Introdução à Telecomunicações

UNISANTOS
Ciencias da Computação

DISCIPLINA
Telecomunicações I

Introdução
5. Semestre

Eng. Prof. Arnaldo de Carvalho Junior 1

UNISANTOS
Ciencias da Computação Apresentação

• Esta apostila foi elaborada baseada em notas de aulas
utilizadas na Disciplina Telecomunicações I, 5 Semestre,
pertencente ao Curso de Ciências da Computação, da
UNISANTOS. Para a sua confecção foi utilizada uma
vasta bibliografia, com o intuito de proporcionar ao
estudante uma visão geral de Telecomunicações.
• A bibliografia encontra-se no último slide/página para
referência dos estudantes.


UNISANTOS
Ciencias da Computação Mini-currículo
Dados sobre o Autor
• MBA Em Gestão Empresarial pela Fundação Getúlio Vargas RJ (2001), com extensão na
Universidade da Califórnia – Campus Irvine e Didática do Ensino Superior pela FGV
• Professor Licenciado para ensino de nível segundo grau pelo CEFET – Paraná (1995)
• Engenheiro Eletrônico pela UNISANTA (1991)
• Inglês e Espanhol
• Diversos Cursos de aperfeiçoamento realizados em: Eletrônica Digital, Fibras Óticas,
Microcontroladores, Telefonia Celular Digital CDMA, GSM, 3G e WiMAX, Softwares de
Planejamento Celular, Sistemas de Mediação e CRM para Operadoras de Telefonia Celular,
Cursos Cisco (CCNA, CCNP, QoS, VoIP), entre outros.
• Atuou em empresas como Alcatel-Lucent, Metapath Software International, Evadin Ind.
Amazônia (Mitsubishi, Motorola, RCA-Directv, etc.), TV Tribuna (Afiliada Rede Globo), entre
outras.
• Atualmente é Consultor de Sistemas de Engenharia Wireless na Cisco do Brasil.
• Possui experiência internacional em vários países da Europa, América Latina, EUA e China.
• Trabalha ainda como professor efetivo da CEFET-SP UNED Cubatão à mais de 19 anos e
da UNISANTOS para cursos tecnológicos e de engenharia.


UNISANTOS
Ciencias da Computação Introdução
Princípios Básicos:

Elemento de Acoplamento
Estação de Trabalho A Estação de Trabalho B

Transmissor Enlace de Comunicação Receptor
• Cabo de Cobre
• Par Trançado
• Cabo Coaxial
• Cabo de Fibra Óptica
•Freqüência de Rádio
• Microondas
• Satélite
• Redes Celulares


UNISANTOS
Ciencias da Computação Camada Física

• Define as características
 Mecânicas
• tamanho e forma dos conectores
• pinos & cabos
 Elétricas
• valores dos sinais elétricos usados para representar bits
• tempo entre mudanças desses valores
• taxas de transmissão e distâncias que podem ser atingidas
 Funcionais
• significado dos sinais transmitidos nas interfaces do nível físico
 Procedurais
• combinações e seqüências de sinais para a transmissão dos bits
• Para ativar, manter e desativar
• Conexões físicas para a transmissão de bits entre entidades
do nível de enlace

UNISANTOS
Ciencias da Computação Camada Física

Em Resumo:
• Define a representação dos bits
• Transmite bits
• Preocupações físicas
• Adapta o sinal ao meio de transmissão
• Define o formato e a pinagem dos conectores


UNISANTOS
Ciencias da Computação Meios de Transmissão

• É o caminho físico por onde passará a informação na forma
de sinais
• O transporte dos sinais que representam os bits
• da comunicação de dados é feito através de algum tipo de
meio físico
• Cada meio apresentam características próprias de largura de
banda, custo, atraso de transmissão e facilidade de
instalação e manutenção


UNISANTOS
Fatores de Projeto dos Meios de Transmissão

• Banda: quanto maior a largura de banda do sinal, maior a
taxa de envio de bits que ele pode carregar
• Limitações físicas: determinam a distância máxima que
pode ser percorrida pelos sinais elétromagnéticos
• Interferência: vários sinais competindo numa mesma faixa
de frequências podem se sobrepor distorcendo ou mesmo
eliminando o sinal resultante
• Número de receptores: cada unidade ligada numa rede
insere atenuações e distorções para que possa receber o
sinal com a informação, limitando a distância e taxa de dados
(bps) possível


UNISANTOS
Ciencias da Computação Passos da Transmissão da Informação

1) Geração do padrão da informação (voz, dados, imagem,
vídeo, etc)
2) Descrição do padrão com certo grau de precisão por um
conjunto de símbolos (bits)
3) Codificação destes símbolos numa forma adequada ao meio
de transmissão de interesse
4) Transmissão destes símbolos codificados
5) Decodificação dos símbolos
6) Recriação do padrão original com base nos símbolos
recebidos e sujeito à degradação do meio de transmissão


UNISANTOS
Ciencias da Computação Sinais

• Representações do comportamento de uma grandeza elétrica
• Descrevem algum tipo de informação a ser transmitida –
(sinal = informação)
• Servem como meio de transporte da informação que se
deseja transmitir
• Sofre com as condições físicas do sistema de comunicações
• Existe todo um embasamento matemático para a sua
descrição


UNISANTOS
Ciencias da Computação 1. Sinais Elétricos

1.1 Sinal Analógico e Sinal Periódico:
Período (seg.)
Amplitude (Vpp)

Fase ()
e(t)
Freqüência = Ciclos/segundo,
unidade em Hz

Eng. Prof. Arnaldo de Carvalho Junior
f(t) 11

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1.2 Sinais Discretos:
Função Impulso Trem de Impulsos Onda Retangular

Pulso Retangular
Sinal Digital


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• Sinal aleatório
 Sinal de duração infinita que nunca se repete

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• Pseudo-aleatório
 Sinal com intensa variação que se repete a cada longo intervalo de
tempo T

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Ciencias da Computação Sinais Digitais

• Representados como uma sequência de símbolos de um
“alfabeto” de textos e dígitos
• A capacidade de um canal digital é medida em bps – bits por
segundo
• Os dados digitais são binários: usam 1’s ou 0’s para
representar qualquer informação
• Os dígitos binários podem ser representados por alterações
em sinais eletromagnéticos


UNISANTOS

1.3 ESCALA dB (DECIBEL):
• Ganho = Ps / Pe
 Ganho (dB) = 10 log (Ps / Pe) unidade dB (deciBel)
• Ganho de Tensão (Gv) = Vs / Ve
 Gv (dB) = 20 log (Vs / Ve)
• Ganho de Corrente (Gi) = Is / Ie
 Gi (dB) = 20 log (Is / Ie)
Podemos Também considerar o sinal em dB, em relação à
uma referência, assim:
• dBm = 10 log (Psinal / 1mW) (Potência)
• dBm = 20 log (Vsinal / 1mV) (Tensão)
• dB = 10 log (Psinal / 1W)
• dB = 20 log (Vsinal / 1V)

UNISANTOS

EXEMPLO:

Calcular o ganho de cada elemento e o ganho total do
sistema abaixo em escala decimal e deciBel:

Pe = 200mW 50mW 4W Ps = 500mW

ATENUADOR AMPLIFICADOR ATENUADOR


UNISANTOS

1.4 Representação Gráfica Sinal Elétrico:


UNISANTOS

1.6 Banda Base do Sinal Digital
T
Onda Quadrada formada por 5 harmônicas A
t (seg)

A 1 0 1 0 1

Soma de 5 harmônicas
t (seg)
A

B=f=1/T=n/2 F (Hz)


UNISANTOS Exemplo de uma Série Fourier

UNISANTOS Exemplo de Espectro de Amplitudes

UNISANTOS
1.7 Unidades de Medida de Transmissão de Dados
• VELOCIDADE DE TRANSMISSÃO (bit rate):
 Número de bits transmitidos por segundo - unidade b.p.s.
• TAXA DE SINALIZAÇÃO OU VELOCIDADE DE
SINALIZAÇÃO (Baud rate):
 número de símbolos que podem ser transmitidos por segundo.
 Entende-se por símbolo ao conjunto de bits representados por
uma característica do sinal.
• Técnica Dibit - 1 símbolo = 2 bits
• Tribit - 1 símbolo = 3 bits
• Tetrabit - 1 símbolo = 4 bits
• Octabit - 1 símbolo = 8 bits
• Unidade: BAUD/s => TxS = V/n .


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1.8 Limites para Taxa de Transmissão de Dados
 A Taxa de Transmissão de Dados depende de:
• Largura de Banda Disponível
• Níveis de Sinais que pode-se utilizar
• Qualidade do sinal

 Fórmula de Nyquist (canal livre de ruídos)
• CN = 2*B*log2(L)

 Lei de Shannon (Canal com ruído)
• CS = B*log2(1+SNR)


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1.9 Outras Características de Sinais:

 Throughput

 Velocidade de Propagação

 Tempo de Propagação

 Comprimento de Onda


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Ciencias da Computação 2. Linhas de Transmissão

2.1 Degenerações do Sinal Transmitido:
 Um sinal elétrico pode sofrer diversas formas degenerações que,
variando de intensidade, podem provocar até a ininteligibilidade
deste sinal.
 Interferência Intersimbólica (ISI)
 Atenuação de Amplitude
 Ruído Branco
 Ruído Impulsivo
 Oscilação de Amplitude
 Oscilação de Fase
 Distorção Harmônica
 Distorção de retardo
 Drop Out
 Eco
 Diafonia
 Translação de Freqüência


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2.1.1 Interferência Intersimbólica - ISI

Canal
ou
Linha de Transmissão
ISI


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2.1.1 Interferência Intersimbólica - ISI

BW

Resposta a Impulso de Filtro Cosseno
Resposta em Amplitude de Filtro Cosseno Elevado com diferentes fatores 
Elevado com diferentes fatores 

BW refere-se a FPB!


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2.1.2 Atenuação em Amplitude
Amplitude
Atenuação

Distância (Km)
2.1.3 Ruído Branco

Pr

Ps


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2.1.4 Ruído Impulsivo 2.1.6 Oscilação de Amplitude

2.1.5 Distorção Harmônica 2.1.7 Oscilação de Fase


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2.1.8 Outros Tipos de Degenerações:
 DropOut

 Eco
 Diafonia
 Distorção de Retardo
 Translação em freqüência


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2.1.8 Diafonia (Crosstalk)

Tx
Near End Crosstalk
Rx Tx

Rx
Tx Rx
Far End Crosstalk
Rx


UNISANTOS

2.2 MEIOS DE PROPAGAÇÃO DA INFORMAÇÃO:
 Transmissão Guiada (Wireline):
 Eletricidade – Cabo metálico:
 Par Trançado
 Cabo Coaxial
 Óptico
 Fibras Ópticas:
 Meio Óptico (luz)
 Não sofre interferência eletromagnética e eletrostática
 Transmissão Sem fio (Wireless):
 Rádio-freqüência:
 Geralmente formando Links (Enlaces) de microondas, com antenas
Parabólicas em Linha Direta ou Via Satélite.


UNISANTOS

2.2 MEIOS DE PROPAGAÇÃO DA INFORMAÇÃO:
 Transmissão Guiada (Wireline):
 Eletricidade – Cabo metálico:
 Par Trançado
 Cabo Coaxial
 Óptico
 Fibras Ópticas:
 Meio Óptico (luz)
 Não sofre interferência eletromagnética e eletrostática
 Transmissão Sem fio (Wireless):
 Enlaces Ponto-a-Ponto:
 Geralmente formando Links (Enlaces) de microondas, com antenas
Parabólicas em Linha Direta ou Via Satélite.
 Enlaces Ponto-Multiponto:
 Acesso de Redes Celulares, WiFi, entre outros

UNISANTOS
2.2.1 Cabos Elétricos:
a) Par Trançado (Twisted Pair):
• baixo custo
• facilidade de aplicação
• não há imunidade à ruídos
• linha balanceada
• impedância entre 100 e 600 
• Muito utilizado em Telefonia e
redes de computadores.
• Largura de banda restrita
• Tranças para reduzir interferências
• Quanto mais, melhor a qualidade


UNISANTOS

2.2.1 Cabos Elétricos (continuação):

b) Cabo Coaxial:
• custo superior
• relativa facilidade de aplicação
• imunidade à ruídos
• Largura de Banda elevada
• Grande atenuação com
distância
• menor resistência DC que o
Par Metálico
• linha não balanceada
• impedância de 50 e 75 


UNISANTOS

f) Tipos de Cabos Elétricos e Conectores
• RJ: Registered Jack, conector largamente • BNC (bayonet Neill-Concelman):
utilizado para cabos de pares trançados. conector largamente utilizado em
• RJ11: padrão americano para conector cabos coaxiais
de telefonia.

• RJ45: padrão para conexão de redes
Ethernet


UNISANTOS
• Tipos de Cabos
 UTP – Unshielded Twisted Pair (Par Trançado Não Blindado)
• Mais utilizado, mais barato.
 STP - Shielded Twisted Pair (Par Trançado Blindado)


UNISANTOS

• Outras Interfaces e Cabos:
 USB – Universal Serial Bus

Referencias: http://pinouts.ws/usb-pinout.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/USB

UNISANTOS

2.2.2 Cabos Ópticos
a) Fibras Ópticas
• Custo mais elevado
• Dificuldade de Emendas e Acoplamentos
• Sensível a Calor
• Maior Durabilidade
• Maior Imunidade a Ruídos e Interferências
Eletromagnéticas
• Muito Maior Velocidade de Transmissão de
Dados (Até Tbps)
• Menor atenuação, maior resposta em freqüência
• Menor Peso e Dimensão
• Grande Flexibilidade


UNISANTOS

2.2.2 Cabos Ópticos (cont.) Conectores de Fibras Ópticas
b) Tipos de Fibras Ópticas Conector SC
• Monomodo (MM)
• Multimodo (SM)
 Índice Degrau
 Índice Gradual

Conector ST

Conector MT-RJ


UNISANTOS

Exercícios:
1. Quais as vantagens da Fibra Óptica em relação aos
sistemas de cabos elétricos?
2. Uma linha de transmissão se comporta como que tipo de
filtro?
3. Cite 3 tipos de cabeamento Ethernet:
4. O que são ondas estacionárias e quais as conseqüências
em sistemas de transmissão? Como pode-se reduzir os
seus efeitos?
5. Quantos pares de fios trançados existem em um cabo UTP
CAT5?
6. O que é certificação de cabeamento?


UNISANTOS
Ciencias da Computação Transmissão da Informação Digital

• A informação analógica ou digital pode ser codificada como
sinal analógico ou digital
• Alguns meios como FO ou comunicação sem fio somente
irão propagar adequadamente sinais analógicos (não
transmitem bem sinais puramente digitais)
• Parâmetros importantes a serem considerados num primeiro
momento:
 Largura de banda necessária para o sinal
 Sincronização entre transmissor e receptor
 Possibilidade de detecção de erros
 Custo e complexidade do sistema


UNISANTOS
Ciencias da Computação Comunicação Paralela

• Um conjunto de bits, em geral um
byte, é transmitido em vários
suportes (pinos e condutores), cada
bit do byte em um meio
independente e ao mesmo tempo
• Por exemplo: conexões internas do
computador e conexões entre o
computador e os periféricos
• Para grandes distâncias a
transmissão em paralelo mostra-se
inadequada, devido ao custo de
fabricação de longas metragens de
cabos


UNISANTOS
Ciencias da Computação Comunicação Serial

• Os bits de um byte são transmitidos, um após o outro,
utilizando um mesmo meio físico.
 Além da economia da interconexão, os dados, mesmo transmitidos
seqüencialmente, deslocam-se com velocidade muito maior
• A transmissão serial divide-se em dois tipos:
 assíncrona
 síncrona


UNISANTOS
Ciencias da Computação Modos de Transmissão

• Na transmissão dos bits do sinal digital, o receptor deve ser
capaz de reconhecer:
 Onde se inicia um bit
 Onde se inicia/termina um elemento de dado (byte ou caracter)
 Onde se inicia/termina uma mensagem (conjunto de bytes)
• Desta forma o problema de sincronização entre quem envia e
quem recebe é muito importante
 Transmissão Assíncrona: sincronismo do transmissor e do receptor
são independentes
 Transmissão Síncrona: transmissor e receptor trabalham com o
mesmo sincronismo


UNISANTOS
Ciencias da Computação Transmissão Assíncrona

• Sincronismo entre dispositivos não é relevante
• Informação trocada por processo de sinalização Início-Fim.
• O padrão de transmissão baseado no envio de caracteres
 Agrupamento de 7 ou 8 bits
 Enviado como Caractere + Sinalização
• Considera-se que o enlace está sempre pronto para transmitir
• O sistema é assíncrono em nível de caractere já que cada bit apresenta o
mesmo tempo de duração.
• Os bits de start/stop e a condição de repouso alertam o receptor para início e
fim de cada caractere
 Ao receber o Start bit, o Receptor dispara um relógio e começa a contar os bits que
chegam até ele.
 Os bits Start/Stop e marca tornam a transmissão assíncrona mais lenta do que a
síncrona.
 As vantagens ficam pelo custo menor e maior simplicidade de circuitos.


UNISANTOS
Ciencias da Computação Transmissão Síncrona

• Blocos de bits são combinados em longos QUADROS ou FRAMES
 Podem ser constituidos de vários BYTES
• Os Bytes são introduzidos no enlace sem qualquer intervalo entre sí.
• O Receptor deve ser capaz de separar os quadros em Bytes e
decodificar o propósito deles.
 Os dados são transmitidos em cadeia longa e ininterrupta
 O Receptor quebra a cadeia em bytes ou caracteres para reconstruir a
informação
• O Receptor necessita de um sincronísmo estável e confiável para ser
capaz de “contar” os bits que chegam em ordem.
• As vantagens são:
 Velocidade
 Menos bits transmitidos para controle (Overhead)


UNISANTOS
Ciencias da Computação Transmissão Assíncrona vs Síncrona

• Transmissão Assíncrona
Direção do Fluxo


UNISANTOS
Ciencias da Computação Transmissão Assíncrona vs Síncrona

• Transmissão Síncrona


UNISANTOS
Ciencias da Computação Bibliografia

• Ethernet – O Guia Definitivo
 Charles E. Spurgeon
 Ed. Campus
• Apostila Redes de Computadores
 Prof. Mauro Tapajós
• Comunicacão de Dados e Redes de Computadores
 Behrouz A. Foruzan
 Bookman Editora, 3ª Edição, 2006
• Redes de Computadores - Dados, Voz e Imagem
 Lindeberg Barros de Souza
 Ed. Érica
• Redes Locais de Computadores - Tecnologia e Aplicações
 Autor: W. F. Giozza, J. F. M. de Araújo, J. A. B. Moura e J. P. Sauvé
 Ed. Makron Books - EMBRATEL
• Transmissão de Dados em Redes de Computadores
 Autor: W. L. Zucchi
 Ed. Livros Técnicos e Científicos S.A.
• Redes de Dados, Teleprocessamento e Gerência de Redes
 Autor: Vicente Soares Neto
 Ed. Érica

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