Dado Digital Sinal Digital
Vamos começar pensando em como duas pessoas podem se comunicar à distância usando apenas uma lâmpada. Se combinarem que "lâmpada acesa" é o número 1 e "lâmpada apagada" é o número 0, elas já estão transmitindo dados digitais de uma forma muito simples. Essa é a ideia por trás da codificação digital-digital: temos uma informação que já é digital (os 0s e 1s) e precisamos transformá-la em um sinal físico (como uma tensão alta ou baixa, ou a luz de uma lâmpada) para que possa viajar por um fio.
A forma mais direta de fazer isso é uma técnica chamada NRZ (Non-Return-to-Zero, ou Não Retorna a Zero). Nela, usamos, por exemplo, uma voltagem alta para representar o dígito 1 e uma voltagem baixa para o dígito 0. É um método muito eficiente, pois aproveita ao máximo a capacidade do "fio" para transmitir dados. No entanto, ele tem dois problemas práticos que podem causar confusão no receptor.
Imagine que a mensagem a ser enviada seja uma longa sequência de 1s, como 11111111. No NRZ, o sinal ficaria com voltagem alta por um tempo prolongado. Da mesma forma, muitos 0s seguidos manteriam a voltagem baixa. Esse estado constante gera um componente de sinal contínuo (como se fosse uma "corrente parada"), que pode causar erros de leitura. O segundo problema é a sincronização. Se o relógio do transmissor e do receptor ficarem minimamente dessincronizados, como o receptor saberá onde termina um bit e começa o próximo, especialmente em sequências longas de 1s ou 0s? Por isso, o NRZ é mais usado em aplicações de baixa velocidade, como em algumas gravações magnéticas antigas.
Para resolver essas limitações, foram criadas as codificações bifásicas, que são como um "portador de notícias" mais confiável. A mais famosa delas é a Codificação Manchester, muito utilizada em redes como a Ethernet antiga. A grande sacada do Manchester é que ele sempre faz uma "mudança no meio do caminho". Ele não depende apenas do estado (alto ou baixo), mas sim de uma transição que acontece exatamente no meio de cada intervalo de tempo.
A regra é a seguinte: para representar o dígito 1, o sinal faz uma transição positiva (de baixo para alto) no meio do período. Para representar o dígito 0, ele faz uma transição negativa (de alto para baixo) no meio do período. Essa mudança obrigatória no centro de cada bit funciona como um relógio embutido, sincronizando perfeitamente o transmissor e o receptor. Além disso, como há uma mudança constante, o problema do sinal contínuo (DC) é eliminado.
Uma variação inteligente dessa técnica é o Manchester Diferencial. Aqui, a lógica é um pouco diferente e ainda mais robusta. A presença ou não de uma transição no início do intervalo de tempo é que define o bit. Se houver uma transição (mudança de nível) logo no início do período, isso representa o dígito 0. Se não houver transição no início (ou seja, o sinal continuar no mesmo nível do bit anterior), isso representa o dígito 1. A grande vantagem é que, mesmo que o sinal fique invertido durante a transmissão, a lógica da transição se mantém, tornando a comunicação mais imune a interferências.
Em resumo, evoluímos de um método simples (NRZ) que é eficiente mas propenso a erros, para métodos mais elaborados (Manchester) que trocam um pouco dessa eficiência por uma confiabilidade muito maior, garantindo que a mensagem chegue correta e no momento certo.
Referências Bibliográficas:
- FOROUZAN, B. A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4. ed. Porto Alegre: AMGH, 2010.
- TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, D. J. Redes de Computadores. 5. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011.
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