Trabalho de Pesquisa 11/10/12: Técnicas de deteção de erros em transmissões digitais

Técnicas de deteção de erros em transmissões digitais

Os tipos de técnicas de detença de erros em transmissões digitais são:

  -Esquemas de repetição
  -CRC

  -CheckSum

Esquemas de repetição: 

-Este mecanismo consiste, basicamente, em enviar uma mensagem repetidamente.

CRC:

-O método CRC (Cyclic Redundancy Checking), embora use uma técnica mais complexa, é bem mais eficiente que as outras.

-A técnica de verificação cíclica é executada por ambas as estações transmissora e receptora e consiste na divisão de todos os bits de um bloco por um valor binário constante (polinómio gerador). O quociente é desprezado e o resto desta operação será o carácter de verificação que será transmitido.

CheckSum

 -Esta técnica serve mais para detectar erros na Internet  esta verificação é ao nível de transporte de mensagens e baseia-se na soma do conteúdo do segmento que é colocado numa posição UDP, no lado do emissor. No receptor há lugar novamente a soma do segmento. Da-se a soma de checksums resultarem apenas de 1s, podemos inferir que não houve erro na transmissão, caso contrário, existiu erro na transmissão. Esses erros são assinalados nas posições que da soma de checksums resultam em zeros. Os erros podem ocorrer no segmento ou no próprio código detector de erros.

Trabalho de Pesquisa 24/9/2012: Sinais digitais e analógicos

sistema digitais 

Sinal Digital é um sinal com valores discretos descontínuos no tempo e em amplitude. Isso significa que um sinal digital só é definido para determinados instantes de tempo, e que o conjunto de valores que pode assumir é finito.

Sinal analógico

Sinal analógico é um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. Um velocímetro analógico de ponteiros, um termômetro analógico de mercúrio, é exemplos de sinais lidos de forma direta sem passar por qualquer descodificação complexa.Sendo assim, entre zero e o valor máximo, o sinal analógico passa por todos os valores intermediários possíveis, enquanto o sinal digital só pode assumir um número predeterminado de valores.

Técnicas de compressão de dados

a) Sem perda de informação
b) Com perda de informação


.Compressão - Visão geral
   .Codificação e compressão
    .Códigos de Huffman


.Sem perdas (Lossless)
  .Dados recebidos = dados enviados.

Técnicas de deteção e correção de erros em transmissões digitais

Tipos de erros no canal de transmissão: 

-Erros isolados (single bit error)

-Erros seguidos (burst errors ou erros em rajada)

-Burst: Conjunto de 8 bits que começa e acaba com um bit errado e que dista do próximo burst, B ou mais bits.

Erros de transmissão: soluções


.Métodos detetores de erros:
   -Feedback (backward) error control
   -Redundância
   -Algoritmo de deteção
   -Retransmissão

.Métodos corretores:
   -Forward Error Control (FEC)
   -Exigem uma maior redundância
   -Algoritmo de correção


Métodos detetores de erros:
   -Bit de paridade

   -Deteta todos os erros em número ímpar de bits.
   -Ao nível de caráter.




Paridade de coluna (com bit de paridade)
   -Ao nível da trama.
   -Deteta todos os erros em número ímpar de bits.
   -Deteta todos os erros em número par de bits em número ímpar de bits.
   -Deteta alguns erros em número par de bits em número par de linhas.




Checksum (com bit de paridade)
   -Ao nível da trama.
   -Deteta mais erros que a paridade de coluna.

Códigos de Hamming -Corrige erros de bit.
   -Não aplicável em situações de erros de rajada.
   -Pouco utilizado em comunicações de dados.
   -Utilizável em sistemas de memórias semicondutoras.



Códigos convolucionais
   -Mais indicado para comunicações de dados.
   -A informação a ser transmitida sofre uma convolução.
   -Cada bit transmitido vai depender dos bits anteriores.



Exemplos de códigos corretores: Hamming, convolucional, outros (Reed Solomon).

Ligações Síncronas e assíncronas

Transmissões síncronas
  -Que ocorre a intervalos regulares entre o emissor e o receptor.
  -Existe uma linha comum entre ambos pela qual corre um sinal de relógio digital, que assim coloca ambos em sintonia.
  -É a norma para redes locais.

Transmissões assíncronas
-Que não é sincronizada; obriga a que cada pacote de dados se identifique e assinale o seu início e fim.
-Usa-se nas ligações entre dois computadores através de um cabo série ou na ligação a terminais.

Bit rate / codificação

- Bit rate ou data rate (bps) - número de bits transferidos por unidade de tempo (segundo) - diretamente relacionado com a largura de banda H do meio;


Técnicas de codificação

a) Non Return Zero

b) Return Zero

c) Diferenciais



Codificação – Nonreturn to Zero (NRZ)


NRZ-L (Nonreturn to zero level)
                 0 = alto nível.
                 1 = baixo nível.



NRZ-I (Nonreturn to zero, Invert Ones).
                 0 = Sem transição no início do intervalo.
                 1 = Com transição no início do intervalo.




Codificação diferencial.

  -Pode ser mais confiável o reconhecimento da transição na presença de ruído do que comparar valores.
  -Em sistemas complexos é fácil perder a polaridade do sinal.
  -NRZ não são complexos.
  -Utilizam a largura de banda eficientemente.
  -A principal limitação é a falta de sincronização, pois durante a transmissão de longas sequências de 1 ou 0        para o NRZ – L, e longas sequências de 1 ou 0 para o NRZ – I, a saída é uma voltagem constante durante      um longo período de tempo.



Codificação – Return to zero (RZ)



Codificação – Multilevel Binary

-Bipolar – AMI
-0 = Sem sinal de linha
-1 = Sinal positivo ou negativo, alternando a polaridade.
-Não haverá perda de sincronização se houver uma grande sequência de uns.
-Um longo string de bits zeros poderá causar a dessincronização.

Codificação – Bifase


Manchester
    0 = Transição de alto para baixo no meio do intevalo.
    1 = Transição de baixo para alto no meio do intevalo.

Manchester diferencial

- Sempre com transição no meio do intervalo.

            0 = Com transição no início do intervalo.
            1 = Sem transição no início do intervalo.

Mantém relógio, precisam de maior largura de banda.

Throughput

- Refere-se à largura de banda realmente medida, numa hora do dia específica, usando específicas rotas de Internet, e durante a transmissão de um conjunto específico de dados na rede.

- Infelizmente, por muitas razões o throughput é muito menor que a largura de banda digital máxima possível do meio que está a ser usado.

Alguns dos fatores que determinam o throughput são os seguintes:

-Dispositivos de interligação
-Tipos de dados que estão a ser transferidos
-Topologias de rede
-Número de utilizadores na rede
-Computador do utilizador
-Computador servidor
-Condições de energia

Decibel (dB)/ Largura de banda

Decibel (dB)

- É uma unidade de medida importante na descrição de sinais nas redes.

- Está relacionado com os expoentes e logaritmos.

- Mede a intensidade relativa de dois sinais ou de um mesmo sinal em pontos diferentes

Largura de banda

-É a diferença ou amplitude entre a frequência mais alta e mais baixa que o canal de transmissão permite.

-A uma maior largura de banda corresponderá uma maior capacidade de transmissão de informação.

Modulação em Amplitude, Frequencia e Fase

Técnicas de modulação:

→ Sinal original deslocado para a frequência de uma portadora.

→ Portadora é modulada (transformada) para representar o sinal.

→ Modulação em:

→ Amplitude

→ Frequência

→ Fase

Quadrature PSK

• Uso mais eficiente pois cada elemento de sinal representa mais de um bit

              > p . EX: mudança em fase de π/2 (90º)

                       .cada elemento representa 2 bits

              > Pode usar 8 ângulos de fase e tem mais de uma amplitude

                       .Combinação

              > Modems de 96000bps modem usam 12 ângulos quatro dos quais tem duas amplitudes

                       .8+(4*2)= 16 elementos diferentes de sinal

Amplitude shift keying/ Frequency shift keying/ Phase shift Keying

Amplitude shift keying

• Valores representados por diferentes amplitudes do portador.
• Usualmente, uma amplitude e zero
         - i.e. presença ou ausência do portador e utilizada
• Susceptível a ganhos de amplitude
• Ineficiente, ate 1200bps em canais de voz
• Usado em fibra óptica


Frequency shift keying

• Valores representrados por diferentes frequências (próximas da portadora)
• Maior imunidade a ruidos que ASK
• Radio de alta frequência


Phase shift Keying

• Fase do portador e modificada para representar os dados
• PSK diferencial
• Fase modificada relativo a trasissão previa ao invés da relação a sinal referencia

Técnicas de conversão analógico-digital

 dados digitais, sinais analógicos

    

Sistema público de telefonia

•  300 Hz a 3400 Hz

• Usar modem (modulator-demodulator)

• Amplitude shift keying (ASK)

• Frequency shift keying (FSK)

• Phase shift keying (PSK)

Transmissão de sinais analógicos e digitais

Sinal digital

→ Pulsos discretos de voltagens.

→ Cada pulso corresponde a um elemento de sinal.

→ Dados binários codificados nesses elementos.

Sinais digitais

Sequência de intervalos de tamanho fixo igual a T segundos, chamados de sinalização, durante os quais a amplitude do sinal permanece fixa caracterizando um dos símbolos digitais existentes.

→ Repetir regenera o sinal.

→ Baixo custo - integração - produção em escala.

→ Integração de voz, dados e imagens.

→ Facilidade de encriptação.

→ Utilização de fibra óptica

→ Facilidades de endereçamento, comutação e controle.

Transmissão de sinais analógicos e digitais

• Transmissão de dados  - Passagem de sinais através de meios físicos. Sinais analógicos

• Sinais digitais

• Sinais analógicos

Sinais analógicos

Sinais elétricos que variam constantemente entre todos os valores possíveis permitidos por meio de transmissão.

Onda sinusoidal:

• Amplitude

• Frequência

• Fase

Baixa Largura de Banda

Transmissão sequêncial

Transmissão típica das redes em anel, em que a mensagem vai passando de computador em computador até chegar ao destinatário.

Transmissões ponto-a-ponto

Transmissão dedicada entre dois computadores

Rigorosamente não envolve intermediários, mas atualmente o conceito foi alargado de modo a permitir a inclusão de aparelhos intermediários entre o emissor e o recetor.

Exemplo: a conferência na Internet. (sem exemplo próprio)

Transmissão por difusão

Ocorre em redes em que a mensagem enviada por um computador é enviada para todos os outros, embora apenas o destinatário a leia.

Tal é possível porque numa rede cada computador tem um endereço e as mensagens que por lá circulam contêm o endereço do destinatário.

Transmissão em série e em paralelo

Serie: Todos os bits seguem pelo mesmo fio.

Paralelo: Normalmente agrupadas em 8 bits, cada conjunto de bits segue por 8 fios diferentes em simultâneo.