Aula-4-PI1-EngTel-2013-1 Projeto Integrador 1 - Engenharia

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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Pombo correio: várias aves foram utilizadas como mensageiras por diferentes povos.	Correio: os correios surgem em vários países europeus nos séculos XIV e XV.
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Telegrafo óptico: entre os séculos XVIII e XIX várias redes de telégrafos ópticos foram construídas em países europeus.

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Telegrafo elétrico: em 1838, Samuel Morse projeta o telegrafo elétrico.	Telefone: em 1876, Gran Bell projeta o telefone.
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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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Telefonia

• 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
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• 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
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• Inicialmente as centrais eram manuais, com o passar do tempo passaram a ser eletromecânicas, baseadas na eletrônica analógica e atualmente na eletrônica digital.

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• 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 as limitações 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 par trançado, 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
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• 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)
[15]	Arquivo:Espaço aberto [16]

• 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.

Cabo coaxial	espaço aberto (radiotransmissão)
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• :* Mapa dos cabos ópticos ao redor do planeta

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 permite 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 cabo coaxial, um enlace de radiotransmissão, um par de fibra óptica).
• 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.

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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).

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• Outras técnicas de multiplexação são:

MDC - Multiplexação por Divisão de Código

WDM - Multiplexação por Divisão da comprimento de onda (Wave)

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 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.