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Ruído, Atenuação e Relação Sinal-Ruído

Seminário da Disciplina de Redes de Computadores
by

Rafael Oliveira

on 13 May 2015

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Transcript of Ruído, Atenuação e Relação Sinal-Ruído

Ruído
Atenuação
Relação Sinal-Ruído

Redes de Computadores
Kelson Carvalho

SUMÁRIO
1 RUÍDO
1.1 Introdução
1.2 Alguns Tipos de Ruído
1.2.1 Ruído Térmico
1.2.2 Ruído de Intermodulação
1.2.3 Cross talk
1.2.4 Ruído Impulsivo
1.3 Como minimizar os efeitos do ruído

3 RELAÇÃO SINAL-RUÍDO
3.1 Definição
3.2 Faixa Dinâmica
4 Considerações Finais
5 Referências Bibliográficas
2 ATENUAÇÃO
2.1 Conceitos
2.2 Como ocorre
2.3 Atenuação em transmissão guiada
2.4 Atenuação em transmissão não guiada
2.5 Atenuação de um sinal analógico
2.6 Atenuação de um sinal digital
2.7 Atenuação por dispersão
2.8 Compensando a atenuação
2.9 Captação e concentração do sinal
2.10 Regeneração de um sinal digital
2.11 Transmitindo com repetição

Em termos menos técnicos, a relação sinal-ruído compara o nível de um sinal desejado com o nível do ruído de fundo.
Quanto mais alto for a relação sinal-ruído, menor é o efeito do ruído de fundo sobre a detecção ou medição do sinal.
A relação sinal-ruído é geralmente usada em sinais elétricos, mas pode também ser aplicada em sinais ópticos e acústicos.


Visa recuperar a potência original do sinal:
Sinais analógicos utilizam-se amplificadores;
Sinais digitais utilizam-se regeneradores ou repetidores.
A atenuação em sinais analógicos apresenta dois problemas adicionais que devem ser considerados:
Primeiro: quanto mais altas as frequências, maiores os efeitos da atenuação;
Segundo: juntamente com a recuperação do sinal, ocorre a amplificação do ruído, o que pode interferir na decodificação do sinal.

Compensando a atenuação

Em qualquer tipo de transmissão haverá atenuação.
Cabeada temos atenuação por:
Resistência do cabo (condutor elétrico = lei de Ohm);
Conexões;
Fibra óptica (atenuação por absorção);
Rádio ou ondas eletromagnéticas (atenuação por dispersão ou Lei do Quadrado Inverso)
Nesse caso, o meio de transmissão funciona como um filtro, reduzindo a amplitude do sinal e que pode acarretar no impedimento do receptor em decodificar corretamente o sinal recebido.

O nível de atenuação depende do meio de transmissão utilizado. O efeito da atenuação limita diretamente o comprimento máximo de cabos e a distância máxima entre antenas.

Como ocorre

É a redução da potência do sinal ao longo do meio de transmissão. A atenuação resulta da perda de energia do sinal por absorção ou por fuga de energia.
A atenuação (L) de um sinal é medida em decibéis (dB) e em escala logarítmica.

Conceito

Atenuação
Ruído Impulsivo

Caracterizado por pulsos irregulares e de grande amplitude;
Provocado por fontes externas tais como
máquinas de soldagem elétrica e descargas atmosféricas.
Levando-se em consideração suas fontes, é de difícil previsão.

Ruído Impulsivo

Crosstalk

Ocorre quando sinais são perturbados por
sinais que seriam transmitidos originalmente
numa outra faixa de freqüências.

Ruído de Intermodulação
Ruído Térmico
Ruído de Intermodulação
Crosstalk
Ruído Impulsivo
2 - Alguns Tipos de Ruído

A relação sinal-ruído geralmente é adotada para indicar também a faixa dinâmica (dynamic range) do equipamento, ou seja, a gama de intensidades que podem ocorrer no mesmo, e que vai desde o menor sinal (que está próximo do “piso” do ruído) até o máximo sinal sem distorção.
A faixa dinâmica de um CD, por exemplo, é maior do que 90 dB, enquanto que num gravador cassete é em torno de 65 dB, o ouvido humano pode perceber sons dentro de uma faixa de 120 dB.
Portanto, para um equipamento de áudio responder bem, do ponto de vista da dinâmica do som, teria que atender à uma faixa de 120 dB

Faixa Dinâmica

Definido como a razão da potência de um sinal e a potência do ruído sobreposto ao sinal, geralmente expressa em Decibel (dB).
A Relação Sinal-Ruído é a intensidade do Sinal
Quanto maior a SNR, melhor a qualidade do sinal

Definição

Relação sinal-ruído ou razão sinal-ruído
S/N ou SNR, (Signal-to-Noise Ratio) e RSR
Termo originado do ramos das telecomunicações, usado em diversos campos como ciência e engenharia que envolvem medidas de um sinal em meio ruidoso

RELAÇÃO RUÍDO-SINAL

Regeneração de um sinal digital

Amplificação de um sinal analógico

Captação e concentração do sinal

Atenuação por dispersão

Algumas comunicações terrestres como nas espaciais é impraticável a transmissão guiada.
Como solução usa-se as comunicações por ondas de radio.
Modulação;
Analógica: AM, FM e PM;
Digital: ASK, FSK, PSK, QPSK, etc.
Amplificação.

Atingindo grandes distancias

Atenuação de um sinal digital

Atenuação de um sinal analógico

Exemplo de atenuação em transmissão não guiada

Exemplo de atenuação em transmissão guiada

Cabeamento das redes de computadores : balanceamento dos níveis de tensão nas extremidades dos cabos, a blindagem das estruturas por onde passa o cabeamento e, principalmente, o cuidado com o aterramento;
Não ligar aparelhos sensíveis na mesma linha de alimentação onde estão ligados aparelhos de maior potência, tais como: ar-condicionado, geladeiras, fornos elétricos, lâmpadas incandescentes com controladores eletrônicos, máquinas de lavar e outros.;

Como minimizar os efeitos do ruído

Par trançado

Folha de alumínio

Fio dreno

Malha

Capa plástica

Crosstalk
Provocado por uma interferência indesejável entre condutores próximos, que induzem sinais entre si.
Razão da existência dos pares trançados.

Crosstalk
Provocado pela agitação dos elétrons nos condutores;
Possui valor proporcional à temperatura.
Distribuir-se uniformemente em todas as freqüências do espectro.
Pela característica anterior, é também chamado de ruído branco.

Ruído Térmico
1 . Introdução

Energia indesejada proveniente de outras fontes que não sejam o transmissor;
Não existem meios de transmissão perfeitos: Esinal transm ≠ Esinal rec;
Provoca degradação do sinal ou perda de pacotes;


RUÍDO
Atenuação por dispersão

Guiada





Não guiada

Transmitindo com repetição

RUÍDO
Manter o aterramento elétrico/eletrônico em bom estado de funcionamento;
Deve-se utilizar uma blindagem sempre que possível, por exemplo, ao instalar um equipamento em rack ou gabinete metálico, tomar o cuidado de aterrar a carcaça do equipamento na estrutura metálica do rack (aterramento eletrônico).
Utilização de filtros de linha e filtros supressores de ruído.
Alguns já vêm providos de tomadas do tipo IEC (tomadas de três pinos) e outros modelos, com interruptores. Sempre se deve ter o cuidado de verificar as características e a procedência dos produtos antes de instalar em uma rede.

Como minimizar os efeitos do ruído
Na transmissão não guiada ocorre a dispersão ou espalhamento do sinal;
Lei do quadrado inverso;
Densidade de potencia de sinal




Antena isotrópica Antena diretiva

Quando se tem um problema de conexão, ou o problema está dentro da sua casa/empresa ou na "rua". A "rua" geralmente é de responsabilidade da empresa que fornece o sinal, mais dentro de sua casa/empresa a responsabilidade é do cliente. Então, devemos testar nossos equipamentos.

Seus equipamentos podem estar interferindo nos valores de SNR e ATN, abaixo estão alguns deles e como testa-los.
TRAZENDO A REALIDADE DE REDES
Uma das principais limitações de ADSL é a distância entre os dois modems. A distância máxima é cerca de 6 Km. Esta variação da distância com o diâmetro do cabo esta relacionado à dissipação de energia. Quanto maior for o diâmetro do cabo, menor será sua resistência elétrica e menor será sua disspação de energia. A atenuação não é igual em todo o espectro, sendo maior quanto mais alta for a freqüência.
SNR Margin - Relação Sinal ruído:

- 5db ou menos = ruim, impossível sincronia, quedas freqüentes
- 8db-13db = regular - sem problemas com sincronia do modem
- 14db-22db = muito bom
- 23db-28db = excelente
- 29db-35db = raro
CONSIDERAÇÕES FINAIS
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.projetoderedes.com.br/artigos/artigo_ruido_em_redes_de_computadores.php
TANENBAUM, A. S. Redes de computadores. 3ª ed. Rio de Janeiro: Editora Campus, 1997
http://www.wirelessbrasil.org/wirelessbr/colaboradores/marcio_rodrigues/propagacao/prop_01.html
http://www.hardware.com.br/tutoriais/calculando-potencia-wireless/
http://www.lanwan.com.br/Aulas_Senac/Tec_Redes_Turma_23014/Eletricidade_Telecom/Aula4-Ruido%20e%20Atenuacao.pdf
http://house-info.blogspot.com.br/2010/01/atenuacao-e-ruido-do-sinal.html
http://forum.clubedohardware.com.br/topic/503932-atenuaçao-e-snr-sinal-ruído-tópico-dedicado-à-análise-do-seu-sinal-adsl/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Relaçao_sinal-ruído
http://www.midideejay.com/2009/05/relacao-sinalruido -e-faixa-dinamica.html
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