Módulo training code

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Redes e ComnunicaçãoMódulo 1

Código Morse

O código Morse consiste na combinação de "pontos" e “travessões" (som curto e som longo respetivamente) que representam os caracteres.

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Sistema de Comunicação

 O Emissor (origem),  o canal (meio de transmissão)  o recetor (destino)  E a mensagem (conjunto de signos, organizados de acordo com um código)

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Circuito de dados universal de 7 partes

 Emissor e Recetor - DTE (Data Terminal Equipment),  Ex.: terminais remotos, caixas de multibanco, computadores, etc.  Canal - Meio utilizado tanto pelo emissor como pelo recetor no estabelecimento da comunicação.  Ex.: Ar, cabos  Equipamento de comunicação de dados - DCE (Data Communications Equipment),.  Ex.: modem, placa rede  Interface DTE/DCE: ligação entre o DTE e o DCE

O que é uma rede de computadores?

É um sistema de comunicação de dados constituído através da interligação de computadores e periféricos, com a finalidade de trocar informação e partilhar recursos.

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Dados e sinais digitais e analógicos

Dados analógicos tomam valores contínuos dentro de um determinado intervalo. O exemplo mais comum é o da voz. Também o são vídeos, temperaturas, pressões, etc.  Dados digitais tomam valores discretos. São exemplo caracteres de texto e números inteiros. Também todos os dados armazenados e tratados por computadores digitais estão nesta forma.

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Sinais Elétricos

O meio de transmissão de dados entre equipamentos é, normalmente, o fio de metal, por intermédio do qual o sinal elétrico se propaga.

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Modulação

Processo de colocação dos sinais eléctricos numa onda portadora adequada ao meio de transmissão. Modem—Equipamento que coloca o sinal digital numa onda portadora (sinal eléctrico analógico) com a frequência adequada ao meio de transmissão.

Grandezas e Medidas

Taxa de transmissão—Consiste no número de bits por segundo (bps) que podem ser transmitidos por um canal.

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Grandezas e Medidas

Largura de banda analógica—Expressa em hertz, mostra a diferença entre a maior frequência e a menor frequência que o canal suporta. Largura de Banda digital—Largura de banda digital refere-se à quantidade de dados que podem ser transmitidos por um canal de comunicação em um determinado período, geralmente medida em bits por segundo (bps).

Throughput

Grandezas e Medidas

Throughput é a medida da quantidade real de dados transmitidos de um ponto a outro em um sistema de comunicação em um determinado tempo, geralmente expressa em bits por segundo (bps).

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Grandezas e Medidas

Bit rate é a quantidade de bits transmitidos ou processados por unidade de tempo em um sistema digital, geralmente expressa em bits por segundo (bps), refletindo a qualidade e velocidade da transmissão. Decibel é uma unidade de medida logarítmica usada para expressar relações de potência, intensidade ou pressão sonora, facilitando a comparação de níveis em sistemas elétricos e acústicos.

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Transmissão em paralelo e em série

Transmissão em paralelo é um método de enviar múltiplos bits simultaneamente através de vários canais, aumentando a velocidade de transmissão, comumente utilizado em interfaces de dispositivos, como impressoras e computadores.Transmissão em série é um método de enviar dados bit a bit sequencialmente, utilizando um único canal de comunicação. É comum em conexões de dispositivos como portas USB

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Transmissão full-duplex permite a comunicação bidirecional simultânea, onde ambos os dispositivos podem enviar e receber dados ao mesmo tempo, aumentando a eficiência e a velocidade da troca de informações.

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Transmissão Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex

Transmissão simplex é um modo de comunicação unidirecional, onde os dados fluem em apenas uma direção, como em uma transmissão de rádio, sem possibilidade de retorno do receptor. Transmissão half-duplex permite a comunicação bidirecional, mas não simultânea. Os dados podem fluir em ambas as direções, mas um dispositivo deve esperar o outro terminar antes de responder

Transmissão Unicast, Multicast e Broadcast

Transmissão unicast é um método de comunicação em que dados são enviados de um único emissor para um único receptor, garantindo uma conexão direta e dedicada entre os dois dispositivos. Transmissão multicast é um método de comunicação onde dados são enviados de um emissor para múltiplos receptores simultaneamente, otimizando a largura de banda e reduzindo a duplicação de tráfego.

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Transmissão Unicast, Multicast e Broadcast

Transmissão broadcast é um método de comunicação em que dados são enviados de um emissor para todos os dispositivos em uma rede, permitindo que todos recebam a mesma informação simultaneamente.

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Transmissão em baseband e em broadband

A transmissão em baseband refere-se à transmissão de sinais sem modulação, utilizando toda a largura de banda disponível de um canal. Já a transmissão em broadband envolve a modulação dos sinais em frequências mais altas, permitindo múltiplos sinais simultâneos em um único canal, otimizando a largura de banda.

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Transmissão síncrona e assíncrona

A transmissão síncrona sincroniza o envio de dados com um relógio, permitindo alta velocidade e eficiência, pois os dados são enviados em blocos regulares. Já a transmissão assíncrona não depende de sincronização, enviando dados de forma independente, com sinais de início e fim, sendo mais simples, porém menos eficiente.

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Analógico/Digital

A transmissão analógica envia sinais contínuos, variando suavemente entre diferentes valores, representando informações de forma contínua. Já a transmissão digital converte as informações em bits (0s e 1s), transmitindo sinais discretos. A transmissão digital é mais resistente a ruídos e oferece maior precisão e eficiência em comparação à analógica.

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Técnicas de Conversão A/D

As técnicas de conversão A/D (Analógico para Digital) transformam sinais analógicos contínuos em valores digitais discretos. Os métodos incluem a Amostragem, onde o sinal é capturado em intervalos regulares; a Quantização, que arredonda os valores amostrados; e a Codificação, que converte os valores quantizados em números binários, permitindo o processamento digital.

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Teorema da Amostragem

O Teorema da Amostragem, ou Teorema de Nyquist-Shannon, afirma que para reconstruir um sinal analógico sem perda de informação, ele deve ser amostrado a uma taxa de pelo menos o dobro de sua maior frequência. Essa taxa mínima é chamada de frequência de Nyquist. Amostras insuficientes causam aliasing (distorções).

Técnicas de Codificação

Técnicas de codificação transformam dados em formatos específicos para transmissão ou armazenamento. Exemplos incluem codificação de fonte (como Huffman) para reduzir redundância e codificação de canal (como códigos de correção de erros) para aumentar a confiabilidade. Essas técnicas garantem eficiência e precisão na comunicação de dados.

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Manchester Manchester Normal

Manchester Normal codifica bits usando transições de sinal: "0" é uma transição de alto para baixo, e "1" de baixo para alto no meio do intervalo. Facilita a sincronização, mas dobra a largura de banda.

Manchester Diferencial

Manchester Diferencial codifica bits por transições de sinal relativas: "0" implica transição no início do intervalo, e "1" mantém o nível. Resistente a erros de polaridade, mas requer mais largura de banda.

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Códigos de linha

Códigos de linha convertem dados digitais em sinais elétricos para transmissão. Exemplos incluem NRZ (Non-Return to Zero) e Manchester, garantindo sincronização, detecção de erros e eficiência na comunicação digital.

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NRZ – Non Return Zero

O código de linha do tipo Non Return Zero indica que o sinal não necessita obrigatoriamente de ir a zero entre transições de bit. Tem Duty Cycle de 100% (o impulso prolonga-se durante todo o bit). Existem três tipos de codificação NRZ.

NRZ Unipolar

• Este tipo de codificação é a mais simples (a sua única vantagem). • Apresenta alguns problemas, como por exemplo, a componente DC não nula e as longas sequências de 0's ou 1's determinam que facilmente perca sincronismo. • Os limites da onda estão sempre entre 0 e 1 e tomam o valor 1 quando o bit a codificar é 1 e 0 quando o bit a codificar é 0. • É utilizado para gravação digital em suportes magnéticos.

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NRZ Polar

NRZ Polar usa dois níveis de tensão, positivos e negativos, para representar bits. Não há retorno a zero entre bits, tornando a transmissão eficiente, mas sem sincronização automática.

NRZ Bipolar

NRZ Bipolar alterna entre três níveis de tensão: positivo, zero e negativo. Os "1"s usam sinais alternados (+/-) enquanto "0"s permanecem em zero, reduzindo a componente DC e melhorando a sincronização.

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Técnicas de codificação Return Zero

Return to Zero (RZ) usa três níveis de sinal: positivo, negativo e zero. Cada bit retorna ao nível zero antes do próximo, facilitando a sincronização, mas exige mais largura de banda.

RZ Unipolar

RZ Unipolar utiliza apenas dois níveis de sinal: positivo para "1" e zero para "0". O sinal retorna a zero entre bits, garantindo sincronização, mas consome mais largura de banda.

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Técnicas de deteção e correção de erros em transmissões digitais.

Técnicas de deteção e correção de erros garantem a integridade dos dados transmitidos. Exemplos incluem paridade, CRC (verificação cíclica) e códigos Hamming, que identificam e corrigem erros em transmissões digitais.

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Verificação de paridade

Verificação de paridade é uma técnica de detecção de erros em transmissões de dados, onde um bit adicional é adicionado para garantir que o número de bits "1" seja par ou ímpar.

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Checksums

Checksums são valores numéricos calculados a partir de um conjunto de dados, usados para verificar a integridade das informações transmitidas, detectando erros durante a transmissão ou armazenamento.

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Técnicas de deteção e correção de erros em transmissões digitais CRC - Cyclic Redundancy Check

O CRC (Cyclic Redundancy Check) é uma técnica de detecção de erros que utiliza polinômios para calcular um valor de verificação, garantindo a integridade dos dados durante a transmissão ou armazenamento.

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Código de Hamming

O código de Hamming é um método de correção de erros que adiciona bits de verificação a dados transmitidos, permitindo detectar e corrigir erros simples, garantindo maior confiabilidade nas comunicações digitais.

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Técnicas de compressão de dados

Compressão ou compactação reduz o tamanho de dados removendo redundâncias, utilizando técnicas como Huffman, LZW ou JPEG, otimizando armazenamento e transmissão, sem (lossless) ou com perda (lossy) de qualidade.

Compressão ou Compactação

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Compressão de Dados

Compressão de dados é o processo de reduzir o tamanho de arquivos para otimizar armazenamento e transmissão, utilizando técnicas como codificação, algoritmos de compressão sem perdas (ex. ZIP) ou com perdas (ex. JPEG).

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Compressão sem perdas

Compressão sem perdas reduz o tamanho dos dados sem eliminar informações, permitindo a recuperação exata do original. Exemplos incluem formatos ZIP, PNG e algoritmos como Huffman e LZ77.

Abordagens

Abordagens de compressão incluem técnicas sem perdas, que mantêm a integridade dos dados, e com perdas, que sacrificam parte da informação para reduzir ainda mais o tamanho, como em áudio e imagem.

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Comprimento Fixo

Comprimento fixo é uma técnica de codificação onde todos os símbolos ou blocos de dados possuem a mesma largura, facilitando a decodificação, mas podendo ser ineficiente em termos de compressão.

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Taxa de Compressão

Taxa de compressão é a relação entre o tamanho original e o tamanho comprimido dos dados. Quanto maior a taxa, maior a redução no tamanho do arquivo, indicando maior eficiência.

Comprimento variável

O comprimento variável é uma técnica de codificação onde os símbolos ou blocos de dados são representados por comprimentos de bits diferentes, em vez de um comprimento fixo. Essa abordagem é frequentemente utilizada em algoritmos de compressão para otimizar a representação dos dados, aproveitando melhor a variabilidade da informação.

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Comprimento Variável

Comprimento variável é uma técnica de codificação onde símbolos são representados por comprimentos de bits diferentes, otimizando a compressão. Símbolos mais frequentes têm códigos menores, reduzindo o tamanho total dos dados.

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Visual communication is a key tool. We find it easier to 'read' images than to read written text. That is why disciplines like Visual Thinking facilitate the creation of visually rich notes thanks to the use of images, graphics, infographics, and simple drawings.