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INFORMÁTICA 48 Quase sempre, os sistemas em visibilidade transportam uma grande quantidade de informações em canais multiplexados numa única onda portadora. Sistemas de baixa capacidade em canais po- dem operar em frequências mais baixas, por exemplo em UHF. Modernamente, enlaces entre pontos distantes em até dois quilômetros sem obstruções no percurso podem ser feitos em visi- bilidade com equipamento transceptor a laser. Sistema de comunicações por tropodifusão É um sistema rádio, na faixa de 900 MHz a 2 GHz, usado para efetuar o enlace entre dois pontos distantes de 100 até cerca de 400 quilômetros, valendo-se da reflexão das ondas no alto da tro- posfera. Uma única onda portadora transporta informações em ca- nais de voz e dados multiplexados, da ordem de 100 a 300 canais. Uma explicação para o fenômeno da tropodifusão ou espalha- mento troposférico refere-se à parte alta da troposfera, região com- preendida entre a superfície da Terra e a tropopausa, a cerca de 10 quilômetro de altura, onde existem elétrons em constante agitação, formando uma região de permanente turbilhonamento (volume co- mum na figura 1.9), capaz de refletir uma pequena fração da ener- gia incidente, irradiada por uma antena transmissora terrena, em freqüência da faixa mencionada. É um sistema pouco usado em relação aos demais, mas é efi- ciente em regiões tecnicamente inviáveis ao emprego de outros ti- pos de sistemas terrestres, por exemplo, a Região Amazônica (den- sa floresta, grandes volumes de água e grandes distâncias entre as cidades). As emissões são feitas com potências que variam de 50 W a 50 kW. As antenas usadas são de grande porte e bastante pesadas, podendo chegar a pesar duas toneladas. Ao contrário do sistema em visibilidade, uma antena não vê a outra e por esta razão as comunicações troposféricas são conheci- das também por comunicações transorizontes. Sistema de comunicações por satélite Lançado por foguete ou liberado de um veículo espacial, o sa- télite artificial de comunicações é colocado em órbita da Terra para receber as ondas de rádio emitidas de transmissores terrenos e en- viá-las de volta à Terra, em outra freqüência. Desta forma, o satélite de comunicações nada mais é que uma estação radiorrepetidora (radio-telay) posicionada no espaço, para iluminar, com ondas de rádio, uma calota terrestre de extensão considerável. O acesso ao satélite é múltiplo. De qualquer ponto da área de cobertura do satélite, podem ser estabelecidos enlaces via satélite entre estações terrenas. Sendo o percurso satélite-Terra livre de obstruções, as trans- missões podem ser feitas, relativamente, com pouca potência. Geralmente, as antenas são montadas sobre refletores parabóli- cos, para assegurar a diretividade e o elevado ganho da antena. Os diâmetros dos refletores costumam variar de 60 cm, para recepção de sinais digitais de televisão, por exemplo, até 30 m, aplicado em modelo encontrado nos principais centros de comunicações de sis- temas satélites. O transponder é a unidade rádio do satélite, que recebe o sinal captado pela antena, converte a freqüência, amplifica em potência e devolve à antena. Um satélite costuma ter vários transponders. A potência de transmissão do satélite é da ordem de 10 watts e das estações terrestres bem mais. Os satélites estão posicionados, no espaço, em três tipos dife- rentes de órbitas: - Órbita baixa (Leo - low earth orbit), distante da Terra de 150 à cerca de 1.500 quilômetros. Satélites em Leo levam até cerca de 100 minutos para comple- tar uma volta em torno da Terra. Nessa órbita são encontrados, em diferentes planos, por exemplo, os satélites de sistemas de telefonia móvel. - Órbita média (Meo - médium earth orbit), distante da Terra de 20.000 a 25.000 quilômetros. Nesta situação os satélites levam de 5 a 12 horas para percorrer a órbita. Em Meo são encontrados, por exemplo, satélites do siste- ma GPS - sistema de posicionamento global. - Órbita geossíncrona (Geo) ou cinturão de Clarke (Arthur C.), no plano do equador terrestre, a 36.000 quilômetros de distância da Terra. Em Geo o satélite permanece parado no espaço, sobre um ponto fixo da Terra, acompanhando-a em seu movimento de rotação. Por este motivo o satélite é denominado geoestacionário ou geossíncrono. Em Geo encontram-se os satélites domésticos de comunica- ções de diversos países, inclusive do Brasil. Um satélite de comunicações geoestacionário típico funciona com 24 transponders e mais seis de reserva, totalizando 30 trans- ponders. Um transponder costuma ter uma banda B = 36 MHz, que permite a operação com cerca de 900 canais analógicos de voz mul- INFORMÁTICA 49 tiplexados ou apenas um canal analógico de televisão e, se em co- municações digitais, da ordem de 120 Mbits/s de tráfego ou cinco canais de televisão. As frequências de operação são de 6 GHz para transmissão ter- rena ao satélite e 4 GHz do satélite para a Terra. A referência usual das frequências é escrita na forma 4/6 GHz (desce na menor e sobe na maior freqüência). Outras faixas de frequências disponíveis são: 7/8, 10/12,12/14,14/18, 20/27 GHz. O tempo de vida útil de um satélite varia de oito a dez anos, em função de diversos fatores, como a duração da bateria e o funciona- mento dos transponders. Um sistema satélite doméstico geralmente opera com o míni- mo de dois satélites. Sistemas de telefonia móvel operam com mais de 60 satélites girando em volta da Terra, em órbitas distintas. A enorme quantidade de satélites lançados, em operação ou já inativos, constitui um sério problema. Desde o Sputnik, da então União Soviética, o primeiro satélite a entrar em órbita, em 1957, até os dias de hoje, já houve mais de 27.000 lançamentos de satélites e espaçonaves. O destino final desses objetos espaciais, alguns pe- sando toneladas, é o retorno à Terra para os de baixa altitude, que incandescem na reentrada da atmosfera e se fragmentam, enquan- to para os de órbitas mais elevadas, é ficar à deriva e ingressar no time do “ferro velho espacial”. A Internet A famosa rede mundial de computadores www - world wide web, Internet, funciona como um amplo e complexo sistema inter- nacional de comunicações digitais. Uma rede deve ser entendida como a infra-estrutura do siste- ma de comunicações. O equipamento terminal é o computador pessoal - PC (Perso- nal Computer) e o acesso à rede é feito através de um provedor ao qual o PC se liga por fio (linha telefônica ou cabo coaxial), fibra óptica ou rádio, de diversos sistemas, inclusive satélite. Além de mensagens de texto e fotografia, o sistema aceita si- nais de áudio e vídeo, captados de microfone e câmera e digitali- zados no PC. O vídeo fica restrito às cenas de pouco movimento devido à largura de banda do canal utilizado, bem menor que a ne- cessária. Redes de telecomunicações como a Internet, intranets e extra- nets tornaram-se essenciais ao sucesso de operações de todos os tipos de organizações e de seus SI baseados no computador. Essas redes consistem em computadores, processadores de comunica- ções e outros dispositivos interconectados por mídia de comunica- ções e controlados por software de comunicações. O conceito de recursos de rede enfatiza que as redes de comunicações são um componente de recurso fundamental de todos os SI. Os recursos de rede incluem: - Mídia de comunicações (cabo de par trançado, cabo coaxial, cabo de fibra ótica, sistemas de microondas e sistemas de satélite de comunicações. - Suporte de rede (recursos de dados, pessoas, hardware e software que apoiam diretamente a operação e uso de uma rede de comunicações. Transmissão de Dados A Transmissão de Dados é uma matéria cada vez mais impor- tante para qualquer pessoa que opere com equipamentos que es- tejam inseridos num sistema de comunicação, que explora manei- ras ou técnicas, através das quais as informações são transmitidas. Para uma transmissão dada numa via de comunicação entre duas máquinas, a comunicação pode ser realizadade diferentes formas, definindo-se por: Sentido da Transmissão (Trocas): - Simples; - Half-duplex; - Full-duplex. Modo de Transmissão (Meio). Trata-se do número de bits en- viadas simultaneamente: - Paralela; - Serial. Sincronização (Tipos). Trata-se da sincronização entre emissor e receptor: - Síncrono; - Assíncrono. Para podermos esclarecer cada uma das técnicas acima citadas vamos falar mais um pouco de cada uma delas. Sentido da Transmissão O sentido de transmissão (ou sentido das trocas) entre dois dispositivos em redes pode acontecer de três maneiras diferentes: Simplex, Half-duplex ou Full-duplex. Simplex: A comunicação simplex é aquela em que há somen- te um transmissor e um receptor. A comunicação é unidirecional, como em uma rua de mão única. Somente um dos dois dispositivos no link é capaz de transmitir, logo o outro só será capaz de receber. Como exemplo temos a transmissão de TV e rádio AM e FM onde apenas podemos receber os dados enviados pelo receptor e não interagimos com o sistema. (C) Brasil Escola, 2012. Half-duplex: Neste modo, cada estação pode transmitir e re- ceber, mas nunca ao mesmo tempo. Quando um dispositivo está transmitindo o outro está recebendo e vice-versa. Em uma trans- missão half-duplex, toda a capacidade do canal é dada ao dispositi- vo que estiver transmitindo no momento. Como exemplo temos a comunicação usada por exemplo por um Walk Talking assim como o rádio Nextel. (C) Brasil Escola, 2012. Full-duplex: Neste modo, ambas estações podem transmitir e receber simultaneamente, ou seja, ao mesmo tempo. Sinais em di- reções opostas compartilham a capacidade do link ou canal. Como exemplo temos a comunicação através de um telefone celular, onde conseguimos falar e ouvir ao mesmo tempo. INFORMÁTICA 50 (C) Brasil Escola, 2012. Modos de Transmissão O modo de transmissão designa o número de unidades ele- mentares de informações (bits) que podem ser transmitidas simul- taneamente pelo canal de comunicação, ou seja, trata diretamente, a quantidade de bits a ser transmitida ao mesmo tempo. Transmissão em modo Paralelo: Na transmissão em modo pa- ralelo, os bits que compõem o carácter são enviados simultanea- mente através de várias vias de dados. Uma via é, por exemplo, um fio, um cabo ou qualquer outro suporte físico. A ligação paralela dos computadores de tipo PC necessita geralmente de 10 fios. A imagem abaixo, exemplifica o modo de transmissão. (C) Google Imagens, 2016. Exemplos: LPT1, LPT2, IDE, SCSI, PCI. (C) Google Imagens, 2016. Estas vias podem ser : - N linhas físicas: neste caso, cada bit é enviado para uma linha física (é a razão pela qual os cabos paralelos são compostos de vá- rios fios em cobertura); - uma linha física dividida em vários sub-canais compartilhan- do a mesma banda. Assim, cada bit é transmitido numa frequência diferente. Dado que os fios condutores estão próximos numa cobertura, existem perturbações / interferências que degradam a qualidade do sinal. Transmissão em modo Série: Na transmissão em modo série, os bits que compõem a informação são enviados um a um através de uma única via de dados. (C) Google Imagens, 2016. Exemplos: USB, Sata (Serial Ata), SaS, PCI-Express. (C) Google Imagens, 2016. Quanto a Sincronização Dados os problemas com a transmissão paralela, é a em modo série que é mais utilizada. Entretanto, como é apenas um só fio que transporta a informação, existe um problema de sincronização en- tre o emissor e o receptor, ou seja, o receptor não pode a priori distinguir os caracteres (ou mesmo, de maneira mais geral, as se- quências de bits) porque as bits são enviadas sucessivamente. Exis- tem então dois tipos de transmissão que permitem remediar este problema: Síncrona e Assíncrona. Transmissão Assíncrona: No modo de transmissão Assíncrono os dados são enviados um a um sem controle de tempo entre um e outro. Agora, imagine que só um bit é transmitido durante um longo período de silêncio, onde o receptor não poderia saber que se trata de 00010000, ou 10000000 ou ainda 00000010. Para re- mediar este problema, cada dado é precedido de uma informação que indica o início da transmissão deste (a informação de início de emissão chama-se bit START) e termina com o envio de uma infor- mação de fim de transmissão (chamada bit STOP, pode eventual- mente haver vários bits STOPS). Normalmente utilizada quando não é estabelecido, no receptor, nenhum mecanismo de sincronização relativamente ao emissor. Características: - Baixo Rendimento (alto overhead). - Fácil Implementação; - Baixa Velocidade; Transmissão Síncrono: Na transmissão em modo Síncrono os dados são enviados em blocos e em intervalos de tempo definidos, dados de sincronismo são enviados durante a transmissão para manter o sincronismo entre as máquinas. O receptor recebe conti- nuamente (mesmo quando nenhum bit é transmitido) as informa- ções ao ritmo em que o emissor as envia. É por isso é necessário que emissor e receptor estejam sincronizados à mesma velocidade. Além disso, informações suplementares são inseridas para garantir a ausência de erros na transmissão. Características: - Boa qualidade de transmissão; - Custo de transmissão mais elevado; - Equipamento mais sofisticado; - Ideais para transmissão de sinais sensíveis a atraso (voz, mú- sica, vídeo); - Transmissão com maior confiabilidade; - Adequado para aplicações multimídia. INFORMÁTICA 51 REDES DE COMPUTADORES: LOCAIS, METROPOLITA- NAS E DE LONGA DISTÂNCIA. TERMINOLOGIA E APLI- CAÇÕES, TOPOLOGIAS, MODELOS DE ARQUITETURA (OSI/ISO E TCP/IP) E PROTOCOLOS. INTERCONEXÃO DE REDES, NÍVEL DE TRANSPORTE Prezado Candidato, o tema acima supracitado, já foi abordado em tópicos anteriores. NOÇÕES DE PROGRAMAÇÃO PYTHON E R Python Python é uma linguagem de programação de alto nível, dinâmi- ca e com propósitos gerais14. A linguagem foi concebida no final dos anos 1980 e seu principal autor é Guido van Rossum. Python é uma linguagem muito eficiente, consegue-se fazer mais coisas com me- nos linhas de código. A sintaxe é simples e consistente. A biblioteca é ampla e abrangente. Um dos pontos mais fortes do Pyhton está na comunidade que existe à sua volta. Ela ajuda a tirar dúvidas e resolver problemas. Além de desenvolver uma infinidade de bibliotecas. Desenvolvimento web Com Python você tem muitas opções de desenvolvimento web. A biblioteca padrão do Python suporta diversos protocolos de Internet: - HTML; - XML; - JSON; - Processamento de e-mails; - FTP, IMAP e outros protocolos. Computação científica e numérica Python é excelente para computação numérica e científica. Possui o SciPy, que é uma coleção de bibliotecas para matemática, ciências e engenharia. Pontos fortes do Python Python é uma linguagem de programação de alto nível e de propósito genérico. Pode ser aplicada para muitas classes diferen- tes de problemas. Vem com ampla biblioteca padrão que cobre áreas como pro- cessamento de strings (expressões regulares, Unicode, diferenças entre arquivos), protocolos de Internet (HTTP, FTP, SMTP, XML-RPC, POP, IMAP, CGI), engenharia de software e interfaces de sistemas operacionais. Procure na tabela de conteúdo em The Python Stan- dard Library para ver o que há disponível. Há também grande va- riedade de extensões de terceiros. Consulte Python Package Index para encontrar pacotes que possam lhe ser úteis. Linguagem R R é um ambiente de computação especializado em computa- ção estatística e gráfica15. O seu código de linguagem de programa- ção é aberto. A força do R está na análise preditiva e na visualização de dados. R pode rodar em plataformas Linux, Unix, Windows e MacOS. R foi lançado inicialmente em 1995. Seu objetivo era permitir que pesquisadores com base estatística pudessem executar análi- ses estatísticas complexas e ao mesmo tempo mostrar os resultados visualmente através de uma maior amplitude de gráficos. 14 vooo.pro/insights/breve-introducao-ao-python/ 15 https://www.vooo.pro/insights/r-statistics/O nome R vem dos nomes dos dois desenvolvedores: Ross Iha- ka e Robert Gentleman. Linguagem A linguagem de programação R inclui funções que permitem modelagens lineares e não-lineares, classificações, clusterizações, estatística clássica, etc. A robustez das funcionalidades aliada à gra- tuidade fez com que o R se tornasse muito popular no meio acadê- mico. Gradualmente, o R tem se tornado mais popular também no meio empresarial, onde começa a competir com softwares distri- buídos comercialmente. Ambiente de desenvolvimento O ambiente de desenvolvimento do R funciona com uma inter- face padrão de linha e comando. A interface permite carregar e ler dados na área de trabalho, especificar comandos e receber resul- tados. Os comandos podem ser simples operadores matemáticos, incluindo +, -, * e /, como também funções mais avançadas que executam regressões lineares e outros cálculos. Os usuários também podem escrever suas próprias funções. O ambiente permite combinar operações individuais como juntar arquivos de dados separados em um único documento, extrair uma única variável e executar uma regressão no conjunto de dados re- sultante. Isso pode ser feito em uma única função a ser usada re- petidamente. Vantagens e desvantagens O download e o uso são gratuitos. Essa é uma enorme van- tagem quando se compara com outros pacotes que são pagos. Os recursos de análise de dados oferecidos são muito sofisticados. Há muitas funcionalidades construídas para estatísticos e permite tam- bém que se construam ferramentas e métodos próprios para ana- lisar dados. Tem uma comunidade ativa de usuários on-line, a qual presta muito apoio e suporte. Já é uma linguagem bastante madura. Pode-se fazer o download de pacotes add-on que melhoram a fun- cionalidade básica do idioma. Esses pacotes permitem aos usuários visualizar dados, conectar-se a bancos de dados externos, mapear dados geograficamente e executar funções estatísticas avançadas. A visualização de dados através de gráficos é uma das melhores. A interface de usuário chamada RStudio simplifica a codificação na linguagem R. A linguagem R tem sido criticada por fornecer análises lentas quando aplicada a grandes conjuntos de dados. Isso ocorre porque a linguagem utiliza o processamento de thread único, o que signi- fica que a versão básica de código aberto só pode utilizar uma CPU de cada vez. Além das limitações de processamento single-threaded, o am- biente de programação R é um aplicativo na memória. Todos os ob- jetos de dados são armazenados na RAM de uma máquina durante uma determinada sessão. Isso pode limitar a quantidade de dados com que o R é capaz de trabalhar simultaneamente. INFORMÁTICA 52 API (APPLICATION PROGRAMMING INTERFACE) Definição API é o acrônimo de Application Programming Interface (ou Interface de Programação de Aplicativos). Trata-se de um software inter- mediário que permite que duas ou mais aplicações conversem entre si. API, na verdade, é uma ponte pela qual programadores e usuários podem passar alguns parâmetros e obterem um resultado, sendo que é algo imperceptível aos usuários comuns. No exemplo abaixo temos o portaldatransparencia.gov. Este é um portal aberto em que os programadores previamente cadastrados podem acessar através de uma chave, obter dados do governo e disponibiliza-lo ao usuário. 16 Através da API, usuários em nível geral e programadores em nível mais técnico se conectam diretamente à outros serviços, fazendo com que haja uma integração de várias partes. Essa integração tem inúmeros benefícios. Por exemplo, ao comprar um produto efetua-se o pagamento e esse pagamento vai ser processado pelo site responsável pela transação. Em outras palavras existe uma integração entre a loja e o responsável pela transação do pagamento. Essa integração se dá pelo uso da API que precisa receber alguns parâmetros para processar a transação. Essa API obviamente deverá ser construída pelo fabricante. Vimos no caso que é extremamente importante o fabricante construir uma API para o seu produto, permitindo assim que ele seja integrado a outros, sejam eles virtuais ou físicos. Essa API é um software (Programa de computador) voltado para este fim. O utilizador da API não conhece os detalhes internos, visto que o fabricante foi quem construiu a API. O utilizador simplesmente pre- cisa de um manual para dizer quais os parâmetros de entrada para obter um determinado serviço. Como exemplos de sistemas que oferecem APIs para pagamentos, temos: • PagSeguro • Paypal • Cielo APIs Também funcionam fora da internet em ambientes de usuários tais como Windows onde têm a mesma função já mencionada. 16 http://www.portaltransparencia.gov.br/api-de-dados