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Avaliação RC Afonso Matos nº4 2ºPSI

<Comunicação de Dados

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Transmissão de sinais analógicos e digitais

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Sistemas Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex

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Componentes de um sistema de comunicações

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<Tópicos>

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Grandezas e medidas 6.1. O Decibel 6.2. Largura de banda 6.3. Throughput 6.4. Bit rate

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Técnicas de conversão analógico-digital

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Modulação em amplitude, frequência e fase

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<Tópicos P2>

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Técnicas de deteção e correção de erros em transmissões digitais 9.1. Deteção de erros 9.2. Correção de erros

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Ligações síncronas e assíncronas 8.1. Transmissão síncrona 8.2. Transmissão assíncrona

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Técnicas de codificação 7.1. Non Return Zero 7.2. Return Zero 7.3. Manchester

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<Tópicos P3>

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Técnicas de compressão de dados 10.1. Compressão com perdas 10.2. Compressão sem perdas 10.3. Natureza dos dados

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<Tópicos P4>

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<01>Componentes de um sistema de comunicações

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eNTRAR

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Um sistema de comunicações é composto por vários componentes que trabalham em conjunto para permitir a transmissão e receção de informações. Aqui estão os principais componentes:

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É de onde a mensagem se origina. Pode ser uma pessoa, um computador, ou qualquer dispositivo que gera dados.

// fONTE DE INFORMAÇÃO

O componente que codifica a informação para enviá-la através de um meio de comunicação. Pode incluir modulação de sinais.

//TRANSMISSOR

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O receptor capta o sinal que foi transmitido e converte-o de volta para uma forma que possa ser compreendida. Inclui demoduladores e amplificadores.

//Receptor

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O canal pelo qual o sinal é transmitido, que pode ser físico (como cabos de fibra óptica, coaxiais, etc.) ou sem fio (como ondas de rádio).

//meio de transmissão

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Utilizada em sistemas sem fio para transmitir e receber sinais de rádio.

//Antena

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É o processo de modificar um sinal para que ele possa ser transmitido. Isso pode envolver alterações na amplitude (altura), frequência (ritmo) ou fase (posição) do sinal.

//Modulação

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É o processo de reverter a modulação, onde o sinal recebido é convertido de volta ao seu formato original para que possa ser entendido.

//deModulação

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São as regras que definem como os dados são transmitidos e recebidos. Exemplos incluem o TCP/IP, que é utilizado na internet.

//protocolos de comunicação

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Refere-se aos dispositivos que guardam informações, como discos rígidos, servidores e bases de dados.

//ArmazenaMENto

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É a parte do sistema com a qual os utilizadores interagem, incluindo software, aplicações e websites.

//interface de usuário

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É o conjunto de dispositivos que estão interligados para permitir a comunicação, como a internet ou redes locais.

//rede

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Incluem métodos para proteger as informações durante a transmissão, como a criptografia, que codifica os dados para evitar acessos não autorizados.

//sistema de segurança

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<02>Sistemas Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex

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Definição: A comunicação pode ocorrer em ambas as direções, mas não simultaneamente. Um dispositivo envia dados enquanto o outro recebe, e vice-versa, mas um de cada vez.Exemplo: Um walkie-talkie. Quando uma pessoa fala, a outra deve esperar até que a primeira termine para poder responder.

// half-duplex

Definição: A comunicação ocorre em apenas uma direção. Um dispositivo envia dados, enquanto o outro apenas recebe.Exemplo: Uma televisão transmite sinais para o telespectador. O sinal vai apenas da TV para o aparelho; o telespectador não pode enviar informações de volta.

// Simplex

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Simplex: Comunicação unidirecional (ex.: TV).Half-Duplex: Comunicação bidirecional, mas alternada (ex.: walkie-talkie).Full-Duplex: Comunicação bidirecional e simultânea (ex.: telefone).

//Resumindo

Definição: A comunicação ocorre em ambas as direções simultaneamente. Ambos os dispositivos podem enviar e receber dados ao mesmo tempo.Exemplo: Uma conversa telefônica. Ambas as pessoas podem falar e ouvir ao mesmo tempo, sem precisar esperar.

// Full duplex

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<03>Transmissão de sinais analógicos e digitais

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Definição: Sinais analógicos são representações contínuas de informação. Eles variam suavemente ao longo do tempo, podendo assumir qualquer valor dentro de um intervalo.Exemplo: O som que ouvimos é um sinal analógico. Quando falamos ou tocamos um instrumento, as ondas sonoras são geradas de forma contínua. Outros exemplos incluem a variação da luz numa lâmpada dimmer ou o sinal de uma rádio AM.Vantagens:Simples de gerar e transmitir.Mais naturais para representar fenômenos físicos, como som e luz.Desvantagens:Suscetíveis a ruídos e interferências, o que pode afetar a qualidade do sinal.Dificuldade em armazenar e processar eficientemente.

// sinais analógicos

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Definição: Sinais digitais são representações discretas de informação. Eles consistem em valores binários (0s e 1s), que representam dados em forma de pulsos.Exemplo: A música armazenada num CD ou os dados transmitidos pela internet são sinais digitais. A informação é convertida em uma sequência de bits, que podem ser facilmente processados por computadores.Vantagens:Mais resistentes a ruídos e interferências, resultando em melhor qualidade de transmissão.Facilmente armazenáveis e processáveis, permitindo compressão e manipulação de dados.Desvantagens:A conversão de sinais analógicos para digitais (ou vice-versa) pode resultar em perda de qualidade se não for feita corretamente.Pode requerer mais largura de banda para a transmissão.

// sinais digitais

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Sinais Analógicos: Contínuos, como som e luz. Vulneráveis a interferências, mas mais naturais.Sinais Digitais: Discretos, representados por 0s e 1s. Mais resistentes a ruídos, mas dependem de conversão.

// resumo

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<04>Modulação em amplitude, frequência e fase

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Modulação em Amplitude (AM)A amplitude da onda portadora é alterada de acordo com o sinal que queremos transmitir.É simples, mas pode ser afetada por ruídos, o que pode prejudicar a qualidade do sinal.Modulação em Frequência (FM):Aqui, é a frequência da onda que muda conforme o sinal.Oferece melhor resistência a interferências e, por isso, é usada em transmissões de rádio FM, proporcionando uma qualidade de som superior.Modulação em Fase (PM):Nesta técnica, a fase da onda portadora é alterada em relação ao sinal.É mais comum em sistemas digitais e pode ser combinada com outras modulações para aumentar a eficiência.AM: Usada em rádio AM.FM: Usada em rádio FM e transmissões de áudio.PM: Utilizada em comunicação digital.

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<05>Técnicas de conversão analógico-digital

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Conversores de Aproximação Sucessiva (SAR):Utilizam um comparador e uma rede de resistores.Realizam a conversão de forma iterativa, ajustando os bits da saída até que a entrada analógica corresponda ao valor digital.Conversores Delta-Sigma (ΔΣ):Modula a entrada analógica em um sinal de alta frequência.Usa um filtro digital para obter a saída desejada, proporcionando alta resolução e baixo ruído.Conversores Flash:Consistem em uma rede de comparadores, onde cada comparador é conectado a um nível de tensão específico.Permitem conversões muito rápidas, mas são caros e consomem muita energia.Conversores Integradores:Integram a entrada analógica ao longo do tempo e comparam o resultado a uma tensão de referência.Usados em aplicações onde a precisão é fundamental.Conversores de Tempo de Amplitude:Convertem a amplitude do sinal analógico em um intervalo de tempo que é então medido e digitalizado.

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<06>Grandezas e medidas

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O Decibel (dB)Definição: O decibel é uma unidade logarítmica utilizada para expressar a relação entre duas quantidades, geralmente em termos de potência ou intensidade de sinais. É especialmente comum em telecomunicações para medir ganho e perdas de sinal.Largura de BandaDefinição: A largura de banda é a quantidade máxima de dados que pode ser transmitida por uma conexão em um determinado período de tempo. É frequentemente medida em hertz (Hz) ou em bits por segundo (bps).Importância: Uma maior largura de banda permite a transmissão de mais dados simultaneamente, o que é crucial para aplicações como streaming de vídeo e jogos online.Exemplo: Uma conexão de 100 Mbps (megabits por segundo) tem uma largura de banda de 100 milhões de bits por segundo.

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<07>Técnicas de codificação

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7.1. Non Return to Zero (NRZ)Descrição: Na codificação NRZ, os bits de dados são representados por dois níveis de tensão diferentes, onde um nível representa '0' e o outro representa '1'. A característica principal do NRZ é que o sinal não retorna a um nível zero entre as transições de bits.Vantagens:Simplicidade na implementação.Alta eficiência de largura de banda.Desvantagens:Problemas de sincronização em longas sequências de '0's ou '1's (sem transições para ajudar na sincronização).

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7.2. Return to Zero (RZ)Descrição: Na codificação RZ, os bits são representados por três estados: o nível alto (para '1'), o nível zero (para '0') e o retorno ao nível zero antes do próximo bit. Assim, o sinal "retorna" ao nível zero entre os bits.Vantagens:Melhoria na sincronização, pois a transição para zero fornece mais pontos de referência.Desvantagens:Menor eficiência de largura de banda em comparação ao NRZ, já que cada bit pode ocupar mais tempo.

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7.3. ManchesterDescrição: Na codificação Manchester, cada bit é representado por uma transição no meio do período do bit. Por exemplo, uma transição de baixo para alto no meio do período representa um '1', enquanto uma transição de alto para baixo representa um '0'.Vantagens:Fornece sincronização embutida, pois sempre há uma transição no meio de cada bit.Melhor resistência a interferências e erros de transmissão.Desvantagens:Consome mais largura de banda em comparação com NRZ e RZ, já que cada bit gera pelo menos uma transição.

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<08>Ligações síncronas e assíncronas

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Transmissão SíncronaDefinição: Os dados são transmitidos em intervalos de tempo regulares, sincronizados por um sinal de clock.Características:Alta eficiência e velocidade.Necessita de sincronização entre transmissor e receptor.Usada em redes locais e sistemas de comunicação de alta velocidade. Transmissão AssíncronaDefinição: Os dados são transmitidos sem um sinal de clock contínuo, utilizando bits de início e fim para marcar os limites de cada byte.Características:Mais flexível e simples de implementar.Menor eficiência em comparação com a transmissão síncrona.Comum em comunicação serial, como portas seriais e modems.

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<09> Técnicas de deteção e correção de erros em transmissões digitais

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Deteção de ErrosDefinição: Métodos que identificam se ocorreram erros na transmissão de dados.Técnicas:Soma de Verificação (Checksum): Calcula um valor com base nos dados e o compara ao valor enviado.Códigos de Paridade: Adiciona um bit de paridade para indicar a paridade (par ou ímpar) dos bits transmitidos.CRC (Cyclic Redundancy Check): Usa um polinômio gerador para calcular um valor de verificação que detecta erros comuns.Correção de ErrosDefinição: Métodos que não apenas detectam, mas também corrigem erros nos dados transmitidos.Técnicas:Códigos de Hamming: Adiciona bits de paridade de forma que permita a correção de erros simples.Códigos Reed-Solomon: Usados em CDs e DVDs, corrigem múltiplos erros de símbolo.Códigos Convolucionais: Processam sequências de bits e usam algoritmos como Viterbi para correção.

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<10>Técnicas de compressão de dados

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Compressão com perdasA compressão com perdas é um método que reduz o tamanho dos arquivos removendo parte dos dados. Essa técnica é comum em arquivos de áudio, vídeo e imagens, onde uma certa perda de qualidade pode ser aceitável. Exemplos incluem:JPEG: Utilizado para imagens, onde a compressão reduz a qualidade visual de forma que se torne imperceptível ao olho humano.MP3: Compressão de áudio que elimina sons considerados inaudíveis.MPEG: Compressão de vídeo que remove quadros ou detalhes menos importantes para manter a fluidez da reprodução.

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Compressão sem perdasA compressão sem perdas permite que os dados sejam reduzidos sem qualquer perda de informação. Isso significa que, após a descompressão, os dados originais podem ser recuperados exatamente.Exemplos incluem:ZIP: Um formato de arquivo que utiliza algoritmos como Deflate para compactar dados.PNG: Um formato de imagem que comprime sem perdas, preservando toda a qualidade da imagem.FLAC: Um formato de áudio que oferece compressão sem perdas, mantendo a qualidade original da gravação.

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Natureza dos dadosA natureza dos dados a serem comprimidos influencia a escolha da técnica de compressão. Diferentes tipos de dados têm características distintas:Dados textuais:Geralmente se beneficiam da compressão sem perdas, pois qualquer modificação pode afetar a integridade das informações.Imagens e vídeos:Muitas vezes, a compressão com perdas é utilizada para reduzir o tamanho do arquivo, especialmente quando a qualidade pode ser sacrificada sem grandes impactos.Áudio: Pode usar tanto compressão com perdas (como MP3) quanto sem perdas (como FLAC), dependendo da necessidade de qualidade.

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Trabalho concluido