quitetura de Redes de Computadores – Luiz Paulo Maia Camada Física 1 Arquitetura de Redes de Arquitetura de Redes de Computadores Computadores Luiz Paulo Maia Luiz Paulo Maia Camada Física Camada Física
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 1
Arquitetura de Redes de Arquitetura de Redes de ComputadoresComputadores
Luiz Paulo MaiaLuiz Paulo Maia
Camada FísicaCamada Física
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 2
Processo de transmissão
Canal decomunicação
Dado
Transmisorou origem
Receptorou destino
Codificação Sinal Decodificação Dado
Interface Interface
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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z Pau
lo M
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Camada Física 3
Sinais analógico e digital
Tempo
Tempo
(a)
(b)
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
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Camada Física 4
Camada física
Camadafísica
Camadafísica
Canal de comunicação
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
PDU-F0101010101
PDU-F0101010101
Origem Destino
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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tado
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Lui
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lo M
aia
Camada Física 5
Sinal periódico
Tempo0 1 2 3
Am
plitu
de
Máx.
Mín.
Tempo0 1 2 3
Am
plitu
de
Máx.
Mín.
(a)
(b)
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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Lui
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lo M
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Camada Física 6
Freqüência de um sinal analógico
Tempo0
Tempo0
Tempo0
1 2 3
1 2 3
1 2 3
Ciclo
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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Camada Física 7
Fase de um sinal analógico
Tempo0 1 2 3
Tempo0 1 2 3
Tempo0 1 2 3
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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lo M
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Camada Física 8
Comprimento de onda
Tempo0 1 2 3
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
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Camada Física 9
Exemplo de efeito do ruído
Dadostransmitidos
0 1 0 0 0 0 01 1 1 1
Sinal
Ruído
Dadosrecebidos
0 1 0 1 0 0 01 1 0 1
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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lo M
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Camada Física 10
Relação sinal/ruído
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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lo M
aia
Camada Física 11
Atenuação de um sinal digital
Distância
Am
plitu
de
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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lo M
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Camada Física 12
Regeneração de um sinal digital
Regenerador
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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Camada Física 13
Sinalização multinível
TempoAm
plitu
de
3
4
2
1
11
10
01
00
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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Camada Física 14
Teorema de Shannon
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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Camada Física 15
Meios de transmissão
Arqu
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ra d
e Re
des d
e Co
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Camada Física 16
Tipos de sinalização
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
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Camada Física 17
Espectro de freqüências
em metros
ELF VF VLF LF MF HF VHF UHF
102 103
SHF EHF
104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 Hz
TelefoneMúsica
Par trançado
Cabo coaxial
Rádio AM Rádio FMTV
MicroondasSatélite
InfravermelhoLaser
Fibraótica
Luzvisível
RádioTelefone celular
106 105 104 103 102 101 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5100 10-6
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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z Pau
lo M
aia
Camada Física 18
Categorias de cabos UTP
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
aia
Camada Física 19
Cabo UTP e conector RJ-45
(a) (b)
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
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Camada Física 20
Cabo coaxial
Proteção plástica Condutor externo Isolante Condutor interno
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
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Camada Física 21
Refração e reflexão da luz
(a) (b)
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
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Camada Física 22
Fibra ótica
Proteção plástica Revestimento Núcleo
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
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Camada Física 23
Sistema de transmissão ótico
Fontede luz
Detectorótico
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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Camada Física 24
Refração do sinal na ionosfera
Ionosfera
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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Camada Física 25
Conexão ponto a ponto utilizando microondas
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
aia
Camada Física 26
Comunicação via satélite
Estação B
Satélite
Estação A Estação D
Satélite
Estação AEstação C Estação B
(a) (b)
UplinkDownlink
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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Camada Física 27
Processo de digitalização
CODEC 010101110 InterfaceSinal digital
Sinal analógicoDado digitalDado analógico
Arqu
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ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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Lui
z Pau
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Camada Física 28
Codificação PCM
Sinalanalógico
SinalPAM
CódigoPCM
1 20 3 4 5 6 7 8 9 10
2
4
6
1
3
5
7
Tempo
Níveis dequantização
Nível Código0 0001 0012 0103 0114 1005 1016 1107 111
Tempo
100 110 111 001 001 101 111 011 001 000 010
4
67 7
1 1 1
5
32
0
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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Camada Física 29
Sinalização digital
010101110
Sinal digital
Digitalização Codificação
Dado analógico Dado digital
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
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lo M
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Camada Física 30
Codificação NRZ-L
0 1 0 0 0 0 01 1 1 1
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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z Pau
lo M
aia
Camada Física 31
Codificação NRZ-I
0 1 0 0 0 0 01 1 1 1
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 32
Codificação Manchester
0 1 0 0 0 0 01 1 1 1
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
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Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 33
Modulação e demodulação
010101110
Sinal analógico
010101110
Dado digital Dado digital
Modem Modem
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 34
Chaveamento por deslocamento de amplitude
0 0 0 0 0 001 1 11
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
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Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 35
Chaveamento por deslocamento de freqüência
0 0 0 0 0 001 1 11
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
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Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 36
Chaveamento por deslocamento de fase
0 0 0 0 0 001 1 11
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 37
Sinalização digital dibit A
mpl
itude
0001
1011
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 38
Sinalização analógica dibit
TempoAm
plitu
de
3
4
2
1
11
10
01
00
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 39
Subutilização do meio
Ocioso
Ocioso
Dados
Tempo(a)
Largurade
bandaOcioso Dados
Tempo(b)
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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Camada Física 40
Multiplexação por divisão de freqüência
Canal 1
Canal 2
Canal 3
Canal 4
Canal 5
Tempo
Freqüência
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
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Lui
z Pau
lo M
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Camada Física 41
Exemplo de FDM
Áudio
Vídeo
Dados
Tempo
Largurade
banda
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 42
FDM e ADSL
0 20 25 200 250 1000 KHz
DownloadUploadTel.
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
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res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 43
FDM e TV a cabo
Upload
Download
Tempo
Largurade
bandaCanais
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 44
Multiplexação por divisão de tempo
Canal 1
Canal 2
Canal 3
Canal 4
Canal 5
Canal 1
Canal 2
Canal 3
Canal 4
Canal 5
Tempo
Freqüência
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 45
Transmissão simplex
DadosTransmissor Receptor
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
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Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 46
Transmissão half-duplex
DadosTransmissor Receptor
TransmissorReceptorDados
TurnaroundTurnaround
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 47
Transmissão full-duplex
DadosTransmissor Receptor
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 48
Transmissão serial
11101010Transmissor Receptor
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 49
Transmissão paralela
0Transmissor Receptor
0
1
1
1
1
0
1
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 50
Transmissão assíncrona
Transmissor ReceptorA1 1B1 1
Bit deinício
Bit detérmino
Intervalo de tempo
Bit deinício
Bit detérmino
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 51
Transmissão Síncrona
Transmissor ReceptorBloco de
caracteres
SYN
Caractere desincronismo
Bloco decaracteres
SYN
Caractere desincronismo
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 52
Topologias ponto a ponto e multiponto
F
B
A
D E
C
‘
F
BA D
E
C
(b)(a)
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 53
Topologias de rede
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 54
Topologia totalmente ligada
E
A
BF
C
D
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 55
Topologia em estrela
A
C
B
DE
F
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 56
Topologia em estrela utilizando hub ou switch
Estação Estação Estação
Hub ou switch
Estação
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 57
Topologia hierárquica ou em árvore
C
B
DA
F
GE
H
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 58
Topologia hierárquica utilizando hub ou switch
Hub ou switch
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 59
Topologia distribuída
F
B
A
D E
C
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 60
Topologia em barra
F
BA D
E
C
Arqu
itetu
ra d
e Re
des d
e Co
mpu
tado
res –
Lui
z Pau
lo M
aia
Camada Física 61
Topologia em anel
A
C
D
E
F B