Módulo 1 - Comunicação de Dados.pptx

Comunicação de Dados
REDES DE COMUNICAÇÃO
MÓDULO
CURSO PROFISSIONAL DE TÉCNICO DE GESTÃO E
PROGAMAÇÃO DE SISTEMAS INFORMÁTICOS
AGRUPAMENTO DE ESCOLAS DA BATALHA
160301
Professor: @ffaísca RC: M6 2015/2016

O que é uma rede de computadores?
 É um sistema de comunicação
de dados constituído através da
interligação de computadores e
periféricos, com a finalidade de
trocar informação e partilhar
recursos.
2

Vantagens das redes
 Partilha de recursos físicos (discos, impressoras, etc.);
 Partilha de programas;
 Partilha de ficheiros;
 Intercâmbio de mensagens e informação;
 Melhor organização do trabalho em grupo.
3

A nível de hardware necessitam de:
1. Computadores;
2. Periféricos (impressoras, cd´s, modem´s, etc.);
3. Meios físicos de transmissão ( cabos, ou sistemas de comunicações sem fios – ondas
propagadas no espaço);
4. Dispositivos de ligação dos computadores à rede (placas de rede, modems e/ou outros
dispositivos);
4

A nível de Software necessitam
1. Utilitários e programas de aplicação para trabalho em rede;
2. Sistemas operativos específicos para redes;
3. Drivers de placa de rede, complementam o sistema operativo no sentido de este poder
comunicar com a placa;
4. Protocolos de comunicação que tornam possível tecnicamente a emissão e recepção de
dados entre os computadores envolvidos numa comunicação;
5

Interfaces e transmissão de dados
Definições DTE e DCE
 DTE (Data terminal equipment)
 É o equipamento terminal de transmissão / receção dos
dados (PC, etc.)
 É ligado a um DCE
 DCE (Data Communications equipament)
 Responsável por ligar o DTE à rede de transmissão de
dados (Ex: Modem)
 Responsável por fornecer o relógio de transmissão ao
DTE
6

Relação entre DTE e DCE
O DTE, sendo um equipamento processador,gere e
envia dados, o DCE encontrasse entre o
DTE(computador) e a rede, e a função dele é
traduzir os sinais digitais em analógicos, para que
estes possam ser transferidos de um ponto para o
outro.
O DCE também é responsável por traduzir sinais
recebidos para que o DTE possa lelos.

A ligação que existe entre o DTE e o DCE
envolve na maioria das vezes vários
condutores, pois, para além dos dados,
também é imprescindível que circule muita
informação de controlo.
8

9
DTE (“Data Terminal Equipment”)
 Os equipamentos que geram e recebem dados
são conhecidos por DTE (“Data Terminal
Equipment”). Alguns exemplos dos que
desempenham essa função são os computadores,
terminais remotos, terminais multibancos.

10
DCE (“Data Circuite–Terminating Equipment”)
 Os que se encarregam de modular ou codificar os
dados de maneira a ajustar as condições do meio
de transmissão, como por exemplo os modems,
são conhecidos por DCE(“Data Circuite–
Terminating Equipment”).

Transmissões simplex, half-duplex e full-
duplex (1/2)
Simplex: apenas um computador pode
emitir para o outro
Half-duplex: qualquer computador pode
enviar para o outro, mas as transmissões
são alternadamente num sentido e noutro
Full-duplex: as transmissões em ambos os
sentidos são possíveis em simultâneo.
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Transmissões de dados
São feitas entre um transmissor e um
receptor e através de um meio de
transmissão ou canal.
Os dados são transportados por ondas
electromagnéticas ou luminosas.
Os meios de transmissão podem ser
guiados ou não guiados. Os guiados
orientam as ondas – caso dos cabos – e os
não guiados não orientam – caso do ar ou
da água do mar.
12

Transmissão de sistemas analógicos e
digitais
 Os sinais quando transmitidos podem apenas ser de dois tipos:
 analógicos
 digitais.
13

Dados Contínuos ou Analógicos
Dados contínuos ou analógicos são aqueles que variam
continuamente ao longo do tempo, podendo a sua amplitude
assumir qualquer valor entre um mínimo e um máximo.
Exemplos:
 a saída de um microfone, representando as variações da
pressão atmosférica causada por um artista;
 a saída de um leitor áudio de cassetes de fita-magnética ou de
um gira-discos de vinyl;
 dados biométricos, como sejam electro-cardiogramase electro-
encefalogramas, registados nalguma ocasião.
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Dados Discretos
Dados discretos são aqueles que tomam valores em
apenas certos instantes, discretos, do tempo.
Exemplos:
as sucessivas fotos de um filme, tiradas ao ritmo de
24 por segundo: o que se passa entre duas fotos é
“extrapolado” pela imaginação do espectador…
as sucessivas medidas de tensão arterial de um
paciente, ou de açúcar no sangue, ao longo dos
dias…
15

Sinais analógicos e digitais
Sinais Analógicos:
 Sinais analógicos são aqueles cuja amplitude
instantânea varia continuamente, podendo
assumir qualquer valor entre um mínimo e um
máximo.
Sinais Digitais:
 Sinais digitais são aqueles cujos valores são
significativos em apenas certos instantes,
discretos, do tempo –e então apenas podem
assumir um de dois valores, simbolicamente “0” e
“1”.
16

Sinais analógicos e digitais
17

Dados Discretos
 O termo ‘digital’ está associado a tudo aquilo
que pode ser representado por valores discretos
(como 0,1,2,3,...) e/ou trabalha com esses tipos de
valores.
18

Dados Discretos
 Como os computadores ditos ‘digitais’ trabalham
com a base binária (0,1) o termo ‘digital’ neste
âmbito fica normalmente restringido a tudo
aquilo que se refere aos valores 0 e 1 ou a dois
quaisquer valores ou estados que lhes podem
estar associados.
19

Dados Contínuos ou Analógicos
 Em contrapartida, o termo ‘analógico’ refere-se a
tudo aquilo que pode ser representado por
valores contínuos e/ou trabalha com esses tipos
de valores.
 Vamos ver em que medida estes termos se
relacionam entre si e com o que nos interessa
neste momento.
20

Dados e sinais digitais e analógicos
 Os termos ‘digital’ e ‘analógico’, no contexto das
comunicações de dados, podem aplicar-se a:
Dados
Sinais
Transmissões
21

Dados
Dados analógicos tomam valores contínuos
dentro de um determinado intervalo. O
exemplo mais comum é o da voz. Também o
são vídeos, temperaturas, pressões, etc.
Dados digitais tomam valores discretos. São
exemplo caracteres de texto e números
inteiros. Também todos os dados armazenados
e tratados por computadores digitais estão
nesta forma.
22

(5/7)
Sinais
Digitais - sinais com apenas duas amplitudes
que deste modo codificam os bits (0 e 1) que
transportam.
Analógicos - sinais cujas amplitudes e/ou
frequência são usadas para codificar os bits da
informação transmitida.
23
0 0 0
1 1
1 0

Dados e sinais digitais e analógicos (6/7)
Dados e sinais
Sinais analógicos
Dados analógicos
Voz  Telefone  Sinal analógico
Dados digitais
Ficheiro binário MODEM  Sinal analógico
Sinais digitais
Dados analógicos
Sinal analógico CODEC  Sinal digital
Dados digitais
Dados digitais  Transmissor digital  Sinal digital
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Transmissões
Analógicas – são um meio de transmitir sinais
analógicos (como voz ou dados digitais
modulados por um MODEM). O sinal, ao longo
do canal, perde energia e fica distorcido. Por
isso, usam-se amplificadores que recuperam a
energia mas não a forma original; pelo
contrário, aumentam a distorção.
25

(7/7)
Transmissões
Digitais – são um meio de transmitir sinais
digitais, binários no nosso caso. O sinal, ao
longo do canal, perde energia e fica distorcido.
Mas aqui usam-se repetidores que lêem o
padrão de 0’s e 1’s do sinal e reenviam-no num
sinal ‘limpo’ e com a energia inicial.
26

Distorção de sinal
Perda de forma do sinal durante a transmissão.
27

Atenuação de sinal
Perda de amplitude do sinal ao longo da
transmissão. Pode obrigar ao uso de repetidores
para corrigir essa perda.
28

Vantagens do sinal digital
29
 Maior imunidade ao ruído e à distorção;
 Integração de sistemas;
 Maior segurança e privacidade;
 Percorrem maiores distâncias;
 Mais rápido;
 Baixo custo;

Codificação e encriptação
30
Codificação
 Necessária para converter sinais analógicos em digitais,
incluindo o sincronismo de clock, indispensável para a
transmissão síncrona.
Encriptação
 Consiste na codificação da mensagem, de modo a garantir
que essa mensagem não é lida por qualquer pessoa que
não conheça a chaves de encriptação.
 É a chave de encriptação que permite a codificação e
descodificação da mensagem.

Codificação e modulação
Para transmitir os bits de um computador para
outro há que definir ao nível físico o formato
que eles devem assumir nisso consiste a
codificação.
No caso em que os sinais a transmitir tenham
de ser convertidos do formato digital para o
formato analógico há que proceder a
operações de Modulação. A operação inversa é
chamada Desmodulação.
 Os dispositivos que realizam estas operações são
conhecidos como Modems
31

Conversão digital-analógico
Modulação
32

Modulação
33
 Modulação é a modificação de um sinal
eletromagnético inicialmente gerado, antes de ser
irradiado, de forma que esta transporte
informação sobre uma onda portadora
 Três principais tipos de modulação:
 Modulação em amplitude (AM)
Amplitude da onda varia de acordo com o sinal
 Modulação em fase (PM)
a onda portadora é modulada por variação da fase de
acordo com o sinal
 Modulação em frequência (FM)
A frequência da onda varia de acordo com o sinal.

Modulação
34
 O processo básico das telecomunicações consiste em
adicionar o sinal das informações que se deseja transmitir
ao sinal de transmissão (portadora), ou seja, uma
modulação. No recetor, deve ocorrer o processo inverso,
isto é, o sinal original deve ser separado do sinal recebido
por um circuito demodulador (ou detetor).
 A transmissão de rádio é feita através da difusão de ondas
eletro-magnéticas. Estas são transmitidas no ar mais
eficientemente em altas frequências do que em baixas
frequências.

Modulação
35
 Isso porque, de modo geral, o tamanho da antena que deve
receber um sinal de rádio é diretamente proporcional ao
comprimento de onda transmitida.
 Se fosse desejado transmitir ondas com frequências
equivalentes às frequências de voz (da ordem de 80hz a
1500Hz, seriam necessárias antenas de proporções
gigantescas (alguns quilômetros de comprimento). Por este
motivo, foi necessário encontrar alguma forma de transmitir
as informações usando ondas de alta frequência.

Modulação
36
 Outra necessidade atendida pela modulação de ondas foi a
necessidade de se compartilhar um meio de transmissão, no caso o
ar, entre um número de transmissores. Para alcançar este objetivo,
basta usar a mensagem para modular ondas de frequências
diferentes. Desta forma, o recetor pode "selecionar" uma
frequência para demodular retirando assim a informação apenas
de um transmissor. Isto é exatamente o que fazemos quando
selecionamos uma estação de rádio ou um canal de televisão.
 A solução foi justamente modular as ondas de alta frequência de
modo que a informação a ser transmitida esteja contida nestas
ondas e possam ser transmitidas eficientemente pelo ar. Esta
informação poderia ser facilmente recuperada num recetor de
rádio, através de um processo chamado demodulação.

Modulação (Exemplo)
37
 Sabendo que o comprimento de onda = v.T onde v é
equivalente à velocidade da luz no vazio v= 3 x 108 ms-1 e
que T é o período da onda a transmitir, verifique qual o
tamanho mínimo da sua antena (L) de modo a que consiga
receber um sinal de frequência (f) 100 Hz.
 Resolução
Sabendo que: T =
1
𝑓
=
1
100
= 0,01 𝑠
Se v = 3 x 108 ms-1
Então, = v.T = 3 x 106 m
Como o tamanho da antena tem de ser pelo menos um
décimo do comprimento de onda tem L =

10
=
3 x 105 m = 300 Km

Modulação(Exemplo)
38
 Sabendo que o comprimento de onda = v.T onde v é
equivalente à velocidade da luz no vazio v= 3 x 108 ms-1 e que T
é o período da onda a transmitir, verifique qual o tamanho
mínimo da sua antena (L) de modo a que consiga receber um
sinal de frequência (f) 100 Hz, mas modelando este sinal (100
Hz) na faixa de frequência FM (88 MHz a 108 MHz) teríamos
uma antena:
 Resolução
Sabendo que: T =
1
𝑇
=
1
100×106 = 0,00000001 𝑠 = 1x 10-8 s
Se v = 3 x 108 ms-1
Então, = v.T = 3 m
Como o tamanho da antena tem de ser pelo menos um décimo
do comprimento de onda tem L =

10
= 0,3 m

Modulação
39

Modulação
40

Modulação
41

Modulação
42

Modulação
43

Modulação em Amplitude (AM ou ASK)
 Neste tipo de modulação modifica-se o valor da amplitude de um
sinal de acordo com o valor a codificar (0 ou 1), mantendo-se
inalterada a frequência e a fase.
 Seguidamente este sinal codificado é adicionado à portadora de
transmissão que é enviada.
 O recetor efetua o processo inverso recuperando a informação
enviada.
 Esta modulação é sensível aos vários tipos de ruído obrigando à
emissão de maiores potências.
44

Modulação em Amplitude (AM ou ASK)
45

Modulação em Frequência (FM ou FSK)
 Neste tipo de modulação, altera-se a frequência de acordo com os
valores do sinal digital, mantendo-se inalterável a amplitude e a
fase.
 Por exemplo, segundo o CCITT, atribui-se a frequência superior ao
zero (0), alterando-se a frequência para um valor inferior quando se
tiver de modular o um (1); seguidamente este sinal codificado é
adicionado à portadora de transmissão que é enviada. O sinal
analógico terá dois valores de frequência (f1 e f2 ) para representar
os bits 0 e 1.
 O recetor efetua o processo inverso recuperando a informação
enviada, tal como na modulação AM.
 Esta modulação resiste melhor a perturbações, tendo um bom
rendimento de modulação/demodulação, assim como simplicidade
na tecnologia necessária.
46

47

48

Modulação em Fase (PM ou PSK)
 Neste tipo de modulação é a fase da portadora que varia de
acordo com as transições dos valores digitais a codificar,
mantendo-se inalterável a amplitude e a frequência
 O sinal codificado é adicionado à portadora de transmissão que é
enviada. O recetor efetua o processo inverso recuperando a
informação enviada.
 Tem também um bom rendimento de modulação sofrendo baixa
influência dos ruídos.
49
00 <==> Fase de
45º
01 <==> Fase de
135º
11 <==> Fase de
225º
10 <==> Fase de
315º

50

51
 http://www.dainf.ct.utfpr.edu.br/~pelisson/redes/modulac.htm
 http://eletroncom.xpg.uol.com.br/doc_eletron_demoduladores.htm
l
 http://radiofonia.com.sapo.pt/Sistemas_radio.html

Conversão analógico – digital
52
 A digitalização de um sinal analógico é composta
por três fases:
 Amostragem
 Quantização
 Codificação

Amostragem
53
 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.
 A metade da frequência de amostragem é
chamada frequência de Nyquist e corresponde ao
limite máximo de frequência do sinal que pode ser
reproduzido.

Amostragem
54
 Como o sinal analógico é continuo no tempo e
em nível, contem uma infinidade de valores. E
como o meio de comunicação tem banda
limitada, somos obrigados a transmitir apenas um
certa quantidade de amostras deste sinal, como
enunciado anteriormente no Teorema de Nyquist.

 É obvio que quando maior a frequência de
amostragem, mais fácil será reproduzir o sinal,
mas haverá desperdício de banda ocupada sem
nenhuma melhoria na qualidade.

Amostragem
55

Amostragem
56
http://www.qsl.net/py4zbz/teori
a/digitaliz.htm#amostragem

Amostragem
57
 O circuito que permite amostrar o sinal é uma simples chave que se fecha por
um brevíssimo instante, na cadencia da freqüência de amostragem. Por ex. se a
freqüência de amostragem for de 8 kHz, a chave se fecha 8000 vezes por
segundo, ou seja, a cada 125 micro segundo. Como a chave se fecha por um
tempo extremamente curto, teremos na sua saída um sinal em forma de pulsos
estreitos, com amplitude igual ao valor instantâneo do sinal, chamados pulsos
PAM (pulsos modulados em amplitude)
A figura seguinte mostra um sinal senoidal sendo amostrado com taxas
próximas ao limite.
Em cima, amostragem com freqüência maior que duas vezes a do sinal : ha
amostras suficientes para que o sinal possa ser reproduzido sem erro de
aliasing. (lembramos que fam = 1 / Ta)
No meio, a taxa de amostragem é igual a duas vezes a freqüência do sinal : não
é possível a sua reprodução pois o sinal PAM vale zero. ( obs.: se houvesse
defasamento dos pontos de amostragem, haveria sinal PAM, porem com
amplitude errada, a não ser que por coincidência os pontos caíssem nos picos
da senoide, donde a necessidade do "maior que o dobro" no Teorema de
Nyquist.
Em baixo, a freqüência de amostragem é menor que o dobro da freqüência do
sinal : a quantidade de amostras é insuficiente e o sinal reproduzido estará
errado, em vermelho na figura. Este erro é causado pelo fenômeno de aliasing.

Amostragem
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 É o processo que permite a retenção de um conjunto finito de
valores discretos dos sinais analógicos.
 Como um sinal analógico é contínuo no tempo e em amplitude
e contém um número infinito de valores, existe a necessidade
de amostrar o sinal analógico.
 Na prática, para se amostrar um sinal analógico multiplica-se
este por um impulso elétrico em intervalos de tempo iguais.
Desta forma, no instante do impulso é obtido o valor,
correspondente da amostra do sinal analógico. Estes valores
são designados por pulsos PAM (Pulse Amplitude Modulation),
ou seja, pulsos modelados em amplitude.

Quantização
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 Agora que temos o sinal analógico amostrado, em forma
de amostras ou pulsos PAM, ainda analógicos, precisamos
quantificar (ou quantizar) esta infinidade de valores
possíveis em outros que passam ser representados por uma
quantidade finita de bits, para obter um sinal digital.
 Cada amostra ou pulso PAM é transformada em uma
quantidade predefinida de n bits.
Por exemplo, com n = 8 bits é possível representar 256
valores diferentes (0 a 255).
Para facilitar, vamos supor que os pulsos PAM são limitados
entre 0 e 255 Volts.

Quantização
60
 Um pulso qualquer pode ter como valor real 147,39 V, mas
terá de ser quantizado como tendo 147 V ou 148 V, pois não é
possível representar 147,39 com 8 bits. O valor quantizado
(para mais ou para menos) depende dos valores dos níveis de
decisão no projeto do ADC.
Teremos então um erro, no caso de -0,39 V ou +0,61 V
respetivamente, chamado erro de quantização. Esta falta ou
excesso no valor do sinal provoca o surgimento de um sinal
aleatório, chamado ruído de quantização. Se prova
matematicamente que a máxima relação sinal/ruído de
quantização possível é da ordem de: S/N max = 6n ,
onde n é o numero de bits.

Quantização
61
Como quantizar valores de tensão negativos ? Também
existem varias formas.
O exemplo seguinte mostra o caso para arquivos digitais de
sons no formato *.WAV com 8 bits :

Quantização
62
O eixo vertical da figura é
graduado no valor das amostras
quantizadas com 8 bits : 0 a
255.
O eixo de tensão, 0 Volts,
é deslocado (off-set) para 128.
Podemos assim representar
valores negativos de -1 até -
128 com 127 até 0
respetivamente, sem
necessidade de sinal.
A forma de onda quantizada acima, no formato decimal é
:118,135,130,138,151,165,179,179,182,195,179,144,109,78,51,37,39,62,97,123.
O que representa os seguintes valores quantizados de tensão (em V), supondo delta
Vmax=255 V.
-10,+7,+2,+10,+23,+37,+51,+51,+54,+67,+51,+16,-19,-50,-77,-91,-89,-66,-31,-5 .

Quantização
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 Depois de amostrado o sinal analógico, sob a forma de
amostras ou impulso PAM é preciso quantizar ou quantificar a
infinidade de valores que a amplitude do sinal apresenta. O
circuito eletrónico que efetua esta conversão designa-se por
conversor analógico-digital (A/D).
 Quantizarum sinal PAM significa atribuir-lhe um determinado
valor numa gama de níveis. Assim, por exemplo, um sinal com
uma amplitude de 8,3 V poderia ser quantizadopara um
valor inteiro acima ou abaixo dele.

Codificação
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 A codificação é o processo pelo qual os valores
quantizados são convertidos (codificados) em
bits.
 Exemplo: 15(10)= 1111(2)

65

66
http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/quantiz.h
tm

Grandezas e Medidas
Decibel
Largura de banda
Throughput
Bit rate
67

…:::Unidade de medida:::…
O decibel é uma unidade adimensional, logo não tem unidade de medida.
Decibel
 O decibel(dB) é mais conhecida como medida de intensidade do som,
porém, também é utilizada para descrever todos os sinais de rede,
sejam ondas de voltagem em cobre, impulsos óticos em fibra ou micro-
ondas num sistema sem fios.
 O DB mede a perda ou ganho de potência de uma onda.
 O decibel (dB) é uma medida da razão entre duas quantidades, sendo
usado para uma grande variedade de medições em acústica, física e
eletrónica. O decibel é muito usado na medida da intensidade dos sons.
68

…:::Unidades de Medida:::…
Largura de banda é a medida da faixa de frequência, em hertz, de um sistema ou sinal.
 A largura de banda é um conceito central em diversos campos de
conhecimento, incluindo teoria da informação, rádio, processamento de
sinais, eletrónica e espectroscopia. Em rádio a comunicação corresponde à
faixa de frequência ocupada pelo sinal modulado. Em elctrónica
normalmente corresponde à faixa de frequência na qual um sistema tem
uma resposta em frequência aproximadamente plana.
 A Largura de Banda ou Bandwidth(em inglês) A largura de banda de um
canal é definida como a diferença entre a frequência mais alta e a mais
baixa que o canal pode realmente transmitir.
 Todas as medidas de Largura de Banda são basicamente feitas em bits por
segundo (bps).
69

Throughput
 Throughput é a quantidade de dados transferidos de um lugar para
outro, ou a quantidade de dados processados num determinado
espaço de tempo, pode-se usar o termo throughput para referir-se a
quantidade de dados transferidos num disco rígido ou numa rede.
 Exemplo: Quando contratamos um serviço da Internet a um ISP é-nos
fornecida uma certa largura de banda, por exemplo 2Mbit/s, mas nunca
se dispõe realmente desse valor. O verdadeiro valor chama-se
Throughput, que pode ser traduzido como a taxa de transferência
efetiva de um sistema de transmissão, ou ainda como a quantidade de
dados transferidos por unidade de tempo.
71

Throughput
 Existem dois fatores que podem influenciar o throughput:
 - A frequência máxima de transmissão (limitada pelo tipo de canal
utilizado)
 Imagine que queremos fazer download de um ficheiro que se encontra
num servidor em França. Desde lá até ao nosso PC passamos por vários
tipos de infra estruturas de rede contendo vários tipos de
equipamentos (uns mais lentos outros mais rápidos). Essas infra
estruturas podem ser cabos de cobre, fibra ótica ou mesmo
comunicação sem fios. Cada um deles, dependendo do meio que utiliza
para propagar a informação (cobre, ar, fibra), conta com diferentes
frequências máximas de transmissão, que por sua vez influencia a
capacidade de dados transferidos por unidade de tempo ( throughput).
Quando a informação chega ao nosso PC, já passou por várias redes,
inclusive por algumas bem mais "lentas" do que aquela fornecida pelo
ISP.
72

Throughput
 Existem dois fatores que podem influenciar o throughput:
 - A taxa de erro do canal. Genericamente, quando se usam cabos de
cobre para a transmissão, a taxa de erros é bastante elevada. Assim, é
necessário adicionar cabeçalhos de controle de erros à informação que
está a ser transmitida. Estes são, para todos os efeitos, mais informação
adicionada ao que pretendemos transmitir , logo levará mais tempo a
realizar-se a transferência. Por outro lado, os cabeçalhos serão alvo de
verificação de erros por parte do recetor o que provoca atrasos na
transferência. Os problemas aqui citados são responsáveis pela redução da
largura de banda efetiva do canal ( throughput).
73

Bitrate significa taxa de bits ou taxa de transferência de bits.
Nas telecomunicações e na computação, o bitrate é o
número de bits convertidos ou processados por unidade de
tempo.
…:::Unidades de Medida:::…
O bitrate é medido em 'bits por segundo' (bps ou b/s), muitas vezes utilizado em conjunto com um prefixo SI , como
kbps, Mbps, Gbps, etc.
De acordo com o seguinte:
•1.000 bps = 1 kbps (1 kilobit ou mil bits por segundo)
•1.000.000 bps = 1 Mbps (1 megabit ou 1 milhão de bits por segundo)
•1.000.000.000 bps = 1 Gbps (1 gigabit ou mil milhões de bits por segundo)
74

 Bitrate, é um medida que determina a quantidade de dados
transmitidos numa determinada quantidade de tempo. Este
termo é utilizado principalmente quando se fala em
distribuição digital de vídeo e música.
 Normalmente é medida em kbit/s. Músicas ou vídeos que
utilizam uma quantidade maior de kbit/s tendem a ter uma
qualidade maior do que aquelas com menor quantidade.
75

76
 Bit rate significa a taxa de bits.
 É o número de bits convertidos ou processados por unidade de tempo.
 Podemos fazer a analogia ao conta-quilómetros de um carro, a velocidade que o
conta quilómetros marca é a velocidade que o automóvel tem naquele instante
de tempo. Da mesma forma o bit rate é a velocidade com que os bits são
convertidos ou processados por unidade de tempo.
 É medido em “bits por segundo” (bps ou b/s), muitas vezes utilizado em
conjunto com um prefixo SI, como kbps, Mbps, Gbps, etc., de acordo com o
seguinte:
 1.000 bps = 1 kbps (1 kilobit ou mil bits por segundo)
 1.000.000 bps = 1 Mbps (1 megabit ou 1 milhão de bits por segundo)
 1.000.000.000 bps = 1 Gbps (1 gigabit ou mil milhões de bits por
segundo)
 O bit rate útil de uma comunicação refere-se à capacidade de transferência de
um canal excluindo os dados de controle transmitidos (para correcção de erros,
etc).
 Por vezes o bit rate é utilizado como grandeza de medida para codificar
ficheiros multimédia. são os casos dos ficheiros Mp3, Divx, RMvb, etc.

Técnicas de codificação
 O que é?
 Codificação significa a modificação de
características de um sinal para torná-lo mais
apropriado para uma aplicação específica, como
por exemplo:
 Transmissão ou armazenamento de dados.
77
https://sites.google.com/site/redesdecomunicacaonivel3/home/r
edes-de-comunicacao-1

códigos de transmissão
 Os códigos de transmissão podem classificar-se de vários pontos de
vista:
 » Polaridade:
 – Códigos Unipolares - os impulsos têm uma única polaridade; em
códigos binários os dois estados são representados por um impulso e
pela ausência de impulso
 – Códigos Polares - os impulsos apresentam polaridade positiva e
negativa, podendo ainda um estado ser representado pela ausência de
impulso
78

Principais Técnicas de Codificação
Non return zero (NRZ)
Return to Zero(RZ)
Manchester
79

Non return zero (NRZ)
80
 Non Return Zero (NRZ): Existem dois níveis de tensão ou
corrente, para representar os dois símbolos digitais (0 e 1). É
a forma mais simples de codificação e consiste em associar
um nível de tensão a cada bit: o bit 1 será codificado sob a
forma de uma tensão elevada e o bit 0 sob a forma de uma
tensão baixa ou nula. Significa que tem o DutyCycle de
100%.

NRZ Unipolar
81
 Esta técnica de codificação é a maís simples (única
vantagem). Os limites da onda estão sempre entre 0 e 1 e
tomam o valor de 1 quando o bit é 1 e quando o bit a
codificar é 0 toma o valor de 0.
0

NRZ Unipolar
82
 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. Em muitos tipos de
codificação, um nível de tensão representa o nível binário zero e o outro nível de
tensão representa o nível binário 1. 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
 Este tipo de codificação apresenta alguns problemas, como por exemplo, a
componente DC não nula e as longas sequências de 0’s e 1’s determinam que
facilmente perca o sincronismo.
 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.

Porque é indesejável a
componente DC não nula???
83
 Alguns esquemas de codificação de linha não eliminam a componente DC
de corrente contínua (frequência zero) residual na linha.
 A componente DC é indesejável por duas razões. Primeiro, se este sinal
tiver que passar através de um sistema que não permite a passagem da
componente DC (tal como um transformador), o sinal é distorcido e pode
criar erros na saída. Segundo, a componente DC é energia extra inútil
residente na linha. A figura mostra dois esquemas de codificação de linha.
 No primeiro há uma componente DC, as tensões positivas não são
canceladas por tensões negativas.
 No segundo esquema não há nenhuma componente DC residual, as
tensões positivas são canceladas pelas tensões negativas.
 O primeiro esquema não passa adequadamente através de um
transformador, já o segundo não encontra problemas em passar.

NRZ Polar
84
 Este tipo de codificação apresenta as mesmas vantagens e
desvantagens do NRZ Unipolar.
 Os limites da onda nesta codificação e -1 e 1. 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.
0

NRZ Bipolar (AMI)
85
 Os limites da onda neste tipo de codificação 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.
 Esta técnica de codificação resolve o problema relativo à
componente DC mas sofre igualmente a perda de sincronismo com
facilidade.
 Era utilizado nas interfaces RDIS.

Return to Zero (RZ)
86
 Return to Zero (RZ): Na codificação RZ o nível de
tensão ou corrente retorna sempre ao nível zero após
uma transição provocada pelos dados a transmitir.
Geralmente um bit é representado por um nível
elevado, mas a meio da transmissão do bit o nível
retorna 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.

RZ Unipolar
87
 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, os valores só têm metade do
tempo bit(Duty Cycle= 50%).
 Este tipo de codificação apresenta as mesmas vantagens
e desvantagens do NRZ unipolar com a agravante de que
utiliza, como já foi referido, o dobro da largura de banda.
 É usado nas mesmas aplicações que o NRZ unipolar.
0

RZ Polar
88
 Os limites da onda neste tipo de codificação estão sempre
entre -1 e 1. A onda toma valor 1 quando o bit a codificação é
1 e toma valor -1 quado o bit a codificar é 1 e toma valor -1
quando o bit a codificar é 0. No entanto permanecem nesses
valores metade do tempo (Dutycycle= 50%)

RZ Bipolar (AMI)
89
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
 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 bipolar

RZ Bipolar (AMI)
90
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
 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 bipolar

Manchester
91
 Este código de linha, à semelhança do RZ, também
apresenta um Duty Cicle 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 recetor e ter a
capacidade de deteção de erros.
 Existem 2 tipos de codificações Manchester:
 Manchester
 Manchester Diferencial

Manchester Normal
92
 Os limites da onda deste tipo de codificação estão entre 1 e
-1. Neste código de linha, as decisões são sempre tomadas
a meio de cada bit. Assim as transições entre 0->1 e 1->0
ocupam a largura de um bit desde o meio do bit anterior
até ao meio do bit seguinte. As restantes transições, 0->0 e
1->1, ocupam apenas meio bit. É usado em Ethernet.

Manchester Diferencial
93
 Os limites da onda neste tipo de codificação estão entre -1 e 1, à
semelhança do anterior. As decisões são sempre tomadas a meio de
cada bit. A diferença aqui reside apenas, nas transições entre bits
serem codificadas de forma diferença do anterior. Assim, as
transições entre 0->1 e 1->1 ocupam a largura de um bit desde o
meio do bit anterior até o meio do bit seguinte. As restantes
transições, 0->0 e 1->0 ocupam apenas meio bit. É utilizado em
Token Ring.

Manchester Diferencial
94  Para descobrirmos no Manchester Diferencial qual é o sinal
transmitido, precisamos saber também qual era o estado anterior
do sinal.
 Um "1" é representado fazendo a primeira metade do sinal igual à
última metade do sinal anterior e um "0" é representado fazendo a
primeira metade do sinal ser diferente da segunda metade do sinal
anterior. Ou, em outras palavras, se no começo do sinal houve
mudança de sinal, é 0 e se não houve, é 1.
 Perceba que mesmo que o sinal seja invertido, por meio desta
codificação, os nós poderão se comunicar sem problemas. Afinal, o
que importa é a transição, não a polaridade.

Exercício
95

Exercício
96

Exercício
97

Exercício
98

Exercício
99

Exercício
10
0

Exercício
10
1

Exercício
10
2

10
4
Classificação dos Códigos de Transmissão (2/
» NRZ-L (Non Return to Zero - Level)
– Usa dois níveis de sinal para representar 0 e 1 (codificação absoluta)
– O nível do sinal permanece constante durante o intervalo de um bit
» NRZ-I (Non Return to Zero - Inverted)
– Mudança de nível representa 1
– Codificação diferencial
Imune a inversões de polaridade
Binário NRZ (Non Return to Zero)

10
5
Classificação dos Códigos de Transmissão (3/
♦ Manchester
» Transição no meio de cada bit
– 1: transição ascendente
– 0: transição descendente
♦ Manchester Diferencial
» Transição no meio de cada bit
» Diferencial
– 0: transição no início do bit
– 1: ausência de transição no início do
bit
Bifásicos

Multiplexação (1/3)
 Consiste na operação de transmitir varias comunicações diferentes ao
mesmo tempo através de um único canal físico; o dispositivo que
efectua este tipo de operação chama-se Multiplexador. .
106
MULTIPLEXER
n entradas
DEMULTIPLEXER
n saídas
1 ligação
n canais

 Pode ser conseguida por multiplexação em frequência,
em que cada sinal é modulado por uma portadora com
frequência diferente. A largura de banda do canal tem de
ser maior do que as somas das larguras de banda dos
vários canais.
10
7
M
U
X
Emissor 1
Emissor 2
Emissor 3
Canal 1 (f1)
Canal 2 (f2)
Canal 3 (f3)
M
U
X
Receptor 1
Receptor 2
Receptor 3

 Pode ser conseguida por multiplexação por divisão
no tempo, através de diferentes algoritmos, mas
todos com uma base comum: a de, durante uma fatia
de tempo, a largura de banda do meio de transmissão
estar ocupada por uma dada transmissão.
10
8
M
U
X
Emissor 1
Emissor 2
Emissor 3
M
U
X
Receptor 1
Receptor 2
Receptor 3
C
a
n
a
l
1
C
a
n
a
l
2
C
a
n
a
l
3
C
a
n
a
l
1
C
a
n
a
l
2
C
a
n
a
l
3
C
a
n
a
l
1
C
a
n
a
l
2
C
a
n
a
l
3

Transmissões síncronas e assíncronas (1/2)
Síncrona
Que ocorre a intervalos
regulares entre o emissor e
o receptor. Existe uma
linha comum entre ambos
pela qual corre um sinal de
relógio digital, que assim
coloca ambos em sintonia.
É a norma para redes
locais.
109

Transmissões síncronas e assíncronas (2/2)
Assíncrona
Que não é sincronizada;
obriga a que cada pacote
de dados se identifique e
assinale o seu início e fim.
Usa-se nas ligações entre
dois computadores
através de um cabo série
ou na ligação a terminais.
110

11
1
DETECÇÃO DE ERROS
Detecção de erros é a capacidade de detectar erros causados por ruído ou outras causas
durante a transmissão de um emissor para um receptor.
CORRECÇÃO DE ERROS
Correcção de erros, para além da detecção do erro, permite a sua correcção.
TÉCNICAS DE DETECÇÃO E CORRECÇÃO DE ERROS

11
2 CORRECÇÃO DE ERROS
IMPLEMENTAÇÃO
Há duas formas de implementar um sistema de correcção de erros:
* Pedido Automático de Repetição ou ARQ (Automatic repeat request[1]):
O transmissor envia os dados e um código de detecção de erros, que permite que o receptor
detecte a existência de erros.
Se não encontrar erros, envia uma mensagem (um ACK, ou seja, aviso de recepção) ao emissor.
Se o emissor não receber o ACK, então é porque a mensagem continha erros e é automaticamente
re-transmitida.
* Correcção Adiantada de erros ou FEC (Forward error correction[2]):
O emissor codifica os dados com um código de correcção de erros e envia a mensagem.
O receptor descodifica a mensagem que recebe para a forma "mais provável" ou seja, os códigos
são implementados de forma a que a quantidade fosse necessária uma quantidade de ruído
"improvável" para que a mensagem chegasse errada ao receptor.

11
3 Paridade de Caractere
Esta técnica consiste em acrescentar um bit extra ao caractere, isto é,
emprega a técnica de paridade que pode ser paridade par ou paridade
ímpar
Além dos oito bits de caráctere que são gerados, a estação transmissora
adiciona um bit de paridade para cada carácter e a soma desses nove bits
deverá manter-se sempre ímpar ou par, dependendo da técnica de paridade
empregada.
Carácter Bit de Paridade Sequência a Transmitir
1000100 0 10001000
1110000 1 11100001
Carácter Bit de Paridade Sequência a Transmitir
1000100 1 10001001
1110000 0 11100000
Exemplos:
Paridade Par:
Paridade Ímpar:

11
4
O equipamento transmissor calcula o bit de paridade para cada caractere
transmitido.
O receptor calcula um novo bit de paridade em cima dos bits recebidos e
compara este bit com aquele enviado pelo transmissor.
Se forem iguais, a transmissão é considerada correcta; se não; haverá
necessidade de retransmissão do carácter.
Caso haja um número par de bits com erro, esta técnica não consegue
detectar, pois a verificação de bits "1"s do caractere recebido
permanecerá par ou ímpar, de acordo com o método, satisfazendo ao
método do bit de paridade.

11
5
CRC - CYCLIC REDUNDANCY CHECKING
O método CRC (Cyclic Redundancy Checking), embora use uma técnica
mais complexa, é bem mais eficiente que os anteriores.
A técnica de verificação cíclica é executada por ambas as estações
transmissora e receptora e consiste na divisão de todos os bits de um bloco
por um valor binário constante (polinómio gerador).
O quociente é desprezado e o resto desta operação será o carácter de
verificação que será transmitido.
O CRC, também conhecido como método de detecção polinomial, é um
processo de verificação de erros sofisticado que os anteriores, permitindo
que se detecte praticamente a ocorrência de qualquer grupo de erros.

11
6
Na transmissão
1º - Os dados de informação a serem transmitidos são transformados num
polinómio D(x), em função dos “0"s e "1"s.
2º - Ao polinómio D(x) será adicionado no fim; o mesmo número de zeros
quanto o grau do polinómio gerador G(x).
3º - Fazemos a divisão do polinómio D(x) por G(x).
4º - O resto desta divisão R(x) será adicionado no fim da transmissão de D(x).
Na recepção
1º - Os dados recebidos serão divididos pelo mesmo polinómio gerador G(x).
2º - Se o resto desta divisão for igual a zero, significa que não houve erros na
transmissão; caso contrário, foi detectado erro na transmissão, sendo
necessário a retransmissão da informação enviada anteriormente.

11
7
Exemplo:
D(x)=x7+x5+ x4+x2+x1 , ou seja: 10110110
G(x)= x4+ x3+x0 , ou seja: 11001
Polinómio de 4º grau temos que adicionar 4 bits 0 a D(x)
Caso o receptor tivesse recebido a seguinte mensagem 101101110111, a
divisão pelo polinómio gerador não daria zero, como tal iria pedir a
retransmissão da mensagem
Checksum
O checksum de uma mensagem é uma soma aritmética de certos
componentes da mensagem - por exemplo a soma de todos os bytes
que a compõem.
Esta soma é enviada pelo emissor e recalculada no receptor, para ser
comparada com a soma enviada. Se não forem coincidentes, indica que
houve um erro na transmissão.

Compressão de Dados
Versus
Compactação de Dados
 São dois processos distintos
 Compressão: reduz a quantidade de bits para representar algum dado
 Compactação: união de dados que não estejam unidos.
 Ex.: Desfragmentação de discos
11
8

Compressão de Dados
 A compressão de dados, como o próprio nome
sugere, é o acto de comprimir dados
 Comprimir algo é torná-lo menor, através de algum
algoritmo de compressão, reduzindo a quantidade de
bits para se representar um dado
 Comprimir dados destina-se também a retirar a
redundância, baseando-se que muitos dados contém
informações redundantes que podem ou precisam ser
eliminadas de alguma forma
 Ex. A sequência ‘AAAAAA’, que ocupa 6 bytes, poderia ser
comprimida para ‘6A’, que ocupa 2 bytes
11
9

Razão de Compressão
Uma das formas de se verificar a eficiência de
um algoritmo é através da razão de compressão
Ela é definida pela porcentagem que o arquivo
comprimido representa em relação ao tamanho
do arquivo não comprimido.
Exemplo: se o arquivo não comprimido possui
100 bytes e o arquivo comprimido resultante
possui 30 bytes, então a razão de compressão
é de 30%, ou 10:3
12
0

Tipos de Compressão
 Existem dois tipos de compressão:
 Compressão sem perda de dados
 Compressão com perda de dados
12
1

Compressão sem Perda de Dados
 Definida como uma operação sem perdas de nenhum dado
 A informação é comprimida através de um algoritmo e, ao descomprimir,
todas as informações são recuperadas
 Exemplo típico: ficheiros bzip, gzip, .gz
 Os mais conhecidos são o .zip ou .rar.
12
2

Compressão sem Perda de Dados
Ela é usada quando é importante que a informação
original e a descompactada sejam idênticas
Ex.: executáveis e documentos texto
E com relação às imagens?
Alguns formatos usam apenas esse tipo. Ex. PNG e GIF*
Outros formatos usam ambos. Ex.: TIFF e MNG
Outros formatos usam algoritmos com perdas. Ex.: .jpeg
12
3

Técnicas de Compressão sem Perda de
Dados
 Antes de se utilizar a técnicas de compressão, é necessário saber qual o tipo
de informação que será compactada
 Texto
 Imagens
 Sons
 Algoritmos de compressão de textos não são eficientes na compressão de
sons
12
4

Compressão com Perda de Dados
Definido como operação que admite alguma
perda de qualidade dos dados
A informação é comprimida por algum
algoritmo e, ao descomprimir, a informação é
diferente da original, mas suficientemente
parecida para que seja útil
Exemplo típico: a maioria das imagens .jpg na
internet em que se percebe uma diminuição
da qualidade próximo das margens ou trocas
de cor na imagem
12
5

Compressão com Perda de Dados
A compressão com perda consegue uma
dimensão menor em disco
Possui, porém, uma qualidade mínima com
relação ao original
Usada habitualmente em sons, vídeos e
imagens, principalmente na troca de
informações pela internet
Vídeos podem ser comprimidos numa razão de 300:1,
perdas imperceptíveis ao ouvido humano;
Sons e imagens são comprimidos numa razão 10:1,
mas imagem tem a qualidade afectada
12
6

Exemplo de Compressão
com Perda
12
7
Imagem
Original (12KB)
Imagem
Comprimida (85%
menos informação,
1.8KB)
Mesma Imagem
Altamente Comprimida
(96% menos informação,
0.56KB)

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