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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Evolução das redes de comunicação
Projeto FEUP 2014/2015 MIEEC:
Armando Sousa & Manuel Firmino J. N. Fidalgo
Equipa MIEEC05_07:
Supervisor: Artur Moura Monitor: Sérgio Reis
Estudantes & Autores:
Bernardo Rodrigues Francisco Teixeira
João Silva Miguel Aguiar
Sara Soutinho
Evolução das Redes de Comunicação 1/21
Resumo
Este trabalho, realizado no âmbito da Unidade Curricular “Projeto FEUP”, pretende
fornecer uma perspetiva sobre a evolução das Redes de Comunicação com particular
relevo atribuído aos marcos históricos e ao processo de evolução das comunicações.
Palavras-Chave
REDES, COMUNICAÇÂO, TELÉGRAFO, TELEFONE, TELEVISÃO, SATÉLITE,
COMPUTADOR, INTERNET
Evolução das Redes de Comunicação 2/21
Agradecimentos
O grupo aproveita, desde já, para agradecer a todos aqueles que, direta ou
indiretamente, contribuíram para o sucesso deste projeto, querendo destacar a ajuda
prestada e o tempo disponibilizado pelo professor Artur Moura e monitor Sérgio Reis.
Finalmente, queremos agradecer também à Faculdade de Engenharia da
Universidade do Porto, aos orientadores do Projeto FEUP e a todos os que estiveram
envolvidos nas palestras organizadas.
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Índice
Glossário
1. Introdução
2. História das Comunicações
2.1. Telégrafo
2.2. Rádio
2.3. Telefone
2.4. Televisão
2.5. Satélite
2.6. Internet
3. Conversão AD/DA e integração de múltiplos serviços numa só rede
4. Conclusões
Referências bibliográficas
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Glossário
(1) SISTEMA AUTOMÁTICO STROWGER Da autoria de Almond Strowger, foi introduzido em Portugal pela The Anglo Portuguese Telephone Company (APT). É um sistema de unisselectores e selectores, activados pelo impulso dado pela marcação dos dígitos. [2]
(2) ATU52 Foi montada, a título experimental em Leiria, possibilitando a automatização rural do País. Era uma estação automática de unisselectores, de pequenas dimensões, de fácil instalação e barata, com capacidade máxima para a ligação de 42 linhas de rede, cinco linhas partilhadas, e três junções de duplo sentido. Passou a assegurar o serviço permanente em todas as localidades, estando também preparada para o tráfego interurbano automático. Foi utilizada nas redes dos CTT. [2]
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1. Introdução
“(...) Está a chegar o dia em que os fios telefónicos estarão integrados nas casas assim como a água e o gás, e os amigos conversarão uns com os outros sem sair das suas casas”
Alexander Bell no dia em que demonstrou pela primeira vez o seu telefone (10 de Março de 1876)
Bell provavelmente não compreendia totalmente o quão correto estava quando
proferiu estas palavras. Hoje em dia a comunicação a longas distâncias através de
múltiplos meios é algo que tomamos como garantido. Os sistemas de comunicação
evoluíram imensamente ao longo do último século, e nas últimas duas décadas o
advento da internet inaugurou efetivamente uma nova era em comunicações.
Desde o tempo em que sinais de fumo e pinturas rupestres eram os únicos
meios de comunicação disponíveis até à era digital em que nos encontramos, o
homem efetuou uma longa caminhada, e apesar de no presente a mudança ocorrer
diariamente, certamente que ainda haverá espaço tanto para o progresso como para
meios que nos parecem ultrapassados continuarem a exercer uma função válida na
sociedade moderna.
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2. História das redes de comunicação
2.1. O Telégrafo
O telégrafo nãoelétrico foi inventado por Claude Chappe em 1794. Este
sistema foi visual, um alfabeto baseado em bandeira, e dependia de uma linha de
visão para a comunicação.
Em 1809, um telégrafo de crude foi inventado na Baviera por Samuel
Soemmering. Este usou 35 fios com elétrodos de ouro em água e a mensagem foi lida
pela quantidade de gás causado por eletrólise. Em 1828, o primeiro telégrafo, nos
EUA. foi inventado por Harrison Dyar que enviou faíscas elétricas através de fita de
papel quimicamente tratado para queimar pontos e traços.
Em 1830, um americano, Joseph Henry (17971878), demonstrou o potencial
do electroíman de William Sturgeon para a comunicação de longa distância, enviando
uma corrente eletrica por mais de uma milha de fio para ativar um electroíman que
causa um bip.
Em 1837, os físicos britânicos, William Cooke e Charles Wheatstone
patentearam o telégrafo Cooke e Wheatstone utilizando o mesmo princípio do
eletromagnetismo.
No entanto, foi Samuel Morse (17911872) que explorou com êxito o
electroíman e melhorou a invenção de Joseph Henry. Morse fez esboços de um “íman
magnetizado", baseado na obra de Henry. Morse inventou um sistema de telégrafo
que foi um sucesso prático e comercial.
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2.2. O Rádio
“Quem nunca teve um rádio, nunca viveu”
Manuel Castells
O rádio é um dos meios de comunicação mais antigos e populares da
civilização moderna.
Baseado na teoria de propagação das ondas eletromagnéticas no espaço
(formulada por James Clerk Maxwell e comprovada por Heinrich Hertz), Guglielmo
Marconi conseguiu pela primeira vez em 1895, num celeiro da sua casa, em Bolonha,
Itália, transmitir impulsos elétricos na extensão de mais que um quilómetro [1]. Apesar
dos seus sucessos, o governo italiano não apoiava as suas investigações. No ano
seguinte, Marconi mudase com a sua família para Inglaterra, o que lhe permitiu
aprimorar os seus trabalhos e obter o apoio do governo inglês [2][3].
Após resultados positivos na comunicação entre países europeus, Marconi
tenta provar que estas ondas não são afetadas pela curvatura da Terra. Novamente
com êxito, Marconi consegue transmitir mensagens entre a Inglaterra e o Canadá,
tornandose esta na primeira transmissão sobre o Atlântico [1].
Por todas as suas descobertas e experiências importantes, o “pai do rádio”
ganhou o Prémio Nobel da Física em 1909 [1][2].
Embora Marconi tenha feito grandes progressos, a transmissão de sons só foi
possível quando o americano Lee de Forest desenvolveu a válvula de três elementos
(tríodo). Em 1906, para testar experimentalmente a sua válvula, Forest realizou a
primeira transmissão radiofónica do mundo.
Iniciase, em 1920, a exploração regular do serviço de radiodifusão com a
KDKA (primeira emissora norteamericana de que há registo) a cobrir os resultados
das eleições presidenciais [4]. Desde então verificouse uma "explosão" de emissoras
de rádio e empresas de fabrico de equipamento de rádio.
Tal como acontecia no resto do mundo, também em Portugal surgiu a febre da
rádio. Muitas eram aqueles que tentavam construir as suas próprias emissoras de
rádio, mas a primeira estação emissora nacional profissional, surge em Outubro de
1925 de nome, CT1 AA, por intermédio de Abílio Nunes dos Santos.
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Com a invenção do transístor em 1947, foi possível criar rádios mais pequenos
e práticos. Nos dias que correm, já existem mesmo rádios com a integração de
leitores de CDs.
De facto, a criação e progresso da história do rádio só é possível devido ao
contributo dos muitos que investiram nesta tecnologia.
2.3. O Telefone
No final do século XIX, quando se falava em telecomunicações surgia apenas o
famoso telégrafo de tal modo que toda a população desprezava o pequeno aparelho
que permitia a transmissão de mensagens orais à distância, o telefone.
Alexander Graham Bell expôs esta sua invenção pela primeira vez numa
exposição internacional, nos Estados Unidos, Philadelphia Centennial Exposition
onde apenas despertou o interesse de D. Pedro II que surpreendido exclamou “My
God, It Talks”, reação completamente diferente de toda a comunidade que encarava o
telefone no máximo como um “brinquedo eléctrico”. O mesmo aconteceu na Europa,
os setores ligados à telegrafia não lhe deram a mínima importância no entanto, esta
“pequena máquina” despertou o interesse dos meios científicos.
As comunicações a longas distâncias sofreram um longo processo de
desenvolvimento devido à necessidade de instalação de amplificadores e intervalos
regulares. Assim surgiu um novo desafio, em 1943, criar amplificadores que
funcionassem sem manutenção em grandes profundidades, mas mesmo assim o
primeiro cabe transatlântico, com 36 canais em cada sentido, o TAPI, só foi instalado
em 1956. [1]
O telefone apareceu em Portugal, em 1877, um ano depois de Alexander Bell
ter registado a patente da sua invenção. Foi entre Lisboa e Carcavelos que se
realizaram as primeiras comunicações através deste meio. Uma vez que a experiência
foi bem sucedida, esta suscitou de imediato um enorme interesse e entusiasmo da
parte do Rei D. Luís passando a ser o primeiro monarca do continente ligado à rede
pública.
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Cinco anos mais tarde foram inauguradas as primeiras redes públicas no país,
em Lisboa e no Porto, que no início se encontravam sob exploração de uma empresa
inglesa, Edison Gower Bell European Ltd, passando mais tarde a ser exploradas pela
AngloPortuguese Telephone, por cedência do Estado português. Entretanto surgiu
uma empresa portuguesa, Telefone de Lisboa e Porto (TLP) que na década de 90 foi
integrada na Portugal Telecom. [2]
Em 1930, durante o processo de instalação da rede telefónica pelo país,
apareceu a primeira central automática, de sistema Strowger(1), que permitiu ligar
7500 linhas em Lisboa. Dois anos mais tarde surgiram as primeiras cabinas públicas
do estilo inglês em Lisboa e no Porto e foi criada a primeira central, a ATU52(2), com
a capacidade de ligar 42 assinantes, devido à necessidade de centrais automáticas
específicas. Seguiramse centrais mais evoluídas e com maior capacidade de tráfego,
todas elas concebidas por técnicos nacionais até aparecerem as centrais digitais. [2]
2.4. A Televisão
A televisão é um sistema eletrônico de reprodução de imagem e som. Foi
Vladimir Zworykin quem deu início a criação do tubo iconoscópio para câmaras de
televisão, o que tornou possível o desenvolvimento da televisão electrónica.
Posteriormente, John Logie Baird criou em 1924 o primeiro sistema semimecânico
de televisão analógica e, mais tarde, as imagens em movimento.
O sistema eletrônico completo só foi concluído em 1927 por John
Logie Baird e Philo Taylor Farnsworth. O primeiro serviço analógico, a WGY em
Schenectady, Nova Iorque, foi inaugurado a 11 de maio de 1928
As primeiras televisões eram rádios com um dispositivo que era constituído por
um tubo de néon com um disco giratório mecânico (disco de Nipkow) que produzia
num ecrã televisivo uma imagem vermelha do tamanho de um selo postal. A alta
definição em preto e branco apareceu na Alemanha em março de 1935 pela primeira
vez.
Televisão a cores: Só começou a aparecer, no mercado,no final da década de
1960 consiste numa tecnologia de radio difusão. Esta tecnologia permite a
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vizualização a cor que é criada pela emissão combinada de três imagens
monocromáticas, uma em cada banda de vermelho, verde e azul.
O Disco de Nipkow consiste no movimento de um local para outro, por meio de
um condutor eléctrico (Selénio devido à sua grande condutividade elétrica) para criar
uma imagem. Isto criava um conjunto de pontos escuros e luminosos, sendo estes
convertidos em em sinas de corrente elétrica, criando uma intensidade de claridade
nos pontos.
2.5. Os Satélites
Em telecomunicações, chamase comunicações por satélite ao uso de
satélites artificiais para estabelecer ligações e transmitir sinais entre vários pontos da
Terra [1]. O primeiro satélite artificial, Sputnik 1, foi lançado para o espaço a 4 de
Outubro de 1957 pela União Soviética e inaugurou a corrida espacial entre os Estados
Unidos e a URSS, e portanto catalisando uma série de desenvolvimentos políticos,
científicos, tecnológicos e militares [2].
No entanto, 12 anos antes deste evento, o escritor e inventor Arthur C. Clarke já
previra o uso de satélites em comunicações num artigo [3] (“ExtraTerrestrial Relays:
Can Rocket Stations Give WorldWide Coverage?”) publicado na revista Wireless
World em Outubro de 1945:
“(...) uma órbita, com um raio de 42000 km, tem um período de exatamente 24
horas. Um corpo nesta órbita, se o plano desta coincidir com o plano do equador, iria
revolver com a terra e assim aparentar estar fixo acima do mesmo ponto do planeta.
Para um serviço mundial três estações bastariam (...).” [4]
Assim Clarke previu não só o advento dos satélites de telecomunicações mas
também o uso da órbita estacionária. [3]
Vários satélites artificiais soviéticos e americanos se seguiram ao Sputnik 1,
mas aquele que se pode considerar como o primeiro verdadeiro satélite de
telecomunicações foi o SCORE, um satélite americano lançado em 1958 que
transmitiu para o mundo uma mensagem de Natal do presidente Eisenhower gravada
em fita. [3]
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Os anos que se seguiram foram palco de vários avanços. Em 1962, o satélite
Telstar 1 é lançado e transmite o primeiro sinal televisivo transatlântico, dos Estados
Unidos para a França, além da primeira chamada telefónica via satélite [1]. Esta
experiência cativou o mundo e demonstrou a conveniência do uso de satélites [5] em
comunicações. O primeiro satélite geoestacionário foi o SYNCOM, que em 1963
transmitiu sobre o Atlântico as imagens do assassinato do presidente Kennedy. Um
segundo SYNCOM transmitiu em 1964 imagens dos Jogos Olímpicos de Tóquio [3].
O sucesso destes dois satélites levou à criação da Intelsat, que em 1965
estabelece o primeiro sistema global de comunicações por satélite e é ainda hoje o
maior provedor deste serviço [6]. O primeiro satélite da Intelsat, justamente INTELSAT
1, foi o primeiro satélite a proporcionar comunicações e radiodifusão regulares entre
os Estados Unidos e a Europa. A este seguiramse outros três, o que permitiu então
cobertura quase mundial, levando a que em 1969 600 milhões de espectadores
pudessem assistir em direto ao primeiro homem a pisar a lua. [1]
A URSS acompanhou estes avanços e criou também um sistema de satélites
de cobertura nacional (Molniya). Com o sucesso das comunicações por satélite,
outros países lançaram os seus próprios satélites de comunicação. [1]
A comunicação global que hoje conhecemos seria inconcebível sem os
avanços na tecnologia dos satélites, e apesar das novas forma de transmissão que
hoje são adotadas, como a fibra ótica, os satélites irão muito provavelmente continuar
a ser uma peça essencial nos sistemas de telecomunicações modernos. [1]
2.6. Os Computadores e a Internet
2.6.1. Introdução aos Computadores
"Os computadores não tinham de ser enormes máquinas colocadas numa sala, pelo contrário, poderiam ser humanos, máquinas íntimas, servindonos e ajudandonos como indivíduos. Poderiam alcançar a criatividade humana, democratizar o acesso à informação, aproximar comunidades e construir uma nova comunidade global para comunicações e comércio. Em resumo, o computador poderia ser um instrumento de poder individual”.
“The Origins of Personal Computing”, Waldrop, Mitchell, 2001.
A primeira máquina de verdade foi construída por Wilhelm Schickard. Era um
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“computador” muito simples no qual só era possível somar, subtrair, multiplicar e
dividir.
Babbage foi o nome da 1º máquina programável. Criada em 1801 por Joseph
Marie Jacquard, consistia num tear mecânico com um leitor automático de cartões.
Esta máquina realizava cálculos, a partir destes, criava o pretendido, neste caso,
tapeçarias e tecidos.
Harvard Mark I ou ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator) foi o
primeiro computador eletromecânico automático. Era um computador que ocupava
120 metros cúbicos e conseguia multiplicar dois números de 10 dígitos em 3
segundos.
ENIAC (Eletronic Numeric Integrator And Calculator) é o 1º computador a
válvulas, com uma capacidade de cálculo muito superior ao Harvard Mark I: era
capaz de fazer quinhentas multiplicações por segundo. É a partir desta altura que se
começa a usar o código binário, dando início à série de desenvolvimentos que
culminaram no aparecimento do computador atual.
2.6.2. Internet Entre os meios de comunicação que utilizamos hoje, a Internet é sem dúvida
aquele do qual mais partido tiramos no diaadia, já que é uma ferramenta útil tanto em
questões de trabalho ou estudo como em entretenimento. A Internet mudou muito
desde que surgiu, e em particular nos últimos 15 anos tem assistido a um crescimento
exponencial em utilizadores, funções e potencialidade.
Origens da Internet A primeira vez conhecida em que surge a ideia de algo similar à Internet é em
algumas anotações de J. C. R. Licklider, uma figura seminal da computação [1]. Este
descrevia um sistema de computadores interligados no mundo inteiro. Licklider
imaginava a possibilidade de colaboração global entre centros de pesquisa e a
partilha de recursos [2], e procurou perpetuar essa visão na ARPA (Advanced
Research Projects Agency), onde, juntamente com outros nomes importantes,
desenvolveu a ARPANET, a predecessora da Internet. A ARPANET foi primeiramente
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proposta por Robert Taylor em 1965, que sugeriu que a criação de tal rede
representaria uma redução de custos para a ARPA [2].
Assim, em 1969, 4 computadores foram ligados à ARPANET, e nos
anos seguintes vários outros computadores foram sendo ligados, fomentando
pesquisas sobre a própria rede e como utilizála [1]. Nos anos seguintes
começaramse a desenvolver aplicações para a rede e em 1972 surge o electronic
mail, inicialmente dotado apenas das funções “ler e “escrever”, mas rapidamente
expandido para abranger outras funções que conhecemos hoje tal como “arquivar” e
“encaminhar”.
Nascimento da Internet propriamente dita Como a própria palavra denota, Internet é uma rede de computadores que liga
duas ou mais redes de menor dimensão. A ARPANET transformouse na Internet ao
permitir a inclusão de outras redes [1]. Se os anos 70 foram uma década de pesquisa,
os anos 80 foram uma década de desenvolvimento: de 1980 para 1992 o número de
computadores ligados passou de 200 para mais de 1 milhão. Os principais protocolos
que regem a Internet atual foram estabelecidos nesta década e em 1989 a ARPANET
foi extinta um ano antes de surgir o protocolo HTTP que permitia o uso de imagens em
páginas da Internet [3]. Em 1990, surge o primeiro motor de busca e em 1991 a
Internet é aberta ao sector privado e ao domínio público com o lançamento da World
Wide Web. [4]
A World Wide Web
O conceito de WWW foi desenvolvido por Tim BernersLee e cientistas do
CERN (Suíça) em 1989, que procuravam um sistema para tornar o acesso a
documentos de pesquisa na Internet mais fácil. Foi criado um browser e surge também
a hiperligação em texto. Em 1992 existiam apenas 50 websites. A WWW transformou
a Internet numa rede mais acessível ao permitir o acesso à informação sem ser
necessário um conhecimento profundo dos computadores e do funcionamento da rede
[4].
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Já em 1993 surge o Mosaic X, um browser fácil de instalar e de usar cujo
nascimento coincide com a massificação do Personal Computer [4]. Talvez se possa
afirmar que é aqui que começa a história da Internet como a conhecemos hoje. Desde
os milhões de sites apenas com texto e imagem que foram sendo criados até às
milhentas funcionalidades da web que conhecemos hoje deuse um passo gigante, tal
que a nossa vida sem a Internet é inconcebível no presente. A comunicação à
distância em imagem e som, as redes sociais, o elearning e todas as diversas formas
de acesso à informação que hoje estão disponíveis são certamente também apenas o
princípio daquilo que a Internet poderá vir a oferecernos no futuro.
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3. Conversão AD/DA e a integração de vários serviços uma só
rede
3.1. Conversão AD/DA
Os sinais analógicos que se pretende digitalizar recorrendo a um ADC provêm
normalmente de sensores ou transdutores que captam um sinal (som, pressão, luz,
ondas de rádio, etc) e transformamna numa voltagem que é proporcional à amplitude
do sinal. A operação necessária para converter o sinal gerado pelo sensor para o seu
equivalente digital é realizada pelo ADC como um processo de duas fases. Este
processo é ilustrado pelo seguinte esquema:
O primeiro passo consiste em tomar um captura instantânea da tensão de
entrada do ADC e congelálo durante a conversão: esta é a parte de amostragem do
processo, e é executada pelo sampleandHold (S / H), também conhecido como
Trackandhold (T / H), que se situa na entrada do ADC : O S / H abre brevemente a
sua janela de abertura para capturar a tensão de entrada na extremidade da curva de
nível do sinal do relógio, e em seguida, fechálo para manter sua produção no nível
recémadquirido: Como mostrado no diagrama acima t, o sinal presente na saída S / H
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(interno para o ADC e invisível a partir do exterior) tem uma aparência semelhante a
uma escada: O nível do S / H saída é atualizado em cada borda de subida da entrada
de clock do ADC.
Há uma grande quantidade de redução de dados quando se está a trabalhar
com uma quantidade limitada de informações (amostras discretas) em vez de um sinal
contínuo e infinitamente detalhado.
Se tratada adequadamente, os números não se irão degradar, por isso a
informação digitalizada pode durar para sempre.
Números digitais são expressos como séries de zeros e uns que podem ser
movidos ao redor, armazenados, transmitidos, transformados em outros números, e
assim por diante: desde que a informação permaneça em formato digital, que podem
ser manipulados e processados, usando meios e ferramentas comuns. Tal situação
não pode ser dita dos sinais analógicos, que exigem meios específicos para
processar cada tipo sinal.
3.2. Integração de Serviços
Com os avanços tecnológicos, as possibilidades da conversão AD/DA e o
surgimento de novos serviços, as redes que hoje utilizamos integram vários tipos de
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serviços possibilitando pois que disfrutemos de vários tipos de conteúdo e de vários
meios de comunicação diferentes num só dispositivo.
O exemplo mais flagrante será provavelmente o telemóvel: os smartphones
permitem não só efetuar chamadas de voz, mas também enviar imagens (estáticas ou
em movimento), aceder à Internet (o que pela sua vez garante acesso a uma outra
gama de serviços, tal como as redes sociais, o email, as “clouds”, etc), assistir
televisão, entre outros.
Assim podemos afirmar que no presente as comunicações funcionam a um nível
extremamente mais complexo do que no passado em que cada um dos serviços
dispunha da própria rede. Hoje em dia os serviços podem comunicar entre si, trocando
assim informações e dados de diversos suportes (imagem, som, texto, etc), evoluindo
em conjunto complementando as necessidades uns dos outros: não existe
provavelmente maior testemunho dos avanços humanos em comunicações.
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4. Conclusões
Após a extensiva pesquisa que realizamos consideramos que os meios de
comunicação que aqui exploramos mudaram realmente a forma como vivemos na
sociedade moderna, e que ainda existe muito por onde avançar e desenvolver.
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