Codificação de Linha e Multiplexação

Codificação de Linha

Codificação de linha é a forma como o sinal elétrico representa a informação digital diretamente no par de fios como diferenças discretas de voltagem (com um valor fixo para cada símbolo digital utilizado). Existem várias técnicas de codificação de linha que podem ser classificadas em:

• Unipolar - A codificação unipolar utiliza somente um nível de tensão. É uma representação simples, que pode-se colocar 0V para o bit 0 e um Vcc qualquer para o bit 1. Gera alguns problemas devido à componente DC para uma sequência de 1s ou 0s, além de preocupação adicional com a sincronização da linha.
• Polar - A codificação polar utiliza dois níveis de tensão (positivo e negativo). Existem várias técnicas (NRZ, RZ, Manchester e Manchester Diferencial).
  A codificação Manchester é um tipo de código de linha no qual o bit 0 é representado como uma transição positiva (subida) no meio do intervalo de sinalização do bit. Com o bit 1 ocorre o contrário, transição negativa (descida). Assim, comparado com o NRZ, facilita a recuperação da informação digital, pois o sinal Manchester apresenta transições a cada ciclo do clock de referência. Um bom esquema de codificação do sinal digital incorpora um relógio de sincronismo para o receptor.
• Bipolar – Utiliza três níveis de tensão: positivo, negativo e zero. Os códigos mais comuns são o AMI e o BnZs.
  O AMI não resolve a questão da sincronização de zeros. Para tal, utilizando codificação bipolar, utilize o BnZs.

Tipos de Transmissão

Na transmissão serial, os dados são enviados em uma forma serial, isto é, bit por bit em uma linha única. O preço do hardware de comunicação é consideravelmente reduzido, já que apenas um arame único ou canal é necessário para a transmissão de bit serial. A transmissão de dados serial é lenta quando comparada com a transmissão paralela.

Uma transmissão é síncrona quando, no dispositivo receptor, é ativado um mecanismo de sincronização relativamente ao fluxo de dados proveniente do emissor. Este mecanismo de sincronização é um relógio (clock) interno no dispositivo de recepção (por exemplo, modem) e determina de quantas em quantas unidades de tempo é que o fluxo de bits recebidos deve ser segmentado, de modo a que cada segmento assuma o mesmo tamanho e formato com que foi emitido.

Uma transmissão é assíncrona quando não é estabelecido, no receptor, nenhum mecanismo de sincronização relativamente ao emissor e, portanto, as sequências de bits emitidos têm de conter em si uma indicação de início e do fim de cada agrupamento. Neste caso, o intervalo de tempo entre cada agrupamento de bits transmitidos pode variar constantemente (pois não há mecanismo que imponha sincronismo) e a leitura dos dados terá de ser feita pelo receptor com base unicamente nas próprias sequências dos bits recebidos.

Transmissão isócrona: Clock incluído ou incorporado ao dado (ressincronismo a cada pacote). Transferência de pacotes. É contínua e sem checagem dos dados. Útil para aplicações de transferência de grande quantidade de dados e sem precisão. (Ex: Videoconferência).

A transmissão de dados paralela é menos comum, mas mais rápida do que a transmissão serial. A maior parte dos dados são organizados em bytes de 8 bits. Em alguns computadores, os dados são organizados na metade chamada de múltiplos bits de palavras, palavras cheias. Consequentemente, os dados são transferidos algumas vezes, um byte ou palavra de uma vez em múltiplos arames, com cada arame que transporta bits de dados individuais. Assim, a transmissão de todos os bits de um byte de dados dado ou palavra ao mesmo tempo é conhecida como transmissão de dados paralela. A transmissão paralela é usada principalmente para transferir dados entre dispositivos no mesmo sítio. Por exemplo: a comunicação entre um computador e impressora é muitas vezes paralela, para que o byte inteiro possa ser transferido em uma operação.

Técnicas de Multiplexação e Conversão

Multiplexação analógica FDM: É uma técnica de multiplexação analógica que combina sinais. Cada fonte gera sinal em um intervalo de frequência similar. Dentro do multiplexador, esses sinais modulam frequências de portadora diferentes. Os sinais modulados resultantes são combinados em um único sinal composto que é enviado por um link de comunicação que tem largura de banda suficiente.

Multiplexação analógica WDM: É a técnica utilizada principalmente em comunicações óticas, em que os canais lógicos são caracterizados por um determinado comprimento de onda da luz. Nela, os sinais ópticos são transmitidos por canais de fibra óptica com alta frequência. No multiplexador, temos a junção de múltiplas fontes luminosas em um único sinal de luz e, no demultiplexador, temos a separação novamente.

Multiplexação digital TDM: É um processo digital que permite que várias conexões compartilhem um link de maior largura de banda. Em vez de compartilhar parte da largura de banda, como acontece no FDM, o que é compartilhado aqui é o tempo.

Conversão digital-analógica ASK Binário (BASK) ou modulação por chaveamento de amplitude: Embora possamos ter vários níveis (tipos) de elementos de sinal, cada um com uma amplitude diferente, o ASK é normalmente implementado usando apenas dois níveis. Isso é conhecido como chaveamento de amplitude binário ou OOK (chaveamento liga-desliga). A amplitude máxima de um nível de sinal é 0; a outra é a mesma que a amplitude da portadora.

Conversão digital-analógica FSK Binário ou modulação por chaveamento de frequência: Na modulação por chaveamento de frequência, a frequência do sinal da portadora é modificada para representar os dados. A frequência do sinal é constante, mas pode mudar para o elemento de sinal seguinte.

Conversão digital-analógica PSK Binário ou modulação por chaveamento de fase: A modulação por deslocamento de fase (ou PSK - Phase Shift Keying) é um esquema de modulação digital onde a fase da portadora é variada para representar os níveis 0 e 1. Exemplo: uma fase 0 graus representa o binário 0, enquanto uma fase 180 graus representa 1 (Quando ocorrer uma transição de nível lógico do sinal digital, haverá uma mudança de 180 graus na fase da onda com relação ao ângulo anterior.).

Conversão analógica-analógica AM ou conversão pelo processo de modulação por amplitude: Na transmissão AM, o sinal da portadora é modulado de forma que sua amplitude varie com as variações de amplitude do sinal modulador. A frequência e a fase da portadora permanecem inalteradas; somente a amplitude muda para acompanhar as variações nas informações.

Conversão analógica-analógica FM ou conversão pelo processo de modulação em frequência: Modulação em frequência: A frequência do sinal é modulada para acompanhar as mudanças no nível de tensão do sinal modulador. Amplitude máxima e a fase permanecem inalteradas, mas à medida que a amplitude do sinal muda, a frequência muda de forma correspondente.

Conversão analógica-analógica PM ou conversão pelo processo de modulação por fase: Na transmissão PM, a fase do sinal da portadora é modulada para acompanhar as mudanças nos níveis de tensão (Amplitude) do sinal modulador. À medida que a amplitude do sinal modulador muda, também muda a fase da portadora. A frequência do oscilador muda de acordo com a derivada da tensão de entrada, o qual é a amplitude do sinal modulador.

Multiplexação e demultiplexação: Em um sistema multiplexado, n linhas compartilham a largura de banda de um link. As linhas da esquerda direcionam os seus fluxos de transmissão para um multiplexador que os combina em um fluxo agregado único (vários para um). No lado do receptor, o fluxo agregado alimenta um demultiplexador (demux) que separa o fluxo agregado de volta em suas componentes de transmissão originais (um para vários) e os direciona para suas linhas correspondentes.

Multiplexação de múltiplos slots: Algumas vezes, é mais eficiente alocar mais de um slot em um frame a uma única linha de entrada. Nesse caso, poderíamos ter uma linha de entrada com uma taxa de dados múltipla de outra entrada.

Espalhamento espectral ou Spread Spectrum: Spread Spectrum ou espalhamento espectral é uma forma de transmitir sinais utilizando uma banda de frequências muito maior do que a tipicamente requerida para uma dada taxa de transmissão de dados. O uso desta técnica traz uma série de benefícios para os sistemas de comunicações móveis: Rejeição à interferência (fast fading), Comunicação anti-jamming (soft-capacity), Baixa probabilidade de interceptação, Capacidade de acesso múltiplo.