Fundamentos De Redes De Computadores

Transcript

FACULDADE ATENAS MARANHENSE – FAMA FUNDAMENTOS DE REDES DE COMPUTADORES Nome do aluno FUNDAMENTOS DE REDE SÃO LUÍS – MA, 2013 Nome do Aluno TRABALHO DE FUNDAMENTOS DE REDE Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção de nota na disciplina Fundamentos de Redes de Computadores, no Curso de Redes de Computadores, na Faculdade Atenas Maranhense – FAMA. Professor: Nome do Professor SÃO LUÍS – MA, 2013 RESUMO Neste trabalho será apresentado o conceito básico de Modulação de Dados Digitais e Modulação de Sinais Analógicos. Em Modulação de Dados Digitais será analisado: ASK (Amplitude Shift Keying ou modulação por chaveamento de amplitude), FSK (Frenquency Shift Keying ou modulação por chaveamento de frequência), PSK (Phase Shift Keying ou modulação por deslocamento de fase), QAM (Quadrature Amplitude Modulation ou modulação por quadratura e amplitude). Modulação de Sinais Analógicos será analisada: Amplitude Modulation (AM) Frequency Modulation (FM) Phase Modulation (PM), técnicas desenvolvidas ao longo dos anos para a transmissão de informações por meio de sinal analógico. SUMÁRIO RESUMO ..................................................................................................................03 01INTRODUÇÃO.......................................................................................................05 02 MODULAÇÃO ASK ..............................................................................................06 03 MODULAÇÃO FSK.............................................................................................. 07 04 MODULAÇÃO PSK.............................................................................................. 09 05 MODULAÇÃO QAM............................................................................................. 10 06 O SISTEMA ANALÓGICO.................................................................................... 11 07 AMPLITUDE MODULATION (AM).........................................................................11 08 FREQUENCY MODULATION (FM).......................................................................11 09 PHASE MODULATION (PM).................................................................................12 10 CONCLUSÃO...................................................................................................... 13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... 14 01 INTRODUÇÃO Palavra modem origina-se da junção das contrações MO (modulador) e DEM (Demodulador). A modulação corresponde a um processo de conversão de sinais para fins de transmissão, sendo definido como um sistema que recebe duas entradas (informação e portadora) e fornece um sinal de saída que será utilizado no transporte da informação. Os tipos de modulações existentes são definidos de acordo com a natureza dos sinais de entrada do sistema, na tabela abaixo são descritos os principais tipos de modulações existentes. MODULAÇÃO Analógica Digital Pulso INFORMAÇÃO Analógica Digital Analógica PORTADORA Analógica Analógica Digital EXEMPLOS AM, FM, PM ASK, FSK, PSK PAM, PWM, PPM PRINCIPAIS TIPOS DE MODULAÇÕES EXISTENTES Fonte: UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA. Gustavo Theodoro Llaskoski, Maicon Marcondes e Oscar Szeremeta A portadora é o sinal de entrada do sistema responsável pelo transporte de informação no meio de transmissão, de acordo com a tabela acima a portadora poderá ser um sinal analógico (geralmente correspondente a um sinal senoidal) ou digital. As principais características da modulação são: redução de ruído e interferência, facilidade de irradiação eletromagnética, ou seja, a portadora tem como característica possuir uma frequência maior que a frequência do sinal de informação, diminuindo o tamanho das antenas. Além disso, a modulação possibilita uma melhor designação de frequência, ou seja, permite selecionar uma determinada portadora com frequência favorável para um determinado projeto. A modulação digital utiliza uma portadora analógica que tem uma ou mais características alteradas de acordo com uma informação digital, sendo chamada também de modulação chaveada. 02 MODULAÇÃO ASK Modulação em Amplitude - ASK (Amplitude Shift Keying) É a técnica de modulação mais simples entre as utilizadas para modular sinais discretos (digitais). Consiste na alteração da amplitude da onda portadora em função do sinal digital a ser transmitido. Neste tipo de modulação “ASK” ocorre à alteração da tensão do sinal, mantendo a frequência constante, o que afetará diretamente a amplitude, permitindo convencionar uma determinada amplitude como dígito binário (BASK), 1 e outra como dígito binário 0. Na figura é apresentado um sinal modulado BASK, a menor amplitude corresponde ao nível lógico “0” e a maior amplitude corresponde ao nível lógico “1”. SINAL MODULADO BASK Fonte: Unisinos. Disponível em: (2006) 03 MODULAÇÃO FSK O processo de modulação por chaveamento de frequência (FSK) consiste em variar a frequência da onda portadora em função do sinal modulante, no presente caso, o sinal digital a ser transmitido. Diferente da modulação FM, o FSK desloca a frequência entre apenas dos pontos fixos separados. O modulador FSK é formado por dois moduladores ASK, sendo que um deles produz pulsos modulados na frequência F1 para cada bit 1, enquanto que o outro produz pulsos modulados na frequência F0 para cada bit 0. A saída dos moduladores é combinada e transmitida, conforme representado na Figura. EPRESENTAÇÃO DO MODULADOR FSK O demodulador FSK é formado por um divisor de sinais cujas saídas são aplicadas a filtros passa-faixa centrados em F1 e F0 e posteriormente seguidos de demoduladores ASK. Os sinais de baixa frequência são somados com a polaridade adequada a fim de obter como resultado um sinal BK. RESPRESENTAÇÃO DO DEMODULADOR FSK O formato de modulação FSK é o que ocupa a maior largura de faixa de todos, pois os espectros centrados em F0 e F1 não podem ser superpostos a fim de que a informação seja preservada. A modulação FSK foi originalmente desenvolvida para enviar texto através de dispositivos de radio teleimpressor. O deslocamento da portadora entre a marca e o espaço foi usado para gerar caracteres no código Baudot. No receptor, os sinais Baudot foram utilizados para produzir texto impresso para impressoras e posteriormente telas de vídeo. Com o desenvolvimento tecnológico, a modulação FSK foi utilizada para transmitir mensagens no código ASCII utilizados por computadores e permitiu o uso de caracteres caixa baixa e alta e símbolos especiais. A introdução de microprocessadores tornou possível usar o FSK para enviar mensagens com capacidade de verificação e correção automática de erros. Isto é feito através da inclusão de códigos de verificação de erro nas mensagens, permitindo que a estação receptora possa requisitar a retransmissão se uma mensagem ou os códigos de verificação de erro estiverem em conflito (ou se o código não for recebido). Entre os modos mais comuns tais como o FSK está a tele de impressão amadora através do radio (AMTOR) e a correção adiantada de erro (FEC). A modulação FSK é o modo mais rápido de se enviar texto pelo radio, e os modos de correção de erro oferecem alta confiabilidade. O espaço de frequência ocupado depende da quantidade de deslocamentos, mas um sinal típico de FSK ocupa menos que 1.5 kHz de espaço. A grande desvantagem do FSK é a necessidade de um equipamento de recepção mais elaborado. A principal característica da modulação FSK é a imunidade a ruídos, quando comparada com a ASK. A modulação FSK é utilizada em modens de baixa velocidade e transmissão via radio (na transmissão de sinais de radio controle). 04 MODULAÇÃO PSK A técnica de modulação conhecida por PSK é o processo pelo qual se altera a fase da onda portadora em função do sinal digital a ser transmitido. Quando uma sequência binária é transmitida, a fase é geralmente chaveada entre 0o e 180o. Na modulação PSK, o bit 1 é representado pela transmissão de uma portadora cosenoidal de amplitude fixa Ac e frequência fixa fc pelo intervalo de t segundos, enquanto o bit 0 é representado pela portadora com fase de 180o durante t segundos Portanto, pode-se, por exemplo, manter a fase da portadora em 0° quando ocorrer um bit 1 e alterar a fase da portadora quando ocorrer um bit 0. Como nos casos das modulações anteriores, também se tem o BPSK e MPSK. REPRESENTAÇÃO DA MODULAÇÃO PSK 05 MODULAÇÃO QAM A modulação por amplitude e quadratura (QAM) é resultante de uma combinação entre as modulações ASK e PSK. O mapeamento por código Gray é o método utilizado na distribuição do código binário do diagrama de irradiação, pois a distância de Hamming entre os código adjacentes é de uma unidade. Na figura abaixo é apresentado o diagrama de constelação da modulação QAM-16. Se o diagrama for analisado de acordo com o plano de Argand-Gauss, podem-se definir três valores de módulos distintos e três fases distintas por quadrante, ou seja, numa representação a modulação QAM-16 tem três valores de módulos possíveis e doze valores de fase distintos. DIAGRAMA DE CONSTELAÇÃO QAM-16 06 O sistema Analógico O padrão analógico de transmissão de dados consiste na geração de sinais elétricos baseados nas ondas eletromagnéticas que são contínuas. Como os sinais analógicos são contínuos, a qualidade de operação é mais exigente, pois na sua falha, o sinal deve ser gerado novamente desde o princípio. 07 Amplitude Modulation (AM) É um método de imprimir dados numa corrente alternada (AC portadora) da forma de onda . A maior frequência dos dados de modulação é, normalmente, inferior a 10 por cento do transportador frequency.The amplitude instantânea (potência total do sinal) varia dependendo sobre a amplitude instantânea dos dados de modulação. Em AM, os transportadores propriamente ditos não flutuam em amplitude. Em vez disso, a modulação de dados é exibida sob a forma de componentes de sinal em frequências mais alta e ligeiramente mais baixa do que a do transportador. Esses componentes são chamados de bandas laterais. Quanto menor a faixa lateral (LSB) aparece em frequências abaixo da frequência de portadora, a banda lateral superior (USB) aparece em frequências acima da LSB transportadora frequency.The e USB são essencialmente "imagens de espelho um do outro" em um gráfico de amplitude em função da frequência do sinal, como mostrado nas illustration.The contas de energia de banda lateral para as variações na amplitude total do sinal. 08 Frequency Modulation (FM) Em telecomunicações e processamento de sinais, modulação de frequência (FM) transmite informações sobre uma onda portadora pela variação instantânea sua frequência. Isto contrasta com a modulação de amplitude, na qual a amplitude da portadora é variada enquanto a sua frequência permanece constante. Em analógicas aplicações, a diferença entre o valor instantâneo e da frequência base do portador é diretamente proporcional ao valor instantâneo da amplitude do sinal de entrada digitais de dados, podem ser enviados por deslocamento de frequência da portadora de entre uma série de configurações, uma técnica conhecida como frequência da modulação (FSK). FSK é amplamente utilizada em dados e de fax modems 09 Phase Modulation (PM) Técnicas desenvolvidas ao longo dos anos para a transmissão de informações por meio de sinal analógico. É uma forma de modulação que representa as informações como variações na instantânea de fase de uma onda portadora. Ao contrário de sua contraparte mais popular, modulação de frequência (FM), PM não é muito utilizado para as transmissões de rádio. Isso é porque ele tende a exigir mais complexidade de hardware que receptor e pode haver problemas de ambiguidade na determinação de saber se, por exemplo, o sinal mudou fase de 180 °. 10 CONCLUSÃO Foram relacionados os principais tipos de modulação digital e analógica, assim como os conceitos básicos de modulação e a necessidade para utilização em transmissão de informação. A primeira a aqui analisada foi a modulação ASK e as suas variações. Apesar do aumento da capacidade de transmissão pela modulação multi nível ASK, essa modulação só pode ser utilizada em meios com baixo ruído, podendo ser utilizada na modulação do nível de intensidade de um LED nas transmissões ópticas. A segunda técnica analisada foi a modulação FSK, apresentando como principal característica um elevada imunidade a ruídos, contudo a modulação FSK possui baixa capacidade de transmissão e a utilização de técnicas com múltiplas frequências (MFSK) ocupa uma elevada largura de banda e aumenta a quantidade de filtros dos equipamentos. A terceira técnica analisada foi a modulação por deslocamento de fase, sendo muito utilizada na transmissão de modens, essa modulação tornou-se a mais viável economicamente. Com a necessidade do aumento da capacidade de transmissão, foi desenvolvida uma combinação das técnicas ASK e PSK , cuja foi adotado como padrão de transmissão para alguns modens. Atualmente as técnicas de modulação visam aumentar a capacidade de transmissão e reduzir a largura de banda ocupada, a fim de obter a máxima eficiência do canal de comunicação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [01] SCHWARTZ, Mischa. Information transmission, Modulation and Noise., 1979 McGraw-Hill Inc. [02] SILVA, Gilberto Vianna Ferreira da; BARRADAS, Ovídio Cesar Machado. Telecomunicações: Sistemas de Radiovisibilidade. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, Embratel, 1978. [03] Prof. Tiago Semprebom, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Santa Catarina - Campus São José [email protected] /16 de Março de 2010 http://www.sj.ifsc.edu.br/~tisemp/CBE/aulas/aula2.pdf [04] ROESLER, Valter. Banda base e modulação analógica. Disponível em: http://www.inf.unisinos.br/~roesler/disciplinas/0_comunicdados/10_modula_analogico /tp_modula.pdf . Acesso em: 17 de setembro de 2006. [05] MOUTINHO, Adriano. Princípios de telecomunicações I – Modulação digital. Universidade Estadual do Rio de Janeiro. Disponível em: . Acesso em: 17 de setembro de 2006. [06] BERNAL, Volnys Borges. Transmissão da informação – Multiplexação. USP. Disponível em: . Acesso em: 20 de setembro de 2006.