Fundamentos de Telecomunicações

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FUNDAMENTOS
DE
TELECOMUNICAÇÕES
Eng.º Fernando Barreiro
FUNDAMENTOS
DE
TELECOMUNICAÇÕES
6 – MEIOS/CANAIS DE TRANSMISSÃO
FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES
MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
INTRODUÇÃO
Codif. 
Fonte
Origem
Destino
CAD
Transmissão
Banda Base
Codif. 
Canal
CDA
Canal
Model. 
Impul.
Model. 
P. Ban.
Desc. 
Fonte
Desc. 
Canal
Detect. 
Impul.
Desm.
Transmissão
Passa Banda
Meios: 
Guiados e Não Guiados
Transmissão Digital
FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES
MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
INTRODUÇÃO (Continuação)
Transmissão
Banda Base
Codif. 
Canal
Canal
Model. 
Impul.
Model. 
P. Ban.
Desc. 
Canal
Detect. 
Impul.
Desm.
Transmissão
Passa Banda
Meios: 
Guiados e Não Guiados
M
u
x
D
e
m
u
x
Canais 
Origem
Canais 
Destino
TDM
FDM
WDM
Transmissão Digital
Nas Redes de Telecomunicações as
informações são transmitidas na forma
de sinais eléctricos (variações de
tensão / corrente), electromagnéticos
(variações de ondas de
radiofrequência), ou luminosos
(variações de ondas luminosas). Tais
sinais percorrem o caminho entre a
Origem e o Destino através dos meios de
transmissão (Guiados e/ou não guiados)
e dos equipamentos de interligação.
FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES
MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
INTRODUÇÃO (Continuação)
FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES
MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
Para que se tenha um canal de
comunicação eficiente, que suporte os
requisitos mínimos para a transmissão
do volume de dados requerido, a um
determinado débito pretendido, é
necessário analisar alguns parâmetros
de transmissão, sendo apresentados
seguidamente os mais importantes:
 Meio Físico de Transmissão – Pares
metálicos, coaxial, espaço aéreo
e/ou fibras ópticas);
INTRODUÇÃO (Continuação)
FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES
MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
 Banda Passante (faixa de
frequências);
 Largura de banda – Diferença entre
as frequências limites da banda, em
sistemas analógicos;
 Largura de Banda – Capacidade do
canal, em bps, nos sistemas
digitais;
 Débito de transmissão requerido
(bps);
INTRODUÇÃO (Continuação)
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
 Banda Base v Passa Banda;
 Códigos de Linha – A transformação
de uma sequência binária na sua
representação eléctrica é realizada
através da Codificação de Linha;
 Tempo de Resposta - É o período de
tempo medido desde o pedido
efectuado no terminal de origem até
ao surgimento dos dados de resposta
nesse mesmo terminal. Aplicações
transacionais;
INTRODUÇÃO (Continuação)
FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES
MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
Consoante a aplicação, alguns dos
seguintes requisitos são desejáveis na
codificação de linha:
 Componente contínua nula;
 Informação de temporização adequada;
 Transparência ao tipo de mensagem;
 Elevada imunidade a perturbações
aditivas;
 Capacidade de correcção de erros.
INTRODUÇÃO (Continuação)
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
 Taxa de erro de bit (BER) – O BER é
definido como um número médio de
erros que podem ocorrer numa
sequência de n bits, na transmissão
de sinais
 BER = Número de erros de bits
recebidos / Numero total de bits
transmitidos;
 Ruído – É toda a espécie de
interferência não desejada num sinal
transmitido;
INTRODUÇÃO (Continuação)
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
 Relação Sinal/Ruído (S/N) - Razão
entre a potência do sinal
transmitido (S) e a potência do
ruído (N)
 A Relação Sinal/Ruído em dB é dada
por:
10*Log
10
(S/N) dB
INTRODUÇÃO (Continuação)
FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICAÇÕES
MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
Os sinais, nos canais de comunicação,
podem ser transmitidos nas seguintes
formas:
 Banda Base – O sistema mantem a
frequência original do sinal;
 Passa Banda - Através de sistemas de
modulação onde a faixa de frequência
depende da portadora e do tipo de
modulação utilizado.
INTRODUÇÃO (Continuação)
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
dB - DECIBEL
 O decibel (símbolo: dB) é uma
unidade logarítmica que indica uma
relação ou ganho;
 O decibel é usado para indicar o
nível de ondas acústicas e sinais
eletrónicos;
 A escala logarítmica pode descrever
números muito grandes ou muito
pequenos com notação mais curta;
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
dB – DECIBEL (Continuação)
 O nível de dB pode ser visto como
ganho relativo de um nível em
relação a outro nível, ou nível de
escala logarítmica absoluta para
níveis de referência bem conhecidos;
 O decibel é uma unidade sem dimensão
específica.
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
DECIBEL – Relação de Potências
G
dB
(P) = 10*log
10
(P
2
/ P
1
)
P
2
= P
1
*10
(G
dB
/ 10)
 G
dB
: Relação de Potência ou ganho
(dB);
 P
2
: Nível de Potência ou Potência de
Saída;
 P
1
: Nível de Potência de Referência
ou Potência de Entrada
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
DECIBEL – Relação de Amplitudes, Tensão, 
Corrente e Nível de Pressão Acústica: X
G
dB
(X) = 20*log
10
(X
2
/ X
1
)
X
2
= X
1
*10
(G
dB
/ 20)
 G
dB
: Relação de X ou ganho (dB);
 X
2
: Nível de X ou X de Saída;
 X
1
: Nível de X de Referência ou X de
Entrada.
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
EXERCÍCIOS - Decibéis
1. Calcule o ganho em dB para um
sistema com uma potência de entrada
de 5W e uma potência de saída de
10W.
G
dB
= 10*log
10
(P
out
/P
in
) 
= 10*log
10
(10W/5W) = 3.01dB
≈ 3dB
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
EXERCÍCIOS – Decibéis (Continuação)
2. Calcule a tensão de saída para um
sistema com uma tensão de entrada
de 5V e um ganho de tensão de 6dB.
V
out
= V
in
*10
(G
dB
/ 20) 
= 5V*10
(6dB / 20) 
= 9.976V ≈ 10V 
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
EXERCÍCIOS – Capacidades
1. Calcule o tempo de transmissão de
uma mensagem contendo 250 Bytes de
informação, numa ligação ponto a
ponto entre dois terminais, por
meio de um canal com uma capacidade
de transmissão 10 Kbps.
250 Bytes = 2 Kbits
T
t
= 2 / 10 s = 0.2 s = 200 ms 
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2. Caso o canal pudesse ser alterado
para suporte de uma capacidade de
transmissão de 20 Kbps, então, qual
será o tempo de transmissão da
mesma mensagem.
EXERCÍCIOS – Capacidades (Continuação)
T
t
= 2 / 20 s = 0.1 s = 100 ms
A capacidade do canal passou
para o dobro, logo o T
t
é
metade do tempo anterior.
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
Para se calcular a capacidade de
transmissão de um canal, que possuI
uma determinada banda passante,
conforme já referimos anteriormente,
consideram-se os resultados dos
trabalhos realizados, sobre este
assunto específico, por dois notáveis
cientistas, Harry NYQUIST e Claude
SHANNON.
CAPACIDADE DE TRANSMISSÃO DE UM CANAL
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
Para sinais digitais, de acordo com
Nyquist, a capacidade do canal (C),
sem ruído, é dado pela seguinte
fórmula:
𝑪 = 𝟐𝑩 Log2 N bits / s
CAPACIDADE DE TRANSMISSÃO DE UM CANAL 
Equação de Nyquist
B – Largura de Banda do sinal original
N – Número de Níveis de Amplitude
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
Face às limitações do canal de
transmissão, em termos de largura de
banda e do ruído nele presente, Claude
Shannon demonstrou que, a Capacidade
do Canal (C), não pode exceder o valor
dado pela seguinte fórmula:
𝑪 = 𝑩 Log2 (1 + S/N) bits / s
CAPACIDADE DE TRANSMISSÃO DE UM CANAL 
Equação de Shannon
S/N – Relação sinal ruído em (dB)
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
1. Calcule a capacidade de transmissão
máxima para um canal com uma
largura de banda de 3KHz e uma
relação S/N = 20dB.
EXERCÍCIOS –Capacidades (Continuação)
C = 3000 x log
2
(1 + 100)
= 19962 bps ≈ 20Kbps
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
2. Caso a relação sinal/ruído do canal
seja melhorada para 30dB, calcule
então a capacidade de transmissão
máxima que o canal, referido no
exercício anterior, passaria a ter.
EXERCÍCIOS – Capacidades (Continuação)
C = 3000 x log
2
(1 + 1000)
= 29884 bps ≈ 30Kbps
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
Link Budget (Balanceamento de
Potência) – É fundamentalmente a
contabilização de todos os ganhos e
perdas de potência que um sinal de
comunicação está sujeito, num sistema
de telecomunicações, desde um emissor,
através de um meio de comunicação,
como ondas de rádio, cabo de pares
metálicos ou fibra óptica, até ao
receptor. Ou seja, o cálculo da perda
máxima permitida no percurso.
LINK BUDGET
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
A análise do “Link Budget” é assim a
avaliação quantitativa dos factores
que contribuem para o ganho ou perda
de potência de RF no estabelecimento
de um link de comunicação entre um
emissor e um receptor. O objectivo da
análise é calcular a perda de percurso
permitida. Esta é a energia máxima que
pode ser dissipada no meio de
transmissão antes que o Link de
comunicação não seja mais possível de
se estabelecer
LINK BUDGET (Continuação)
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
LINK BUDGET (Continuação)
LINK DE COMUNICAÇÃO SEM FIO SIMPLES
Emissor Receptor
Meio de Transmissão
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
LINK BUDGET (Continuação)
EMISSOR ANTENA ANTENA RECEPTORPerdas de Percurso
PR = PT+GAT-LP+GAR-LDIV (Potência Mínima Recebida)
λ = c / f (Comprimento de Onda)
LP = PT+GAT+GAR-LDIV-PR (Perdas de Percurso)
LP (dB) = 10 Log10 ( ) (Perdas de Percurso sem Obstáculos em dB)
4πd
2
λ
4πd
2
λ
( )LP = (Perdas de Percurso sem Obstáculos)
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
Perda de Percurso – A equação
apresentada no slide anterior mostra
que a perda de percurso permitida Lp é
igual à potência de transmissão Pt,
menos a potência mínima recebida Pr,
mais o ganho da antena do emissor G
AT
,
mais o ganho da antena do receptor
G
AR
, menos quaisquer perdas
adicionais, como perdas de cabos, que
são categorizadas como um termo
diverso (L
DIV
). Todos os termos estão
em unidades de decibéis (dB).
LINK BUDGET (Continuação)
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
COMUNICAÇÕES COM FIO
PAR TRANCADO
Um par trançado consiste em dois fios
de cobre isolados torcidos um ao
outro. Às vezes, a instalação usa
vários pares de fios agrupados em um
único cabo. Por exemplo, os cabos
utilizados na instalação de redes
locais Ethernet. Um par trançado é o
meio de conexão Hardware mais barato.
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
CABO ETHERNET
O cabo Ethernet, geralmente, é um cabo
de oito fios que termina num conector
do tipo RJ-45, usado para redes locais
(LANs). Estes tipos de cabo Ethernet
são designados tipicamente por cabo
CAT6 e CAT7. As redes de computadores,
de cablagem estruturada, são
implementadas com estes tipos de cabo,
para transferência de informações, mas
a distância limitada
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
CABO ETHERNET (Continuação)
 UTP (Unshielded Twisted Pair);
 S/UTP (Screened/UTP) – FTP
(Foiled TP);
 STP (Shielded Twisted Pair);
 S/STP (S / Shielded Twisted
Pair);
Cabo UTP
Cabo S/UTP
Cabo STP
Cabo S/STP
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
CABO ETHERNET (Continuação)
EIA/TIA 568A (T568A) EIA/TIA 568B (T568B)
TX+ TX- RX+ RX-
Pares Cores Condutor 1 Condutor 2
Par 1 Azul (A) Azul Branco c/ Lista Azul
Par 2 Laranja (L) Laranja Branco c/ Lista Laranja
Par 3 Verde (V) Verde Branco c/ Lista Verde
Par 4 Castanho (C) Castanho Branco c/ Lista Castanha 
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
CABO DE FIBRA ÓPTICA
Os cabos de fibra óptica podem
transferir dados com débitos muito
mais elevados, comparativamente com os
cabos metálicos. O cabo de fibra
óptica é composto por fibras ópticas
contínuas agrupadas num cabo flexível.
Esse tipo de cabo pode substituir os
cabos de comunicação de cobre.
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
CABO DE FIBRA ÓPTICA (Continuação)
O cabo de fibra óptica usa impulsos de
luz para transmitir informações pelas
fibras, em vez de usar impulsos
eléctricos cono nos cabos de cobre. O
cabo é muito menos suscetível a EMI
porque usa impulsos de luz em vez de
impulsos eléctricos. Além disso, há
menos atenuação do que no cabo de
cobre, para a transmissão de dados a
distâncias muito elevadas.
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
CABO DE FIBRA ÓPTICA (Continuação)
Fibra Óptica (Núcleo, Bainha, Revestimento Prim.):
 Multimodo (MM) (50/125 µm ou 62.5/125 µm);
 Monomodo (SM) (Típica 9/125 µm).
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
CABO DE FIBRA ÓPTICA (Continuação)
Adaptadores
Painél de Distribuição FO Cabo de Fibra Óptica
Pigtails de FO
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
CABO DE FIBRA ÓPTICA (Continuação)
Conectores LC Conectores ST
Conectores SC Conectores MT_RJ
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
Propagação na Fibra Óptica
As impulsos de luz propagam-se através
do núcleo da fibra. Os raios de luz só
podem entrar no núcleo se os seus
ângulos de incidência estiverem dentro
da Abertura Numérica da Fibra. Existe
um número limitado de caminhos ópticos
que podem ser seguidos pelo impulso de
luz através da fibra. Estes caminhos
ópticos são designados por Modos.
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
Propagação na Fibra Óptica (Continuação
Quando o diâmetro do núcleo é
suficientemente grande para que hajam
múltiplos caminhos de propagação da
luz através da fibra, ela é designada
por fibra “Multimodo". Quando a fibra
possui um núcleo muito menor que só
permite que os impulsos de luz se
propaguem num único modo, esta
designa-se por fibra “Monomodo”.
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
Propagação na Fibra Óptica (Continuação
 Modos – Designam os caminhos que
podem ser seguidos pelo raio
(impulso) de luz ao propagar-se
através da fibra;
 Abertura Numérica da Fibra –
Representa a faixa de ângulos de
incidência de raios de luz que
entram no núcleo da fibra e que
serão refletidos completamente;
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
Propagação na Fibra Óptica (Continuação
 Para que haja reflexão total é
necessário verificarem-se as
seguintes condições:
 O núcleo necessita de ter um
índice de refracção (n) maior que
o da Bainha;
 O ângulo de incidência do raio de
luz tem de ser maior que o ângulo
crítico na interface núcleo /
bainha.
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
Propagação na Fibra Óptica (Continuação
NÚCLEO
BAINHA
n2
n1
Ɵi
Ɵr
Ɵc
90º
Reflexão Total
LEI de SNELL
n1 * senƟi = n2 * senƟr
senƟi = n2
senƟr n1
n = c/v
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MEIOS / CANAIS DE TRANSMISSÃO
COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
Propagação na Fibra Óptica (Continuação
Quando o ângulo de incidência for
superior ao ângulo crítico haverá
Reflexão Total. A reflexão interna
totalfaz com que os raios de luz no
núcleo da fibra se reflitam no
interface com a bainha e continuem o
seu percurso em ZigZag até à outra
extremidade da fibra.
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COMUNICAÇÕES COM FIO (Continuação)
Propagação na Fibra Óptica (Continuação
125µm
125µm
50-100µm
9-10µm
n
n
Fibra MULTIMODO
Fibra MONOMODO
Dispersão Modal