Mudanças entre as edições de "Aula-4-PI1-EngTel-2013-1 Projeto Integrador 1 - Engenharia"
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* Inicialmente as centrais eram manuais, com o tempo passaram a ser eletromecânicas, depois baseadas na eletrônica analógica e atualmente na eletrônica digital. | * Inicialmente as centrais eram manuais, com o tempo passaram a ser eletromecânicas, depois baseadas na eletrônica analógica e atualmente na eletrônica digital. | ||
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* Um fator que impulsionou o avanço tecnológico das centrais e demais equipamentos eletrônicos foi a invenção do [http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor transistor] em 1954. | * Um fator que impulsionou o avanço tecnológico das centrais e demais equipamentos eletrônicos foi a invenção do [http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor transistor] em 1954. | ||
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= Multiplexação = | = Multiplexação = | ||
− | * Resolver apenas o problema da atenuação dos meios de transmissão nas ligações de longa distância não foi suficiente para atender a demanda do número de ligações simultâneas entre cidades e países. No sistema inicial, para cada ligação telefônica era necessário o uso de um circuito "físico" (um cabo coaxial, um enlace de radiotransmissão | + | * Resolver apenas o problema da atenuação dos meios de transmissão nas ligações de longa distância não foi suficiente para atender a demanda do número de ligações simultâneas entre cidades e países. No sistema inicial, para cada ligação telefônica era necessário o uso de um circuito "físico" (um par de condutores, um cabo coaxial, um enlace de radiotransmissão). |
* Para diminuir a quantidade de meios necessários entre as centrais e nas ligações de longa distância, foram empregadas também técnicas de compartilhamento/acesso ao meio físico. Estas técnicas são conhecidas como técnicas de '''MULTIPLEXAÇÃO''', as quais permitem o uso de um mesmo meio (mesmo circuito ou canal), por mais de uma ligação. | * Para diminuir a quantidade de meios necessários entre as centrais e nas ligações de longa distância, foram empregadas também técnicas de compartilhamento/acesso ao meio físico. Estas técnicas são conhecidas como técnicas de '''MULTIPLEXAÇÃO''', as quais permitem o uso de um mesmo meio (mesmo circuito ou canal), por mais de uma ligação. | ||
== FDM - Multiplexação por Divisão da Frequência == | == FDM - Multiplexação por Divisão da Frequência == | ||
− | * Os sinais utilizados em telecomunicações possuem diversas frequências. Por exemplo o sinal de voz utilizado na telefonia tem frequências entre 300 e 3400 Hz. Na transmissão é possivel "deslocar" a voz para outras frequências e colocar vários canais no mesmo cabo coaxial, radioenlace ou fibra óptica. | + | |
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+ | * Os sinais utilizados em telecomunicações possuem diversas frequências. Por exemplo o sinal de voz utilizado na telefonia tem frequências entre 300 e 3400 Hz. | ||
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+ | *Na transmissão é possivel "deslocar" a voz para outras frequências e colocar vários canais no mesmo cabo coaxial, radioenlace ou fibra óptica. | ||
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:: WDM - Multiplexação por Divisão da comprimento de onda (Wave) | :: WDM - Multiplexação por Divisão da comprimento de onda (Wave) | ||
− | = Comutação por circuito x Comutação por pacote | + | * [[Media:frequencias_na_tv_a_cabo.jpg | Uso das frequências nos sistemas de CATV]] |
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+ | = Comutação por circuito x Comutação por pacote = | ||
* Comutação por circuito | * Comutação por circuito | ||
::* Um enlace físico (canal) é definido no início da conversação e este enlace é mantido durante toda a conversação. | ::* Um enlace físico (canal) é definido no início da conversação e este enlace é mantido durante toda a conversação. | ||
+ | [[Arquivo:Comutacao por circuito sem TDM.gif|900px|thumb|center|]] | ||
+ | ::* O enlace físico muitas vezes corresponde a um canal de um meio multiplexado. | ||
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* Comutação por pacote | * Comutação por pacote | ||
::* A informação é segmentada em pacotes que serão transmitidos sem a necessidade de manter o enlace físico sempre dedicado a esta conversação. Os pacotes, em alguns casos, poderão percorrer conexões diferentes: | ::* A informação é segmentada em pacotes que serão transmitidos sem a necessidade de manter o enlace físico sempre dedicado a esta conversação. Os pacotes, em alguns casos, poderão percorrer conexões diferentes: | ||
+ | [[Arquivo:Comutacao por pacote nao orientada a conexao.gif|900px|thumb|center|]] | ||
::* Em outras situações a mesma sequência de conexões pode ser utilizada pelos pacotes, os quais podem ocupar diferentes slots quando o meio é multiplexado no tempo (TDM). | ::* Em outras situações a mesma sequência de conexões pode ser utilizada pelos pacotes, os quais podem ocupar diferentes slots quando o meio é multiplexado no tempo (TDM). | ||
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+ | = Digitalização da informação = | ||
* Quando uma pessoa fala ao telefone ela produz uma variação da corrente elétrica que alimenta o aparelho. As variações da corrente são análogas a variação da onda sonora produzida pela pessoa. Se ao percorrer a linha telefônica essas variações forem alteradas a informação contida na voz será perdida. | * Quando uma pessoa fala ao telefone ela produz uma variação da corrente elétrica que alimenta o aparelho. As variações da corrente são análogas a variação da onda sonora produzida pela pessoa. Se ao percorrer a linha telefônica essas variações forem alteradas a informação contida na voz será perdida. | ||
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[[Arquivo: codificacao.gif|800px|thumb|center|]] | [[Arquivo: codificacao.gif|800px|thumb|center|]] | ||
− | + | =Espectro eletromagnetico e propagação de sinais= | |
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+ | A propagação do sinal elétrico/óptico ocorre pela alternância dos campos Elétrico e Magnético | ||
+ | *[http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Electromagneticwave3D.gif Onda Eletromagnética] | ||
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O espectro eletromagnético é dividido em faixas, com destinações diversas. | O espectro eletromagnético é dividido em faixas, com destinações diversas. | ||
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*[http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/eb/Light_spectrum.svg Classificação das faixas] | *[http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/eb/Light_spectrum.svg Classificação das faixas] | ||
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+ | *[http://www.willians.pro.br/frequencia/cap3_espectro.htm Exemplos da divisão do espectro por serviços de telecomunicações] | ||
O seu uso é rigidamente regulamentado. | O seu uso é rigidamente regulamentado. | ||
[http://www.anatel.gov.br/Portal/verificaDocumentos/documento.asp?numeroPublicacao=268570&assuntoPublicacao=Plano%20de%20Atribui%E7%E3o,%20Destina%E7%E3o%20e%20Distribui%E7%E3o%20de%20Faixas%20de%20Frequ%EAncias%20no%20Brasil%20-%20Edi%E7%E3o%202011,%20aprovado%20pelo%20Ato%20n%BA%202.282,%20de%2015%20de%20abril%20de%202011.&caminhoRel=null&filtro=1&documentoPath=268570.pdf No Brasil a ANATEL regula o uso] | [http://www.anatel.gov.br/Portal/verificaDocumentos/documento.asp?numeroPublicacao=268570&assuntoPublicacao=Plano%20de%20Atribui%E7%E3o,%20Destina%E7%E3o%20e%20Distribui%E7%E3o%20de%20Faixas%20de%20Frequ%EAncias%20no%20Brasil%20-%20Edi%E7%E3o%202011,%20aprovado%20pelo%20Ato%20n%BA%202.282,%20de%2015%20de%20abril%20de%202011.&caminhoRel=null&filtro=1&documentoPath=268570.pdf No Brasil a ANATEL regula o uso] | ||
− | *[http://wiki.sj.ifsc.edu.br/images/7/7c/Espectro2.jpg | + | *[http://wiki.sj.ifsc.edu.br/images/7/7c/Espectro2.jpg Quadro de atribuição de faixas de frequências no Brasil] |
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*[http://www.teleco.com.br/imagens/tutoriais/enlaced.gif Diagrama geral de um sistema de comunicação] | *[http://www.teleco.com.br/imagens/tutoriais/enlaced.gif Diagrama geral de um sistema de comunicação] | ||
*[http://www.symmetricom.com/media/images/resources/blog/Pg2_Diagram-C2E-900px.jpg Diagrama de telefone celular] | *[http://www.symmetricom.com/media/images/resources/blog/Pg2_Diagram-C2E-900px.jpg Diagrama de telefone celular] | ||
− | + | =Telefonia Celular = | |
*[http://en.wikipedia.org/wiki/Martin_Cooper_(inventor) Martin Cooper] - Inventor do telefone celular [http://news.bbc.co.uk/2/hi/programmes/click_online/8639590.stm] | *[http://en.wikipedia.org/wiki/Martin_Cooper_(inventor) Martin Cooper] - Inventor do telefone celular [http://news.bbc.co.uk/2/hi/programmes/click_online/8639590.stm] | ||
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*[http://www.themarketingsite.com/content/2%20Graphic%20Please.jpg Qual é a função do telefone hoje?] | *[http://www.themarketingsite.com/content/2%20Graphic%20Please.jpg Qual é a função do telefone hoje?] | ||
− | + | *[http://www.wirelessdictionary.com/wireless_dictionary_GSM_definition.html Sistema GPS] | |
+ | *[http://blog.mcpc.com/bid/52480/Hedy-Lamarr-and-the-Secret-History-of-Spread-Spectrum-Technology Uma atriz brilhante - Hedy Lamarr] | ||
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+ | =Redes broadcast de TV e rádio= | ||
* Rede de radio via satélite [[Arquivo:Radio-Contribution.jpg|300px|Radio]] | * Rede de radio via satélite [[Arquivo:Radio-Contribution.jpg|300px|Radio]] | ||
* Rede de TV via satélite [[Arquivo:TV-Distribution_via_fibreline.jpg|300px|DTH]] | * Rede de TV via satélite [[Arquivo:TV-Distribution_via_fibreline.jpg|300px|DTH]] | ||
− | + | =Redes de Satélite, sistema de localização GPS= | |
*[http://en.wikipedia.org/wiki/Communications_satellite Comunicação por satélite] | *[http://en.wikipedia.org/wiki/Communications_satellite Comunicação por satélite] | ||
*[http://visual.merriam-webster.com/images/communications/communications/broadcast-satellite-communication.jpg] | *[http://visual.merriam-webster.com/images/communications/communications/broadcast-satellite-communication.jpg] | ||
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:*[http://science.nasa.gov/realtime/jtrack/3d/JTrack3D.html/ J-Track 3D Satellite Tracking] | :*[http://science.nasa.gov/realtime/jtrack/3d/JTrack3D.html/ J-Track 3D Satellite Tracking] | ||
:*[[Como localizar os Satélites]] | :*[[Como localizar os Satélites]] | ||
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+ | = Primeira Avaliação = | ||
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+ | * A avaliação será realizada em dupla e corresponderá a entrega do [http://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/PaginaQuest1-PI1 questionário] respondido até o dia 10 de maio. | ||
+ | * Além das páginas da wiki utilizadas nas aulas sobre conceitos de telecomunicações recomendamos a leitura dos trechos do livro '''Comunicação de Dados e Redes de Computadores''' de Behrouz A. Forouzan, McGraw Hill, 4 edição, 2008. (temos o livro na biblioteca do campus) Os trechos recomendados estão indicados no questionário |
Edição atual tal como às 09h37min de 26 de abril de 2013
Procurando um ponto de partida
Maratona: corredores percorriam as distâncias entre as cidades gregas para transmitir mensagens. | Sinais de Fumaça: nativos norte americanos usavam sinais de fumaça para comunicação à distância. |
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[1] | [2] |
Pombo correio: várias aves foram utilizadas como mensageiras por diferentes povos. | Correio: os correios surgem em vários países europeus nos séculos XIV e XV. |
[3] | [4] |
Telegrafo óptico: entre os séculos XVIII e XIX várias redes de telégrafos ópticos foram construídas em países europeus. |
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[5] | [6] |
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Telegrafo elétrico: em 1838, Samuel Morse projeta o telegrafo elétrico. | Telefone: em 1876, Gran Bell projeta o telefone. |
[7] | [8] |
Radiotransmissão: em 1893 através dos trabalhos de Marconi e Tesla surgem os primeiros equipamentos que utilizam o ar como meio de transmissão. |
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[9] |
Telefonia
A voz transformada em sinal elétrico
- Em 1876 Gran Bell comprovou com experimentos que a voz podia ser convertida em sinal elétrico e transmitida até um receptor que reconvertesse esse sinal em voz.
- Para a conversão e reconversão da voz foram utilizados transdutores, os quais transformaram a onda sonora em variação de corrente e vice-versa.
- Um dos transdutores que converte voz em corrente elétrica é o microfone a carvão. Neste tipo de microfone as ondas sonoras atuam sobre uma membrana que está presa a um eletrodo. Em função da pressão das ondas na membrana, o eletrodo conectado na mesma pressiona grânulos de carvão contra um segundo eletrodo fixado na carcaça do microfone. Ao comprimir os grânulos de carvão a resistência elétrica do microfone é alterada devido a variação da densidade do carvão. Uma vez que a resistência sofre variações, se conectarmos este microfone em um circuito elétrico a corrente desse irá variar.
- Para reconverter a variação de corrente em voz podemos empregar uma cápsula dinâmica. Esta cápsula é constituída por um imã permanente e uma bobina. A bobina é presa a membrana (diafragma) e pode se mover em relação ao imã (cápsula dinâmica). A interação entre o campo magnético variável criado pela bobina com o campo fixo do imã permanente provoca o deslocamento da bobina móvel e da membrana. A oscilação da membrana produz as ondas acústicas. Neste caso o diafragma é de material não magnético, geralmente plástico.
- Unindo a cápsula dinâmica e o microfone a carvão a uma bateria temos o circuito mais elementar do telefone. Por esse circuito irá passar uma corrente que terá na sua variação a informação da voz.
A rede telefônica
- Inicialmente as redes eram descentralizadas e para cada ligação entre dois telefones era necessário um par de fios.
Rede descentralizada de 8 assinantes | New York em 1889 |
---|---|
[10] |
- Para diminuir a quantidade de cabos utilizados surgem as centrais telefônicas, as quais passam a chavear (comutar) os circuitos quando dois assinantes precisam estabelecer uma conexão.
Rede centralizada | central telefônica Manual |
---|---|
[11] |
- Inicialmente as centrais eram manuais, com o tempo passaram a ser eletromecânicas, depois baseadas na eletrônica analógica e atualmente na eletrônica digital.
- Um fator que impulsionou o avanço tecnológico das centrais e demais equipamentos eletrônicos foi a invenção do transistor em 1954.
réplica do primeiro transistor | transistores de diferentes tamanhos | circuitos SMD |
---|---|---|
[13] | [14] | [15] |
- Até o advento da telefonia IP (VoIP) as comutações de todas as ligações telefônicas foram realizadas pelo chaveamento de circuitos. Isto é, entre o assinante A e o assinante B era estabelecido um circuito exclusivo durante toda a conversação. Terminada a conversação, se o assinante A desejasse fazer outra ligação para um assinante C, um novo circuito exclusivo era estabelecido entre esses dois assinantes. A este tipo de comutação denominamos COMUTAÇÃO POR CIRCUITO.
As redes crescem
- Com o crescimento da rede, tanto em número de assinantes como em extensão novos problemas surgiram. Um desses problemas foi a limitação dos meios de transmissão para enviar o sinal de voz a longas distâncias, de um bairro a outro, de uma cidade a outra, de um países a outro.
- Os cabos de pares trançados, utilizados nas ligações entre os assinantes e as centrais, provocam muitas perdas da potência do sinal (ATENUAÇÃO). Utilizando as cabos de pares trançados atuais é possível atingir distâncias de 6 Km entre uma central e o assinante, quando se deseja transmitir apenas voz.
Cabo telefônico externo | Cabo de par trançado blindado para instalações prediais ou industriais |
---|---|
[16] | [17] |
- A infraestrutura necessária para "passar" o cabo de uma cidade a outra também era onerosa e outras estratégias tinham que ser utilizadas.
- Buscando resolver esses problemas dois meios passaram a ser empregados com maior frequência nessas ligações de longa distância.
Cabo coaxial | espaço aberto (radiotransmissão) |
---|---|
[18] | [19] |
- Já na década de 1980 a fibra óptica passa a ser utilizada também nessas ligações. Atualmente mais de 90% das ligações entre centrais, cidades e países é realizada por fibra óptica.
Fibra óptica | Cabo de fibra óptica |
---|---|
[[20]] | [21] |
Amplificadores
- Mesmo com a melhor performace em relação a atenuação, a troca do tipo do meio de transmissão não soluciona todos os problemas das ligações de longa distância. Muitas vezes as perdas nos novos meios também não permitem a ligação direta entre cidades ou países. Amplificadores de potência são inseridos no meio do enlace para compensar a atenuação.
Multiplexação
- Resolver apenas o problema da atenuação dos meios de transmissão nas ligações de longa distância não foi suficiente para atender a demanda do número de ligações simultâneas entre cidades e países. No sistema inicial, para cada ligação telefônica era necessário o uso de um circuito "físico" (um par de condutores, um cabo coaxial, um enlace de radiotransmissão).
- Para diminuir a quantidade de meios necessários entre as centrais e nas ligações de longa distância, foram empregadas também técnicas de compartilhamento/acesso ao meio físico. Estas técnicas são conhecidas como técnicas de MULTIPLEXAÇÃO, as quais permitem o uso de um mesmo meio (mesmo circuito ou canal), por mais de uma ligação.
FDM - Multiplexação por Divisão da Frequência
- Os sinais utilizados em telecomunicações possuem diversas frequências. Por exemplo o sinal de voz utilizado na telefonia tem frequências entre 300 e 3400 Hz.
- Na transmissão é possivel "deslocar" a voz para outras frequências e colocar vários canais no mesmo cabo coaxial, radioenlace ou fibra óptica.
TDM - Multiplexação por Divisão do Tempo
- Alternativamente é possível utilizar o mesmo circuito por diferentes ligações, dividindo o tempo entre as várias ligações. Na telefonia, por exemplo, é possível transmitir milhares de ligações telefônicas num mesmo meio de transmissão que interliga duas centrais, reservando um pequeno tempo para cada uma (menor que 125 ms).
- Outras técnicas de multiplexação são:
- MDC - Multiplexação por Divisão de Código
- WDM - Multiplexação por Divisão da comprimento de onda (Wave)
Comutação por circuito x Comutação por pacote
- Comutação por circuito
- Um enlace físico (canal) é definido no início da conversação e este enlace é mantido durante toda a conversação.
- O enlace físico muitas vezes corresponde a um canal de um meio multiplexado.
- Comutação por pacote
- A informação é segmentada em pacotes que serão transmitidos sem a necessidade de manter o enlace físico sempre dedicado a esta conversação. Os pacotes, em alguns casos, poderão percorrer conexões diferentes:
- Em outras situações a mesma sequência de conexões pode ser utilizada pelos pacotes, os quais podem ocupar diferentes slots quando o meio é multiplexado no tempo (TDM).
Digitalização da informação
- Quando uma pessoa fala ao telefone ela produz uma variação da corrente elétrica que alimenta o aparelho. As variações da corrente são análogas a variação da onda sonora produzida pela pessoa. Se ao percorrer a linha telefônica essas variações forem alteradas a informação contida na voz será perdida.
- Similar ao sinal de voz, sinais de imagem também correspondem a variações na corrente (ou tensão) em circuitos elétricos e quando modificados perdem as informações originais.
- O armazenamento de sinais analógicos (como a voz no telefone e a imagem nos sistemas de TV) requerem sistemas complexos e geralmente de difícil manutenção.
- Com o advento dos computadores, com seu processamento de dados na forma digital e o avanço da eletrônica com seus chips cada vez mais "poderosos" e menores, a conversão dos sinais analógicos em sinais digitais tornou-se uma alternativa para diminuir as dificuldades associadas as perdas, ao armazenamento e ao compartilhamento de informações antes processadas na forma analógica.
- Atualmente a informação transmitida nos sistemas de telecomunicações são digitalizadas, pelo menos na maior parte do caminho por onde a informação passa. A voz, a imagem, os textos e tudo mais que é transmitido é codificado em sequências de zeros e uns.
- Sem entrar nos diversos detalhes associados ao processo de conversão de um sinal analógico em um sinal digital, podemos comentar rapidamente as diferentes etapas que são necessárias
Amostragem
- A Amostragem de um sinal analógico consiste na obtenção de amostras em intervalos de tempos regulares do sinal analógico obtendo um sinal analógico amostrado
- A quantidade de amostras por segundo define a taxa de amostragem (ou freqüência de amostragem) do processo de digitalização do sinal.
Quantização
- A quantização consiste em ajustar os valores amostrados a um conjunto de níveis pré-fixados.
- Através da subdivisão da amplitude do sinal em um conjunto de níveis finitos, defini-se os níveis possíveis para a amplitude do sinal, as amostras que não coincidirem com um destes níveis são ajustadas assumindo o valor do nível inferior ou superior (aquele mas próximo do valor real da amostra). Deste processo resulta o sinal digital.
Codificação
- Após a digitalização do sinal, os valores das amostras são codificadas em sistemas binários e representadas por sinais digitais binários. Abaixo, apresentamos o exemplo de uma possível codificação binária das cinco primeiras amostras do sinal digital obtido na quantização.
Espectro eletromagnetico e propagação de sinais
A propagação do sinal elétrico/óptico ocorre pela alternância dos campos Elétrico e Magnético
O espectro eletromagnético é dividido em faixas, com destinações diversas.
O seu uso é rigidamente regulamentado. No Brasil a ANATEL regula o uso
Blocos de um Sistema de Transmissão e Recepção
Telefonia Celular
- Martin Cooper - Inventor do telefone celular [24]
- Evolução do telefones celulares
- Rede de telefonia Celular
- Qual é a função do telefone hoje?
Redes broadcast de TV e rádio
Redes de Satélite, sistema de localização GPS
- Comunicação por satélite
- [25]
- distância dos satélites, [26]
- GPS
- Curiosidade os satélites ao redor da terra.
Primeira Avaliação
- A avaliação será realizada em dupla e corresponderá a entrega do questionário respondido até o dia 10 de maio.
- Além das páginas da wiki utilizadas nas aulas sobre conceitos de telecomunicações recomendamos a leitura dos trechos do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores de Behrouz A. Forouzan, McGraw Hill, 4 edição, 2008. (temos o livro na biblioteca do campus) Os trechos recomendados estão indicados no questionário