Esta é a segunda de um conjunto de apresentações que fiz para a disciplina de Redes de Computadores, que lecionei na faculdade e na escola. Engloba a parte de ondas, sinal e informação. Fala sobre os teoremas de Nyquist, a Lei de Shannon, ruídos, interferências, ecos... Muita coisa! Espero que seja útil.

1. Fundamentos de Redes
de Computadores
Ondas, informação e
sinal
Prof. Ricardo J. Pinheiro

2. Resumo
Ondas
O que são.
Elementos.
Comprimento.
Banda
Sinal
Analógico e digital
Ruídos e interferências
Tratamento do sinal
Modulação
Multiplexação
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3. O que são ondas?
Uma perturbação oscilante de alguma
grandeza física no espaço e periódica no
tempo.
Propaga-se através de um meio físico
Ar, fios de cobre, tubos de vidro, vácuo, etc.
Não transfere matéria, mas energia.
Propagação da onda Gráfico de uma onda
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4. Tipos de ondas
Mecânica
Gerada por uma perturbação mecânica.
Eletromagnética.
Gerada por uma perturbação eletromagnética.
Tipos de ondas
Dente-de-serra Triangular Quadrada
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5. Elementos da onda
Picos
Pontos mais altos.
Vales
Pontos mais baixos.
Ciclo de onda
Distância entre dois vales ou dois picos.
Amplitude
Nível máximo (positivo ou negativo) alcançado
pelo ciclo.
Freqüência
Quantos ciclos ocorrem por unidade de tempo.
Medida padrão: Ciclos/segundo, ou Hertz (Hz).
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6. Elementos da onda
Período
Tempo gasto para
ocorrer um ciclo.
Relação:
f = freqüência; T = período.
Comprimento de onda:
c = velocidade da onda
(eletromagnética = 300.000
km/s; sonora = 1235 km/h) ; f
= freqüência.
Fase:
Deslocamento do
ciclo de onda.
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7. Espectro eletromagnético
µm
pm nm mm m km
PHz THz GHz MHz kHz
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8. Sinal
Definição
Seqüência de estados em um sistema de
informação que codifica uma mensagem.
Materialização da informação, na forma de
impulsos eletromagnéticos.
Taxonomia de sinais
Tempo discreto – seqüências de valores definidos
em instantes de tempo periódicos.
Tempo contínuo – estado definido em qualquer
instante de tempo.
Digitais – só podem assumir valores discretos,
enumeráveis, normalmente de um conjunto
limitado de valores possíveis.
Analógicos – podem assumir qualquer valor real.
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9. Sinais analógico e digital
Analógico
Variação contínua
de amplitude.
Digital
Variação discreta
de amplitude.
Qualquer informação
pode ser codificada
e transmitida por um
sinal analógico ou
digital.
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10. Banda passante e largura de banda
Banda passante
Intervalo de freqüências positivas que compõem o
sinal.
Largura de banda
Diferença da maior para a menor freqüência da
banda do sinal – tamanho da banda passante.
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11. Geradores de distorção nos sinais
Causam distorções no sinal durante a
transmissão.
Interferências e ruídos
Quantidade medida pela equação
S = sinal; N = ruído.
Unidade mais aceita é o decibel:
P=potência ; P0 = potência de referência.
Escala logarítmica
Se P/P0 = 10, então PdB=10 dB.
Se P/P0 = 100, então PdB=20 dB.
Se P/P0 = 1000, então PdB=30 dB.
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12. Geradores de distorção nos sinais
Tipos de ruídos
1. Ruído térmico (ou branco)
Provocado pela agitação dos elétrons no meio.
Presente em todos os dispositivos eletrônicos.
2. Ruído de intermodulação
Sobreposição de freqüências no mesmo canal.
Sinais com potência muito alta ou defeito.
3. Crosstalk
Condutores próximos que induzem sinais entre si.
4. Ruído impulsivo.
Não contínuo.
Pulsos irregulares e com grandes amplitudes.
Muito danoso em transmissões digitais.
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13. Geradores de distorção nos sinais
Atenuação
Potência cai com a distância.
Perda de energia por calor e por radiação.
Queda logarítmica - decibéis/unidade de
comprimento.
Uso de repetidores para regenerar o sinal, desde
que a atenuação não ultrapasse um máximo.
Eco
Efeitos parecidos aos gerados pelo ruído.
Mudança de impedância gera reflexões de sinal.
Uso de terminadores e transceptores de alta
impedância para absorver os sinais e evitar a
reflexão.
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14. Construção do sinal
Todo sinal periódico pode ser escrito como
uma soma de senos e cossenos de diversas
freqüências (Fourier, século XIX)
Série de Fourier.
Cada componente é um harmônico do sinal.
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15. Construção do sinal
Conversão do sinal
↔digital
analógico
Quanto maior a
banda passante,
mais harmônicos
podem ser
passados através
do meio.
Quanto mais
harmônicos, o
sinal recebido
estará mais
próximo do sinal
original.
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16. Taxa de transferência
Taxas de transmissão
Bps: bits por segundo.
Bauds: número de intervalos de
sinalização por segundo.
Teorema de Nyquist
Capacidade máxima de um canal sem
ruído algum, dada a sua banda
passante.
Lei de Shannon
Capacidade máxima de um canal com
ruído térmico, dada a sua banda
passante.
C = capacidade; W = largura de banda; S = pot. do sinal;
N = pot. do ruído; L = no. de níveis usado na codificação.
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17. Conversão de sinal
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