[Sisteleco] Lista_Unidade_01

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
ELE0527 - SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES I
Sisteleco: Lista Unidade 01
Natal - RN
Agosto de 2023
01) Discuta o prinćıpio da Lei de Faraday no invento de Bell.
A Lei de Faraday estabelece que uma variação no fluxo magnético através de uma bobina de fio induzirá
uma corrente elétrica nessa bobina. Esse conceito, chamado prinćıpio da indução eletromagnética, foi usado
por Alexander Graham Bell para criar o telefone, cujo possui dois componentes principais: um transmissor e
um receptor.
Ambos os componentes, partiam do prinćıpio da indução eletromagnética, pois, a partir da vibração de uma
membrana era gerado um sinal elétrico com a informação da fala, do lado do transmissor. Já o receptor, captava
as vibrações da fala por meio de uma placa de metal, que, acoplada a um ı́mã, gerava um campo magnético
variável próximo a uma bobina, gerando corrente elétrica nesta. A partir dessa corrente, era gerado outro
campo magnético, que por sua vez fazia com que um diafragma vibrasse de maneira semelhante a membrana
do transmissor, reproduzindo as ondas sonoras originais da fala.
Portanto, a Lei de Faraday foi a base para o funcionamento do telefone, permitindo a conversão da voz em
sinais elétricos e vice versa.
02)A Anatel dividiu o Brasil em 3 regiões de prestação do Serviço Telefônico Fixo Comutado
(STFC), considerando o Plano Geral de Outorgas. Cite as regiões, a área geográfica e o número
do setor correspondente ao(s) território(s).
A Anatel (Agência Nacional de Telecomunicações) dividiu o Brasil em quatro regiões para a prestação do
Serviço Telefônico Fixo Comutado (STFC), conforme o PGO (Plano Geral de Outorgas), conforme mostrado
abaixo.
• Região I (Setor 1): Região Nordeste (exceto Tocantis), Norte (exceto Acre e Rondônia), Minas Gerais,
Esṕırito Santo e Rio de Janeiro.
• Região II (Setor 2): Região Centro Oeste, Sul e os estados do Tocantis, Acre e Rondônia.
• Região III (Setor 3): Estado de São Paulo.
03) Cite as propriedades do som e discorra sobre cada uma delas. Como isso pode influenciar no
desempenho de redes telefônicas?
• 1) Frequência (Hz): é a medida do número de ciclos de oscilação de uma onda sonora por segundo. Essa
propriedade determina a altura percebida do som, ou seja, se ele é agudo (sons de alta frequência) ou
grave (sons de baixa frequência).
• 2) Amplitude (dB): é a magnitude das oscilações de pressão sonora e está relacionada à intensidade do
som (quanto maior a amplitude, mais intenso será o som). Isso é importante em redes telefônicas para
garantir que a voz seja transmitida com a intensidade correta, permitindo uma comunicação clara.
• 3) Timbre: O timbre é a caracteŕıstica tonal única que permite distinguir diferentes fontes sonoras, mesmo
quando elas estão produzindo a mesma frequência e amplitude. Nas redes telefônicas, conservar o timbre
permite reconhecer as vozes dos interlocutores.
• 4) Duração (s): A duração é o tempo que um som persiste (pode variar de curta a longa). Em redes
telefônicas, garantir a transmissão precisa da duração dos sons é importante para evitar cortes abruptos
ou prolongamentos indesejados durante as conversas.
04) A sinalização da campainha telefônica é realizada por meio de uma sirene sonora de 110 dB.
Sabendo que a intensidade mı́nima que corresponde ao limiar da audição humana corresponde a
10−12W/m2, determine, em W/m2, a intensidade sonora da sinalização.
N(dB) = 10 log
(
I
I0
)
−→ 110 = 10 log
(
I
10−12
)
−→ 11 = log(I)− log(10−12)
log(I) = −1 −→ I = 0, 1W/m2
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05) Qual o tipo de sinalização utilizado normalmente entre o assinante de uma rede telefônica e
sua central telefônica?
A sinalização acústica que, além de estabelecer a conexão entre o usuário e a central telefônica, desempenha
um papel fundamental na comunicação entre os assinantes e a rede telefônica. Ela inclui uma variedade de tons,
cada um com seu propósito espećıfico, como o ”Tom de Discagem”, utilizado para registrar os d́ıgitos de um
número de telefone, o ”Tom de Ocupado”, indicando que a linha está em uso, e o ”Tom de Número Inacesśıvel”,
sinalizando que o número chamado não está dispońıvel.
06) Determine a intensidade de tráfego gerado por 25 chamadas de duração média de 210 segundos
em um intervalo de 30 minutos.
A =
Tmedio ·N
T
−→ A = 210 · 25
30 · 60
−→ A = 2, 9167
Ou seja, em média, 2.9167 circuitos ou canais estão ocupados durante esse peŕıodo de tempo.
07) Uma empresa possui 80 funcionários que realizam uma chamada externa a cada 40 minutos
(em média) no peŕıodo de maior movimento. Considerando que cada chamada dura 5 minutos e
há 20 canais dispońıveis, calcule a probabilidade de bloqueio aproximada.
Sabemos que t = 5min/300s, ∆t = 40min/2400s, N = 80pessoas e C = 20canais, logo, aplicando nas
fórmulas, temos:
A = N · t
∆t
−→ 80 · 5
40
−→ 10Erlangs
a =
A
C
−→ 10
20
−→ a = 0, 5
B =
AC
C!
e−A −→ 10
20
20!
e−10 −→ 0, 186%
Ou seja, a probabilidade de bloqueio é baixa.
08) Um sistema de comutação deve executar outras funções além de interconectar as entradas às
sáıdas, realizadas nos acopladores ou seletores. Quais são estas funções?
Um sistema de comutação desempenha várias funções além da simples conexão de entradas e sáıdas, tais
como:
• Roteamento: O sistema de comutação pode determinar a rota mais eficaz para dados em uma rede,
considerando fatores como congestionamento, qualidade de serviço e requisitos de segurança.
• Controle de Fluxo: Ele gerencia a taxa de transferência de dados para evitar congestionamentos ou queda
de desempenho em redes de alta velocidade.
• Priorização: Atribui prioridades a diferentes tipos de tráfego de rede, como voz sobre IP (VoIP) ou v́ıdeo,
para garantir uma qualidade de serviço adequada.
• Filtragem: Filtra dados indesejados ou maliciosos para proteger a rede e seus usuários contra ameaças.
• Agregação: Combina várias conexões de rede em uma única conexão mais rápida e confiável, melhorando
a eficiência da rede.
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09) Três amplificadores são instalados em cascata, com ganhos respectivos 12 dB, 3 dB e 8 dB.
Determine a potência de sáıda (em mW, em dBm e em dBW) de um sinal cuja potência na
entrada é de 0,1 mW.
Como os amplificadores estão em cascata, podemos somar os ganhos para determinar o ganho total, logo:
A(dB) = 12 + 3 + 8 = 23dB. Agora basta aplicarmos os dados na fórmula do ganho:
A(dB) = 10 log
(
P2
P1
)
−→ 23 = 10 log
(
P2
10−4
)
−→ 2, 3− 4 = log(P2) −→ P2 = 0, 01995W
mW −→ P2 = 19, 95mW
dBm −→ P2(dBm) = 10 log
(
19, 95mW
1mW
)
= 12, 99dBm
dBW −→ P2(dBW ) = 10 log
(
0, 01995W
1W
)
= −17, 00dBW
10) Num ponto de um circuito cuja impedância é 75 Ω, tem-se uma potência de +5 dBm. Qual
é o ńıvel medido em dBu neste ponto?
Primeiro, vamos descobrir qual a tensão de sáıda nesse ponto do circuito, utilizando os valores de referência
e aplicando os dados da questão na fórmula:
P (dbm) = 20log
(
V2
0, 775
)
+ 10log
(
600
Z2
)
5 = 20log
(
V2
0, 775
)
+ 10log
(
600
75
)
5 = 20log
(
V2
0, 775
)
+ 9, 03
−0, 2015 = log(V2)− log(0, 775)
log(V2) = −0, 3122
V2 = 0, 4873V
Agora, com a tensão de sáıda, conseguimos encontrar o valor medido em dBu:
U(dBu) = 20 log
(
V2
0, 775
)
U(dBu) = 20 log
(
0, 4873
0, 775
)
U(dBu) = −4, 03dBu
11) Se o ńıvel de tensão obtido no exerćıcio anterior for medido em um circuito cuja impedância
é de 50 Ω, qual será o novo valor de potência (em dBm) obtido?
P (dbm) = 20log
(
V2
0, 775
)
+ 10log
(
600
Z2
)
4
P (dbm) = 20log
(
0, 4873
0, 775
)
+ 10log
(
600
50
)
P (dbm) = 20log(0, 6288) + 10log(12)
P (dbm) = −4, 029 + 10, 79
P (dBm) = 6, 76
12) Nı́veis absolutos de potência em dBm não podem ser somados ou subtráıdos diretamente,
obtendo o resultado em dBm. Este valor de potência pode ser somadoou subtráıdo a dB. Calcule:
a) 3500 pW em dBm
P (dBm) = 10 log
(
P
1mW
)
= 10 log
(
3, 5 · 10−9
10−3
)
= 10 ∗ (−8, 456)− 10 ∗ (−3) −→ P (dBm) = −54, 56dBm
b) -5 dBm em W
P (dBm) = 10 log
(
P
1mW
)
−→ −5 = 10 log
(
P
1mW
)
−→ −0, 5− 3 = log(P ) −→ P (W ) = 0, 316mW
c) 20 dBm - 10 dBm
P (dBm) = 20dBm− 10dBm −→ P (dBm) = 10dBm
13) Fale sobre os ńıveis de referência 0 dBm, 0 dBW e 0 dBu.
Os ńıveis de referência 0dBm, 0dBW e 0dBu são nada mais que medidas de intensidade comparadas a
unidade de medida de referência. Ou seja, se tivermos uma potência de 0dBm, ela valerá 1mW , a medida exata
do nosso ńıvel de referência. Já se tivermos uma potência de 0dBW , ela valerá 1W , também a medida exata
do nosso ńıvel de referência. Por fim, se tivermos uma tensão de 0dBu, ela valerá 1V , a medida exata do nosso
ńıvel de referência.
14) A conversação telefônica requer transmissão bidirecional, em que uma linha de transmissão
metálica pode transmitir sinais simultaneamente nos dois sentidos. Neste contexto, responda:
a) O que é um transformador h́ıbrido? Um transformador h́ıbrido é um componente eletrônico empre-
gado em sistemas de telecomunicações com o propósito de isolar os sinais de envio e recebimento em uma linha
de transmissão bidirecional.
b) Qual sua função? Um transformador h́ıbrido em telecomunicações atua isolando os sinais de trans-
missão e recepção em uma linha bidirecional, garantindo que esses sinais não interfiram mutuamente, o que
minimiza distorções, rúıdos e eco, melhorando a confiabilidade e a integridade das comunicações. Além disso,
o transformador h́ıbrido também desempenha um papel importante no ajuste de impedância e na separação de
potência, contribuindo para a otimização do desempenho dos sistemas de telecomunicações, tanto em ambientes
analógicos quanto digitais.
15) A central telefônica é responsável pela comutação de sinais entre os usuários, em que as linhas
telefônicas dos assinantes são conectadas entre si, estabelecendo circuitos temporários. Fale sobre
a hierarquia de uma rede telefônica.
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A hierarquia de uma rede telefônica é o sistema de organização que envolve diversos tipos de equipamentos de
comutação, possibilitando a transmissão eficaz e confiável de chamadas telefônicas. Essa estrutura hierárquica
é constitúıda por quatro redes fundamentais:
• 1. Rede de acesso: é a mais próxima dos usuários finais e é composta pelas linhas telefônicas que conectam
as residências e empresas à rede telefônica.
• 2. Rede de transporte: responsável pelo transporte das chamadas telefônicas de uma central para outra.
Ela é composta por linhas de transmissão de longa distância, como cabos de fibra óptica e satélites.
• 3. Rede de comutação: é responsável por encaminhar as chamadas telefônicas por meio de centrais
telefônicas e comutadores.
• 4. Rede de serviço: é responsável pelos serviços adicionais que a rede telefônica pode oferecer, como
correio de voz, identificador de chamadas e chamadas em conferência.
16) Quais vantagens podem ser obtidas ao se utilizar o sistema de sinalização por canal comum?
O sistema de sinalização por canal comum (CCS) oferece vantagens como maior eficiência, flexibilidade,
confiabilidade, segurança e facilidade de manutenção em relação aos sistemas de sinalização mais antigos. O
CCS usa um canal separado para a sinalização, liberando o canal de voz para a transmissão de dados, além de
permitir a adição de novos serviços sem a necessidade de alterar a infraestrutura f́ısica da rede.
17) A rede ISDN (Rede Digital de Serviços Integrados) proporciona uma variedade de serviços
ao usuário. Cite suas caracteŕısticas e discorra sobre os dois ńıveis de serviço.
A Rede Digital de Serviços Integrados (ISDN) é uma rede de telecomunicações digital que oferece serviços
de voz, dados e v́ıdeo integrados. Ela é dividida em dois ńıveis de serviço: o Serviço Básico, para pequenas
empresas e residências, e o Serviço Primário, para grandes empresas com alto volume de tráfego de chamadas. O
Serviço Básico oferece duas linhas de 64 kbps e um canal de sinalização de 16kbps, enquanto o Serviço Primário
oferece 30 canais de voz ou dados de 64 kbps e um canal de sinalização de 64 kbps.
18) Uma central telefônica ficou parada por 50 minutos, decorrente de 2 paradas em um certo
dia. Segundo o contrato, a central deve estar em funcionamento durante as 24 horas do dia e
os 7 dias da semana. Determine a disponibilidade e a indisponibilidade desta central e compare
com o valor de SLA (Service Level Agreement) de disponibilidade contratado (96%).
Sabemos que TD = 24h, TR = 50min/0, 833h, P = 2, aplicando nas fórmulas, temos:
MTBF =
TD − TR
P
−→ 24− 0, 833
2
−→ 11, 58h
MTTR =
TR
P
−→ 0, 833
2
−→ 0, 4165h
D =
MTBF
MTBF +MTTR
−→ 11, 58
11, 58 + 0, 4165
−→ 96, 53%
I =
MTTR
MTBF +MTTR
−→ 0, 4165
11, 58 + 0, 4165
−→ 3, 47%
Ou seja, o valor da disponibilidade (96, 53%) está dentro da margem do SLA contratado (96%).
19) O rúıdo térmico é convencionalmente modelado como sendo do tipo AWGN (Rúıdo Branco
Gaussiano Aditivo). O que é rúıdo AWGN?
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O rúıdo AWGN é um tipo de rúıdo aleatório que pode ser adicionado a um sinal de comunicação. Ele possui
uma densidade espectral de potência constante em todas as frequências e sua distribuição de probabilidade segue
uma distribuição normal ou gaussiana. O rúıdo AWGN pode afetar a qualidade da transmissão de sinais, e é
importante minimizá-lo ou eliminá-lo para garantir uma comunicação mais confiável. O A vem de ser aditivo,
o W de ser ‘branco’ – White, G de gaussiana e N de rúıdo - Noise.
20) Defina distorção e eco. Diferencie distorção linear de não linear.
A Distorção é um fenômeno que ocorre quando um sinal é indesejadamente alterado durante sua transmissão.
Ela pode se manifestar de duas maneiras principais: distorção linear e não linear. A distorção linear envolve
uma modificação previśıvel e proporcional das amplitudes das frequências do sinal, frequentemente observada
em amplificadores de áudio, estes que também possuem seus ganhos relacionados a uma expressão na forma
linear. Por outro lado, a distorção não linear é mais complexa, resultando em alterações impreviśıveis e não
proporcionais nas amplitudes das frequências, como aquelas que ocorrem em amplificadores saturados (fora da
zona ativa). Ambas afetam negativamente a qualidade do sinal e requerem correções espećıficas.
Já o eco é um tipo espećıfico de distorção que se consiste na repetição atrasada de partes do sinal em sistemas
de comunicação de voz ou áudio. Geralmente, o eco ocorre devido a reflexões do sinal em obstáculos, como
paredes ou edif́ıcios, e pode ser perturbador em chamadas telefônicas ou transmissões ao vivo. A redução do
eco é fundamental em sistemas de comunicação para garantir que a qualidade do áudio seja mantida e que não
haja interrupções indesejadas durante a transmissão.
21) Considere que um cabo categoria 3 apresenta caracteŕısticas de atenuação por 100 metros, con-
forme a tabela a seguir, para a temperatura de 30° C. Determine, aproximadamente, a distância
máxima (em km) utilizando o cabo indicado para o qual seria posśıvel a prestação dos seguintes
serviços, sem a adoção de qualquer processo intermediário de amplificação ou regeneração de
sinais. O limiar de recepção para os equipamentos envolvidos é de -30 dBm e a potência média
de transmissão é de 1 mW.
Frequência (kHz) 4 240 300 1024 2048 4096 8000 10000
Atenuação (db/100m) 0,7 1,0 1,2 1,7 3,0 5,9 9,0 10,0
a) Serviço normal de telefonia
No serviço normal de telefonia, temos a frequência padrão utilizada de 4kHz, consequentemente uma ate-
nuação de 0, 7db/100m. Assim, como o limiar de recepção dos equipamentos é de -30dbm, temos:
dist =
pottrans − potrec
atenuacao
=
0dBm− (−30dBm)0, 7/100
≈ 4285, 71m
b) Interconexão de operadora com provedor de internet utilizando taxa de 2048 kbps
Primeiro, sabemos que a frequência de transmissão será, pelo Teorema de Nyquist:
BT =
RB
2
=
2048
2
= 1024kHz
dist =
pottrans − potrec
atenuacao
=
0dBm− (−30dBm)
1, 7/100
≈ 1764, 70m
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