Pós-Graduação Redes de Computadores e Telecomunicações Disciplina: Fundamentos de Telecomunicações

1. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações

2. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sinais, Frequencias, Radio Comunicação e Satélites:

3. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): Amplitude é uma medidaescalar negativa e positiva da magnitude de oscilação de uma onda.

4. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): A distância Y, é a amplitude da onda, também conhecida como "pico de amplitude" para distinguir de outro conceito de amplitude, usado especialmente em engenharia elétrica: root mean square amplitude (ou amplitude rms), definida como a raiz quadrada da média temporal da distância vertical entre o gráfico e o eixo horizontal. O uso de "pico de amplitude" não é ambíguo para ondas simétricas e periódicas como senóides, onda quadrada e onda triangular. Para ondas sem simetria, como por exemplo pulsos periódicos em uma direção, o termo "pico de amplitude" torna-se ambíguo pois o valor obtido é diferente dependendo se o máximo valor positivo é medido em relação à média, se o máximo valor negativo é medido em relação à média ou se o máximo sinal positivo é medido em relação ao máximo sinal negativo e dividido por dois. Para ondas complexas, especialmente sinais sem repetição tais como ruído, a amplitude rms é usada frequentemente porque não tem essa ambiguidade e também porque tem um sentido físico. Por exemplo, a potência transmitida por uma onda acústica ou eletromagnética ou por um sinal elétrico é proporcional à raiz quadrada da amplitude rms (e em geral, não tem essa relação com a raiz do pico de amplitude).

5. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier):

6. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • A seguinte equação será adotada para formalizar amplitude:

7. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • “A” é a amplitude da onda. • Amplitude de uma onda é a medida da magnitude da máxima perturbação do meio durante um ciclo da onda. A unidade utilizada para a medida depende do tipo da onda. Por exemplo, a amplitude de ondas de som e sinais de áudio costumam ser expressas em decibéis (dB). • A amplitude de uma onda pode ser constante ou variar com o tempo. Variações de amplitude são a base para modulações AM.

8. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • Frequência. • A frequência (FO 1943: freqüência) é uma grandeza física ondulatória que indica o número de ocorrências de um evento (ciclos, voltas, oscilações, etc) em um determinado intervalo de tempo. • Alternativamente, podemos medir o tempo decorrido para uma oscilação. Este tempo em particular recebe o nome de período (T). Desse modo, a frequência é o inverso do período.

9. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • Frequência – Exemplos: • Considere o evento "dar a volta completa em torno de si mesmo na volta". Suponha que leve 0,5 segundo para que esse evento ocorra. Esse tempo é o seu período (T). Com isso, podemos deduzir que em 1 segundo o evento ocorrerá duas vezes, ou seja, será possível "dar duas voltas em torno de si mesmo". Nesse caso, sua frequência é de 2 vezes por segundo, ou 2 Hz (2 × 0,5 s =1 s). Imagine agora que seja possível realizarmos esse mesmo evento em 0,25 segundos. Consequentemente, em um segundo ele ocorrerá 4 vezes, fazendo com que a frequência passe a ser de 4Hz (4 × 0,25 s= 1 s). Perceba que o tempo considerado para frequência é sempre o mesmo, ou seja, 1 segundo. O que varia é o período do evento, que no primeiro caso foi de 0,5 s e no segundo de 0,25 s. Assim sendo, para sabermos quantas vezes o evento ocorre em 1 segundo precisamos saber quantas vezes ele "cabe" dentro desse segundo.

10. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • Frequência – Exemplos: • Portanto temos que: • A) No primeiro caso, 2 × 0,5 s = 1 s, temos que: • F = 2 Hz • T = 0,5 s • Portanto, 2 × 0,5 s =1 s; ou seja, . Daí, temos que: • b) No segundo caso, 4 × 0,25 s = 1 s, temos que: • f = 4 Hz • T = 0,25 s • Portanto, 4 × 0,25 s =1 s; ou seja, . Daí, temos que :.

11. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • Fase: • Em física, a fase refere-se a dois conceitos intimamente relacionados. • Quando se fala da fase de um ponto da onda diz-se da característica desse ponto em termos da sua amplitude local e da variação local dos valores da propriedade periódica (campo eléctrico, nas ondas eletromagnéticas ou pressão do ar nas ondas sonoras). Em termos matemáticos, diz-se que a fase é dada pelo valor da função e da sua derivada naquele ponto. • Quando se diz a fase de uma onda (por inteiro) diz-se de quanto uma onda difere de outra de igual frequência e comprimento de onda no que toca às diferenças de fase em cada um dos seus pontos em igual distância da fonte e igual tempo. Assim, ondas podem estar mais ou menos defasadas, conforme pontos caracterizados por mesmo tempo e posição tenham fases mais ou menos próximas.

12. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • Fase: • Um jeito claro de se demonstrar o que é a fase de uma onda é apelando para uma função de onda de uma onda periódica:

13. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • Fase: • onderepresentaafase. ké o número de onda; xé a posição do espaço; ωé a frequência angular; té o tempo; φ0é a fase inicial.

14. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • Análise de Fourier: • Em matemática, uma série de Fourier, nomeada em honra de Jean-Baptiste Joseph Fourier (1768-1830), é a representação de uma função periódica (muitas vezes, nos casos mais simples, tidas como tendo período 2π) como uma soma de funções periódicas da forma .

15. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Conceitos Básicos sobre sinais (amplitude, frequência e fase, análise de Fourier): • Análise de Fourier: • Fourier foi o primeiro a estudar sistematicamente tais séries infinitas, após investigações preliminares de Euler, D'Alembert, e Daniel Bernoulli. Ele aplicou estas séries à solução da equação do calor, publicando os seus resultados iniciais em 1807 e 1811, e publicando a sua Théorie analytique de la chaleur em 1822. De um ponto de vista moderno, os resultados de Fourier são algo informais, em boa parte devido à falta de uma notação concisa de funções e integrais nos inícios do século XIX. Mais tarde, Dirichlet e Riemann expressaram os resultados de Fourier com grande precisão e rigor formal.

16. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações Via Rádio : • Existem casos em que a distância entre as centrais de comutação é maior e torna-se inviável a ligação via cabos. Nessas situações o meio de transmissão é o espaço livre (atmosfera ou vácuo). A interligação entre as centrais pode ser feita através de um equipamento de transmissão denominado rádio.

17. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações Via Rádio : • Definição: • Um rádio é um conjunto composto de transmissor, antena transmissora, antena receptora e receptor. Por sua estrutura o rádio exige o uso associado de um multiplexador (mux). Dessa forma, o rádio tem por finalidade a transmissão de informações já preparadas pelo mux e recebimento de informações emitidas por outro sistema rádio, entregando a informação ao mux associado. Geralmente a quantidade de canais para recepção e transmissão é a mesma no rádio e no mux associado. Os tipos de transmissão via rádio são listados a seguir, sendo que para cada caso são usados antenas e rádios específicos:

18. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações Via Rádio : Visada direta Comunicação direta entre o emissor e o receptor, sem sofrer refração e sem circular em frequencias superiores na atmosfera; Tropodifusão Quando as frequências das ondas de rádio estão entre 300Mhz e 30Ghz, estas podem refletir-se na troposfera, sendo portanto captadas por antenas que estejam fora do campo de visualização do transmissor. A troposfera serve como um espelho ao refletir as ondas de rádio; Refração É outra forma importante de propagação. Como o nome sugere esta depende das condições da troposfera ou seja,condições meteorológicas.Diferente da propagação por E-esporádica esta influencia frequências mais altas,via de regra é ótima para UHF,muito bom em VHF e mais fraca na banda inferior de VHF(de 30 a 50 Mhz);

19. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações por Satélite: SATÉLITES SATÉLITE ARTIFICIAL Um satélite artificial é qualquer corpo feito pelo homem e colocado em órbita ao redor da Terra ou de qualquer outro planeta. Hoje em dia, ao contrário do que ocorria no início da história dos satélites artificiais, o termo satélite vem sendo usado praticamente como um sinônimo para "satélite artificial". O termo "satélite artificial" tem sido usado quando se quer distingui-los dos satélites naturais, como a Lua. Atualmente estão em órbita, para além dos satélites do Sistema de Posicionamento Global, satélites de comunicações, satélites científicos, satélites militares e uma grande quantidade de lixo espacial, ou seja, não se deve se referir à satélites apenas como um meio de transporte de dados ou apenas um meio de mapear ou espionar o sistema terrestre.

20. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações por Satélite: SATÉLITES SATÉLITE DE COMUNICAÇÃO Um satélite de comunicação (algumas vezes abreviado para comsat) é um satélite artificial para fins de telecomunicações. Os modernos satélites de comunicação usam órbitas geoestacionárias, órbitas Molniya ou baixas órbitas polares. Os satélites de comunicação oferecem uma tecnologia complementar àquela das fibras óticas em cabos submarinos de comunicação. Eles também são usados nas comunicações com navios e aviões, o que não pode ser feito por outras tecnologias, tais como a transmissão a cabo.

21. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações por Satélite: SATÉLITES TIPOS DE SATÉLITE Satélites Civis:  Testes biológicos; Pesquisa de recursos naturais; Sondas planetárias; Astronomia e observatórios orbitais;Meteorológicos;Telecomunicação;Navegação;Experimentais.

22. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações por Satélite: SATÉLITES TIPOS DE SATÉLITE Satélites Militares:Vigilância; Ataque contra alvos orbitais, aéreos e terrestres.

23. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações VSat: A estação terrena mais popular que existe é a VSAT, uma abreviatura para Very Small Aperture Terminal. Geralmente são estações com antenas variando de 80 cm a 2 metros e pouco de diâmetro.

24. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações VSat: Arquitetura Uma rede VSAT é composta de um número de estações VSAT e uma estação principal (“hub station”). A estação principal dispõe de antena maior e se comunica com todas as estações VSAT remotas, coordenando o tráfego entre elas. A estação “hub” também se presta como ponto de interconexão para outras redes de comunicação.

25. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações VSat: Topologias Existem duas topologias de redes VSAT: a estrela e a malha (“mesh”). Na topologia em estrela as estações VSAT se comunicam exclusivamente com a estação “hub” e na topologia em malha há comunicação direta entre as VSATs. Na topologia em estrela, para uma estação VSAT se comunicar com outra estação do mesmo tipo deve se comunicar com a estação “hub” e esta retransmitir o sinal para a outra estação VSAT, ocorrendo nesse caso o fenômeno denominado de duplo salto, pois o sinal vai e volta duas vezes do satélite.

26. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações VSat: Constituição física Uma estação VSAT é composta de duas unidades físicas distintas, a Unidade Externa (ODU – “outdoor unit”) e a Unidade Interna (IDU – “indoor unit”). Na ODU fica a antena, alimentador e a parte de RF, o transmissor e o receptor propriamente dito. Na IDU fica toda a parte de banda básica, constituída essencialmente do modem. A IDU se conecta à ODU por meio de cabos coaxiais onde a transmissão é feita a nível de frequência intermediária (FI), geralmente na faixa de 2 GHz. A distância máxima que a ODU pode ficar da IDU varia de 50 a 100 metros.

27. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações VSat: Alocação de Canais Para que uma estação VSAT se comunique é necessário que à mesma esteja associado um canal de RF. Essa associação pode ser permanente ou por demanda, variando dinamicamente. Quando a associação é permanente existe um canal fixo para cada VSAT e temos o método de alocação PAMA (“PermanentAssignmentMultipleAcess”) ou acesso múltiplo com alocação permanente. Quando a alocação é dinâmica existe um “pool” de canais administrados pela estação “hub” do qual são alocados os canais para cada VSAT na medida em que sejam solicitados e para o qual são liberados ao término do uso. Neste caso temos o método de alocação DAMA (“DemandAssignmentMultiple Access”) ou acesso múltiplo com alocação por demanda.

28. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Sistemas de Telecomunicações VSat: Métodos de Acesso Seja a alocação de canais PAMA ou DAMA, existe uma variedade de métodos de acesso e partilhamento de canais. Os principais são mostrados a seguir: TDMA(“Time DivisionMultipleAcess”) ou acesso múltiplo por divisão de tempo, no qual a cada canal está associado um intervalo de tempo que se repete periodicamente; FDMA(“FrequencyDivisionMultiple Access”) ou acesso múltiplo por divisão de frequência, no qual a cada canal está associada uma frequência; FTDMA(“Frequency Time DivisionMultiple Access”) ou acesso múltiplo por divisão de frequência e tempo, que é uma combinação dos dois anteriores, onde cada canal está associado um par ordenado de frequência e intervalo de tempo; CDMA(“CodeDivisionMultiple Access”) ou acesso múltiplo por divisão de código, que utiliza a técnica de espalhamento espectral (“spread spectrum”) onde a cada canal está associado um código, que é a chave de decodificação daquele canal.

29. Pós-Graduação Redes de Computadores e TelecomunicaçõesDisciplina: Fundamentos de Telecomunicações Bibliografia Básica FERRARI, A. M. Telecomunicações - Evolução & Revolução. São Paulo: Érica. 2005. OLIVEIRA, J. C. Princípios de Telecomunicações - Teoria e Prática. São Paulo: Érica. 2005. SOARES NETO, V.; SILVA, A. P. Telecomunicações, redes de alta velocidade, cabeamento estruturado. 5ª Edição. São Paulo: Érica. 2005.