CAPÍTULO 5 - MEIOS DE TRANSMISSÃO

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CAPÍTULO V - MEIOS DE TRANSMISSÃO
1. INTRODUÇÃO
	Um sistema de comunicações qualquer é formado por três elementos básicos: o transmissor, o receptor e o meio de transmissão. Neste capítulo estudaremos os meios de transmissão mais comumente utilizados em telecomunicações, enfatizando seu comportamento quando o mesmo está transportando dados.
	Como vimos em capítulos anteriores, em um sistema de comunicação de dados a informação pode se apresentar no meio de transmissão na forma digital ou na forma analógica. Via de regra, são as características do meio de transmissão que irão definir se as características originais do sinal a ser transmitido devem ser alteradas de modo a torná-lo compatível com o meio utilizado.
	Obviamente, em muitos tipos de comunicação o usuário não pode escolher o meio de transmissão a ser utilizado (quando alguém utiliza a Rede Comutada de Telefonia para comunicação entre dois computadores, por exemplo, ele não sabe se o sinal será transmitido através de um cabo coaxial, de um rádio-enlace, de um enlace óptico ou de um enlace de satélite).
2. PAR TRANÇADO
	O par trançado é um meio de transmissão composto de dois fios metálicos, normalmente de cobre, enrolados em espiral. Normalmente, o par trançado é disponível na forma de um cabo de pares, cuja capacidade varia em função da sua aplicação.
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Figura 1
	O par trançado é um meio de transmissão largamente utilizado em telecomunicações. Na rede telefônica, por exemplo, a interligação do usuário final a sua central local é feita através de um par de um cabo de pares. Ainda, podemos ter interligação entre centrais realizadas com este tipo de meio. Em sistemas de Redes Locais de Computadores o uso de par trançado tem crescido significativamente, em função do seu custo e facilidade de utilização. Em alguns tipos de Redes Locais, utiliza-se o par trançado blindado, de modo a diminuir problemas relacionados a interferência.
	A capacidade de transmissão deste tipo de meio está associada a suas características elétricas básicas, como a resistência elétrica e a capacitância mútua por unidade de comprimento. Essas propriedades, principalmente a resistência, variam com o diâmetro do fio utilizado.
	Os diâmetros disponíveis são padronizados. Quanto menor o diâmetro maior a resistência oferecida pelo cabo e, conseqüentemente, menor sua capacidade de transmitir dados. Abaixo mostramos alguns diâmetros disponíveis, com uma respectiva nomenclatura [1].
BITOLA AWG�
19�
22�
24�
26�
28�
�
DIÂMETRO (mm)�
0,912�
0,644�
0,511�
0,405�
0320�
�
	A tabela a seguir ilustra as características de impedância e atenuação para pares trançados de vários diâmetros, em várias freqüências. Conforme podemos verificar, a performance do meio está intimamente ligada à característica de impedância do par, que por sua vez se altera com a freqüência [2].
TABLE ACTUAL PERFORMANCE OF WIRE PAIRS�
�
GAUGE�
FREQUENCY (Hz)�
CHARACTERISTICS IMPEDANCE (ohms)�
dB/MILE�
�
19�
1000
2000
3000�
297 - j278
217 - j190
183 - j150�
1.26
1.72
2.04�
�
22�
1000
2000
3000�
414 - j401
297 - j279
247 - j224�
1.82
2.53
3.05�
�
24�
1000
2000
3000�
518 - j507
370 - j355
306 - j286�
2.30
3.21
3.89�
�
26�
1000
2000
3000�
654 - j645
466 - j453
383 - j367�
2.92
4.10
4.99�
�
	
	Como dissemos, a capacidade de transmissão varia com a bitola do fio. A figura a seguir nos dá um indicativo da capacidade de transmissão em função da distância desejada e da bitola utilizada, para um cabo não-carregado [3].
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Figura 2
	A capacidade de transmissão mostrada acima considerou a utilização de um par de fios não-carregado. No entanto, em redes telefônicas é comum “carregarmos” o cabo com indutores em série (bobinas de pupinização), de modo a melhorarmos as características de transmissão para sinais de voz. No entanto, como mostrado na figura abaixo, esses indutores elevam significativamente as perdas na linha para freqüências mais altas, o que limita a utilização deste tipo de linha para a transmissão de sinais digitais em banda base a taxas elevadas.
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Figura 3
3. CABO COAXIAL
	O cabo coaxial é um meio de transmissão formado por um condutor cilíndrico central (normalmente de cobre) dentro de um tubo metálico concêntrico. Os dois condutores são isolados um do outro através de um material dielétrico (que pode ser um plástico ou o próprio ar).
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Figura 4
	O cabo coaxial oferece uma série de vantagens sobre o par trançado. Sua grande largura de faixa permite a transmissão de um grande número de canais de voz simultâneos (por exemplo, o sistema L5 da AT & T utiliza 10.800 canais de voz por cabo coaxial), dados a taxas elevadas, e de um grande número de canais de TV. Por esta razão, o cabo coaxial pode ser utilizado para interligação de centrais (no Brasil é mais comum a utilização de cabos de pares) em sistemas telefônicos, em Redes Locais de Computadores e em Sistemas de TV a Cabo.
	Em Redes Locais de Computadores os cabos coaxiais são utilizados em redes em banda básica (cabos de 50 ohms), em que o sinal digital são enviados diretamente ao meio de transmissão com taxas típicas de transmissão de 10 MBPS, e em redes em banda larga (cabos de 75 ohms), onde o sinal é transportado através de uma portadora. Nos sistemas em banda larga taxas de transmissão de 5 MBPS para cada canal de 6 Mhz podem ser conseguidos [3]. 	
	Outras vantagens do cabo coaxial são a sua excelente isolação a ruídos externos e diafonia e, também, o fato de suas características elétricas serem menos dependentes da freqüência, especialmente se comparado a pares trançados.
4. FIBRA ÓPTICA
	A natureza dielétrica das fibras ópticas tornam-as uma alternativa interessante para meios de transmissão. Uma fibra óptica é um guia de onda dielétrico que opera com sinais de freqüências muitíssimo elevadas (frequências ópticas).
	A fibra é composta de um núcleo dielétrico com índice de refração n1 envolto por uma casca dielétrica com índice de refração n2 ligeiramente inferior a n1. Como o material que compõe a casca tem um índice de refração inferior àquele utilizado no núcleo, a teoria eletromagnética prova que podemos confinar o sinal dentro do núcleo.
	O material normalmente empregado para construção da fibra é a sílica. No entanto, têm-se desenvolvido fibras que utilizam materiais plásticos, principalmente na casca. Estas fibras vêm sendo utilizadas em alguns sistemas locais em que o comprimento do enlace não é significativo, uma vez que elas apresentam perdas bastante superiores às fibras de sílica.
	Como mostrado na figura abaixo, a variação na composição do material que compõe o núcleo dá origem a dois tipos de fibra, conhecidas como fibra com índice degrau e fibra com índice gradual. No primeiro caso o índice de refração sofre uma mudança abrupta na interface núcleo/casca, tendo um valor único dentro do núcleo. Na fibra com índice gradual o índice de refração do núcleo varia como uma função da distância radial com relação ao centro da fibra. Neste caso, não há mudança abrupta do índice de refração no limite núcleo/casca. Ainda, podemos dividir a fibra em fibras monomodo, em que há um único modo de propagação e fibras multimodo, em que temos vários modos de propagação.[4]
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Figura 5
	A fibra óptica vem sendo cada vez mais utilizada tanto em sistemas de comunicações a longa distância quanto em sistemas de Redes Locais de Computadores. Esta utilização crescente se deve a uma série de vantagens apresentadas pela fibra, tais como: grande largura de faixa, pequenas atenuações e imunidade a interferências.
	Em sistemas de Redes Locais tem havido uma tendência de se utilizar fibras multimodo com índice gradual com diâmetro do núcleo de 65 mm e diâmetro da casca de 125 mm. Este tipo de fibra apresenta uma atenuação típica de 4,5 dB/Km na janela de 850 nm (que é mais utilizada nossistemas com taxas inferiores a 100 MBPS). A banda passante disponível nesta mesma janela é de 160 MHz.Km.[5]
	Já em sistemas de longa distância a tendência tem sido a utilização de fibras monomodo, que possuem atenuação menor (valores típicos são menores que 1 dB/Km) e largura de faixa maior (podendo chegar a várias dezenas de GHz.Km). Por estas razões este tipo de fibra permite transmissões e taxas significativamente elevadas em enlaces com comprimentos razoáveis. Por exemplo, sistemas considerados de 4a geração possibilitam taxas acima de 1,6 Gbits/s em distâncias superiores a 40 Km.[5]
5. SISTEMAS RÁDIO
	Nos itens anteriores analisamos os meios de transmissão que estabeleciam uma ligação “física” entre o transmissor e o receptor. Passaremos agora a considerar os sistemas rádio, em que a comunicação entre o transmissor e o receptor é efetuada através de uma onda eletromagnética irradiada por uma antena de transmissão e captada por uma antena de recepção.
	O espectro de freqüências é dividido em faixas, como mostrado na tabela abaixo, cada uma com uma característica de propagação. Aqui abordaremos apenas as faixas de UHF e SHF, que são as mais comumente utilizadas nos sistemas de comunicação de dados de interesse.
FAIXA�
FREQÜÊNCIA�
�
VLF�
3 a 30 KHz�
�
LF�
30 a 300 KHz�
�
MF�
300 KHz a 3 MHz�
�
HF�
3 a 30 MHz�
�
VHF�
30 a 300 MHz�
�
UHF�
300 MHz a 3 GHz�
�
SHF�
3 a 30 GHz�
�
EHF�
30 a 300 GHz�
�
		
	O tipo principal de propagação nas faixas de UHF e SHF são as chamadas ondas espaciais, isto é, ondas que chegam à antena receptora diretamente ou através de reflexões no solo ou em outros objetos.
	Os sistemas em UHF e SHF trabalham em visada direta, utilizando antenas diretivas, com distâncias típicas da ordem de 50 Km. A equação básica que rege o comportamento de enlaces nesta faixa é a seguinte:
		Pr = Pt + Gt + Gr - Le - La
onde Le é a atenuação no espaço livre, calculada por Ls = 32.44 + 20 Log d(Km) + 20 Log f(MHz), e La são as atenuações adicionais existentes.
	A utilização de Sistema Rádio Digital tem crescido significativamente nos últimos tempos, havendo diversas capacidades de transmissão disponíveis. Os rádios considerados de baixa capacidade trabalham com taxas entre 64 Kb/s e 2 Mb/s, com modulação FSK, BPSK e QPSK. A principal modulação utilizada nos rádios de média capacidade (34/45 Mb/s) é a QPSK. Já os rádios considerados de alta capacidade, com taxas de transmissão superiores a 100 Mb/s utilizam sistemas de modulação 32QAM, 64QAM e 128QAM.
6. SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO POR SATÉLITE
	A utilização de satélites para comunicação iniciou-se a partir da década de 60. De lá para cá tem havido uma grande evolução do sistema e um grande incremento no uso, com correspondente decremento do custo por canal transmitido.
	Os sistemas de comunicações por satélite apresentam uma série de vantagens, tais como:
	- Facilidade para alcançar regiões remotas.
	- Grande facilidade para transmissões em broadcasting.
	- Flexibilidade para expansão do sistema (est.terrenas).
	- Alta capacidade de transmissão.
	- Alta qualidade de transmissão, com alta confiabilidade.
	- Custo independente da distância entre as estações.
	- Capacidade de operação em múltiplo acesso.
	Para telecomunicações o tipo de comunicação mais importante é aquele em que se utiliza um satélite geoestacionário. Este tipo de satélite fica em uma órbita cuja altura em relação a terra é da ordem de 35.768 Km e, para um observador colocado na terra, parece estar parado. Ou seja, o satélite permanecerá sempre sobre o mesmo ponto da terra.
	A banda de freqüência mais utilizada hoje para este tipo de comunicação é chamada banda G, que vai de 4 a 8 GHz. No entanto, sistemas utilizando banda Ku (12 - 18 GHz) tem sido cada vez mais utilizados. Uma das (poucas) desvantagens da banda Ku frente a banda C é a maior atenuação por chuva sofrida pelo sinal na faixa de freqüência de 12 - 18 GHz.
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7. BIBLIOGRAFIA
1) GIOZZA, William Ferreira et ali. Redes Locais de Computadores, Tecnologia e Aplicações. 	McGraw-Hill do Brasil. São Paulo, 1986.
2) BLACK, Ulysses. Data Networks, Concepts, Theory and Practice. Prentice-Hall International 	Inc. Englewood Cliffs, New Jersey, 1989.
3) BARTEE, Thomas C. (Editor-in-Chief). Data Communications, Networks, and Systems. Howard 	W. Sams & Co, Inc. Indianápolis, 1985.
4) KEISER, Gerd E. Local Area Network. McGraw-Hill International Editions. New York, 1989.
5) GIOZA, William F. et ali. Fibras Ópticas - Tecnologia e Projeto de Sistemas. Makron Books. 	São Paulo, 1991.
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