A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Licenciatura Plena em Computação Camada Física Professor Ivan Pires.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Licenciatura Plena em Computação Camada Física Professor Ivan Pires."— Transcrição da apresentação:

1 Licenciatura Plena em Computação Camada Física Professor Ivan Pires

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

3 Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

4 Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

5 Usando Corrente Elétrica para Enviar Bits Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

6 Padrões de Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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?

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

8 Padrões de Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

9 Padrões de Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires Padrão RS-232-C da EIA – 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.

10 Padrões de Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires Padrão RS-232-C da EIA – 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.

11 Padrões de Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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

12 Padrões de Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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

13 Padrões de Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires Padrão RS-232-C da EIA – 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.

14 Taxa de Baud, Enquadramento e Erros Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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

15 Taxa de Baud, Enquadramento e Erros Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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

16 Taxa de Baud, Enquadramento e Erros Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

17 Comunicação Assíncrona Full Duplex Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

18 Comunicação Assíncrona Full Duplex Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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).

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

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

21 Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

22 Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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 4000 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.

23 Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

24 Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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 * log 2 K 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

25 Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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

26 Largura de Banda do Hardware e a Transmissão de Bits Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

27 O Efeito do Ruído na Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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.

28 O Efeito do Ruído na Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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 = Blog 2 (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

29 O Efeito do Ruído na Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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 10log 10 S/N que é a medida em decibéis (dB) Ex.: uma relação de S/N igual a 100 é 20 dB, 1000 é 30 dB.

30 O Efeito do Ruído na Comunicação Camada Física Redes de Computadores- Professor Ivan Pires 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 Log 2 (1+1000);


Carregar ppt "Licenciatura Plena em Computação Camada Física Professor Ivan Pires."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google