A Camada Física
Capítulo 7
Análise de Fourier• Jean-Baptiste Fourier• Qualquer função periódica (T), pode
ser construída pela somatória infinita de senos e cossenos (harmônicos) - Série de Fourier
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2cos2sen21
nn
nn nftbnftactg
f = 1/T
Sinais limitados pela largura de banda
ASCII b
Sinais limitados pela largura de banda
Sinais limitados pela largura de banda
• Distorção • Frequência de corte• Largura de banda
Sinais limitados pela largura de banda
• Largura de banda– construção– espessura– comprimento
• Ex.: filtro das centrais telefônicas
Taxa máxima de dados de um canal
• 1948 - Claude Shannon - canal sujeito a ruído aleatório
bits/s NS1log:dados de máxima Taxa 2
H
H = largura de banda em HzS/N = relação sinal ruído em dB
Linha Discada
Modems
ASK
FSK
PSK
Loop local - modems
• Bauds = símbolos/segundo• 2400 bauds - um símbolo a cada 416,667 μs• Se um símbolo equivale a um bit, então bps = bauds• Modulação multinível• 1 símbolo = 2 bits, 2400 bauds a 4800 bps• Ex.: QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)
Loop local - modems
QPSK QAM-16 QAM-64
QAM = Quadrature Amplitude Modulation
Diagramas de constelação
Loop local - modems • Fall-back• Pontos mais próximos geram mais erro - adicionam-se bits de redundância • TCM - Trellis Coded Modulation• V.32 - 32 pontos, 4 bits de dados e 1 de paridade por símbolo, 2400 bauds, 9600
bps com correção de erros• V.32bis - 14400 bps, 6 bits de dados e 1 de paridade , 2400 bauds, 128 pontos• QAM 256 - só é usada em modems a cabo
Loop local - modems
V.32 a 9600 bps V.32bis a 14400 bps
Diagramas de constelação
Loop local - modems
• V.34 - 28800 bps, 2400 bauds, 12 bits de dados por símbolo• V.34 bis - 14 bits de dados/símbolo, 2400 bauds, 33600 bps• Limite de Shannon - 35Kbps• Linha digital elimina a conversão A/D no sentido de download• 56Kbps = 7 bits/amostra x 8000 amostras/segundo
Loop local - modems
• 56 Kbps - Padrão V.90• Upstream de 33600 bps• Downstream de 56 kbps
Interface RS232C
• Interface entre o computador ou o terminal e o modem
• RS232C– Padrão da EIA/TIA– CCITT V.24– Conector DB25– Voltagem < -3 = bit 1– Voltagem > +4 = bit 0– Taxas de dados = até 20 kbps em até 15 m
RS232C
Interface RS232
Interface V35
• Padrão ITU• Conector M34• Cada pino é identificado por letras• Taxas >= 64 Kbps• Dados e clock não usam o terra
comum
V35
DSL
• DSL - Digital Subscriber Line• Banda larga• xDSL (ADSL, VDSL, HDSL)• ADSL - Assimetrical DSL• Canais feitos para voz - largura de banda de 3100 Hz• Desvia-se na estação para uma central especial• Banda depende do loop local
Loop local - DSL
• DMT - Discrete MultiTone• Canal 0 - POTS (Plain Old Telephone Service)• Canais 1 a 5 - não usados - guarda• 250 canais - 2 de controle e 248 de dados• 32 upstream e 216 de downstream
Loop local - DSL • ADSL - ANSI T1.413 / ITU G.992.1 - 8
Mbps downstream / 1 Mbps upstream• Modulação semelhante ao V.34 - taxa de
4000 bauds• Monitoração de qualidade em cada canal• QAM - até 15 bits/baud • 224 canais downstream, 15 bits/símbolo,
4000 bauds = 224 x 15 x 4000 = 13,44 Mbps
Loop local - DSL
NID = Network Interface DeviceDSLAM = Digital Subscriber Line Access Multiplexer
CATV• Community Antenna Television• Final dos anos 40• Áreas rurais ou montanhosas• 1974 - Time inventou a HBO (TV por assinatura)
Internet por cabo• HFC - Hybrid Fiber Coax
Internet por cabo• Compartilhamento de banda não existe no ADSL ao contrário do cabo• Banda do cabo é muito maior que no ADSL
Internet por cabo• Solução: diminuir o número de assinantes em cada nó
de fibra
Alocação do espectro• Tv e Internet têm de coexistir no mesmo cabo• Canais de 6 MHz de largura• Amplificadores para cada faixa• Assimétrico
Alocação do espectro• Modulação downstream- QAM-64 ou QAM-256• Banda - 6 MHz• Taxa - 36 Mbps (QAM-64, 6 níveis)• Tirando o overhead, temos 27 Mbps• Para QAM-256, temos 39 Mbps• Upstream - QPSK (devido à alta interferência)
Modems a cabo• Conhecido como Cable Modem• Duas interfaces - uma para o cabo e outra
para o computador (USB, Ethernet ou interna)
Haed-endConversor eletro-óptico
Coaxial
Coaxial
TV
Setup box
Cable modem
Ethernet
Computador
Modems a cabo• Canal upstream tem disputa. Modem tenta
enviar no mini-slot. Se houver colisão, o head-end não confirma o recebimento. Espera-se um tempo aleatório para reiniciar (Slotted Aloha)
Modems a cabo• Canal downstream não tem disputa. O head-
end envia para todos que sintonizam de acordo com o endereço
ADSL x cabo• Cabo coaxial tem banda maior, mas transporta grande parte com TV• Cabo coaxial é compartilhado, ADSL não• No coaxial, banda depende do número de assinantes. No ADSL o par é dedicado• Para evitar isso, deve-se diminuir os assinantes em cada nó de fibra. Isso gera
custo• Capilaridade do ADSL é maior, mas depende da distância até a central
ADSL x cabo• ADSL tem mais sigilo que o cabo coaxial• Chances de paralização por queda de energia é
menor no ADSL• Qualidade do par trançado do ADSL deixa a desejar
Testes de linhas de dados• Testes analógicos – testes das linhas e dos canais
– Teste de Continuidade – Curto em uma das pontas e tenta pegar o curto com multimetro na outra ponta
– Teste de Atenuação – Gerador de sinal em uma ponta e medidor de nível na outra. Gera-se 0 dBm a 800 Hz. Atenuação = Pot Rx – Pot Tx
Testes de linhas de dados• Testes analógicos – testes das linhas e dos canais
– Teste de Resistência de Isolamento – Deixa-se o par aberto e liga-se o Megôhmetro na outra ponta.
– Teste de Nível de Ruído – Coloca-se uma impedância em uma das pontas e mede-se o nível de ruído em dBm. Mede-se na outra ponta. O valor menor é descartado.
Testes de linhas de dados• Testes digitais – testes dos circuitos
– Teste Ponto-a-ponto – um test-set de cada lado, gera-se um padrão binário em cada test-set e cada um avalia um sentido do circuito
– Teste com loops – um test-set gera e recebe o padrão, graças a um loop gerado pelo modem
Testes de linhas de dados• Loops
– LDL – Loop Digital Local – testa apenas o cabo digital – LAL – Loop Analógico local – testa o modem local– LAR – Loop Analógico Remoto – testa a linha– LDR – Loop Digital Remoto – testa o modem remoto também
Testes de linhas de dados• Taxa de erro
– BER = Bit error rate = número de bits com erro / número de bits total
– Número de bits total = taxa de bits * duração do teste (em segundos)
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