Aula 4 - Inara Ortiz

Redes de Computadores I
Prof.ª Inara Santana Ortiz
Aula 4
Camada Física
Camada Física - Sinais
Funções
●
●
●
●
●
Características físicas (mecânicas e elétricas) das
interfaces e dos meios. Define quais os tipos de meio de
transmissão devem ser utilizados (cabo par tran¸cado,
fibra óptica, cabo coaxial, etc.).
Quantos pinos o conector de rede ter´a e qual ser´a a
finalidade de cada pino;
Representação dos dados: define a codificação dos dados
em sinais (elétricos ou ópticos);
Taxa de transferência dos dados: corresponde ao número
de bits por segundo, isto é, define o tempo de duração de
um bit no meio;
Sincronização dos bits: os relógios do transmissor e do
receptor devem estar sincronizados.
Sinais
Camada Física - Sinais
Sinais
Sistemas computacionais: 1s e 0s representam os dados
binários.
É tarefa da camada física converter cadeia de 1s e 0s em
sinais eletromagnéticos.
Dados e Sinais podem ser analógicos ou digitais.
Camada física - Sinais - Classificação
Sinais - Classificação
Analógico: p o ssu e m u m
número infinito de valores
distribuídos numa faixa
(contínua), por exemplo os
números inteiros.
Digital: possuem apenas um
número limitado de valores
(discretos), por exemplo 1 e 0;
Camada física – Sinais - Propriedades
2 cm
Sinais - Propriedades
Período e o intervalo de tempo que uma onda leva para
completar um ciclo, medido em segundos;
Frequência é o número de períodos num intervalo de tempo de
1 segundo. A frequência é expressa em hertz (Hz).
Amplitude é uma medida negativa e positiva da magnitude de
oscilação de uma onda
Amplitude
Camada física – Sinais - Propriedades
Camada física – Sinais - Propriedades
A maioria dos sinais digitais não são periódicos (por um tempo
repete um determinado padrão). Sendo assim, os termos
período e frequência não são apropriados.
Para descrever estes sinais são utilizados:
Intervalo de sinalização: é tempo necessário para enviar um
único bit;
Número de bits por segundo (bps): é a quantidade de bits
enviados num tempo de 1s.
Sinais - Largura de Banda
Camada física – Sinais – Largura de Banda
A largura de banda é uma propriedade de um meio físico.
Para sinais analógicos ela corresponde a diferença entre a
maior e a menor frequência que um meio pode transmitir
satisfatoriamente (perdas abaixo da metade da potência inicial
do sinal). Ela é expressa em hertz (Hz);
Para sinais digitais ela é o número máximo de bits por segundo
que um meio pode transmitir. A unidade é bits por segundo
(bps).
Camada física – Sinais – Deficiências de Transmissão
Deficiências de Transmissão
Os sinais viajam através dos meios de transmissão (cabo de par
trançado, fibra óptica, cabo coaxial, etc.), que não são perfeitos.
Estas imperfeição causam prejuízo de sinal.
Isto significa que o sinal no início da transmissão não é o
mesmo do que o sinal no final da transmissão. O que é enviado
não é o que é recebido.
Camada física – Sinais – Deficiências de Transmissão
Um exemplo de causas de deficiência em uma transmissão é o
Atenuação, que significa perda de energia.
Quando um sinal viaja num meio, irremediavelmente perde
energia. Muitas vezes essa perda é associada à resistência do
meio.
Para compensar essa perda, amplificadores podem ser
utilizados para restaurar o nível do sinal.
Codificação de Linha
Camada Física - Codificação de Linha
A codificação de linha é o processo de converter dados
binários, ou seja, uma sequência de bits, em sinais digitais.
Podemos dividir as codificações de linha em:
● Unipolar;
● Polar;
● Bipolar.
Camada Física - Codificação de Linha
Codificação de Linha - Unipolar
A codificação unipolar utiliza somente um nível de tensão. O
sinal da polaridade pode ser atribuído a qualquer um dos dois
estados binários (0 ou 1), mas geralmente é deixado para o
nível 1. Nesse caso, o outro nível (nível 0) é representado por
um zero de tensão.
Camada Física - Codificação de Linha
Codificação de Linha - Polar
A codificação polar utiliza dois níveis de tensão, um positivo e
outro negativo, para representar os dados.
São exemplos de codificações polares:
Non-Return to Zero (NRZ);
● Return to Zero (RZ);
● Manchester;
● Manchester Diferencial
●
Camada Física - Codificação de Linha
Codificação de Linha - Polar (NRZ)
Na codificação NRZ, o valor do sinal é sempre positivo ou negativo.
Existem duas formas de codificação NRZ, são elas:
●
●
NRZ-L: o nível do sinal depende do bit que ele representa. Uma
tensão positiva representa o bit 0, enquanto que uma tensão
negativa corresponde ao bit 1.
NRZ-I: a transição entre níveis de tensão representa um bit 1,
enquanto que a ausência de transição corresponde ao bit 0.
Camada Física - Codificação de Linha
Codificação de Linha - Polar (NRZ)
NRZ-L: tensão + = bit 0;
tensão - = bit 1.
NRZ-I: com transição entre
níveis de tensão = bit 1,
ausência de transição = bit
0.
Camada Física - Codificação de Linha
Codificação de Linha – Polar (Manchester)
A codificação Manchester utiliza uma inversão no meio de cada
intervalo de sincronização. Uma transição positiva (do nível de
tensão negativo para o nível de tensão positivo) representa o bit
1 e uma transição negativa (do nível de tensão positivo para o
nível de tensão negativo) representa o bit 0.
Camada Física - Codificação de Linha
Codificação de Codificação de Linha - Bipolar (AMI)
A codificação Bipolar utiliza três níveis de tensão: positivo,
negativo e zero.
O nível zero é usado para representar o bit 0s. Os 1s são
representados através de pulsos alternados de tensão positiva e
negativa. Se o bit 1 for representado através de uma tensão
positiva, o próximo bit 1 ser´a representado por uma tensão
negativa.
Modulação de Sinais Digitais
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais
A modulação de sinais digitais são técnicas para converter
sinais digitais, em outro sinal analógico de modo a transmiti-lo
em um canal físico.
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais
Modulação de Sinais Digitais (Portadora)
Em uma transmissão analógica, o dispositivo transmissor
produz um sinal de alta frequência (chamado de portadora) que
funciona como suporte para o sinal de informação;
A informação digital modulada modifica uma ou mais
características (amplitude, frequência ou fase) da frequência
portadora;
Fase: posição da onda
em relação ao zero.
Superior
Inferior
O dispositivo receptor é sintonizado na frequência da portadora
que ele espera receber a transmissão.
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais
Modens (Modulador/Demodulador) são dispositivos que
recebem um fluxo serial de bits e produz uma portadora
modulada, utilizando alguma técnica de modulação. Além disso,
os modens recupera os dados binários a partir de um sinal
modulado.
Os principais mecanismos de modulação (digital-analógico) são:
ASK (Amplitude Shift Keying);
● FSK (Frequency Shift Keying);
● PSK (Phase Shift Keying);
● QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
●
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais
Modulação ASK
Na técnica ASK, a amplitude do sinal da portadora varia de
modo a representar a informação binária (0 e 1).
Camada Física - Modulação de Sinais Digitais
Modulação FSK
Na técnica FSK, a frequência do sinal portadora varia de modo
a representar os níveis binários (0 e 1).
Multiplexação
Camada Física - Multiplexação
Multiplexação é um conjunto de técnicas que
permitem a transmissão simultânea de múltiplos
sinais através de um único enlace de dados;
Se a largura de banda de um link for maior que a
largura de banda necessária aos dispositivos
conectados a ela, essa banda está sendo
desperdiçada;
Camada Física - Multiplexação
Exemplo
Existem técnicas de multiplexação uma delas é a FDM. Nesta
técnica os sinais gerados em cada dispositivo transmissor
são modulados em portadoras de frequências diferentes. Em
seguida, estes sinais são combinados em um único sinal
composto para serem transportado através do enlace.
O receptor utiliza filtros e demultiplexador para obter o sinal
original.