Administração e Projeto de Redes
Material de estudo para
Tecnologia em Processamento de Dados
Volume 2
22/02/2006
Semestre 1 Tópico 4
Soares: Cap.3
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Transmissão de informação





A geração de uma idéia se transforma em uma informação
A informação deve ser transformada em símbolos para
poder ser compartilhada (codificação em símbolos)
Os símbolos são transformados em sinal propício para
trafegar pelo meio de comunicação disponível
O sinal recebido nem sempre é exatamente igual ao
transmitido (distorções)
O receptor deve ser capaz de “entender” a informação
desde que o nível de distorções esteja abaixo de um limite
aceitável pelo receptor.
4
Característica: Sinal Analógico e Digital


Sinal analógico: sinal contínuo que pode assumir qualquer
valor de amplitude entre 2 extremos. Exemplo:
Sinal digital: sinal que pode assumir somente alguns
valores discretos de amplitude. A informação pode estar
contida na amplitude ou na duração do pulso. Exemplo:
5
Comunicação digital serial

Modalidades:
 Transmissão Assíncrona
 Transmissão Síncrona.
6
Transmissão assíncrona






É a transmissão de um caracter por vez (“byte”)
Sincronismo “START-STOP”
START BIT: largura fixa de 1 bit no estado “0”
STOP BIT: largura mínima de 1, 1,5 ou 2 bits no estado “1”
Sincronismo dos bits é estabelecido a cada caracter de
informação
Sincronismo inicia-se na transição do bit STOP p/ START.
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Transmissão síncrona



Bit: Sincronismo através de um sinal de relógio ("clock").
A transição ocorre no meio de cada bit;
Caracter: Existe também o relógio de caracter que é
sincronizado por um caracter de controle:
Exemplos de caracter de sincronismo:
 SY = 01111110 (Frame Relay e X25), 0010110 (ASCII),
00110010 (EBCDIC)


ASCII – American Standard Code for Information Interchange.
EBCDIC - Extended Binary Coded Decimal Interchange Code.
8
Comentários adicionais: Transmissão síncrona (1/2)

Sincronismo do sinal transmitido (TxD): início e final do
bit ocorrem na “subida” do sinal de clock (TxC)
9
Comentários adicionais: Transmissão síncrona (2/2)

Sincronismo do sinal recebido (RxD): instante de “leitura”
do bit ocorre no “meio” do bit, isso é, na “subida” do sinal
de clock (RxC) (local onde se espera que o bit esteja
“estável”).
Início da recepção
Tempo
10
Comparação entre Síncrono x Assíncrono


Assíncrono
 Teve grande utilidade na
época em que os terminais/
computadores pessoais eram
muito limitados e as
interfaces e protocolos
síncronos eram muito caros
 Os protocolos de
comunicação assíncronos
são mais simples e baratos

Síncrono
 Melhor aproveitamento dos
meios de comunicação (sem
bits start-stop a cada
caracter)
 Protocolos e modems mais
caros
Internet x barateamento do hardware x disponibilidade de protocolos
padrão (TCP/IP): tornaram a comunicação síncrona acessível a todos.
Hoje quase nem se menciona tal diferenciação.
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Modulação e demodulação




Sinal senoidal: é caracterizado pela sua Amplitude (Volts),
Frequência (Hertz = Hz) e Fase (graus):
Modular é modificar as características de um sinal senoidal,
em conformidade com o sinal digital de entrada
Demodular é recuperar o sinal digital original a partir de
um sinal modulado
Uso mais comum é a modulação/ demodulação analógica
para uso em canais de voz convencionais (canais
telefônicos de largura faixa de 4 KHz).
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Modulação analógica (1/3)


Modulação ASK - "Amplitude Shift Keying".
É a modulação que faz corresponder uma amplitude para o
estado "1" e outra para o estado "0", mantendo a
frequência e a fase constantes.
13
Modulação analógica (2/3)


Modulação FSK - "Frequency Shift Keying".
É a modulação que faz corresponder uma frequência para
o estado "1" e outra para o estado "0", mantendo a
amplitude e a fase constantes.
14
Modulação analógica (3/3)


Modulação PSK - "Phase Shift Keying".
É a modulação que faz corresponder um deslocamento na
fase a cada transição de estado de "1" para "0" e viceversa, mantendo a amplitude e a frequência constantes.
Fatores que distorcem
o sinal transmitido (1/3)
15

Largura de faixa do canal
 O canal de comunicação deve ter uma largura, medida
em Hz (hertz = ciclos por segundo), suficiente para
“acomodar” adequadamente o sinal de informação
 Se a largura for menor que a adequada, o sinal de
informação é recebido com distorção
 Sinal digital necessita de canal com grande largura de
faixa.
Sinal original transmitido
Sinal recebido com
pouca distorção (maior
largura de faixa)
Sinal recebido com maior
distorção (menor largura
de faixa).
16
Comentários adicionais: Fatores que distorcem o sinal transmitido
(1/3)

Referências sobre conceitos avançados relativos ao assunto
(para quem tem interesse nos conceitos de
telecomunicações compensa uma leitura):
 Transformada de Fourier (decomposição espectral do
sinal)
 Bit versus Baud (taxa de sinalização)
 Máxima taxa de transmissão de um canal (capacidade
de canal de comunicação)
 Teorema de Nyquist (capacidade de canal na ausência
de ruído / teorema da amostragem)
 Lei de Shannon (capacidade de canal na presenção de
ruído).
Fatores que distorcem
o sinal transmitido (2/3)
17




Ruídos: sinais indesejados que acabam se agregando ao
sinal de informação e prejudicam o processo de recepção
Medida do ruído: Relação Sinal/Ruído (S/N = signal to
noise): relação entre a potência do sinal e a do ruído.
Normalmente é calculado como S/N = 10 log10 (S/N) e a
unidade de medida é o dB (decibel)
 Se a potência do sinal é 1000 vezes maior que a do
ruído, S/N = 1000 ou 10 log10 1000 = 30 dB
 Ruído térmico (ruído gerado dentro dos circuitos
eletrônicos) = gera erros aleatórios na informação
 Ruído impulsivo (ruído de grande amplitude e curta
duração) = gera rajada de erros na informação
Ruído Crosstalk (interferência entre pares de cabos)
Ruído de Intermodulação (interferência entre canais de um
sistema de telecomunicações).
Fatores que distorcem
o sinal transmitido (3/3)
18


Atenuação: perda da potência do sinal durante sua
transmissão (correção através de repetidores/
amplificadores no meio do caminho)
Eco (reflexão múltipla do sinal no meio de comunicação
decorrente de “descasamento de impedâncias” dos canais
de comunicação, isso é, se o receptor não for capaz de
receber e absorver toda a potência do sinal recebido, parte
dessa energia é refletida de volta >> ecoa)
 Ajuste do receptor para que não corra a reflexão do
sinal recebido (“casamento de impedância”)
 Uso de Tecnologia de Cancelamento de Eco para
minimizar o efeito
Por que transmitir dados
em linhas telefônicas?
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





O progresso da comunicação de dados foi possível devido
a existência das redes telefônicas em nível internacional
Entretanto, os canais de voz utilizados nas redes
telefônicas não são adequados à transmissão de dados de
forma digital
Foram desenvolvidas técnicas eletrônicas que permitissem
diminuir as dificuldades para a comunicação de dados
A mais importante foi o desenvolvimento dos MODEMs
(modulador/ demodulador)
Por quase 30 anos (a partir da década de 70), houve
grande evolução tecnológica, mas os limites teóricos de
velocidade foram praticamente atingidos
O surgimento de acessos de banda-larga à Internet
competem com a tecnologia dos modems.
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Modems analógicos de “alta velocidade”





São utilizados com circuitos telefônicos (largura de faixa de
4KHz), linha discada ou linha privativa (LP)
Modem 56Kbps: Padrões V.90 (mais usado), K56Flex e X2compliant
Em condições ideais, os modems de 56K transmitem na
velocidade de 33,6Kbps e recebem dados a 56Kbps, caso
esteja sendo utilizada uma central telefônica digital (CPA)
O ajuste da velocidade adequada às condições técnicas do
circuito é feita automaticamente pelo modem
O modem tem um processador de sinais muito sofisticado
que mede a qualidade do meio de comunicação e ajusta
suas características antes de iniciar a transmissão dos
dados do usuário. Esse processo envolve os 2 modems que
estão interligados através da linha telefônica.
21
Modulação digital





Na modulação digital, a informação digital do usuário é
codificada de forma adequada a poder ser transmitida
através de linhas telefônicas metálicas
Existe forte limitação de distância para transmissão do
sinal digital, pois esse recurso tem largura de faixa limitada
No passado eram muitos utilizados modems chamados
Banda-Base que atingiam velocidades de até 19.200 bps.
Hoje já muito ultrapassados
Atualmente a tecnologia de modulação digital muito em
uso é a xDSL
O tipo mais comum é o ADSL utilizado nos acessos de
banda larga à Internet (será detalhado adiante)
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Uso eficiente do meio de comunicação





Os meios de comunicação (links) são recursos caros para
serem utilizados por um único usuário
Existem mecanismos para uso compartilhado do meio de
comunicação por vários usuários >> Multiplexação
A multiplexação não prejudica nenhum usuário do sistema
Cada usuário não percebe que outros usuários estão
usando o mesmo meio de comunicação
Existem duas maneiras de fazer o compartilhamento:
 Dividindo o canal em faixas de frequência e alocando
cada usuário em uma faixa
 Dividindo o canal em “fatias” de tempo e alocando cada
usuário em uma fatia.
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Multiplexação em frequência



FDM – Frequency Division Multiplex
Sinais estão alocados dentro da banda do canal. Exemplo:
estações de rádio/ televisão onde cada canal tem sua
frequência designada
Otimizam a ocupação do meio de comunicação.
4 usuários
freqüência
tempo
A
B
C
D
S
o
m
a
Link comunicação
S
o
m
a
A
B
C
D
A B C D
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Multiplexação no tempo



TDM – Time Division Multiplex
Sinais estão alocados dentro da banda do canal, mas cada
sinal está presente periodicamente durante um intervalo
bem pequeno do tempo
Otimizam a ocupação do meio de comunicação.
4 usuários A B C D
freqüência
Chave
tempo
A
B
A cada instante a chave
está em uma posição
C
D
C
h
a
v
e
Link comunicação
C
h
a
v
e
A
B
C
D