Em qualquer meio que comunicamos podem ocorrer situações em que a transmissão da mensagem pode não ser a correcta. Ruídos e interface são os que ocorrem normalmente, e para que estes erros se corrijam existem códigos de detecção de erros.

• Detecção de erros:

Existem três códigos de detecção de erros frequentemente utilizados que são: Verificação de paridade, checksum e CRC.

• Verificação de paridade:

Esta técnica é a mais utilizado para detectar erros. Diz-se que a sequência é um bit de paridade quando a sequência tiver um numero par de 1´s, mas se tiver um numero ímpar de 1´s a mensagem está incorrecta.
Exemplos:
11001100- A mensagem está correcta.
10101011- A mensagem está incorrecta.

• Checksums:

Checksum ou soma de verificação é um código usado para verificar a integridade de dados transmitidos através de um canal com ruídos ou armazenados em algum meio por algum tempo.

• CRC- Cyclic Redundancy Check:

Esta técnica é mais eficiente que as anteriores.Também pode ser chamada de detecção polinomial. Este método consiste em adicionar um conjunto de bits à mensagem original a transmitir.

O que vimos anteriormente diz respeito ao emissor. Mas como é que o receptor verifica se houve erros na transmissão?  Para isso é necessário que no receptor esta mensagem  agora já com CRC, seja novamente dividida por uma chave da codificação e se o resto der zero, diz-se que não houve erro e o contrário se o resto for diferente de zero.

• Correcção de erros:

Anteriormente identificámos formas de detectar os erros. Porém, esses erros apenas eram detectados e não corrigidos. Geralmente quando um erro é encontrado toda a informação terá de ser retransmitida.
As técnicas utilizada são:

• ARQ- Automatic repeat request, baseia-se em confirmações positivas e negativas por parte do receptor.

As versões mais utilizadas são Stop and Wait ARQ.

Técnicas de deteção e correção de erros em transmissões digitais 2016

Técnicas de deteção e correção de erros em transmissões digitais

• 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 carater.

  
  

  • 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).

  
  
  

  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.
  • 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 carater.
    
    
    • 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).
    
    
    
    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.
  • 

  
  

Transmissões síncronas/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.

           

Técnicas de codificação

·         Non return zero

·         Return Zero

·         Diferenciais

Codificação – Non return to zero (NRZ)

·         NRZ-L (non return to zero level)

>0 = alto nível

>1= baixo nível

·         NRZ-I (Non return to zero, invert ones);

>0= sem transição no ínicio do intervalo

>1= com transição no ínicio 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 para 0 o NRZ-I, a saída é uma voltagem constante durante um longo período de tempo.

Codificação- Return to zero (RZ)


Bipolar- AMI

• 0= sem sinal na linha
• 1=sem sinal positivo ou negativo, alternando a polaridade.
• não haverá perda de sincronização se houver uma grande sequência de 1's (uns).Um longo string de bits de 0's (zeros) poderá causar a dessincronização.

Pseudotermário

>0= alterna a polaridade.

>1= sem sinal.

>igual ao bipolar AMI, apenas com a inversão da representação de 0's e 1's.

Diferenciais

Codificação- Bifase

• Manchester 

 >0= transição de alto para baixo no meio do intervalo.

>1= transição de baixo para alto no meio do intervalo.

• Manchester Diferencial

>sempre tem transição no meio do intervalo.

>0= com transição no ínicio do intervalo.

>1=sem transicção no ínicio do intervalo.

• Mantém relógio, precisam de maior largura de banda.

O Decibel (dB) / Largura de banda / Throughput / Bit rate 2016

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.

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:

1. Dispositivos de interligação
2. Tipos de dados que estão a ser transferidos
3. Topologias de rede
4. Número de utilizadores na rede
5. Computador do utilizador
6. Computador servidor
7. Condições de energia

Bit rate

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

Frequency shift keying / Phase shift keying /Quadrature PSK / Amplitude shift keying

Amplitude shift keying

→ Valores representados por diferentes amplitudes da portadora.

→ Usualmente, uma amplitude é zero.

i.e. presença ou ausência da portadora é utilizada.

→ Susceptível a ganhos de amplitude.

→ Ineficiente, até 1200 bps em canais de voz.

→ Usado em fibra ótica.

Frequency shift keying

→ Valores representados por diferentes frequências (próximas da portadora).

→ Maior imunidade a ruídos que ASK.

→ Rádios de alta frequência.

Phase shift keying

→ Fase da portadora é modificada para representar dados.

→ PSK diferencial

→ Fase modificada relativa a transmissão prévia ao invés da relação a sinal de referência.

Quadrature PSK

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

→ p. ex: mudanças em fase de /2 (90º)

cada elemento representa 2 bits.

→ pode usar 8 ângulos de fase e tem mais de uma amplitude (combinação).

→ modems de 9600 bps modem usam 12 ângulos, quatro dos quais têm duas amplitudes.

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


Exemplos:

Técnicas de conversão analógico-digital

Dados digitais, sinais analógicos

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)

Modulação

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

Exemplos:

Transmissão de sinais analógicos e digitais ( aula)

Transmissão de sinais analógicos e digitais

Transmissão de dados → Passagem de sinais através de meios físicos.

Sinais analógicos
Sinais digitais

Exemplos:

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.

Dados digitais, sinais 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 ótica

→ Facilidades de endereçamento, comutação e controle.