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

11

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)