Lei De Shannon

Lei de Shannon

A Lei de Shannon foi conhecida 20 anos após a Lei de Nyquist e leva em consideração a existência de ruído na transmissão. Na presença de ruído branco a capacidade máxima de um canal se torna:

C = W log2(1 + S/N)

Com a tecnologia atual é possível se obter até 1/3 da capacidade máxima prevista para a Lei de Shannon e, então, para as linhas telefônicas existentes pode-se escrever:

Figura 2.3 – Capacidade do canal em linhas telefônicas

Multiplexação

Conceito

A técnica que permite a transmissão de mais de um sinal em um mesmo meio físico é denominada multiplexação. Existem duas formas básicas de multiplexação:

• Em freqüência - FDM (Frequency Division Multiplexing)

• Em tempo - TDM (Time Division Multiplexing)

Outras formas são:

• Em comprimento de onda - WDM (Wavelength Division Multiplexing)

• No espaço - SDM (Space Division Multiplexing)

Sistemas em Banda Larga e em Banda Básica

Na sinalização em banda básica o sinal é simplesmente colocado na rede sem se usar qualquer tipo de modulação.

A técnica não é adequada a circuitos que estão sujeitos a ruídos, interferências e erros aleatórios, mas satisfaz nas as redes locais.

A sinalização em banda larga (também chamada sinalização analógica) realiza a multiplexação em freqüência (FDM), sendo geralmente utilizada em redes locais em barra. é unidirecional.

Figura 2.4 - Multiplexação na freqüência (FDM)

TDM

A multiplexação por divisão do tempo (Time Division Multiplexing - TDM) se beneficia do fato de que a capacidade (em quantidade de bits por segundo) do meio de transmissão, em muitos casos, excede a taxa média de geração de bits das estações conectadas ao meio físico.

TDM Síncrono

No TDM síncrono (ou simplesmente TDM), o domínio de tempo é dividido em intervalos de tamanho fixo T chamados frames; cada frame é subdividido em N subintervalos {t1, ..., tn} denominados slots ou segmentos que formam uma partição dos frames que, por sua vez, formam uma partição do tempo infinito

Figura 2.5 - TDM síncrono

Denomina-se canal, ao conjunto de todos os segmentos, um em cada frame, identificados por uma determinada posição fixa dentro desses frames. Por exemplo, o canal 3 é formado pelo terceiro slot de cada frame.

Canais também podem ser alocados e desalocados dinamicamente durante o funcionamento da rede. Nesse caso esses sinais são denominados canais chaveados.

TDM Assíncrono

No TDM assíncrono, cada unidade de informação transmitida deve sempre conter um cabeçalho com os endereços de origem e de destino.

TDM assíncrono é também conhecido por TDM estatístico ou STDM - Statistical TDM.

Figura 2.6 –Multiplexação no Tempo (TDM)

No TDM síncrono, cada canal já identifica o transmissor. Em canais ponto a ponto com TDM síncrono, esse cabeçalho é totalmente desnecessário já que o receptor também é identificado pela conexão.

FDM

Quando a banda passante de um meio físico for maior do que a banda passante necessária para um sinal é possível utilizar o meio físico em tela para transmitir mais de um sinal.

Para fazer isso é necessário filtrar cada um dos sinais a compartilhar o meio físico para preservar somente a faixa relativa à banda passante necessária de cada um.

O passo seguinte consiste em deslocar a faixa de freqüências original dos sinais que não o primeiro e ocupar assim a banda passante do meio físico pelo deslocamento de freqüências dos diversos sinais.

Quando se usa o sistema telefônico tradicional filtros limitam a banda utilizável a 3.000 Hz por canal de voz. Quando muitos canais são multiplexados juntos, para que eles permaneçam separados, a cada um deles se aloca 4.000 Hz.

Figura 2.7 - Multiplexação na freqüência (FDM)

Figura 2.8 – Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda

Técnicas que permitem esse deslocamento ou shift de freqüências são conhecidas e denominadas técnicas de modulação.

Cada um dos sinais que são transmitidos por um meio físico comum ocupa uma banda ou canal distinto.

Equipamentos capazes de realizar modulação e demodulação de sinais são denominados MODEMS (MOduladores/DEModuladores).

WDM

Para canais de fibra ótica usa-se uma variação de FDM denominada “Wavelength Division Multiplexing” - FDM.

Duas fibras chegam juntas a um prisma ou grade de difração e são combinadas em uma fibra única para a transmissão. Só é necessário que as faixas de freqüência sejam disjuntas. Observe-se que esta multiplexação é totalmente passiva e, portanto, altamente confiável.

As técnicas de modulação envolvem o deslocamento do sinal original, doravante denominado sinal modulador, de sua faixa de freqüências original para uma outra faixa. O valor desse deslocamento corresponde à freqüência de uma onda denominada portadora.

As técnicas básicas de modulação são:

Sinais Analógicos Sinais Digitais

AM ASK

FM FSK

PM PSK

Figura 2.9 – Técnicas básicas de modulação

2.6. MODULAÇÃO

Modulação