 -Sonet e Ethernet
-
Sumário

3. Informação
 É tudo aquilo que se deseja transmitir entre um emissor e um
receptor
 Em redes de computadores as informações devem ser
convertidas em sinais eletromagnéticos para transmitir os
dados
 Dados podem ser transmitidos na forma analógica ou na
forma digital
 A informação analógica é formada naturalmente, como por
exemplo a voz humana, possui uma infinidade de estados ao
longo de tempo
 A informação digital é aquela onde os dados usam somente
dois estados discretos, 0`s ou 1`s, um exemplo é a
armazenagem dos dados em um disco rígidos

4. 4
Quatro combinações de Dados e Sinais

5. Exemplo de Sinais analógicos e digitais

6. Sinais Analógicos e Digitais
• Assim como a informação, os sinais podem ser
representados como analógicos e digitais, um sinal
analógico possui uma infinidade estados por um certo
tempo, um sinal digital possui apenas um número finito e
limitado de estados.
• Sistemas analógicos: são aqueles que conservam a forma
dos sinais desde a fonte ao destino.
• Sistemas digitais: são aqueles em que a forma do sinal
transmitido é diferente do sinal original. Neste sistema, as
formas dos sinais são convertidos para um sistema binário
antes de serem transmitidos.

7. Sinais Periódicos x Não periódicos
• Tanto um sinal analógico quanto o sinal digital pode se
apresentar como periódicos ou não.
• Um sinal dito periódico completa um padrão dentro de um
intervalo de tempo mensurável, a esse intervalo de tempo
chamamos de ciclo.
• Um sinal não periódico não possui essa característica.
• Em comunicação de dados utilizamos geralmente sinais
analógicos periódicos e sinais digitais não periódicos

8. Sinais analógicos
• Podem ser classificados como simples ou
compostos
• Um sinal simples não pode ser decompostos
em sinais menores
• Um sinal compostos é uma soma de sinais
periódicos , possivelmente infinito, de
múltiplas ondas senoidais

9. Onda Senoidal
• É a forma fundamental de um sinal analógico, varia de forma contínua ao
longo do ciclo.
• Quando visualizamos como uma curva oscilante simples, sua mudança ao
longo do curso de um ciclo é suave e consistente, um fluxo oscilante e
contínuo.
• Cada Ciclo consiste um arco único acima do eixo do tempo seguido por um
arco único abaixo dele.

10. Amplitude Máxima
• A amplitude máxima de um sinal é o valor absoluto da
máxima intensidade, proporcional à energia que ela
transporta.
• Para sinais elétricos, a amplitude máxima é
normalmente medida em volts.
Exemplo:
• A eletricidade em sua casa pode ser representada por
uma onda senoidal com uma amplitude máxima de
155 a 170v. Entretanto, é de domínio público que a
voltagem da eletricidade em nossas residências é de
110 a 127v.

11. Amplitude Máxima

12. Período e Frequência
• Período se refere a quantidade de tempo, sem,
segundos, que um sinal precisa para completar 1 ciclo.
• Frequência Corresponde ao número de períodos em
1s.
Obs: Note que período e frequência são apenas uma
característica definida de duas formas diferentes.
Período e frequência são inversamente proporcionais;
T = 1 / f e f = 1 / T

13. Dois Sinais com a mesma amplitude e
fase, mas frequências diferentes

14. Exercício

15. Fase
• O termo fase descreve a posição da forma de
onda com relação ao marco zero do tempo
• A fase é medida em graus ou radianos
• 360º = 2πrad

16. Três ondas senoidais com a mesma amplitude e
frequência, mas com fases diferentes

17. Domínio do Tempo x Frequência
• Uma onda senoidal para ser bem definida precisa
dos parâmetros de amplitude, fase e frequência,
na maioria dos gráficos a amplitude é
apresentada em função do tempo, mas também
pode ser apresentada em função do frequência.
• Para mostrar a relação entre amplitude e
frequência, podemos usar assim o chamado
gráfico domínio da frequência.
• Um Gráfico domínio da frequência se preocupa
apenas com o valor máximo e a frequência.

18. Exemplo
Os Gráficos domínio do tempo e domínio da frequência de uma onda senoidal.
Domínio do
Tempo
Domínio da
Frequência

19. Sinais Compostos
• Podemos enviar uma onda senoidal simples. Ela tem diversas aplicações
no cotidiano.
• Ex: Companhia distribuidora de energia envia um a onda senoidal simples
com frequência de 60 Hz para distribuir energia elétrica para residência e
empresas.
• Um sinal composto é formado de várias ondas senoidais simples.
• Uma onda senoidal simples não é útil em comunicação de dados;
precisamos enviar um sinal composto, um sinal formado por várias ondas
senoidais simples.

20. Exemplo

21. Sinal composto e meio de transmissão
• Fisicamente quando um sinal viajar por um
meio de comunicação sofre com fenômenos
que limitam ou impedem a passagem de
determinadas frequências, com isso um sinal
composto que entra, nunca será igual ao sinal
de saída

22. Largura de banda
• Entendemos como largura de banda como o
intervalo da faixa de frequência que passa pelo
meio físico, ou seja, é a diferença entre a maior e
menor frequência transmitida.
• É a faixa de frequências passantes por um meio
físico.
• A largura de banda normalmente se refere à
diferença entre duas frequências, das quais as
superiores e inferiores são filtradas pelo meio

23. Exemplo

24. Exercício Resolvido
Se um sinal é decomposto em 5 ondas com freqüências
de 100, 300, 500, 700, e 900 Hz, qual a largura de
banda? Desenhe o espectro, assumindo que todos os
componetes tem máxima amplitude de 10 v.

25. Exercício Resolvido
Se um sinal é decomposto em 5 ondas com freqüências
de 100, 300, 500, 700, e 900 Hz, qual a largura de
banda? Desenhe o espectro, assumindo que todos os
componetes tem máxima amplitude de 10 v.
Solução
Seja fh a maior freqüência, fl a menor freqüência, and B
a largura de banda. Então:

26. Perda na Transmissão
• Causas da perda
• Atenuação
• Sinal perde energia, mas não existe deformação
• Em cabos metálicos é decorrente da perda por calor
• Distorção
• Significa que o sinal muda de forma ou formato
• Pode ocorrer num sinal composto com diversas
frequências.
• Ruído
• Afeta geralmente o meio de transmissão
• Existem vários tipos de ruído

27. Perda na Transmissão
Atenuação = Significa perda de energia

28. Limite na Taxa de Transmissão de
Dados
Distorção = é a alteração de um sinal devido às diferentes
velocidadesdepropagaçãodecadafrequênciaqueformaumsinal

29. Limite na Taxa de Transmissão de
Dados
Ruído = é a energia externa que causa danos a
um sinal

30. Limite na Taxa de Transmissão de
Dados

31. Taxa de Transferência
• A maioria dos sinais digitais é não periódica e,
consequentemente, frequência e período não
são características adequadas.
• Outro termo – taxa de transferência é numero
de bits enviados em 1s, expresso em bits por
segundo (bps).

32. Exemplo 1
• Suponha que precisamos baixar documentos de texto a
uma taxa de 100 páginas por minuto. Qual seria a taxa
de transferência do canal?
• Solução
• Uma página tem, em média, 24 linhas com 80
caracteres por linha. Se supusermos que um caractere
precise de 8 bits, a taxa de transferência seria:
• 100 x 24 x 80 x 8 = 1.636.00 bps = 1,636 mbps

33. Exemplo 2
• Qual a taxa de transferência para TV de alta definição (HDTV)?
• Solução
• A HDTV usa sinais digitais para transmitir sinais de video de alta qualidade.
A tela de uma HDTV tem normalmente a proporção 16:9 (comparada aos
4:3 de uma TV comum), o que significa que a tela é mais larga. Existem
1.920 por 1.080 bits por tela e a taxa de renovação na tela é de 30 vezes
por segundo.
• Obs: Vinte e quatro bits representam um pixel de cor.
• 1.920 x 1.080 x 30 x 24 = 1.492.992.000 ou 1,5
Gbps

34. Exercícios
1) Descreva 3 características de uma onde senoidal
2) O que é espectro de frequência de um sinal?
3) Compare um sinal digital com um sinal analógico
4) Qual a relação entre período e frequência?
5) Quais são as unidades de medida do período e da frequência?
6) O que indica a frequência de um sinal e o que é o período do
sinal?
7) O que indica a amplitude do sinal?
8) O que indica a frequência de um sinal?
9) O que indica a fase de um sinal?
10) Em que tipo de gráfico mostramos a amplitude em um dado
instante de tempo?

35. Desempenho

36. Largura de Banda
• Uma Característica que mede o desempenho
das redes é a largura de banda.
• O Termo pode ser empregado em dois
contextos diferentes com duas medidas
diversas: largura de banda em Hertz e largura
de banda em bits por segundo.

37. Largura de Banda em Hertz
• È o intervalo de frequências contido em um
sinal composto ou o intervalo de frequências
que um canal deixa passar.
• Podemos dizer que a largura de banda de uma
linha telefônica é de 4Hz.

38. Largura de Banda em Bits por Segundo
• Se refere ao número de bits por segundo que um
canal, um enlace ou até mesmo uma rede é capaz
de transmitir.
• Podemos dizer que a largura de banda de uma
rede ethernet (ou os enlaces nessa rede) é de no
máximo 100Mbps.
Relação:
• Podemos dizer um aumento na largura de banda
em hertz significa um aumento na largura de
banda em bits.

39. Largura de Banda em Hertz e Bits
(Exemplo)
A largura de banda de uma linha telefônica por
assinatura é de 4Khz para voz ou dados. A largura
de banda para essa linha para transmissão de dados
pode ser de até 56.000 bps usando um modem
sofisticado para transformar o sinal digital em
analógico.
Se a companhia telefônica melhorar a qualidade da
linha e aumentar a largura de banda para 8 kHz,
podemos enviar 112.000 bps.

40. Throughput
• É uma medida realmente de rapidez pela qual
podemos enviar dados pela rede.
Exemplo:
Uma rede com largura de banda de 10 Mbps é capaz de deixar passar um média de
12.000 pacotes por minuto, em que cada pacote transporta uma média de 10.000 bits.
Qual é o throughput desta rede?
Throughput = 12.000 x 10.000
____________ = 2 Mbps
60

41. Latência (Retardo)
• Define quanto tempo leva para uma
mensagem inteira chegar de forma completa
no seu destino, desde o momento em que o
primeiro bit é enviado da origem.
• A latência e formada por quatro
componentes: tempo de propagação, tempo
de transmissão, tempo de fila e retardo de
processamento.

42. Tempo de Propagação
Mede o tempo necessário para um bit trafegar da origem ao seu
destino, ele é calculado dividindo-se a distância pela velocidade de
propagação.
Exemplo:
Qual é o tempo de propagação, se a distância entre os dois pontos for
de 12.000 Km? suponha que a velocidade de propagação no cabo seja
2,4 x 108 m/s
Tempo de propagação = 12.000 x 1.000
------------------ = 50 ms
2,4 x 108 m/s

43. Tempo de Transmissão
• Em comunicação de dados, não podemos simplesmente enviar
apenas 1 bit; enviamos uma mensagem.
• O Primeiro bit pode levar um período igual ao tempo de
propagação para chegar ao seu destino; o último bit poderia
também levar o mesmo período. Entretanto, existe um tempo entre
a saída do primeiro bit do emissoro e a chegada do último bit no
receptor.
• O primeiro bit sai primeiro e chega antes; o último bit sai depois e
chega mais tarde ao seu destino.
• O tempo necessário para transmissão de uma mensagem depende
do tamanho da mensagem e da largura da banda do canal.

44. Tempo de Transmissão
• Exemplo:
Qual é o tempo de propagação e qual é o tempo de transmissão de uma mensagem
de 2,5 kbytes (um e-mail), se a largura de banda da rede for de 1Gbps? Suponha que a
distância entre o emissor e o receptor seja de 12.000 km e que a luz trafegue a 2,4 x
108 m/s
Tempo de propagação = 12.000 x 1.000
------------------ = 50 ms
2,4 x 108 m/s
Tempo de Transmissão = 2.500 x 8
------------ = 0,020 ms
109

45. Tempo de Fila
• O tempo necessário para casa dispositivo intermediário
ou terminal manter a mensagem antes de esta ser
processada.
• O tempo de fila não é um fator fixo; ele muda com a
carga da rede.
• Exemplo:
• Um dispositivo intermediário, por exemplo, um
roteador, coloca na fila as mensagens que chegam e as
processa uma a uma. Se existirem muitas mensagens,
cada uma delas terá de aguardar.

46. Jitter
• Jitter é uma variação estatística do atraso na entrega de dados em
uma rede, ou seja, pode ser definida como a medida de variação do
atraso entre os pacotes sucessivos de dados.
• O jitter é simplesmente a variação de diversos pings, ou seja, é a
subtração do maior valor com o menor valor. Como nos outros
termos, quanto menor o jitter, melhor.
• Um exemplo de sistemas que tem o Jitter como inimigo é o serviço
de Voz sobre IP (VoIP). Para este sistema, tanto o efeito do Jitter,
variação de latência, quanto a sua mais simples solução,
bufferização, não são agradáveis.