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PRINCÍPIOS DE COMUNICAÇÕESSistemas de Comunicação: Fundamentose Visão Geral
Prof. Daniel [email protected]
CIn.ufpe.br 2 / 40Sistemas de Comunicação: Fundamentos e Visão Geral
Roteiro
o Introdução
o Conhecimentos históricos
o Elementos de um sistema de comunicação
o Mensagens analógicas e digitais
o Recursos primários de um sistema de comunicação
o Modulação
o Objetivos da disciplina
o Perspectivas futuras para o CIn
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Introdução
Aumento do número de smartphones no Brasil (2008-2014).Fonte: “Smartphones: penetração passa de 50%”, Dia a dia, bit a bit - Silvio Meira, 02.04.2014.
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Introdução
Assinaturas de banda larga fixas e móveis (2009-2018). Fonte: Broadband Comission Report, 2013.
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Introdução
Estimativa do número de dispositivos conectados (2010-2020). Fonte: Broadband Comission Report, 2013.
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Introdução
Tráfego 4+G nas redes de backhaul para comunicações móveis. Fonte: Adaptado de N. Cvijetic et. al., “Novel optical access and digital
processing architectures for future mobile backhaul”, J. Lightwave Tech.,
n. 4, pp. 621-627, Feb 2013.
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Introduçãoo Expansão rápida das tecnologias de comunicação digital
o Dispositivos móveis em toda a parte
o Smartphones, tablets, laptops, …, Internet das Coisas!
o Inúmeras tecnologias de acesso sem fio.
o Mobile backhaul: novas tecnologias de transmissão
o Princípios de Comunicações
o Comunicações por sinais elétricos;
o Foco nos conceitos básicos;
o Importância para a Engenharia da Computação.
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Conhecimentos Históricos
o Distância: grande desafio para as comunicações.
o Formas de “telegrafia primitiva”.
Claude Chappe (1763-1805)Invenção do telégrafo mecânico (óptico).
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Conhecimentos Históricos1820, Oersted: relação entre eletricidade e magnetismo
1887, Hertz: detecção de ondas eletromagnéticas
1892-1897, Landell de Moura/Marconi: telegrafia sem fio
1935, Armstrong: primeira demonstração de rádio FM
1947, Bell Labs: proposição do conceito de celular
1958, Texas Inst.: conceito de circuito integrado
1960, Reed/Solomon: códigos RS para correção de erros
1971, Abramson: primeira rede de computadores sem fio (Alohanet)
1993, Berrou et .al.: códigos turbo
1876, Bell: invenção do telefone
1948, Shannon: artigo sobre Teoria da Informação1948, Shockley et. al.: invenção do transistor
1984, AT&T: primeira geração de telefonia móvel (AMPS)
1997: padrão 802.11b (WLAN)
2009: padrão 802.11n (WLAN)
2013: padrão 802.11ac (WLAN)
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Conhecimentos Históricos
o Telégrafo
o Precursor das comunicações digitais.
o Washington – Baltimore (1844):
o “Eis o que Deus realizou!”
o Expansão da América por meio de linhas ferroviárias.
o 1851, Western Union Company
o 1ª gigante da comunicação mundial.
Samuel Morse (1791-1872)Invenção do código Morse e do telégrafo.
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Conhecimentos Históricos
o Código Morse
o Código de tamanho variável.
o Sequências curtas: letras mais frequentes.
o Sequências longas: letras não usuais.
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Conhecimentos Históricos
o 1865, União Telegráfica Internacional (ITU)
o Entidade controladora da telegrafia (Europa).
o Desafio: o telégrafo topa com um sério obstáculo!
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Conhecimentos Históricos
Travessia do Oceano Atlântico (cabos telegráficos submarinos).
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Conhecimentos Históricos
o O telégrafo no Brasil
o 1852: 1ª linha telegráfica.
o A telegrafia submarina foi a precursora.
o Telegrafia terrestre: expansão em um momento posterior.
o “Civilizador dos sertões”.
Marechal Rondon (1865-1958)Expansão da telegrafia terrestre brasileira.Patrono da Arma de Comunicações do EB.
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Conhecimentos Históricos
o Telefone
o Telégrafo elétrico: convite ao telefone.
o Diversos inventores em busca de respostas:
o Elisha Gray, Graham Bell.
o Professor de surdos-mudos.
o *Antonio Meucci
o Reconhecimento em 2002.
Alexander Graham Bell (1847-1922)Invenção do telefone*.
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Conhecimentos Históricos
o 1º transmissor telefônico de Bell
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Conhecimentos Históricos
o Rádio
o Guglielmo Marconi (1901).
o Transmissão entre Cornwall e Newfoundland (2736 Km).
o Edwin H. Armstrong
o Receptor super-heterodino (1918)
o Modulação FM (1933)
Padre Roberto Landell de Moura (1892)“pai brasileiro” da transmissão via rádio
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Conhecimentos Históricos
o Componentes eletrônicos
o De Forest (1906): invenção do triodo a tubo de vácuo
o Laboratórios Bell (1948): invenção do transistor
o R. Noyce (1958): primeiro circuito integrado de silício
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Conhecimentos Históricos
o Comunicação Digital
o Nyquist (1924): transmissão de sinal em telegrafia
o Reeve (1939): modulação PCM
o Serviço de telefonia comercial com chaveamento digital (1960).
o Sistema de portadora T-1 (1962).
o Shannon (1948): teoria das comunicações digitais
o A Mathematical Theory of Communication, Bell Syst. Tech. Journal.
o Capacidade de canal.
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Conhecimentos Históricos
o Redes de Computadores
o 1950’s: comunicação em longa distância entre
computadores e terminais remotos.
o 1950’s a 1970’s: ARPANET (Dep. de Defesa dos EUA).
o 1985: ARPANET �Internet
o 1990’s: Evolução da Internet: surgimento da World Wide Web.
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Sistemas de Comunicação
� Transportar a informação a partir de sua fonte a um destinatário
situado a uma certa distância.
Qual o objetivo primário de um sistema de comunicação?
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Sistemas de Comunicação
Sistema de comunicação com transdutores de entrada e saída
MICROFONE ALTO-FALANTE
Fonte Sinal de Entrada Sinal de Saída Destino
Transdutorde entrada
Transdutorde saída
Sistema de Comunicação
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Sistemas de Comunicação
� Elementos básicos em um sistema de comunicação
o TRANSMISSOR
o Converter o sinal de mensagem produzido pela fonte de informação em
uma forma adequada à transmissão pelo canal.
o CANAL DE TRANSMISSÃO
o Imperfeições do canal: distorções.
o Presença de ruídos e interferências na saída do canal.
o Sinal recebido: versão corrompida do sinal transmitido.
o RECEPTOR
o Operar sobre o sinal recebido para reconstruir uma estimativa do sinal
original para o usuário.
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Sistemas de Comunicação: Elementos
Elementos básicos de um sistema de comunicação.
TransmissorCanal de
TransmissãoReceptor
Sinal
Transmitido
Sinal de
Entrada
Sinal
Recebido
Sinal de
Saída
Fonte Destino
Ruído,Interferênciae Distorção
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Sistemas de Comunicação
Fonte: Modern Digital and Analog Comm. Systems, Lathi, 2009.
Comunicação por voz.
Difusão de sinais de TV.
Redes de computadores.
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Mensagens Analógicas e Digitais
o Mensagem digitalo Combinações ordenadas de uma quantidade finita de símbolos.
o Mensagem analógicao Dados cujos valores variam em um intervalo contínuo de tempo.
o Definida em um período contínuo de tempo.
Interlocutor falando...
MENSAGEM DIGITAL
Informação contida na fala humana
MENSAGEM ANALÓGICA
Amplitude da forma de onda da voz humana
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Mensagens Analógicas e Digitais
o Sinais analógicos e digitais
Valor
a. sinal analógico
Tempo
Valor
b. sinal digital
Tempo
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Mensagens Analógicas e Digitais
o Imunidade de sinais digitais ao ruído
Fonte: Modern Digital and Analog Comm. Systems, Lathi, 2009.
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Mensagens Analógicas e Digitais
o Viabilidade de repetidores regenerativos
o Qualidade superior de sistemas digitais.
o Mensagens podem ser transmitidas por distâncias mais longas
com maior precisão.
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Mensagens Analógicas e Digitais
o Conversão Analógica-Digital (A-D)
o Base comum entre sinais analógicos e digitais.
o Exigências das redes de telefonia modernas.
o Modulação PCM (técnica mais conhecida).
Fonte: Modern Digital and Analog Comm. Systems, Lathi, 2009.
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Recursos Primários (Sist. Com.)
o Largura de Banda
o Canal
o Sinal
o Intervalo de frequências que o canal é capaz de transmitircom razoável fidelidade.
o Relação direta com a velocidade de variação do sinal.
o Taxa de transmissão � largura de banda do sinal
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Recursos Primários (Sist. Com.)
o Potência de Transmissão
o Qualidade da transmissão
o Relação sinal-ruído
o Shannon: recursos intercambiáveis*.
o Dependendo da aplicação, um recurso pode ser maisvalioso do que o outro!
o TELEFONIA FIXA
o COMUNICAÇÕES INTERPLANETÁRIAS
o TELEFONIA CELULAR*
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Modulação
o Sinais que possuem natureza passa-baixa.
o Podem ser transmitidos por canais apropriados.
o Em alguns casos, não são adequados à transmissão direta.
SINAIS EM BANDA BASE
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Modulação Analógica
(a) Onda portadora.
Fonte: Modern Digital and Analog Comm. Systems, Lathi, 2009.
(b) Sinal modulante.
(c) Sinal modulado (AM).
(d) Sinal modulado (FM).
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Modulação Digital
Fonte: Redes e Sistemas de Comunicação de Dados, Stallings, 2005.
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Modulação (vantagens)
o Facilidade de radiação/transmissão
o Sinais em banda base: dimensões de antenas impraticáveis.
o Transmissão de um sinal de voz (100 – 3000 Hz) - AMPS
o Antena ∼ 25 km
o Transmissão com portadora
o Portadora – 900 MHz
o Antena ∼ 8 cm
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Modulação (vantagens)
o Transmissão múltipla de sinais
o Uso eficiente da largura de banda disponível.
o Técnicas de multiplexação
o Multiplexação por divisão em frequência (FDM)
o Difusão de sinais de TV (via cabo ou ar).
o Radiodifusão AM – FM.
o Técnica OFDM*
o Inúmeras aplicações emergentes!
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Objetivos da disciplina
o Fornecer ao aluno fundamentos básicos sobre
princípios de comunicações, abordando conceitos
relacionados à transmissão de sinais analógicos,
digitalização de sinais analógicos, transmissão de sinais
digitais e como avaliar o desempenho de sistemas de
comunicação.
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Perspectivas para o CIn
o CISG – Communication and Information Systems Research Group
o Grupo de pesquisa recém-criado no CIn
o www.cin.ufpe.br/~cisg
o Convênio estabelecido com Denmark Technical University
o LICGEE – Laboratório de Inovação em Comunicações de PróximaGeração e Eficiência Energética
o Aprovação de R$ 1,2 mi para compra de equipamentos.
o Oportunidades de pesquisa de ponta.
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Conclusões
o Introdução
o Conhecimentos Históricos
o Elementos de um Sistema de Comunicação
o Mensagens Analógicas e Digitais
o Recursos Primários de um Sistema de Comunicação
o Modulação
o Objetivos da disciplina
o Perspectivas para o CIn
![Aula_01 [Modo de Compatibilidade]](https://img.document.onl/doc/110x75/55cf9468550346f57ba1ce4c/aula01-modo-de-compatibilidade.jpg)
