redes parte 2 - ondas, informação e sinal

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Esta a segunda de um conjunto de apresentaes que fiz para a disciplina de Redes de Computadores, que lecionei na faculdade e na escola. Engloba a parte de ondas, sinal e informao. Fala sobre os teoremas de Nyquist, a Lei de Shannon, rudos, interferncias, ecos... Muita coisa! Espero que seja til.

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  • 1. Fundamentos de Redes de Computadores Ondas, informao esinal Prof. Ricardo J. Pinheiro

2. Resumo Ondas O que so. Elementos. Comprimento. Banda Sinal Analgico e digital Rudos e interferncias Tratamento do sinal Modulao Multiplexao Ricardo Pinheiro 2 3. O que so ondas? Uma perturbao oscilante de algumagrandeza fsica no espao e peridica notempo. Propaga-se atravs de um meio fsico Ar, fios de cobre, tubos de vidro, vcuo, etc. No transfere matria, mas energia.Propagao da ondaGrfico de uma ondaRicardo Pinheiro 3 4. Tipos de ondas MecnicaGerada por uma perturbao mecnica. Eletromagntica.Gerada por uma perturbao eletromagntica. Tipos de ondasDente-de-serra TriangularQuadradaRicardo Pinheiro 4 5. Elementos da onda Picos Pontos mais altos. Vales Pontos mais baixos. Ciclo de onda Distncia entre dois vales ou dois picos. Amplitude Nvel mximo (positivo ou negativo) alcanado pelo ciclo. Freqncia Quantos ciclos ocorrem por unidade de tempo. Medida padro: Ciclos/segundo, ou Hertz (Hz).Ricardo Pinheiro 5 6. Elementos da ondaPerodoTempo gasto paraocorrer um ciclo.Relao: f = freqncia; T = perodo.Comprimento de onda: c = velocidade da onda (eletromagntica = 300.000 km/s; sonora = 1235 km/h) ; f = freqncia.Fase:Deslocamento do ciclo de onda. Ricardo Pinheiro 6 7. Espectro eletromagntico mpm nm mmmkm PHzTHzGHz MHz kHzRicardo Pinheiro 7 8. Sinal Definio Seqncia de estados em um sistema deinformao que codifica uma mensagem. Materializao da informao, na forma deimpulsos eletromagnticos. Taxonomia de sinais Tempo discreto seqncias de valores definidos em instantes de tempo peridicos. Tempo contnuo estado definido em qualquer instante de tempo. Digitais s podem assumir valores discretos, enumerveis, normalmente de um conjunto limitado de valores possveis. Analgicos podem assumir qualquer valor real.Ricardo Pinheiro 8 9. Sinais analgico e digital Analgico Variao contnua de amplitude. Digital Variao discreta de amplitude. Qualquer informaopode ser codificadae transmitida por umsinal analgico oudigital.Ricardo Pinheiro 9 10. Banda passante e largura de banda Banda passanteIntervalo de freqncias positivas que compem osinal. Largura de bandaDiferena da maior para a menor freqncia dabanda do sinal tamanho da banda passante. Ricardo Pinheiro 10 11. Geradores de distoro nos sinais Causam distores no sinal durante atransmisso. Interferncias e rudosQuantidade medida pela equaoS = sinal; N = rudo.Unidade mais aceita o decibel:P=potncia ; P0 = potncia de referncia.Escala logartmica Se P/P0 = 10, ento PdB=10 dB. Se P/P0 = 100, ento PdB=20 dB. Se P/P0 = 1000, ento PdB=30 dB.Ricardo Pinheiro 11 12. Geradores de distoro nos sinais Tipos de rudos1. Rudo trmico (ou branco)Provocado pela agitao dos eltrons no meio.Presente em todos os dispositivos eletrnicos.2. Rudo de intermodulao Sobreposio de freqncias no mesmo canal.Sinais com potncia muito alta ou defeito.3. CrosstalkCondutores prximos que induzem sinais entre si.4. Rudo impulsivo.No contnuo.Pulsos irregulares e com grandes amplitudes.Muito danoso em transmisses digitais. Ricardo Pinheiro12 13. Geradores de distoro nos sinais Atenuao Potncia cai com a distncia. Perda de energia por calor e por radiao. Queda logartmica - decibis/unidade decomprimento. Uso de repetidores para regenerar o sinal, desdeque a atenuao no ultrapasse um mximo. Eco Efeitos parecidos aos gerados pelo rudo. Mudana de impedncia gera reflexes de sinal. Uso de terminadores e transceptores de altaimpedncia para absorver os sinais e evitar areflexo. Ricardo Pinheiro13 14. Construo do sinal Todo sinal peridico pode ser escrito como uma soma de senos e cossenos de diversas freqncias (Fourier, sculo XIX) Srie de Fourier. Cada componente um harmnico do sinal.Ricardo Pinheiro 14 15. Construo do sinal Converso do sinaldigitalanalgicoQuanto maior a banda passante, mais harmnicos podem ser passados atravs do meio.Quanto mais harmnicos, o sinal recebido estar mais prximo do sinal original.Ricardo Pinheiro 15 16. Taxa de transfernciaTaxas de transmissoBps: bits por segundo.Bauds: nmero de intervalos desinalizao por segundo.Teorema de NyquistCapacidade mxima de um canal sem rudo algum, dada a sua banda passante.Lei de ShannonCapacidade mxima de um canal com rudo trmico, dada a sua banda passante.C = capacidade; W = largura de banda; S = pot. do sinal;N = pot. do rudo; L = no. de nveis usado na codificao.Ricardo Pinheiro 16 17. Converso de sinal Ricardo Pinheiro 17

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