A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Camada Física Universidade do Estado de Mato Grosso

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Camada Física Universidade do Estado de Mato Grosso"— Transcrição da apresentação:

1 Camada Física Universidade do Estado de Mato Grosso
Licenciatura Plena em Computação Camada Física Professor Ivan Pires

2 Camada Física Introdução
Dígitos binários (bits) para representar dados. Fisicamente utilizam: Corrente elétrica, ondas de rádio ou luz Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

3 Camada Física Comunicação Assíncrona Assíncrona
se um remetente e receptor não necessitar de coordenação antes que os dados possam ser transmitidos. O receptor deve estar pronto para aceitar dados sempre que eles chegam. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

4 Camada Física O hardware de comunicação é classificado como assíncrono se o sinal elétrico que o transmissor enviar não contiver informações que o receptor pode usar para determinar onde os bits individuais começam e terminam. O hardware receptor deve ser construído para aceitar e para interpretar o sinal que o hardware remetente gera. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

5 Camada Física Usando Corrente Elétrica para Enviar Bits Tensão negativa para representar um 1 e tensão positiva para representar um 0 Para transmitir um bit 0, o dispositivo remetente coloca uma tensão positiva no fio por um curto período e então retorna o fio a zero volts. O dispositivo receptor detecta a tensão prositiva e grava que um zero chegou. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

6 Camada Física Padrões de Comunicação Dúvidas:
Por quanto tempo o remetente deve manter uma tensão no fio para um único bit ? Esperar mais tempo do que o necessário desperdiça tempo Qual a taxa máxima em que o hardware pode mudar a tensão? Como um cliente pode saber se o hardware transmissor comprado de um vendedor trabalhará corretamente com o hardware receptor comprado de outro vendedor? Há uma forma de enviar mais dados na mesma quantidade de tempo? Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

7 Camada Física Padrões de Comunicação
As especificações para sistemas de comunicação são padronizadas. ITU – International Telecommunication Union EIA – Electronic Industries Association IEEE – Institute for Electrical and Eletronic Engineers Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

8 Camada Física Padrões de Comunicação
Estas instituições publicam especificações para equipamentos de comunicação em documentos conhecidos como padrões. As normas respondem a perguntas sobre uma tecnologia particular de comunicação. Um padrão especifica o sincronismo dos sinais e os detalhes elétricos da tensão e da corrente. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

9 Camada Física Padrão RS-232-C da EIA Padrões de Comunicação
Especifica os detalhes da conexão física A conexão deve ter menos de 50 pés de comprimento As duas tensões usadas para transmitir dados devem variar de -15 volts a +15 volts. Projetado para o uso com dispositivos como modems e terminais, ele especifica a transmissão de caracteres Embora possa ser usado para enviar caracteres de oito bits, cada caractere consiste em sete bits de dados. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

10 Camada Física Padrão RS-232-C da EIA Padrões de Comunicação
RS-232 define comunicação assíncrona serial Serial porque os bits viajam no fio um após outro. O remetente e o receptor não se coordenam antes da transmissão. Nunca deixa zero volts no fio (quando o transmissor não tem nada para enviar, ele deixa o fio com uma tensão negativa que corresponda ao bit valor 1 Não pode usar a falta de tensão para marcar o fim de um bit e o começo do seguinte. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

11 Camada Física Padrões de Comunicação Padrão RS-232-C da EIA
O remetente e o receptor devem concordar com o comprimento de tempo exato em que a tensão será mantida para cada bit. Quando o primeiro bit de um caractere chega, o receptor inicia um temporizador e usa o temporizador para saber quando medir a tensão para cada um dos bits sucessivos Como um receptor não pode distinguir entre uma linha inativa e um bit inicial 1, o padrão RS-232 requer que um remetente transmita um bit extra de valor 0 antes de transmitir os bits de um caractere. Conhecido como start bit Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

12 Camada Física Padrões de Comunicação Padrão RS-232-C da EIA
O remetente e o receptor devem concordar com o comprimento de tempo exato em que a tensão será mantida para cada bit. Quando o primeiro bit de um caractere chega, o receptor inicia um temporizador e usa o temporizador para saber quando medir a tensão para cada um dos bits sucessivos Como um receptor não pode distinguir entre uma linha inativa e um bit inicial 1, o padrão RS-232 requer que um remetente transmita um bit extra de valor 0 antes de transmitir os bits de um caractere. Conhecido como start bit Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

13 Camada Física Padrão RS-232-C da EIA Padrões de Comunicação
O remetente deve deixar a linha ociosa por um tempo mínimo Tempo necessário para enviar um bit Bit fantasma 1 adicionado a cada caractere Este bit é denominado stop bit A transmissão completa requer nove bits. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

14 Camada Física Taxa de Baud, Enquadramento e Erros O hardware remetente e receptor devem concordar no comprimento de tempo em que a tensão será mantida para cada bit. Em vez de especificar o tempo por bit, que é uma pequena fração de segundo, os sistemas de comunicação especificam o número de bits que podem ser transferidos em um segundo Ex.: bits por segundo Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

15 Camada Física Um hardware de transmissão é avaliado em bauds,
Taxa de Baud, Enquadramento e Erros Um hardware de transmissão é avaliado em bauds, que é o número de mudanças de sinal por segundo que o hardware gera. No exemplo RS-232 a taxa em bauds é exatamente igual ao número de bits por segundo (33600 bauds = bits por segundo) O número de bis por segundo pode ser maior que a taxa em bauds Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

16 Camada Física Taxa de Baud, Enquadramento e Erros
Se o hardware remetente e o hardware receptor não forem configurados para usar a mesma taxa em bauds, ocorrerão erros porque o temporizador do receptor não esperará um comprimento de tempo apropriado para cada bit. Para detectar erros, um receptor mede a tensão por múltiplos tempos para cada bit e compara as medidas. Se todas as tensões não concordarem ou se o bit de parada não ocorrer exatamente quando esperado, o receptor relata um erro. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

17 Camada Física Comunicação Assíncrona Full Duplex
Todos os circuitos elétricos requerem um mínimo de dois fios A correte flui em um fio e volta em outro O segundo fio é chamado de terra. Quando RS-232 utiliza par trançado, um dos fios carrega o sinal e o outro é um terra que fornece o caminho de retorno. Quando um sinal é enviado utilizando um cabo coaxial, o sinal viaja pelo centro do condutor e o protetor fornece o trajeto de retorno. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

18 Camada Física Comunicação Assíncrona Full Duplex
A transferência simultânea nas duas direções é conhecida como transmissão full duplex A transferência em uma única direção é conhecida como transmissão half duplex ou simplex RS-232 requer um fio para dados viajando em uma direção, um fio para dados viajando na direção reversa e um único fio terra usado para completar o caminho elétrico em ambas as direções (comum para o retorno). Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

19 Camada Física Limitações do Hardware Real
O quanto rápido pode transmitir bit através de um fio? Na prática, nenhum dispositivo eletrônico pode produzir uma tensão exata ou mudá-la de uma tensão para a outra Nenhum fio conduz eletricidade perfeitamente Quando flui corrente elétrica através do fio, o sinal perde energia Como resultado, leva um pequeno tempo para a tensão subir ou descer, e o sinal recebido não é perfeito. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

20 Camada Física Limitações do Hardware Real
Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

21 Camada Física Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits “O hardware real não pode mudar tensões instantaneamente” Qual velocidade em que os bits podem ser enviados? Cada sistema de transmissão de um largura de banda (bandwidth) Limitada, que é a taxa máxima em que o hardware pode realizar mudanças de sinal. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

22 Camada Física Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits A largura de banda é medida em ciclos por segundos ou hertz (Hz). Mais fácil pensar na largura de banda como o sinal de oscilação contínuo mais rápido que pode ser enviado através do hardware Se um sistema de transmissão tiver uma largura de banda de Hz, então o hardware pode transmitir em uma taxa igual ou menor a 4000 ciclos por segundo. Cada sistema física de transmissão tem uma largura de banda finita Qualquer sistema de transmissão que usar ondas de rádio, som, luz ou corrente elétrica terão uma largura de anda limitada. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

23 Camada Física Teorema de Amostragem de Nyquist
Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Teorema de Amostragem de Nyquist Na década de 20, um pesquisador descobriu a relação entre a largura de banda de um sistema de transmissão e do número máximo de bits por segundo, que podem ser transferidos neste sistema A relação fornece um valor teórico na velocidade máxima em que os dados possam ser enviados Para um esquema de transmissão de dados que usa dois valores de tensão para codificar os dados A taxa de dados máxima em bps que pode ser atingida sobre um sistema de transmissão da largura de banda B é 2B. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

24 Camada Física Teorema de Amostragem de Nyquist D = 2B * log2K
Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Teorema de Amostragem de Nyquist De maneira geral, se o sistema da transmissão usa k valores de tensão possíveis em vez, o Teorema de Nyquist indica que a taxa (D) de dados máxima em bps é: D = 2B * log2K 1 baud Esta é a fórmula de Nyquist para a capacidade máxima de um canal dada a sua largura de banda, na ausência de ruído Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

25 Camada Física Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Em outras palavras, através de um canal de largura de banda igual a B Hz pode-se transmitir um sinal digital de, no máximo 2B bauds. K = m Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

26 Camada Física Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Portanto, para uma dada BW, a taxa de dados poderá ser aumentada através do aumento do nº de níveis utilizados para transportar o sinal. No entanto, quanto maior k, maior a dificuldade encontrada pelo receptor para distinguir entre os k possíveis sinais transmitidos. A formulação de Nyquist define a taxa de transmissão máxima para um canal de banda passante limitada e imune a ruídos. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

27 Camada Física O Efeito do Ruído na Comunicação Teorema de Nyquist fornece um máximo absoluto que não pode ser conseguido na prática. Na prática um sistema real de comunicação é sujeito a quantidades pequenas de interferência chamados de ruídos Tal ruído torna impossível atingir a taxa máxima teórica de transmissão. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

28 Camada Física O Efeito do Ruído na Comunicação Claude Shannon estendeu o trabalho de Nyquist para especificar a taxa de dados máxima de transmissão de dados incluso ruído. A pesquisa resultou no Teorema de Shannon, expresso como: C = Blog2(1 + S/N) C = limite efetivo da capaicdade do canal em bps B = largura de banda do hardware S = potência média do Sinal N = potência média do Ruído Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

29 Camada Física O Efeito do Ruído na Comunicação
Geralmente S/N é conhecido como a relação taxa sinal- para-ruído (signal-to-noise rate), não é representada diretamente. Em vez disso, os engenheiros citam a quantidade 10log10S/N que é a medida em decibéis (dB) Ex.: uma relação de S/N igual a 100 é 20 dB, 1000 é 30 dB. Redes de Computadores- Professor Ivan Pires

30 Camada Física C = 3000 Log2(1+1000); O Efeito do Ruído na Comunicação
O sistema telefônico de voz tem uma relação sinal-para- ruido de aproxidamente 30 dB e uma largura de banda, de aproximadamente 3000 Hz. C = 3000 Log2(1+1000); Redes de Computadores- Professor Ivan Pires


Carregar ppt "Camada Física Universidade do Estado de Mato Grosso"

Apresentações semelhantes


Anúncios Google