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Nível Físico
Redes de Comunicação de Dados Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Nível Físico Introdução Meios de Transmissão Som - Voz Modulação Capacidade do Canal Codificação Sincronismo Erros 1 Redes de Comunicação de Dados 2 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Nível Físico MEIOS DE TRANSMISSÃO COMUNICAR Emissor Pares paralelos Pares torcidos Cabo coaxial Fibra óptica ... Receptor Meio de transmissão Linguagem Comum Disquetes CD’s Papel Pombo Dificuldades de recepção Protocolo de Comunicação Mensagem 3 Redes de Comunicação de Dados 4 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados PARES TORCIDOS Nível Físico CABO COAXIAL Sem Malha - Unshielded Twisted Pair UTP Comunicação Digital - 50 Com Malha - Shielded Twisted Pair STP Comunicação Analógica - 75 Distâncias - 100m a vários Kilómetros Ritmo de transmissão - 10 Mbps ! Distâncias - 1 Km Ritmo de transmissão 10 Mbps Banda Base 150Mbps Banda Canal Telefones Ligações Série Ligações Paralelo Redes Locais Redes Locais Comunicação Analógica 5 6 Page 1 Redes de Comunicação de Dados Nível Físico Redes de Comunicação de Dados FIBRA ÓPTICA Nível Físico SUPERFÍCIE MAGNÉTICA • Monomodo Disquete - 1,4 M Bytes 1Gbps - 1 Km • Multimodo Tape step index 600M Bytes graded index CD WORM - Write Once Read Many 1.2 G Bytes Read Only ... G Bytes Read / Write DVD 7 Redes de Comunicação de Dados 8 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Nível Físico Sinal PERGUNTA ... ! Tempo Quanto tempo leva a transmitir 1 DVD de 4,7 Gbytes de Lisboa ao Porto (300Km) por: Sinal = Sinusóides S1 + S2 + S3 + S4 + S5 • Linha Telefónica - Analógica 9600bps Tempo • Linha Digital 64Kbps S1 • ADSL 16Mbps • Carro (sem infringir a lei ...) S4 S3 Frequência S5 S2 9 Redes de Comunicação de Dados 10 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Nível Físico LINHA TELEFÓNICA Intensidade Audição 4KHz 100 Hz 400 Hz Frequência 30 Hz 11 300 Hz 3400 Hz 20 KHz 12 Page 2 Redes de Comunicação de Dados Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Resistência Nível Físico Impedância V = Z×I V = R× I Z = R + jωL − j l s R= R R L R C 1 ωC L C R 13 Redes de Comunicação de Dados 14 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Sinal sinusoidal Nível Físico MODULAÇÃO 15 Redes de Comunicação de Dados 16 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados CAPACIDADE DO CANAL Nível Físico CURIOSIDADES Comunicação por Linha Telefónica Ritmo Máximo de Transmissão Shannon - Hartley Law BMSNC- C = 2 B Log2 M C = B Log2 ( 1 + S/N ) Largura de Banda 3100Hz Modulação Relação Sinal Ruído DPSK8 20 dB S/N dB = 10 Log10 S/N 20 dB <=> S/N = 100 largura de Banda Número de níveis diferentes por elemento de modulação Potência do sinal em Watt Potência do ruído em Watt Capacidade do canal 17 Ritmo Máximo de Transmissão - 18 600 bps Capacidade Máxima do Canal - 20 640 bps 18 Page 3 Redes de Comunicação de Dados Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Nível Físico RUÍDO M B C = 2 B Log2 M S/N C = B Log2 ( 1 + S/N ) M = 2 (C / 2 B) 8 3.100 Hz 18.600 bps Níveis de modulação Largura de Banda Capacidade do Canal - sem ruído 20 dB 20.640 bps 10,04988 100 Capacidade do Canal - com ruído 10 No = k T Ruído Térmico numa largura de banda de 1Hz k - Constante de Boltzman 1,3803 x 10-23 joule K-1 T - Temperatura ambiente em ºK E = S/R Energia de um bit em Joule (Watt x Seg) P - Potência do sinal R - Ritmo de transmissão bps E S/R = No k T No = N / B E SB = No N R 19 Redes de Comunicação de Dados 20 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados RUÍDO CODIFICAÇÃO S/N B R 31 dB 3.000 Hz 3.000 bps E/N 3,10E+01 Relação sinal ruído Largura de Banda Ritmo de transmissão Nível Físico NRZ No Return to Zero Manchester Miller AMI Alternate Mark Inversion HDB3 High Density Bipolar ASSÍNCRONA 15 dB Energia de cada bit TRANSMISSÃO Eb (dB ) = 10 Log10 S + 10 Log10 B − 10 Log10 R N0 N ORIENTADO SÍNCRONA BIT CARACTER SINCRONISMO BIT CARACTER FRAME 21 Redes de Comunicação de Dados 22 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Nível Físico CODIFICAÇÃO Manchester Manchester + flip flop T Ami 23 24 Page 4 Redes de Comunicação de Dados Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Nível Físico NRZ • 0 – 0V 1 – xV • Valor médio DC – elevado, ½ xV • Largura de Banda – elevada 0Hz – tudo a 1 ou tudo a 0 máximo – 01010101 (metade do ritmo binário) • Tipo de sinal – pode não ter qualquer variação • Sinal com polaridade • Usado no RS232 25 Redes de Comunicação de Dados 26 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados RZ Nível Físico NRZI • 0 – 0V 1 – xV na 1ªparte do bit time, e 0 na segunda • Valor médio DC – elevado, 1/4 xV • Largura de Banda – elevada 0Hz – tudo a 0 máximo – 111111 (ritmo binário) • Tipo de sinal – pode não ter qualquer variação • Sinal com polaridade • 0 – mantém o valor anterior 1 – altera o valor anterior • Valor médio DC – elevado, ½ xV • Largura de Banda – elevada 0Hz – tudo a 1 ou tudo a 0 máximo – 111111111 (metade do ritmo binário) • Tipo de sinal – pode não ter qualquer variação • Sem polaridade 27 Redes de Comunicação de Dados 28 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados AMI Nível Físico HDB3 • 0 – 0V – só permite 3 zeros consecutivos 1 – +x V e -x V alternadamente • B00V – B corrige nível DC e V viola regra do 1 • Largura de Banda – baixa mínimo – tudo a 11000010000100001 máximo – 1111111 (ritmo binário) • Sinal sem polaridade • Usado nos serviços telefónicos • 0 – 0V 1 – +x V e -x V alternadamente • Valor médio DC – 0 • Largura de Banda – elevada 0Hz – tudo a 0 máximo – 1111111 (ritmo binário) • Tipo de sinal – pode não ter qualquer variação • Sinal sem polaridade 29 30 Page 5 Redes de Comunicação de Dados Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Manchester Nível Físico Manchester Diferencial • 0 – transição + xV para - xV 1 – transição - xV para + xV • Largura de Banda – fixa mínimo – 0101010 (1/2 do ritmo binário) máximo – 1111111 ou 000000 (ritmo binário) • Sinal com polaridade • Usado na ethernet • 0 – mantém o tipo de transição anterior 1 – inverte a transição anterior • Largura de Banda – fixa mínimo – 111111 (1/2 do ritmo binário) máximo – 00000 (ritmo binário) • Sinal sem polaridade 31 Redes de Comunicação de Dados 32 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Detecção de Erros 0000010 1011011 1101100 0000011 • Paridade – Par / Ímpar • Check Sum A+B=C • CRC Nível Físico Paridade 0000010 1011011 1101100 0000011 A+B–C=0 0000010 1011011 1101100 0000011 A / C = Q e Resto (A – Resto ) / C = Q e Resto 0 33 Redes de Comunicação de Dados 34 Nível Físico Redes de Comunicação de Dados Check Sum 0000010 1011011 1101100 0000011 0000010 1011011 1101100 0000011 Nível Físico CRC CRC = x5+x4+1 0000010101101111011000000011 35 36 Page 6
