Tecnologias em Informtica

Fundamentos da informtica e Comunicao de dados

ndiceCapitulo 1 : Parmetros eltricos.1. Resistividade 1. Resistncia 1. Corrente Eltrica 1. Tenso Eltrica 1. Capacitncia 1. Indutncia 1. Impedncia

Capitulo 2 : Teleprocessamento.2.1 Histrico das comunicaes 2.2 Histrico do Teleprocessamento 2.3 Comunicao 2.4 Elementos bsicos de um processo de comunicao 2.5 Formas de transmisso de dados 2.6 Conceito de sinais eltricos 2.7 Largura de banda / Banda Passante 2.8 Espectro de Freqncias 2.9 Meios de transmisso 2.10 Tipos de processamento 2.11 Tipos de ligao 2.12 Dif. aplicaes em comunicao de dados 1 de 24

1. PARMETROS ELTRICOS Viso Fsica 1.1 Resistividade Qualquer condutor metlico (fio em cobre, alumnio, ouro ou prata), apresenta uma resistncia (resistncia a dificuldade que o condutor apresenta passagem de corrente eltrica), que funo do comprimento do mesmo, do coeficiente de resistividade do metal utilizado e da seo reta do condutor, conforme podemos observar na equao abaixo:No SI, a unidade de resistncia eltrica e o Ohm () . A unidade de resistividade dada por : Ohm / metro.

Resistividade de alguns materiais temperatura de 20C CondutoresPrata Alumnio Cobre Platina Ferro Constantan (Cu e Ni) Chumbo Mercrio Nicromo(Ni e Cr) Carvo Germnio Silcio Vidro Quartzo

Resistividade (.m)1,6. 10-8 2,6. 10-8 1,7. 10-8 11. 10-8 12. 10-8 15. 10-8 21. 10-8 28. 10-8 30,2. 10-8 1537. 10-8 946 640 1010 10-14 1016

Sendo a unidade de medida o Ohm (), mas a resistncia tambm varia em funo da temperatura, e uma caracterstica dos metais sendo que praticamente todos eles apresentam aumento da resistncia eltrica com o aumento da temperatura .C, como podemos observar pela equao abaixo:

Rt = Ro + Ro(.t)1.2 Resistncia A resistncia eltrica a oposio ao fluxo da corrente eltrica ou em outras palavras a dificuldade que o condutor metlico apresenta passagem do sinal eltrico ou corrente eltrica ou fluxo de eltrons. As equaes matemticas mais conhecidas que tratam de resistncia e dos outros parmetros eltricos so:

R= U/I

U= RI

I= U/R

Onde: I representa a corrente eltrica ou o fluxo de eltrons que atravessa um condutor. U representa a tenso eltrica ou diferena de potencial (ddp). R representa a resistncia eltrica do condutor. 1.3 Corrente Eltrica e Tenso Eltrica.2 de 24

A matria pode ser considerada como constituda de 3 partculas elementares: prton (carga positiva) nutron e eltron (carga negativa). Os tomos so constitudos por um ncleo denso, positivamente carregado, isto , todos os prtons encontram-se nesta regio, envolvidos por uma nuvem de eltrons. O raio do ncleo varia desde 1.10-15 at 7.10-15 m. O raio aproximado de uma nuvem eletrnica de 1.10-10 m. Lembrar, que atualmente foram descobertas outras partculas constituintes da matria.

Para se ter uma idia da quantidade de tomos presentes na matria, 1 cm3 de cobre tem aproximadamente 85.1022 tomos de cobre. Aproximadamente um eltron por tomo estabelece a corrente eltrica. A histria da Eletricidade comea na Antigidade. Os gregos notaram que o mbar, quando atritado, adquiria a propriedade de atrair pequenos pedaos de palha. Benjamin Franklin (1706-1790), poltico e escritor americano, que por volta de 1750, introduziu os termos eletricidade positiva que aparece em um basto de vidro, e negativa a que aparece num basto de ebonite, ambos atritados num plo de animal. Origem do termo eletricidade: 600 a.C. filsofo grego Tales de Mileto observou que o mbar atritado capaz de atrair pequenos fragmentos de palha. Eltrico = mbar, que em grego se escreve elektrn. Diferena de Potencial - DDP (U) A fora que ocasiona o movimento de eltrons livres em um condutor, formando uma corrente eltrica, chamada fora eletromotriz, tenso ou diferena de potencial.

Quando existe uma ddp entre dois corpos carregados que so ligados por um condutor, os eltrons fluiro ao longo do condutor. Esse fluxo de eltrons se far do corpo carregado negativamente para o corpo carregado positivamente, at que as duas cargas sejam igualadas e que no mais exista diferena de potencial.

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Corrente Eltrica ( i ) O deslocamento ou fluxo de eltrons no condutor denominado Corrente Eltrica. Metais: portadores de cargas eltricas eltrons. Solues Eletrolticas: portadores de cargas eltricas ons positivos e negativos.

Gases: portadores de cargas eltricas

ons e eltrons.

Os eltrons livres movimentam-se caoticamente no interior dos metais (por exemplo, um fio de cobre). Ao ligar um fio a uma bateria, uma diferena de potencial eltrico estabelecida e aparece um campo eltrico. Devido a esse campo, os eltrons adquirem um movimento extra, sobreposto ao catico, cujo sentido aponta para a regio de maior potencial. Os eltrons livres so acelerados pela ao de uma fora eltrica, resultante da ao do campo E produzido pela fonte sobre os eltrons. Em 1820, Hans C. Oersted (1777-1851), fsico dinamarqus, realizando experimentos com eletricidade descobriu que a passagem de uma corrente eltrica atravs de um fio condutor provoca um desvio na agulha de uma bssola, quando esta colocada prxima ao fio condutor.

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Hoje, sabemos que sempre podemos associar um campo de foras passagem de corrente eltrica. Esse campo de foras, gerado pela corrente eltrica, em torno do fio condutor, recebe o nome de campo magntico. Este assunto constitui-se num importante ramo da Fsica denominado Eletromagnetismo. Este efeito magntico base de funcionamento dos motores e transformadores OBS: Os eltrons adquirem uma velocidade extra da ordem de 10-3 m/s. O sentido da corrente eltrica o mesmo do campo eltrico, portanto contrrio ao sentido do deslocamento dos eltrons. A quantidade de carga eltrica positiva do prton e a quantidade de carga eltrica negativa do eltron so iguais em valor absoluto, e correspondem menor quantidade de carga eltrica encontrada na natureza, at os dias atuais. Essa quantidade representada pela letra e, chamada de quantidade de carga eltrica elementar. Em 1909, a quantidade de carga eltrica elementar foi determinada experimentalmente por Millikan. O valor obtido foi:

Num condutor, i igual quantidade de carga que atravessa uma seco transversal do fio num intervalo de tempo.

Unidade de corrente eltrica Um ampre pode ser definido como sendo o fluxo de 6,28. 1018 eltrons passando por um determinado ponto do condutor. A corrente eltrica classificada em dois tipos: contnua (CC) e alternada (CA). A corrente contnua flui sempre no mesmo sentido ao passo que a corrente alternada periodicamente inverte o sentido.

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Resistncia Eltrica Primeira Lei de Ohm O fsico e professor alemo Georges Simon Ohm verificou experimentalmente que para alguns condutores, chamados hmicos, o quociente entre a ddp e a correspondente intensidade i da corrente eltrica constante, e que essa constante a resistncia R do resistor. Resistor todo dispositivo eltrico que transforma exclusivamente energia eltrica em energia trmica.

Simbolicamente representado por:

Alguns dispositivos eltricos classificados como resistores so: ferro de passar roupa, ferro de soldar, chuveiro eltrico, lmpada incandescente, etc. Assim, podemos classificar: 1. Condutor ideal Os portadores de carga existentes no condutor no encontram nenhuma oposio ao seu movimento. Dizemos que a resistncia eltrica do condutor nula, o que significa dizer que existe uma alta mobilidade de portadores de carga. 2. Isolante ideal - Os portadores de carga existentes esto praticamente fixos, sem nenhuma mobilidade. Dizemos, neste caso, que a resistncia eltrica infinita. Consideremos um condutor submetido a uma diferena de potencial (ddp), no qual se estabelece uma corrente eltrica.

Seja U a diferena de potencial aplicada e i a intensidade de corrente eltrica por meio do condutor Definimos resistncia eltrica (R) a relao entre a ddp aplicada (U) e a correspondente intensidade de corrente eltrica (i).

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Assim, a unidade de resistncia eltrica no Sistema Internacional :

A resistncia eltrica uma caracterstica do condutor, portanto, depende do material de que feito o mesmo, de sua forma e dimenses e tambm da temperatura a que est submetido o condutor. Dizemos que um condutor obedece primeira lei de Ohm quando ele apresenta uma resistncia eltrica constante, quaisquer que sejam U e i.

Nessas condies, o condutor recebe o nome de condutor hmico. Nos condutores hmicos, a intensidade de corrente eltrica diretamente proporcional ddp aplicada. Assim, a curva caracterstica de um condutor hmico uma reta inclinada em relao aos eixos U e i; passando pela origem (0; 0). Segunda Lei de Ohm Todos os materiais oferecem certa resistncia ou oposio passagem da corrente eltrica. Bons condutores, como o cobre, prata, alumnios oferecem pouqussima resistncia. Maus condutores como o vidro, madeira, papel e borrachas oferecem alta resistncia ao fluxo de corrente. A resistncia eltrica R depende da natureza do material, do comprimento do resistor e da rea de seco reta do condutor.R = resistncia L= comprimento fio S = rea de seco fio = constante de resistividade do material

Potncia Eltrica O que mais caro? Um banho, um microcomputador ligado 8 horas seguidas, ou uma lmpada? Potncia eltrica de um aparelho indica a quantidade de energia eltrica que ele transforma em outras formas de energia, em certo intervalo de tempo.P=

t

Potncia a rapidez com que se realiza um trabalho.

Exemplo: Lmpada de 100 W Transforma 100 J de energia eltrica em luz e em energia trmica em cada segundo. A energia transformada tambm pode ser obtida atravs da potncia:

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E = P . t

Unidade de medida no S.I. de potncia: watt (W) = J/s. O que 1 kWh?

a unidade de medida da energia eltrica consumida. 1 kWh = 1000W x 1h = 1000W x 3600s = 3.600.000 J Exemplos: 1- Qual a energia consumida por um chuveiro eltrico cuja potncia 2800W(vero) durante meia hora? E = 2800 W x 0,5 h = 1400 Wh = 1,4kWh. 2- Qual a energia consumida por uma lmpada de 60 W ligada durante 12 horas? E = 60x12 =720 Wh = 0,7 kWh 3- Qual a energia consumida por um micro + perifricos, supondo uma potncia total de 300W, ligado por 8 horas? E = 300 x 8 = 2400W = 2,4 kWh Capacitncia Podemos armazenar energia potencial num campo eletrosttico. E para isso utilizamos um dispositivo chamado capacitor, que capaz de confinar um campo eltrico. Exemplo de capacitor uma bateria porttil de uma mquina fotogrfica, visto que armazena energia lentamente e libera rapidamente, durante o flash.

condensador plano

Capacitores esto presentes em muitos aparelhos do nosso dia a dia: no banco de memria dos computadores, nos transmissores e receptores de rdio e TV, etc. Os campos eltricos nestes dispositivos so significativos no somente pela energia armazenada, mas tambm pela informao LIGA-DESLIGA, que a presena ou ausncia deles proporciona. Um capacitor basicamente constitudo de duas placas condutoras isoladas entre si, podendo ter qualquer geometria. Eletricamente a capacitncia a capacidade de armazenamento de carga eltrica. A capacitncia igual quantidade de carga que pode ser armazenada em um componente eletrnico chamado de capacitor. A equao que rege este comportamento : Dizemos que um capacitor est carregado se as suas placas tiverem cargas iguais, mas com sinais opostos, de valor absoluto q. Existir entre as placas um campo eltrico E, e, portanto uma diferena de potencial U. Verificou-se que as cargas e a diferena de potencial so proporcionais, onde a constante de proporcionalidade a capacitncia do capacitor(C).8 de 24

q = C.UOnde: C a capacitncia medida em Farads (F), q a quantidade de carga em Coulombs (C) e U a tenso eletrica aplicada (V). A unidade de capacitncia no SI coulomb/volt (C/V), que igual a 1F =1 farad A capacitncia de um capacitor funo da rea das placas condutoras que o compem, da distncia que as separa e da constante dieltrica do material isolante que esta entre elas. O efeito da capacitncia surge ou se manifesta, sempre que existir uma chamada separao entre cargas, ou seja, potenciais positivos e negativos separados por algum material dieltrico ou isolante, por exemplo, um par de fios apresenta um efeito capacitivo justamente pelo fato de possurem potenciais (cargas eltricas) distintos e estarem separados por um material isolante ou dieltrico.

Reatncia capacitiva: Xc a oposio ou dificuldade aparente passagem da corrente eltrica alternada, o resultado do efeito capacitivo sobre um sinal que est aplicado ao componente capacitor ou a um par de condutores eltricos, sua unidade de medida o Ohm ( ) e sua equao :

Xc = 1 / 2fCOnde: f a freqncia do sinal aplicado e C a capacitncia do capacitor.

IndutnciaA capacidade que um condutor possui de induzir tenso em si mesmo, quando a corrente que circula por ele varia a sua auto indutncia ou indutncia. O smbolo da indutncia L e a sua unidade de medida o Henry (H), sendo representada pela seguinte equao:

L= vL / (i/t)Onde: VL a tenso aplicada, i a variao de corrente e t a variao de tempo.

A reatncia indutiva XL a oposio ou dificuldade aparente passagem da corrente alternada (CA),9 de 24

o resultado do efeito indutivo sobre um sinal que est aplicado ao componente indutor ou a um par de condutores eltricos entrelaados, devida a indutncia do meio. Sua unidade de medida o OHM ( ) e sua equao:

XL = 2f LOnde: f a freqncia do sinal aplicado e L a indutncia do componente.

ImpednciaA impedncia a reao total ao fluxo da corrente alternada expressa em Ohms (), ou em outras palavras a conjuno dos efeitos das reatncias indutiva e capacitiva agora associados. A impedncia num cabo (par de fios) pode ser simbolizada pelo seguinte circuito eltrico e pode receber uma simbolizao atravs de fasores como segue:

A impedncia para este caso ser:

Z2 = R2 + X22. TELEPROCESSAMENTO2.1 Histrico das comunicaes

= arc tg X/R

Origem do homem: - comunicao gestual atravs de gestos - comunicao verbal linguagem falada - comunicao escrita atravs de smbolos (hierglifos, tecidos, papiro) Idade Mdia: surgimento da imprensa - registro dos conhecimentos em larga escala 1540 Gutemberg impresso com tipos mveis 1838 - Samuel Morse - desenvolveu o telgrafo: nova poca nas comunicaes, as informaes eram transmitidas atravs de pulsos eltricos, codificadas em cdigo Morse (cadeias de smbolos binrios que expressavam dois estados: ligado e desligado (longo e curto) : trao e ponto)ex: letra A: . * letra B: -... * letra C: -.-.

Thomas Edison auxiliar de telegrafista inventou o telgrafo de impresso 1876 - Graham Bell (Boston) e Elisha Gray (Chicago) - inventaram o telefone, mas Bell conseguiu patente-lo primeiro, ficando com o mrito do invento; Thomas Edison - projetou o transmissor telefnico de carbono sendo o primeiro verdadeiramente10 de 24

prtico, tornando-se o transmissor padro do telefone (usado hoje em dia) rdio (1908), televiso (1922), telex, fax, Internet, telefonia celular. 2.2 Histrico do Teleprocessamento anos 50 - processamento centralizado - mquinas grandes e complexas - sistemas batch: processamento em lotes anos 60 - redes centalizadas com terminais interativos: possibilitavam aos usurios acessarem o computador central atravs de linhas de comunicaes - sistemas on-line com terminais monocromticos anos 70 - redes pblicas de pacotes - redes compartilhadas por vrias empresas surgimentos dos micros: - 1976 1. computador pessoal Apple criado por Steve Jobs e Stephen Wozniac (construdo numa garagem) anos 80 - redes de computadores: descentralizou o processamento, distribuindo o poder computacional, possibilitando o compartilhamento de recursos atravs da interconexo de equipamentos; - 1981 IBM lana PC (Personal Computer) - DOS - 1984 Apple lana o Macintosh, utilizando cones anos 90 - redes corporativas integradas: arquitetura cliente/servidor; LAN - Local Area Network - Rede local: conecta equipamentos com distncias que variam de alguns metros at a alguns quilmetros (100m a 25 km); MAN Metropolitan Area Network redes metropolitanas WAN - Wide Area Network - Rede Geograficamente Distribuda: sua disperso na faixa de alguns quilmetros; Internet ano 2000 - comunicao sem fio (wireless) - acesso Internet via sistema de rdio, via conexo TV a cabo, via rede eltrica, etc. 2.3 Comunicao Comunicao indica a transferncia de informao entre um transmissor e um receptor. A posse de informaes corretas e de qualidade permite a correta tomada de decises, direes a serem seguidas e estratgia a serem desenvolvidas nos negcios. A informao armazenada conhecimento acumulado que pode ser consultado, utilizado e transferido, servindo como um fornecedor de ensino e cultura para a sociedade. Isto mostra a grande importncia que uma estrutura de telecomunicaes e informtica tem em uma sociedade. Informaes circulando em quantidade e com qualidade, com as pessoas e empresas tendo acesso a essas informaes, possibilitam que todos se comuniquem mais rapidamente entre si, o que gera uma atividade econmica maior e um desenvolvimento mais rpido da sociedade. Sistemas de comunicao eficientes possibilitam que as empresas vendam mais, produzam mais e gerem mais empregos. Hoje, muita informao est disponvel, porm a questo agora passa a ser: o que fazer com tanta informao e como extrair os dados realmente importantes? To importante quanto transmisso de informao a sua compreenso e interpretao corretas. Para que transmissor e receptor se entendam, devem falar com o mesmo cdigo, smbolos ou linguagens, dentro de regras preestabelecidas as quais chamamos de protocolo de comunicao. As comunicaes corporativas, nas ltimas dcadas, deram um grande salto tecnolgico e11 de 24

continuam a se desenvolver rapidamente. Tecnologias e equipamentos so substitudos rapidamente por outros com maior capacidade de integrao e menor custo. Essa apurao tcnica e normatizaes internacionais desenvolvidas por organizaes internacionais como o ITU (CCITT), fizeram com que equipamentos e fabricantes diferentes passassem a operar entre si, permitindo uma crescente interoperabilidade e portabilidade entre sistemas, dando flexibilidade e preservando os investimentos dos usurios. A transferncia de informao entre um ponto e outro, basicamente, indica que temos um transmissor e um receptor. Nesses dois pontos, podemos Ter tanto pessoas como equipamentos se comunicando e utilizando-se de uma mesma linguagem de comunicao, a qual permite o perfeito entendimento entre ambos. No caso de equipamentos, as regras e linguagem de comunicao utilizada entre ambos so chamadas de protocolo. A comunicao feita por meio de comandos de programas que so codificados e transmitidos por sinais eltricos. O protocolo de comunicao um programa de computador que, por meio de um conjunto de regras pr-programadas, permite a transferncia de dados entre dois pontos, controlando o envio e recepo, checando a existncia de erros na transmisso, confirmando o recebimento, fazendo o controle do fluxo de dados, endereando as mensagens enviadas e controlando outros aspectos de uma transmisso. Obviamente ambos os equipamentos devem utilizar o mesmo protocolo de comunicao, ou seja, falar a mesma lngua. O protocolo nada mais do que um programa carregado nos computadores que se comunicam entre si, sendo o responsvel pela transmisso, recebimento e checagem das mensagens transmitidas e recebidas. Os protocolos de comunicao do, portanto, uma maior segurana na transmisso de dados entre computadores, fazendo com que os dados transmitidos sejam aceitos somente se estiverem corretos, sem erros de transmisso. O tipo de informao (dados) transmitida pode ser: 1. Arquivos de dados; 2. Mensagens; 3. Voz e imagem digitalizada transmitida como os dados. 2.4 Elementos bsicos em uma comunicao de dados So cinco os elementos fundamentais de qualquer processo de comunicao: 1. 2. 3. 4. 5. A fonte de informao (emissor ou origem das informaes que se deseja transmitir); A informao (so as informaes que se deseja transmitir, dados arquivos em geral); O meio (via ou canal ou veculo pelo qual a informao transmitida entre fonte e destino); O destino da informao (receptor). O Protocolo de comunicao (so as regras que regem a comunicao).Protocolo Fonte Informao Destino

Meio Algumas vezes, dependendo do meio de comunicao ou do prprio receptor ou transmissor, so necessrias interfaces para facilitar a comunicao.

2.5 Formas de transmisso de dados A informao transmitida por um meio de comunicao. Uma das formas mais comum e conhecida de transmisso de uma mensagem pelo som, o12 de 24

qual irradiado pelo ar, ou seja, nesse tipo de comunicao o meio de transmisso o ar, sendo o meio de transmisso o ar no qual a informao se propaga por meio de ondas sonoras. O som o sinal irradiado que faz o ar vibrar e transmitir o sinal. Na comunicao entre equipamentos, por estarmos num meio chamado eltrico, o meio de comunicao mais comum o fio de metal, por intermdio do qual o sinal eltrico se propaga, levando consigo a informao. Numa transmisso de dados digitais por meio de fios, a informao representada por sinais eltricos no formato de pulsos. Alm de transmisso por fios e cabos, que so meios slidos, podemos tambm transmitir informaes por ondas eletromagnticas que so as transmisses por: radio, microondas e satlite. A transmisso de dados tambm pode ser feita atravs de fibras pticas, utilizando variaes na intensidade da luz como sinal, o que permite a transmisso de dados a altssimas velocidades. O tipo de transmisso mais conhecido entre os usurios de computadores residenciais a transmisso por conexes telefnicas, utilizando-se de Modem. Os Modems so pequenos aparelhos que fazem a adequao do sinal digital do computador em sinal analgico para possibilitar a utilizao da linha telefnica. O Modem recebe o sinal digital do computador e coloca-o dentro de uma onda com a freqncia necessria para a transmisso atravs da linha telefnica, esse processo chamado de modulao. At o incio da dcada de 60, os computadores eletrnicos eram utilizados apenas de forma isolada, isto , sem oferecer oportunidade de explorao a qualquer usurio remotamente situado. O constante e ultra-rpido aperfeioamento dos recursos cientficos e tecnolgicos gerou, j na primeira metade daquele decnio, a possibilidade desse acesso remoto. Pouco mais de dez anos aps o advento da industrializao do computador, portanto, tornou-se possvel uma das mais poderosas formas de seu emprego: o teleprocessamento, base da comunicao de dados, verdadeira associao entre tcnicas de processamento de dados e de telecomunicaes. O teleprocessamento e, conseqentemente, a comunicao de dados envolve os meios e os equipamentos especializados para transporte de qualquer informao que, originada em um local, deva ser processada ou utilizada em outro local. Hoje os recursos do teleprocessamento (TP), alm de amplamente diversificados, oferecem crescentes ndices de qualidade e, portanto, confiabilidade.S inal digitalDTE M odem

Sinal analgicoM odem

Sinal digitalDTE

M eio de transm isso

Conceitos bsicos Telecomunicao um processo de comunicao que utiliza como veculo de transmisso linhas telegrficas, telefnicas, microondas ou satlites. Teleprocessamento processamento de dados distncia, utilizando-se de recursos de telecomunicaes.

2.6 Conceito de sinais eltricos bit, byte, caractere e bloco/mensagem13 de 24

Bit (Binary Digit) - a menor unidade de informao binaria, digital ou do computador: ligado - valor 1 desligado - valor 0 Byte - conjunto de 8 bits (padro de armazenamento); Caractere - conjunto de n bits representando uma letra, um nmero ou um smbolo conforme o cdigo de representao utilizado (ASCII, EBCDIC, Baudot, BCD, ANSI) Ex: caracter A (ASCII - 8) = (01000001)2 = (41)16 Bloco/mensagem - conjunto de caracteres representando uma informao Ex: FUNDAMENTOS Obs: o que trafega no meio de transmisso bit (aceso/apagado, ligado/desligado) O sinal eltrico digital ou binrio do computador na verdade um sinal em formato de um trem de pulsos, ou seja, uma seqncia de pulsos, 1s ou 0s, saltando de um valor ao outro instantaneamente no formato de uma onda quadrada, que se repetem em uma seqncia baseada no tipo de informao palavra ou byte.

O sinal eltrico analgico possui uma variao constante e estvel conhecida como onda senoidal, a onda senoidal possui um padro que se repete e chamado de ciclo, possui tambm uma amplitude que a altura da onda, medida em volts no caso de ondas eltricas.

Sendo o sinal analgico uma onda que varia continuamente e transmitida por diversos meios, ela est mais sujeita a distores, atenuaes e rudos ao longo da transmisso. Isto faz com que as transmisses analgicas tenham uma qualidade que varia de acordo com o meio e com os equipamentos que esto sendo utilizados para sua transmisso e tratamento. O sinal eltrico analgico, normalmente, no possui uma freqncia fixa e sem variaes. O sinal varia dentro de uma faixa de freqncia, ou seja, ora suas ondas tm um ciclo menor, ora tem um ciclo maior no tempo. Como exemplo, citamos a voz humana que apresenta uma variao de sua freqncia variando desde 90 Hz a 1150 Hz. A mdia de freqncias produzidas pela voz humana numa conversao corrente de 150 Hz para os homens e 250 Hz para as mulheres. A voz feminina por ser mais aguda ou fina possui freqncia mais elevada.14 de 24

Para transmitirmos a voz humana, precisamos de uma faixa de freqncia entre 90 Hz e 1150Hz. O meio de transmisso do sinal deve ser capaz de deixar passar toda a faixa de freqncia necessria para que no haja perda na qualidade do sinal. O meio de transmisso deve, portanto, Ter uma faixa de passagem ou banda passante que permita a passagem de todas as freqncias que o sinal tenha. 2.7 Largura de banda / Throughput A taxa em que podemos enviar dados sobre um canal proporcional largura de banda do canal. Mas o que significa largura de banda (bandwidth)? O termo largura de banda considerando o mundo informtica representa a capacidade (ou taxa) de transmisso do canal, ou servio especializado (speedy) expresso em bps (bits por segundo), um valor nominal da capacidade de transmisso de um meio (fio metlico, fio de fibra ptica, um enlace de radio, um servio WI-FI etc. J o Throughput representa a capacidade (ou taxa) de transmisso real do meio ou servio especializado em um determinado instante ou momento. Ex: O servio Speedy 500 (link em ADSL) tem largura de banda de 500Kbps (500000 bits por segundo), mas seu throughput (taxa real de transmisso) ir variar durante o dia entre valores bem menores, tipo as 15:20 da tarde, o servio permite trafegar dados a 458Kbps No sculo XIX, o matemtico francs Jean Fourier provou que qualquer sinal peridico, expresso como uma funo do tempo g(t) e com perodo T0, pode ser considerado como uma soma de senos e cossenos com freqncias mltiplas da fundamental f0. A essa soma deu-se o nome de Serie de Fourier.

Cada componente chamado de harmnico e ter as amplitudes regidas por an e bn que podem ser calculadas atravs das seguintes formulas:

Denomina-se Banda Passante de um sinal o intervalo de freqncias que compem este sinal. A largura de banda desse sinal o tamanho de sua banda passante. Dado um pulso retangular, representado por s(t), observa-se que um sinal com largura de banda infinita, cujas componentes de maior amplitude situam-se em torno de 0 Hz..15 de 24

Nenhum meio de transmisso capaz de transmitir sinais sem que hajam perdas de energia durante o processo. Perdas de energia significam redues nas amplitudes dos sinais componentes. Se todos os sinais componentes fossem reduzidos em amplitude por igual, o sinal resultante seria todo reduzido, mas no distorcido. O que acontece na realidade uma perda distinta para cada faixa de freqncia, devido s caractersticas do meio, que atua como um filtro, atenuando mais determinadas faixas de freqncia. Vejamos agora o que acontece na transmisso do conjunto de bits 01100010 atravs de um meio com banda passante limitada, a figura seguinte nos mostra o sinal resultante da transmisso desse conjunto de bits, atravs de uma linha com banda passante variando de 0 a W Hz. valido observar que quanto maior o W, mais harmnicos ou componentes de freqncia do sinal atravessam o meio, permitindo que o sinal recebido se aproxime mais do sinal originalmente transmitido. Percebe-se que, medida que a largura de banda do meio vai se tornando mais estreita, atingem-se situaes onde a recepo correta do sinal transmitido torna-se impossvel. Percebe-se tambm que com oito harmnicos bem possvel que um circuito receptor consiga recuperar a informao referente seqncia de bits original, o que nos leva a concluir que existe uma banda passante mnima que permite recuperar a informao transmitida sem erros. No caso de transmisso de sinais digitais, torna-se interessante definir a banda passante necessria como a largura de banda mnima capaz de garantir que o receptor ainda recupere a informao digital originalmente transmitida. Devemos observar que a largura de banda do sinal digital depende do tamanho T dos pulsos, em outras palavras, depende da velocidade em bits por segundo (bps) do sinal. Logo surge uma pergunta importante, qual ser a banda passante W necessria para se transmitir um sinal digital 1/T bps, ou quantos bits por segundo podemos transmitir em um meio fsico cuja largura de banda de W Hz? Isto nos levar ento a definir qual ser a Taxa de transmisso mxima de um canal, que envolver algumas caractersticas do meio que sero vistas nos prximos captulos. Exemplos de larguras de bandas de freqncias: LINHA A: LINHA B: LINHA C: 300 Hz a 800 Hz 1.200 Hz a 1600 Hz 2.400 Hz a 2900 Hz resulta em uma largura de banda = 500 Hz resulta em uma largura de banda = 400 Hz resulta em uma largura de banda = 500 Hz

2.8 Espectro de Freqncias

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Tabela de Classificao de Frequncias.Classificao Nome Popular Ondas Longas Ondas Longas Ondas Longas Ondas Mdias Frequncia 300 Hz 10000 Hz 10 KHz 30 KHz 30 KHz 300 KHz 300 KHz 3000 KHz Utilizao Sonares Sonares Navegao Maritima Navegao Maritima, Telegrafia, Radio Difuso AM, Radio Amadores, Navegao Area. AM - Ondas Curtas Radio Amadores Radio Difuso FM, TV, Radio Amadores, Servios Governamentais Radio Difuso TV, Satlite Meteorolgico, Celulares, (GSM), Radares Comunicaes via Satlite

VLF - Very Low Frequency LF - Low Frequency MF - Medium Frequency HF - High Frequency

Ondas Curtas

3 MHz 30 MHz

VHF - Very High 30 MHz 300 MHz Frequency UHF - Ultra High Microondas 300 MHz 3 GHZ Frequency SHF - Super High Microondas 3 GHz 30 GHz Frequency EHF - Extremely High Microondas 30 GHz 300 GHz Comunicaes via Satlite Frequency Regio Experimental 300 GHz 1000 GHz Comunicaes via Satlite Unidades utilizadas: Hertz = ciclos p/seg. 000000000000000000000000001000 Hz = 1 KiloHertz = 1 KHz (103 Hz), 000000000000000000000001000000 Hz = 1 MegaHertz = 1 MHz (106 Hz), 000000000000000000001000000000 Hz = 1 GigaHertz = 1 GHz (109 Hz), 000000000000000001000000000000 Hz = 1 TeraHertz = 1 THz (1012 Hz), 000000000000001000000000000000 Hz = 1 PetaHertz = 1 PHz (1015 Hz), 000000000001000000000000000000 Hz = 1 ExaHertz = 1 Ehz (1018 Hz), 000000001000000000000000000000 Hz = 1 ZettaHertz = 1 ZHz (1021 Hz), 000001000000000000000000000000 Hz = 1 YottaHertz = 1 YHz (1024 Hz)

2.9 Meios de Transmisso17 de 24

Existem, basicamente, trs tipos de meios na transmisso de dados: 1. Transmisso por fios metlicos ou cabos de cobre, na qual os dados so transmitidos por sinais eltricos que se propagam pelo fio metlico, entre eles podemos citar. Par de fios. Dois condutores de cobre tranados revestidos individualmente de material isolante eltrico, normalmente PVC. Podem suportar transmisses com velocidade de 10 Mbps a at 100 Mbps com baixo custo. Apresentam impedncia de 600 (Ohms) e utilizam conectores do tipo RJ11 (para 4 vias - ligao telefnica). Cabo de pares. Conjunto de pares de fios reunidos, isolados com papel, PVC ou polietileno (cabo mltiplo). Sua construo abrange 7 categorias com diferentes capacidades de transmisso, de 1Mbps (categoria 1) at 100Mbps (categoria 5). Apresentam impedncia de 100 (UTP) e 150 (STP), mas utilizam um conector maior o RJ45 (8 vias); O cabo de par tranado composto por pares de fios. Os fios de um par so enrolados em espiral a fim de, atravs do efeito de cancelamento, reduzir o rudo e manter constante as propriedades eltricas do meio por toda a sua extenso. O efeito de cancelamento reduz o nvel de interferncia eletromagntica / radiofreqncia. Podemos dividir os pares tranados entre aqueles que possuem uma blindagem especial (STP - Shielded Twisted Pair) e aqueles que no a possuem (UTP - Unshielded Twisted Pair).

Um cabo STP, alm de possuir uma malha blindada global que confere uma maior imunidade s inteferncias externas eletromagntica/radiofrequncia, possui uma blindagem interna envolvendo cada par tranado componente do cabo cujo objetivo reduzir a diafonia. Um cabo STP geralmente possui dois pares tranados blindados, uma impedncia caracterstica de 150 Ohms e pode alcanar uma largura de banda de 300 MHz em 100 metros de cabo. Vale observar que, ao contrrio do que acontece com cabos coaxiais, a blindagem nos STPs de 150 Ohms no faz parte do caminho percorrido pelo sinal mas aterrado nas suas duas extremidades. Isto tem a vantagem de possibilitar uma taxa de sinalizao muito alta, com poucas chances de distoro do sinal mas, por outro lado, tal tipo de blindagem ocasiona uma perda do sinal que exige um espaamento maior entre os pares de fios internos ao cabo e a blindagem. O cabo de par tranado sem blindagem (UTP) composto por pares de fios, sendo que cada par isolado um do outro e todos so tranados juntos dentro de uma cobertura externa. No h blindagem fsica no cabo UTP; ele obtm sua proteo do efeito de cancelamento dos pares de fios tranados. O cabo de par tranado sem blindagem projetado para redes, mostrado na figura abaixo, contm quatro pares de fios de cobre slidos modelo 22 ou 24 AWG. O cabo tem uma impedncia de 100 ohms - um fator importante que diferencia dos outros tipos de fios de telefone e par tranado. O cabo de rede UTP tem um dimetro18 de 24

externo de 1,17 polegadas ou 4,3 mm. Com o aumento das taxas de transmisso, cabos de par tranado de melhor qualidade foram sendo produzidos.

A EIA/TIA (Electronic Industries Association/Telecommunication Industry Association) realizou a tarefa de padronizao dos cabos UTP atravs da recomendao 568. Os cabos UTP foram divididos em 7 categorias no que se refere a: taxas de transmisso e qualidade do fio, sendo que as classes 3, 4 ,5 e 5e suportam respectivamente as taxas abaixo indicadas. bitola do fio, especificada em AWG (American Wire Guage), onde nmeros maiores indicam fios com dimetros menores; nveis de segurana, especificados atravs de regulamentao fornecida pelos padres reguladores da Underwriter Laboratories (UL). Categoria 3 Categoria 4 Categoria 5 Categoria 5e Categoria 6 Categoria 7Cabos e hardware com caractersticas de transmisso de at 16 MHz Utilizao tpica em taxas de at 10 Mbps Cabos e hardware com caractersticas de transmisso de at 20 MHz Utilizao tpica em taxas de at 10 Mbps Cabos e hardware com caractersticas de transmisso de at 100 MHz Utilizao tpica em taxas de at 100 Mbps Cabos e hardware com caractersticas de transmisso de at 100 MHz Utilizao tpica em taxas de at 100 Mbps Cabos e hardware com caractersticas de transmisso de at 350 MHz (em discusso) Utilizao possivel em taxas de at 350 Mbps Cabos e hardware com caractersticas de transmisso de at 600 MHz (em projeto / desenvolvimento) Utilizao possivel em taxas de at 600 Mbps

Resumo: tipos: o par tranado pode ser classificado em: - no-blindado (UTP - Unshielded Twisted Pairs) - par tranado comum; - blindado (STP - Shielded Twisted Pairs) possui proteo blindada protegendo os fios vantagens: - baixo custo do fio e das interfaces - facilidade de conexo - grande maleabilidade desvantagens: - susceptibilidade a interferncia e rudo; - velocidades limitadas; - distncias limitadas sem repetidores.19 de 24

Linhas de energia AC ou alta tenso. Podem ser utilizadas para telecomunicaes ou trafegar sinais de Internet (sinais de telefonia, telegrafia, sinal de dados etc.), tecnologia identificada como PLC (Power Line Comunications), que utilizando pequenos mdulos moduladores permite trafegar dados inclusive de uma rede de computadores. Cabo coaxial. Cabo constitudo por um condutor (fio de cobre) interno cilndrico, no qual injetado o sinal, envolvido por um isolante (Polietileno ou PVC) separando-o do outro condutor (malha) externo. Esta malha metlica que envolve o primeiro conjunto tem a funo de evitar a irradiao e a captao de sinais. O cabo coaxial tem um custo maior que o par tranado devido a sua forma de construo, que permite transmisso a velocidades maiores, dezenas de megabits, que o par tranado. Possui impedncia eltrica na faixa de 50 (Ohms) e 75 (Ohms), e utilizam conectores do tipo BNC.

2. Transmisso atravs de fibras pticas, na qual os dados so transmitidos por sinais luminosos que se propagam pelo vidro ou plstico, cobrindo longas distncias sem rudos e sem serem deteriorados. Fibras pticas. O fio de fibra fica no centro do cabo, revestido por uma proteo plstica, sobre a qual temos mais uma camada de fibras de alta resistncia, envolvida pelo revestimento externo do cabo. Apresenta altssima capacidade de transmisso, podendo transportar sinais na faixa de 194000 Gbps, 231000 Gbps e 353000 Gbps (Gigabits/s). Podem ser de dois tipos: Multmodo (62,5/125 mcron), que aceita a aplicao de vrios sinais (raios de luz) com diferentes ngulos de entrada e Monomodo (8,3/125 mcron) para apenas um sinal (raio de luz). Tabela comparativa entre os meios wireline cabo coaxial fino tipo de conector RJ 45 BNC tamanho Max. segmento LAN 100 m 185m Velocidades 10 a 100 Mbps 10 Mbps quant. mx de ns numa LAN 1 30 padro LAN ETHERNET 10Base-T 10Base-2 par tranado cabo coaxial grosso BNC 500m 50 Mbps 100 10Base-5 fibra tica ST / SC 2 a 3km 10 a 620 Mbps(G) 1 10Base-FL

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3. Transmisso por irradiao eletromagntica (ondas de radio), em que os dados so transmitidos por sinais eltricos irradiados por antenas atravs do espao. Enlace de rdio terrestre: microondas Os pacotes so transmitidos atravs do ar, em frequncias de microondas; A comunicao se d atravs da irradiao do sinal por uma antena e que captado por uma outra que necessariamente deve estar visvel; exige que se tenha uma visada direta entre a antena transmissora e a receptora; A velocidade pode atingir 2Mbps, 10 Mbps, ... Nesse tipo de transmisso, a distncia mxima entre as antenas de 50 Km; caso a distncia seja maior, ao longo do trajeto ser necessrio estaes repetidoras que recebam e retransmitam as ondas; Enlace de rdio. Os sinais modulados so transmitidos pela antena de um equipamento de rdio normalmente guia de onda, composta por condutores ocos de seo reta, circular ou retangular, rgidos ou flexveis, que guiam as ondas de rdio de freqncias muito altas em direo da antena do equipamento receptor. Esta capta o sinal e o conduz ao equipamento receptor completando a ligao rdio ou atravs de antenas parablicas que realizam a comunicao via satlites. Operam com freqncias desde os 900MHz, 2,4 GHz e 18GHz

vantagem : uma alternativa para transmisses onde no vivel a instalao de cabos (mais barato construir duas torres com distncia de 50 km do que cavar trincheiras para embutir um cabo ou fibra; desvantagens : - segurana: a informao pode ser capturada por outras pessoas; - interferncia (provocada por fontes que geram sinais na mesma banda de frequncia da rede): pode ser afetada por tempestades ou outros fenmenos atmosfricos; Enlace de rdio terrestre: UHF/SHF Os pacotes so transmitidos atravs do ar, em frequncias de rdio (Khz a Ghz); Possibilidade de transmitir dados unidirecional na faixa VHF: usando sub-portadora de rdio FM (ex.: broadcasting difuso de cotaes do mercado financeiro) til para ambientes de rede local mvel ou locais de difcil acesso (impossibilidade de instalao de cabos) Segurana no existe fronteira para um sinal de rdio (podem ser captadas por um receptor no autorizado), soluo: usar criptografia para garantir privacidade. Interferncia: possvel ocorrer se forem geradas na mesma banda de frequncia da rede. ex.: radares, motores eltricos, dispositivos eletrnicos, etc.21 de 24

Satlite

O satlite tem a mesma funo das estaes repetidoras nos sistemas de microondas: um grande repetidor de ondas no cu; Normalmente os satlites so geoestacionrios e esto localizados aproximadamente a 36.000 km de altitude (por estarem em uma velocidade relativa da Terra, eles so aparentemente fixos em relao a um ponto na superfcie terrestre - perodo de translao em torno da Terra de 24 horas); A rbita geoestacionria limitada (os satlites no podem ficar muito prximos entre si para no gerar interferncia) e controlada pelo ITU - Unio Internacional de Telecomunicaes; Permite fornecer servios de comunicao com alto grau de confiabilidade e disponibilidade; O custo dos enlaces por satlite independe da distncia, sendo usado mais comumente em comunicao de longa distncia; A transmisso por satlite dividida em canais - ex.: o Brasilsat I est equipado com 24 canais de rdio, permitindo at 12.000 ligaes telefnicas simultaneamente; O satlite divide sua banda em transponders: - subsistemas de comunicaes, funciona como um repetidor Tipos : - GEO rbita geo-estaionria (36.000 km) ex: Embratel / Brasilsat 4 satites - LEO rbita baixa (150 a 1.500 km) ex: Projeto Iridium da Motorola 60 satlites cobrindo todo o planeta. Vantagens: - permite redes de alto trfego e de longas distncias (trafega dados na faixa de 10,2 Kbps a 2048 Kbps); - independente de qualquer limitao geogrfica entre as estaes; - permite um ambiente de comunicao mvel; Desvantagens : - alto custo dos equipamentos (antenas); - tempo de retardo muito alto (considera-se o tempo de subida e descida do sinal) - a velocidade do sinal semelhante a velocidade da luz: 300.000 km/s - tempo de propagao = distncia / velocidade.

Outros servios Wireless Wi-Fi, servio de rede sem fio, usado em Hot Spots, disponibilizado com varias capacidades de transmisso, de acordo com o padro utilizado (IEEE 802.11 b banda de 11 Mbps, IEEE 802.11g 54 Mbps, IEEE 802.11a 54 Mbps ou at 108 Mbps com adaptaes) BlueThooth, sistema wire-less com capacidade de transmisso de at 720 Kbps, mas com pequena22 de 24

rea de cobertura, inferior a um raio de 10 metros. GPRS (GSM), servio de conexo oferecido pelas operadoras de telefonia celular, com capacidade ou banda de 115 Kbps, oferece a mesma rea de cobertura do servio de telefone celular, mas pode apresentar grande instabilidade em reas mais afastadas. EDGE (GSM), servio de conexo oferecido pelas operadoras de telefonia celular, apresenta capacidade ou banda de 384 Kbps, oferece a mesma rea de cobertura do servio de telefone celular, mas pode apresentar grande instabilidade em reas mais afastadas.

2.10

Tipos de processamento

Tipos de processamento: batch x on-line x real-time batch - processamento realizado em lotes: as informaes so armazenadas para posterior processamento; ex: compensao de cheques entre bancos; venda de bilhete de loteria; multas de trnsito on-line - processamento atualizado: as informaes so processadas no momento em que elas so registradas ou solicitadas; ex: consulta da posio de estoque de um sistema informatizado; passagens areas real-time - processamento imediato: transaes on-line cujo processamento interfere imediatamente numa ao subsequente; ex: sistemas de automao industrial; sistema de pilotagem automtica

2.11 Tipos de ligao As conexes entre os equipamentos podem ser ponto a ponto ou multiponto. ponto a ponto O canal de comunicao utilizado para a transferncia exclusiva entre dois pontos (DTE); uma ligao ponto a ponto pode ser dividido em ponto a ponto dedicado ou ponto a ponto comutado; Dedicado Mantm os equipamentos sempre conectado entre si, mesmo quando no est ocorrendo a transmisso; (ex: linha de comunicao entre mainframes). Ideal para grande volume de dados com alta disponibilidade. Normalmente possui uma excelente qualidade de transmisso.

Comutado (Discado)23 de 24

O link s mantido durante a transmisso; utiliza-se a rede pblica de telefonia para esse tipo de conexo; (ex: conexo residencial com a Internet) Ideal para trfego eventual No possui uma boa qualidade de transmisso - possibilidade de rudos durante a comunicao Muito utilizada como backups de linha de comunicao

Multiponto O canal de comunicao pode ser compartilhado entre diversas estaes necessrio um DTE como controlador da comunicao a fim de controlar o endereamento das estaes e a sequencializao das mensagens (ex: UDD) Todas as demais estaes que esto compartilhando o canal devem ter endereos especficos ex: linha de comunicao entre a matriz e suas diversas filiais

Referncias bibliograficas: Alguns textos desta apostila assim como vrios tpicos, foram retirados da literatura abaixo: Redes de Computadores - Andrew S. Tanenbaum - Editora Campus Redes de Computadores - L.F.G.Soares, G.Lemos, S.Colcher - Editora Campus Redes de Computadores - Lindeberg B. Sousa - Editora Erica Para a complementao do estudo dos temas abordados, recomenda-se que os livros acima sejam consultados.

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