William stallings data and computer communications 7 th edition
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William Stallings Data and Computer Communications 7 th Edition. Cap ítulo 4 “Transmission Media” Meios de Transmissão. Sumário. Confinado (ou guiado) – “Guided – wire” Não-confinado – “Unguided – wireless” Características e qualidade da transmissão determinadas pelo meio e sinal

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Presentation Transcript


William stallings data and computer communications 7 th edition

William StallingsData and Computer Communications7th Edition

Capítulo 4

“Transmission Media”

Meios de Transmissão


Sum rio

Sumário

  • Confinado (ou guiado) – “Guided – wire”

  • Não-confinado – “Unguided – wireless”

  • Características e qualidade da transmissão determinadas pelo meio e sinal

  • Para “guided”, o meio é mais importante

  • Para “unguided”, a largura de faixa proporcionada pela antena é mais importante

  • Aspectos essenciais são a taxa de dados e a distância


Fatores de projeto

Fatores de projeto

  • Largura de faixa / Bandwidth - BW

    • Maior BW, proporciona maiores taxas

  • Problemas na transmissão

    • Atenuação

  • Interferência

  • Número de receptores

    • Em meios confinados

    • Mais receptores (multi-point) introduzem mais atenuação


Espectro electromagn tico

Espectro Electromagnético


Meios de transmiss o confinados

Meios de transmissão confinados

  • Par trançado / Twisted Pair

  • Cabo coaxial / Coaxial cable

  • Fibra óptica / Optical fiber


Caracter sticas de transmiss o de meios confinados

Frequency Range

Typical Attenuation

Typical Delay

Repeater Spacing

Twisted pair (with loading)

0 to 3.5 kHz

0.2 dB/km @ 1 kHz

50 µs/km

2 km

Twisted pairs (multi-pair cables)

0 to 1 MHz

0.7 dB/km @ 1 kHz

5 µs/km

2 km

Coaxial cable

0 to 500 MHz

7 dB/km @ 10 MHz

4 µs/km

1 to 9 km

Optical fiber

186 to 370 THz

0.2 to 0.5 dB/km

5 µs/km

40 km

Características de transmissão de meios confinados


Par tran ado twisted pair

Par trançado / Twisted Pair


Aplica es do par tran ado

Aplicações do par trançado

  • Meio mais comum

  • Rede telefônica

    • Entre a residência e central local (subscriber loop)

  • Em prédios

    • Para PBX (private branch exchange)

  • Para local area networks (LAN)

    • 10Mbps ou 100Mbps


Par tran ado pros e cons

Par trançado - Pros e Cons

  • Barato

  • Fácil de se trabalhar

  • Baixa taxa de dados

  • Curto alcance (distância)


Caracter sticas de transmiss o do par tran ado

Características de transmissão do par trançado

  • Analógico

    • Amplificadores a cada 5km a 6km

  • Digital

    • Usa sinal analógico ou digital

    • Repetidor a cada 2km ou 3km

  • Distância limitada

  • Bandwidth limitada (1MHz)

  • Taxa de dados limitada (100MHz)

  • Susceptível a interferências e ruído


Near end crosstalk

Near End Crosstalk

  • Acoplamento do sinal de um fio ao do outro

  • Acoplamento acontece quando o sinal entrando no link interfere o sinal saindo do mesmo (transmissor e receptor)

  • Ou seja, um sinal transmitido interfere o receptor local


Crosstalk

Crosstalk

http://www.cabletesting.com/CableTesting/Testing/Definitions/Definitions_NEXT.htm


Next em rede de computadores exemplo de informa o t cnica

NEXT em rede de computadores – exemplo de informação técnica

  • In order to certify a cable as Category 3 (see Categories of twisted pair cabling systems), the NEXT test must be performed in 1 MHz steps from 1 Mhz to 16 MHz. Since the level of signal loss or interference can change with frequency, a range of frequencies must be used to certify that the cable is acceptable over the entire range. In order to certify a cable for Category 5 use, the test frequency range must be extended up to 100 MHz. A 1 MHz frequency step should still be used. In both cases, you must test both ends of the cable. This is because NEXT occurs on the ends of the cable right where the connector is attached.

  • Simply using Category 5 cables, connectors, and patch panels does not guarantee that a network will support 100 Mb operation. You must actually certify your network for use at this speed with a CAT 5 cable tester after the network is fully installed.


Next em rede de computadores

NEXT em rede de computadores


Unshielded n o blindado e shielded blindado tp

Unshielded (não-blindado) e Shielded (blindado) TP

  • Unshielded Twisted Pair (UTP)

    • Linha telefônica comum

    • Mais barato

    • Mais simples de instalar

    • Sofre the interferência eletro-magnética (EM) externa

  • Shielded Twisted Pair (STP)

    • Capa metálica que reduz interferência

    • Mais caro

    • Mais difícil de manusear: (mais grosso e pesado)


Categorias utp

Categorias UTP

  • Cat 3

    • até 16MHz

    • “Voice grade” popular na maioria dos escritórios

    • “Twist length” de 7.5 cm a 10 cm

  • Cat 4

    • até 20 MHz

  • Cat 5

    • até 100MHz

    • Comumente usado em novas instalações

    • “Twist length” de 0.6 cm a 0.85 cm

  • Cat 5E (Enhanced) (ou melhorado)

  • Cat 6

  • Cat 7


Compara o de shielded e unshielded twisted pair

Attenuation (dB per 100 m)

Near-end Crosstalk (dB)

Frequency (MHz)

Category 3 UTP

Category 5 UTP

150-ohm STP

Category 3 UTP

Category 5 UTP

150-ohm STP

1

2.6

2.0

1.1

41

62

58

4

5.6

4.1

2.2

32

53

58

16

13.1

8.2

4.4

23

44

50.4

25

10.4

6.2

41

47.5

100

22.0

12.3

32

38.5

300

21.4

31.3

Comparação de Shielded e Unshielded Twisted Pair


Categorias e classes de twisted pairs

Category 3 Class C

Category 5 Class D

Category 5E

Category 6 Class E

Category 7 Class F

Bandwidth

16 MHz

100 MHz

100 MHz

200 MHz

600 MHz

Cable Type

UTP

UTP/FTP

UTP/FTP

UTP/FTP

SSTP

Link Cost (Cat 5 =1)

0.7

1

1.2

1.5

2.2

Categorias e Classes de Twisted Pairs


Cabo coaxial

Cabo coaxial


Aplica es de cabo coaxial

Aplicações de cabo coaxial

  • Meio versátil

  • Distribuição de TV

    • TV a cabo

  • Transmissão de telefonia em longa distância

    • Pode transportar 10.000 chamadas simultaneamente

    • Está sendo substituído por fibra

  • Conexão de sistemas computacionais a curta distância

  • Redes LAN


Caracter sticas de transmiss o do cabo coaxial

Características de transmissão do cabo coaxial

  • Analógico

    • Amplificadores a cada poucos km

    • Mais próximos se em altas frequencias

    • Até 500MHz

  • Digital

    • Repetidor a cada 1km

    • Mais próximos para altas taxas de dados


Fibra ptica

Fibra Óptica


Benef cios da fibra

Benefícios da fibra

  • Maior capacidade

    • Taxas de dados de centenas de Gbps

  • Menor tamanho e peso

  • Menor atenuação

  • Isolamento eletromagnético

  • Maior espaçamento entre repetidores

    • Dezenas de km, no mínimo


Aplica es de fibras pticas

Aplicações de fibras ópticas

  • Long-haul trunks

  • Metropolitan trunks

  • Rural exchange trunks

  • Subscriber loops – loop do assinante: de sua casa até a central local

  • LANs

  • Obs: trunks são as vias de dados (troncos) entre centrais telefônicas, os quais operam em altas taxas.


Caracter sticas de transmiss o da fibra ptica

Características de transmissão da fibra óptica

  • Age como guia de onda de 1014 a 1015 Hz

    • Porções do infravermelho e espectro visível

  • Light Emitting Diode (LED)

    • Mais barato

    • Faixa de temperatura de operação mais ampla

    • Dura mais

  • Injection Laser Diode (ILD)

    • Mais eficiente

    • Maior taxa de dados

  • Wavelength Division Multiplexing


Optical fiber transmission modes

Optical Fiber Transmission Modes


Freq ncias utilizadas em aplica es de fibras

Wavelength (in vacuum) range (nm)

Frequency range (THz)

Band label

Fiber type

Application

820 to 900

366 to 333

Multimode

LAN

1280 to 1350

234 to 222

S

Single mode

Various

1528 to 1561

196 to 192

C

Single mode

WDM

1561 to 1620

185 to 192

L

Single mode

WDM

Freqüências utilizadas em aplicações de fibras


Attenuation in guided media

Attenuation in Guided Media


Freq ncias de transmiss o wireless

Freqüências de transmissão wireless

  • 2GHz a 40GHz

    • Microwave

    • Altamente direcional

    • Point to point – ponto a ponto

    • Satélite

  • 30MHz a 1GHz

    • Omnidirectional

    • Rádio broadcast

  • 3 x 1011 to 2 x 1014

    • Infrared

    • Local


Antenas

Antenas

  • Condutor elétrico (ou sistema de…) usado para irradiar energia eletromagnética ou colegar energia eletromagnética

  • Transmissão - Tx

    • Converte sinal em energia eletromagnética

    • Irradia pela vizinhança

  • Recepção - Rx

    • Energia eletromagnética alcança a antena

    • Alimenta o receptor

  • Mesma antena pode ser usada para Tx e Rc


Padr o de radia o

Padrão de radiação

  • Potência irradiada em todas as direções

  • Não é o mesmo desempenho em todas as direções

  • Antena isotrópica é (teoricamente) um ponto no espaço que

    • Irradia em todas as direções igualmente

    • Alcança um padrão de radiação esférico


Antena parab lica

Antena Parabólica

  • Usada para microondas terrestres e via satélite

  • Uma fonte colocada no foco da parábola, produzirá ondeas refletidas pela parábola de forma paralela ao eixo da mesma

    • Cria (teoricamente) um feixe paralelo de luz, som ou rádio

  • Na recepção, o sinal é concentrado no foco, onde o detector é colocado


Antena parab lica1

Antena parabólica


Ganho da antena antenna gain

Ganho da antena / “Antenna Gain”

  • Medida da direcionalidade da antena

  • A potência de saída numa direção particular é comparada com aquela produzida por uma antena isotrópica

  • Medida em decibéis (dB)

  • Resulta na perda de potência em uma outra direção

  • Área efetiva relaciona-se ao tamanho e forma


Microondas terrestres

Microondas terrestres

  • Disco parabólico – “parabolic dish”

  • Feixe focado – “focused beam”

  • Visada direta – “line of sight”

  • Teleco de longas distâncias – “Long haul telecommunications”

  • Aumentando a freqüência proporciona taxas mais altas


Microondas via sat lite

Microondas via satélite

  • Satélite é uma estação de comutação (“relay station”)

  • Satélite recebe em uma frequencia, amplifica ou repete o sinal e transmite em outra frequencia

  • Requer uma órgbita geoestacionária (“geo-stationary”

    • Altura de 35,784km

  • Televisão

  • Telefonia de longa distância

  • Redes de empresas (Private business networks)


Link sat lite ponto a ponto

Link satélite ponto a ponto


Link sat lite broadcast

Link satélite broadcast


R dio broadcast

Rádio broadcast

  • Omnidirectional

  • Rádio FM

  • TV UHF e VHF

  • Visada diret

  • Sofre de interferência multi-percurso

    • Reflexões


Infravermelho

Infravermelho

  • Visada direta (ou reflexão)

  • Bloqueado por paredes

  • Ex: controle remoto de TV, porta IRD, etc.


Propaga o wireless

Propagação Wireless

  • Sinais atravessam 3 possíveis rotas

    • Onda de superfície - Ground wave

      • Segue o contorno da terra

      • Até 2MHz

      • Rádio AM

    • Sky wave

      • Rádio amador, BBC world service, Voice of America

      • Sinal refletido na ionosfera

    • Visada direta - Line of sight

      • Acima de 30Mhz

      • Pode ir além da visada direta óptica devida à refração


Ground wave propagation superf cie

Ground Wave Propagation - superfície


Sky wave propagation

Sky Wave Propagation


Line of sight propagation visada direta

Line of Sight Propagation – visada direta


Refra o

Refração

  • Velocidade da onda electromagnetica é uma função da densidade do material

    • ~3 x 108 m/s no vácuo, menor em qualquer outro meio

  • Quando uma onda move de um meio para outro, sua direção pode mudar

    • Índice de refração

    • Lei de Snell

  • Pode causar uma curva gradual se a densidade do meio varia

    • Densidade da atmosfera decresce com a altitude

    • Resultado é que as ondas de rádio se curvam em direção à terra


Refra o cont

Refração (cont.)


Refra o cont1

Refração (cont.)


Horizonte ptico e de r dio

Horizonte óptico e de rádio


Transmiss o em visada direta line of sight

Transmissão em visada direta (Line of Sight)

  • Perda no espaço livre

    • Sinal atenua com distância

    • Maior para baixas freqüências (maior comprimento de onda)

  • Absorção atmosférica

    • Vapor de água e oxigênio absorvem sinais de rádio

    • Água, maior em 22GHz, menor abaixo de 15GHz

    • Oxigenio, maior em 60GHz, menor abaixo de 30GHz

    • Chuva e neblina

  • Multipercurso

    • Melhor captar em visada direta, se possível

    • Sinal pode ser refletido, e múltiplas cópias alcançarem receptor

    • Pode não haver sinal direto

    • Refletido pode reforçar ou até cancelar direto

  • Refração

    • Pode resultar em perda parcial ou total do sinal no receptor


Perda no espa o livre

Perdanoespaçolivre


Interfer ncia multi percurso

Interferência multi-percurso


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