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Princıpios de comunicacao de dados

Prof. Tiago Semprebom

Instituto Federal de Educacao, Ciencia e TecnologiaSanta Catarina - Campus Sao Jose

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16 de Marco de 2010

Prof. Tiago (IFSC) Cabeamento Estruturado 16 de Marco de 2010 1 / 24

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Sistema de comunicacao tıpico

Qualquer sistema de comunicacao pode ser caracterizado como acomposicao de um transmissor, um caminho fısico de comunicacao(ou meio de transmissao) e um receptor.

Transmissor Receptor

meio de comunicação

mensagem

Figura: Modelo basico de comunicacao de dados.


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Sistema de comunicacao

Um sistema de comunicacao de dados pode se apresentar de formasdiferentes dependendo do tipo da aplicacao, mas sempre mantendosua funcao basica: transportar informacao.

Importante:

A principal funcao de um sistema de comunicacao de dados e levar ainformacao de um ponto a outro, independente da quantidade deinterferencias ou ruıdos que o meio de transmissao possa sofrer nodecorrer do trajeto.


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Transmissores e Receptores

Sao classificados em:

Data Terminal Equipament (DTE)

Atua como fonte de informacao de um sistema de comunicacao e podetransmitir/receber dados atraves de um canal de comunicacao. Ex.Computadores, terminal, roteadores, etc.

Data Communication Equipament (DCE)

Equipamento que converte sinais para serem transmitidos no meio fısico.Ex. um modem.


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Transmissores e Receptores

Um equipamento pode ter a funcao de DTE em um circuito e DCEem outro ou ainda DTE/DCE simultaneamente.

Ex.: roteador, normalmente DTE, mas em determinadas situacoesatua como DCE.

Placas de rede: seus tranceivers internos atuam como DTE/DCE poisestao integrados em um mesmo CI.


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Meios de comunicacao

Em qualquer sistema de comunicacao, o sinal se propaga em um meiode transmissao (meio fısico) cuja funcao principal e servir como umcanal para que a informacao trafegue.

Os sistemas de comunicacao utilizam quatro meios de transmissao:par trancado (blindado ou nao), fibra optica, cabos coaxiais, radio.


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Capacidade de transmissao de um canal - MHz

Todo sinal transmitido em um sistema de comunicacao possui umacaracterıstica importante: Banda Passante

A banda passante de um sinal e o intervalo de frequencias quecompoem este sinal.

Um sinal de voz, por exemplo, tem uma banda passante de 400 a4.400 HZ. A banda passante deste sinal e: 4KHz (4.400 Hz - 400 Hz).

A taxa de transmissao ou capacidade fısica de uma canal transmitir echamada Largura de Banda.


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Sinais

Importante:

Quanto maior a frequencia de um sinal, maior tera que ser a largura debanda do meio para passar este sinal. Largura de banda de um canal e ointervalo de frequencias que esta canal tem possibilidade de suportar.

Qualquer informacao para ser transmitida precisa ser transformadaem sinal eletromagnetico.

Um sinal e a representacao eletrica da informacao. Podendo seranalogico ou digital.


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Sinais Analogicos

Baseia-se em estados continuamente variaveis das ondaseletromagneticas permitidas pelo meio de comunicacao.

Entre dois valores quaisques, um sinal analogico pode ter variacoesinfinitas.

Exemplos: Ponteiros de um relogio, tensao retirada de uma tomadaeletrica.

Figura: Sinal analogico.


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Sinais Digitais

Um sinal digital varia de forma discreta e possui somente dois valoreseletricos, 0 e 1

Exemplos: relogio digital, tensao retirada da saıda serial de um PC,comunicacao em um computador, etc

Figura: Sinal digital.


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Conversao de sinais

Sinais digitais consomem grande quantida de largura de banda,enquanto sinais analogico reduzida.

Dispositivos que convertem sinais digitais em em sinais analogicos(MODENS).

Figura: Conversao de sinal digital para analogico.


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Conversao de sinais

Para converter um sinal analogico para digital, utilizamos umdispositivo chamado CODEC (COder/DECoder)

Figura: Conversao de sinal analogico para digital.


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Conversao de um sinal analogico para digital

Pulse Amplitide Modulation (PAM): Primeira etapa do processo deconversao. Amostragem do sinal analogico

Pulse Code Modulation (PCM): Sinal completamente digital, criadoapartir da Quantizacao

Amplitude

Tempo

Sinal analógico

Amplitude

Tempo

Sinal PAM

Figura: Conversao PAM (Amostragem).


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Amplitude

Tempo

127

-127

100

-100

-50

50

25

-25

000

-75

75

+27+40+45+43

+32

-61 -76

-69

+86

+127+110

+65 +58+61 +60+58 +52+30

+13

Figura: Conversao PCM (Quantizacao).

Quantizacao

Cada amostra PAM e aproximada a um numero inteiro de n bits. Exemplo.Amostra +27 = 00011000, nesse caso cada valor e convertido em 8 bits.


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A conversao completa de um sinal analogico para digital atraves doprocesso PCM e composta de quatro etapas: PAM, quantizacao,codificacao binaria e codificacao digital-digital.

O processo PCM e realizado pelo CODEC de telefonia para efetuar aconversao analogica para digital de um sinal de voz.


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Codificacao dos sinais transmitidos

Para que a informacao seja transportada pelo meio fısico, ela precisaser codificada.

A funcao principala da codificacao otimizar o uso do canal,

Resistir mais aos ruıdos,

Facilitar a sicronizacao entre o transmissoes e o receptor,

Diminui a taxa de erros,

utilizar a menor banda passante possıvel, permitindo o uso de cabosmais simples.


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Codificacao Unipolar

Metodo de codificacao muito simples e primitivo.

Neste tipo de codificacao, os bits 1 sao representados por um nıvel detensao DC e os bits 0 pela ausencia de tensao.

Apresenta problema de componente DC e sincronizacao.


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Codificacao Non Return to Zero (NRZ)

Figura: codigo de linha NRZ-L.

NRZ-L: Um nıvel de tensao associada a cada bit. Tensao elevada (bit1) e baixa tensao (bit 0).

NRZ-I: Mantem constante o pulso de tensao com a duracao de 1 bittime. A transicao 1 - 0 ou 0 - 1 no inıcio de cada bit time significa obinario 1, enquanto nenhuma transicao significa binario 0.


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Codificacao Return to Zero (NRZ)

A frequencia maxima gerada pela codificacao NRZ e igual a metadeda taxa de transmissao (2 bits/Hz).

O nıvel de tensao retorna sempre ao nıvel zero apos uma transicaoprovocada pelos dados transmitidos (no meio da transmissao do bit).

Geralmente um bit 1 e representado por um nıvel elevado, mas nomeio da transicao do bit, o nıvel retorna para zero.

Devido a este fato a frequencia maxima gerada e o dobro da NRZ,sendo igual a taxa de transmissao (1 bit/Hz).


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Codificacao bifasica - Manchester

Figura: codigo de linha Manchester.

Bits 1 - Transicao de nıvel alto para baixo no meio do bit.

Bits 0 - Transicoes de nıvel baixo para nıvel alto tambem no meio dobit.


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Codificacao bifasica - Multi-Level Transition - MLT-3

Figura: codigo de linha MLT-3.

Apresenta tres nıveis, com o bjetivo de diminuir a banda passantenecessaria para transmitir sinais digitais com altas taxas detransmissao.

Alteracao do nıvel do sinal a cada ocorrencia de um bit alto (1). Nosbits baixos nao ha transicao de nıvel.


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Codificacao bifasica - Multi-Level Transition - MLT-3

Utilizado pelas redes IEEE 802.3 de 100 Mbps.

Para evitar perda de sincronismo devido a sequencia de zeros, antesde iniciar a cod MLT-3, o sinal e embaralhado atraves domapeamento de 4 bits em 5 (4B5B).

Apesar do embaralhamento aumentar a taxa de transmissao (em umsinal de 100 Mbps a taxa passa para 125 Mbps) o MLT-3 compensaesse aumento.


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Codificacao bifasica - Pulse Amplitude Modulation 5

1 V

0,5 V

-0,5 V

-1 V

11

10

01

00

-1+1-1+1

11

+1-1+1-1

00

-1+1+1-1

10

+1-1-1+1

01

1 V

-1 V

rep. do símbolo

22

4 níveis=

rep. do símbolo

21

2 níveis=

Figura: codigo de linha PAM-5.

Neste codigo os bits sao pareados e cada para e representado por umnıvel de tensao diferente

O padrao Gigabit Ethernet (IEEE 1000BaseT) utiliza codigo de linhaPAM5.


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Categorias do Cabeamento Estruturado

Os sistema de cabeamento estruturado sao categorizados conformesua banda passante. Segundo a nomenclatura TIA/EIA 568-B:

CategoriaBanda Passante

em 100 mUtilização

3

4

5

5e

6

7

16 MHz

20 MHz

100 Mhz

125 Mhz com restrições

elétricas para os componentes

250 Mhz

500 Mhz(Categoria ainda não normalizada)

Redes Ethernet 10BASET. Até 10 Mbits.

Redes Token Ring 20 Mbps.

Redes Fast Ethernet 100 Mbps.

Redes Ethernet 1000BASE-T

Full-Duplex em 4 pares.

Gigabit

Redes Gigabit Ethernet 1 Gpbs

Dois pares para transmissão e dois para recepção.

Redes 10 Gbps Ethernet de 100m usando fio de cobre.

Figura: Categorias da norma EIA/TIA 568-B.


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