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Camada Física – Parte 2

Agenda

Transmissão

Digital

1. Dados Digitais

2. Dados Analógicos

Analógica

3. Dados Digitais

Dados AnalógicosDigitais

Codificação Linha

Codificação

Bloco

Analógicos

PAM

PCM

Digitais

ASK

FSK

PSK

QAM

Analógicos

AM

FM

Transmissão Digital

Transmissão

Digital

1. Dados Digitais

2. Dados Analógicos

Analógica

3. Dados Digitais

Dados AnalógicosDigitais

Codificação Linha

Codificação

Bloco

Analógicos

PAM

PCM

Digitais

ASK

FSK

PSK

QAM

Analógicos

AM

FM

Transmissão Digital

� Nosso primeiro “problema” é fazer uma transmissão digital para enviar dados digitais

� Lembrando que o objetivo aqui não é entrar em detalhes técnicos (peguem Comunicação Digital!), mas sim evidenciar vantagens de cada solução

� Mas se tudo é digital? Porque preciso converter?� Mas se tudo é digital? Porque preciso converter?

� Arquivos, músicas, fotos e vídeos armazenas num host são apenas uma seqüência de bits

Transmissão Digital

� Unipolar

� Simples e primitivo

� Utiliza só um nível de tensão� Componente DC residual

� Problemas de Sincronização

Transmissão Digital

� Dados Digitais

� Codificação de Linha

Transmissão Digital

� Polar

� Utiliza dois níveis de tensão

� Existem vários Tipos� NRZ–L (NRZ-Level)

� NRZ–I (NRZ-Invert)

� RZ

� Manchester� Manchester

� Manchester Diferencial

Transmissão Digital

� NRZ-L e NRZ-I

� No NRZ-L a representação depende apemas do estado do bit

� Já no NRZ-I, a representação depende do estado anterior

� Quando ocorre um bit 1 o sinal é invertido� Quando ocorre um bit 1 o sinal é invertido

Transmissão Digital

� Manchester

� Utiliza uma inversão no meio de cada estado para representação e sincronização da transmissão

� Bit 1 – transição positiva

� Bit 0 – transição negativa

� Usado na LAN IEEE 802.3 (Ethernet)� Usado na LAN IEEE 802.3 (Ethernet)

Transmissão Digital

� Manchester Diferencial

� Se não houver inversão na transição o bit é 1

� Caso contrário é 0

� Usado na LAN IEEE 802.5 (Token Ring)

Transmissão Digital

� MLT-3 (Multiline Transmission Three Level)

� Parece com o NRZ-I, mas utiliza 3 níveis

� A idéia é simples:

� Quando o bit zero aparece, nada acontece

� Quando o bit 1 aparece� Quando o bit 1 não-zero anterior foi positivo, subtraia V� Quando o bit 1 não-zero anterior foi positivo, subtraia V

� Quando o bit 1 não-zero anterior foi negativo, some V

?

Transmissão Digital

� MLT-3 (Multiline Transmission Three Level)

� Parece com o NRZ-I, mas utiliza 3 níveis

� A idéia é simples:

� Quando o bit zero aparece, nada acontece

� Quando o bit 1 aparece� Quando o bit 1 não-zero anterior foi positivo, subtraia V� Quando o bit 1 não-zero anterior foi positivo, subtraia V

� Quando o bit 1 não-zero anterior foi negativo, some V

Transmissão Digital

Transmissão

Digital

1. Dados Digitais

2. Dados Analógicos

Analógica

3. Dados Digitais

Dados AnalógicosDigitais

Codificação Linha

Codificação

Bloco

Analógicos

PAM

PCM

Digitais

ASK

FSK

PSK

QAM

Analógicos

AM

FM

Transmissão Digital

� Codificação de Bloco

� Desenvolvida para melhorar a performance da codificação de linha

� A idéia é simples:

� Basta substituir blocos n bits por blocos de x bits

� Para isso� Para isso� A seqüência de bits é divida em blocos de n bits

� Os blocos de n bits são substituídos

� É feita uma codificação de linha

Transmissão Digital

� Qual a saída se os bits 000111110000 forem enviados?

� 4B/5B

Transmissão Digital

� 4B/5B

� Utiliza NRZ-I (codificação de linha)

� Utilizado no padrão Ethernet 100Mbps

� Simulação On-line

� http://www.frontiernet.net/~prof_tcarr/4B-5B/applet.html#APPLET5B/applet.html#APPLET

� Com a substituição de blocos de bits, ficarão blocos não alocados que podem ser alocados para controle da transmissão

Transmissão Digital

� 4B/5B

Dados Código Dados Código

0000 11110 1000 10010

0001 01001 1001 10011

Dados Código

Q (Quiet) 00000

I (Idle) 111110001 01001 1001 10011

0010 10100 1010 10110

0011 10101 1011 10111

0100 01010 1100 11010

0101 01011 1101 11011

0110 01110 1110 11100

0111 01111 1111 11101

I (Idle) 11111

H (Halt) 00100

J (start delimiter) 11000

K (start delimiter) 10001

T (end delimiter) 01101

S (Set) 11001

R (Reset) 00111

Transmissão Digital

� Na prática, as duas estratégias são combinadas

Transmissão Digital

Transmissão

Digital

1. Dados Digitais

2. Dados Analógicos

Analógica

3. Dados Digitais

Dados AnalógicosDigitais

Codificação Linha

Codificação

Bloco

Analógicos

PAM

PCM

Digitais

ASK

FSK

PSK

QAM

Analógicos

AM

FM

Transmissão Digital

� Diagrama de Blocos do PCM

Transmissão Digital

Transmissão Digital

� Taxa de Amostragem (Teorema de Nyquist)

� O sinal analógico pode ser reproduzido com um número infinito de amostras

� Segundo Nyquist, a taxa de amostragem deve ser duas vezes a maior freqüência do sinal

� Ou seja para calcularmos a capacidade mínima de � Ou seja para calcularmos a capacidade mínima de transmissão de um sinal digital é necessário multiplicar a quantidade de amostras pela quantidade de bits de cada amostra

Transmissão Digital

� Modos de Transmissão

� Paralela

� Serial

� Síncrona

� Assíncrona

Transmissão Digital

� Transmissão Paralela

� Requer mais de um canal de comunicação

Transmissão Digital

� Transmissão Serial

� Transmissão de dados mais simples

� Utiliza apenas um canal de comunicação

� “Menor velocidade de transmissão”

Transmissão Digital

� Transmissão Serial Assíncrona

� Inserção de bits extras deixa mais lenta

� Mais barata, recomendada para baixas velocidades

Transmissão Digital

� Transmissão Serial Síncrona

� Divisões são ilustrativas

� Requer um relógio de sincronismo confiável

� A sincronização é efetivada na camada de enlace

Transmissão Analógica

Transmissão

Digital

1. Dados Digitais

2. Dados Analógicos

Analógica

3. Dados Digitais

Dados AnalógicosDigitais

Codificação Linha

Codificação

Bloco

Analógicos

PAM

PCM

Digitais

ASK

FSK

PSK

QAM

Analógicos

AM

FM

Transmissão Analógica

� O desafio aqui é transformar os dados digitais em analógicos para prover a comunicação

� Técnica de converter sinais analógicos e digitais em um sinal analógico com uma faixa de freqüência escolhida, chama-se modulação

Transmissão Analógica

Transmissão

Digital

1. Dados Digitais

2. Dados Analógicos

Analógica

3. Dados Digitais

Dados AnalógicosDigitais

Codificação Linha

Codificação

Bloco

Analógicos

PAM

PCM

Digitais

ASK

FSK

PSK

QAM

Analógicos

AM

FM

Transmissão Analógica

� Dados Digitais

� O sinal analógico deve ser alterado de acordo com a variação dos bits

� Lembrem-se que um sinal analógico tem 3 características que o determinam...

Transmissão Analógica

� Modulação de Dados Digitais

� Podemos alterar a amplitude, freqüência e fase

Transmissão Analógica

� Modulação de Dados Digitais

� ASK (Amplitude Shift Key)

Amp. Bits

m 0

M 1

Transmissão Analógica

� Modulação de Dados Digitais

� FSK (Frequency Shift Key)

Freq. Bits

2Hz 0

5Hz 1

Transmissão Analógica

� Modulação de Dados Digitais

� PSK (Phase Shift Key)

Fase Bits

0 0

180 1

Transmissão Analógica

� Modulação de Dados Digitais

� PSK (Phase Shift Key)

� Surgiu a idéia de utilizar mais de duas fases. Por exemplo, se utilizar 0, 90, 180, 270 graus, precisarei de quantos bits para representar cada estado?

Fase Bits

0 0

90 1

180 ?

270 ?

Transmissão Analógica

� Modulação de Dados Digitais

� 4–PSK

Fase Bits

0 00

90 01

180 10

270 11

Transmissão Analógica

� Modulação de Dados Digitais

� 4–PSK

Fase Bits

0 00

90 01

180 10

270 11

Transmissão Analógica

� QAM

� Idéia é combinar ASK–PSK

� Mais utilizada

� Ou seja, a constelação pode ter dois ou mais níveis (amplitudes) para o mesmo grau!

� Utilizada em TV digital e outros sistemas que � Utilizada em TV digital e outros sistemas que necessitam de alta taxa de transferência de informação.

Transmissão Analógica

� QAM

� Represente 101100001000010011110111

Transmissão Analógica

� QAM

� 101 100 001 000 010 011 110 111

Transmissão Analógica

� 16–QAM (Exemplos)

Transmissão Analógica

� Onde o PCM é utilizado?

� Quais são as vantagens e desvantagens das técnicas ASK, FSK, PSK e QAM?

� Próximas aulas

� Modems e Multiplexação

Meios de Transmissão� Meios de Transmissão

� Camada de Enlace