Prof. Ivair Teixeira Redes de Computadores

2 Nesta Aula Nessa Aula Camada Física Componentes do sistema de comunicação Bibliografia: CDRC - FOROUZAN, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores RSCD - Stallings, William - Redes e Sistemas de Comunicação de Dados RC - Tanenbaum, Andrew S – Redes de Computadores

3 Componentes do sistema de comunicação Analógico e Digital: Para que os dados possam ser transmitidos pela rede, devem ser transformados em sinais eletromagnéticos. Dados Analógicos = Informações contínuas Relógio analógico, voz - (infinito) Dados Digitais = Informações discretas Relógio digital, bits - (limitados) CDRC - 57

4 Componentes do sistema de comunicação Periódico e Não Periódico (aperiódicos): Um sinal periódico completa um padrão em um determinado período. Um sinal não periódico muda sem exibir padrão ou repetição ao longo do tempo. CDRC - 57

5 Componentes do sistema de comunicação Onda – Definição: Uma onda em física é uma perturbação oscilante de alguma grandeza física no espaço e periódica no tempo. A oscilação espacial é caracterizada pelo comprimento de onda. A periodicidade no tempo é medida pela frequência da onda. RSCD- 321

6 Componentes do sistema de comunicação Onda – Descrição física: Pode ser descrita por três Parâmetros Amplitude máxima (Volts) Frequência (Hertz) Período (segundos) Comprimento de onda (metros) Fase (graus). CDRC - 59

7 Componentes do sistema de comunicação Onda – Amplitude: É a medida da magnitude (Campo elétrico - Volts por metro) de um distúrbio em um meio durante um ciclo de onda. É uma medida escalar não negativa da magnitude de oscilação uma onda.

8 Componentes do sistema de comunicação Onda – Frequência (f): É um termo utilizado para indicar a repetição de qualquer fenômeno no tempo de 1 segundo. Frequência é o número de oscilações em um segundo Medido em Hertz (físico alemão Heinrich Rudolf Hertz).

9 Componentes do sistema de comunicação Onda – Período: É o tempo (segundos) de um ciclo completo de uma oscilação de uma onda. Na física, é o tempo necessário para que um movimento realizado por um corpo volte a se repetir.

10 Componentes do sistema de comunicação Onda – Frequência (f) x Período (T): Evento: “Duas voltas em seu próprio eixo por segundo”. Qual o período e a frequência? Período (T)  Frequência (f) 

11 Componentes do sistema de comunicação Onda – Frequência (f) x Período (T): Evento: “Duas voltas em seu próprio eixo por segundo”. Qual o período e a frequência? Período (T)  0,5 segundos Frequência (f)  2 Hertz T= 1f1f f= 1T1T

12 Componentes do sistema de comunicação Onda – Comprimento de onda ( λ ): É a distância (metros) entre valores repetidos num padrão de onda. Em uma onda senoidal, o comprimento de onda é a distância entre picos (ou máximos):

13 Componentes do sistema de comunicação Onda – Comprimento de onda ( λ ): O comprimento de onda ( λ ) é igual à velocidade da onda (c) dividida pela frequência ( f ) da onda. A onda (radiação eletromagnética) no vácuo, tem a velocidade igual à velocidade da luz, ou seja: ,458 km/s ~ m/s). λ= Comprimento de onda. c = Velocidade da luz. f = Frequência da onda (1 s ) - Hz. λ f ~300 (3 metros x 100MHz ~300). λ = cfcf

14 Componentes do sistema de comunicação Onda – Fase ( Ø ): Ângulo que representa a posição da onda em relação ao tempo A fase promove um deslocamento da onda.

15 Componentes do sistema de comunicação RadioMicroondasInfra- vermelho Luz visível UVRaios XRaios gama Par trançado Cabo coaxial Marítimo AM FM TV Satélite Microonda Fibra LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF RC- 107

16 Componentes do sistema de comunicação Onda – Sinais Compostos: A onda senoidal simples não é útil na comunicação de dados. Um sinal composto é formado por várias ondas senoidais simples. Frequência Fundamental é a que tem a máxima amplitude As demais frequências são múltiplos de frequência chamadas harmônicas. Fundamental = amplitude máxima 3 harmônico = 1/3 da amplitude 5 harmônico = 1/5 da amplitude...

17 Componentes do sistema de comunicação Onda – Harmônicos: São os múltiplos de uma frequência fundamental

18 Componentes do sistema de comunicação Onda – Harmônicos: São os múltiplos de uma frequência fundamental

19 Base teórica da comunicação de dados “As informações podem ser transmitidas por fios fazendo-se variar alguma propriedade física, como voltagem ou corrente”

20 Base teórica da comunicação de dados Em resumo, qualquer função f(x) pode ser escrita na forma da soma de uma série de funções seno e co-seno da seguinte forma geral: f(x)= a0 +a1sen(x) +a2sen(2x) +a3sen(3x)... Análise de Jean-Baptiste Fourier “qualquer função, por mais complicada que seja, pode ser decomposta como uma soma de senos e cossenos.” 1x 3x 5x 7x 9x graphmatica

21 Base teórica da comunicação de dados Onda quadrada y = 1/2 + (2/pi)sin(x) + 2/(3pi)sin(3x) + 2/(5pi)sin(5x) + 2/(7pi)sin(7x) + 2/(9pi)sin(9x) + 2/(11pi)sin(11x) + 2/(13pi)sin(13x) + 2/(15pi)sin(15x) + 2/(17pi)sin(17x) + 2/(19pi)sin(19x) + 2/(21pi)sin(21x) + 2/(23pi)sin(23x) + 2/(25pi)sin(25x) graphmatica

22 Base teórica da comunicação de dados 1ª  3º 1ª  5 º 1ª  15 º 1ª  25 º

23 Base teórica da comunicação de dados Sinais limitados pela largura de banda Analisando um exemplo específico: o ASCII “b” é codificado como: , ou seja: tempo 1º harmônico 2º harmônico 3º harmônico 4º harmônico

24 Componentes do sistema de comunicação Onda – Largura de banda A largura de banda de um sinal composto é a diferença entre a maior e menor frequência contida neste sinal. Em rádio comunicação ela corresponde a faixa de frequência ocupada pelo sinal modulado Existem filtros que limitam a largura de banda para compartilhar o canal. Linha telefônica = 4kHz Rádio AM = 10kHz Rádio FM = 200 kHz

25 Componentes do sistema de comunicação Onda – Largura de banda Exemplo largura de banda Um modem comum terá 56 kbps (/8= 7 kB/s), Se um servidor web tiver 100 kB/s de largura de banda: 10 visitas simultâneas terão uma taxa de download do site de 10 kB/s, 100 visitas no mesmo tempo terão taxa de 1 kB/s. Em uma transmissão de 10Mb que “gastou” 2 segundo a largura de banda efetiva é de 10 Mb / 2 = 5 Mbs

26 Componentes do sistema de comunicação Onda – Largura de banda em redes Em Hertz: é o intervalo de frequência de um sinal ou o intervalo de frequência que um canal deixa passar. Em bits por segundo: é a velocidade de transmissão de bits em um canal o enlace.

27 Componentes do sistema de comunicação Onda – Perda na Transmissão Atenuação Perda da energia ao superar a resistência do meio. Distorção Mudança na forma ou formato do sinal, é a deterioração no formato da onda. Ruído Ruído Térmico (movimentação dos elétrons) Ruído Induzido (interferência) Linha Cruzada (Fios Próximos) Ruído de Impulso (Pico de energia)

28 Atividades 1 – Quais formatos de dados ou sinais eletromagnéticos que podem se transmitidos em uma rede? 2 – O que são sinais periódicos e não periódicos? 3 – O que é uma onda? Quais variáveis podem ser usadas para descrevê-la? Explique-as 4 – O que é largura de banda. 5 – Qual o tempo de transferência (s) de um arquivo de 150MB em uma rede com uma conexão de 100kBp/s? 6 – O download de um arquivo de 9 MB demorou 2,5 minutos. Qual largura de banda efetiva da conexão?(kB) 7 – O setor fica a 200 mts do TI, um estagiário transportou 1 DVD com 4.2G de backup entre os prédios em 7 minutos. Qual a largura de banda do estagiário? continua 

29 Atividades Calcule: A frequência: T=0,25 s T=0,1 s O período: f = 20 Hz f = 5 Hz. O Comprimento de onda: 100 Mhz. 300 Mhz.