Telecomunicações
Organismos de telecomunicações
Organismos Nacionais
Conceitos
Sistemas de telecomando: Operam via fio, luz, rádio, som ou ultrassom e transmitem informações do aparelho transmissor para o destinatário final por controle remoto. No lado receptor, pode ser um dispositivo eletromecânico ou eletrônico, que comanda a ação desejada.
Componentes elétricos: Incluem o resistor (R), o indutor (L) e o capacitor (C). São classificados como passivos por dissiparem parte da energia elétrica aplicada ao circuito.
Materiais elétricos: Fios, cabos, tomadas, interruptores e disjuntores.
Componentes eletrônicos: Dispositivos semicondutores, como o diodo, o transistor, o circuito integrado (CI) e a válvula termoiônica.
Sinais elétricos analógicos: São tensões elétricas naturalmente variáveis obtidas de dispositivos transdutores. Por exemplo, os sinais elétricos da voz e da música são obtidos dos terminais de um microfone.
Sinais elétricos digitais: São pulsos elétricos binários ou bits, na forma de 1 e 0, que têm ou não tensão, respectivamente. São gerados por dispositivos de eletrônica digital, como geradores de caracteres alfanuméricos, computadores e conversores de sinal analógico para digital (A/D).
Fundamentos de sistemas de comunicações
2) Transdutor: Transforma uma forma de energia em outra. Na transmissão da voz, o transdutor é o microfone, que converte as vibrações mecânicas da voz em sinais elétricos, na forma analógica.
4) Canal de Comunicação: É o meio físico entre o transmissor e o receptor.
5) Receptor: Parte do circuito interno do telefone que recebe os sinais elétricos da voz e os direciona ao transdutor da recepção.
6) Transdutor da Recepção: É a cápsula receptora, que converte os sinais elétricos em vibrações mecânicas, reproduzindo, assim, a voz.
7) Destinatário: Receptor da mensagem.
Exemplos de sistemas de comunicações
1. Sistema de telefonia de rede fixa comutada
Os sinais elétricos das comunicações entre os sistemas:
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Equipamentos Terminais e de Comutação: Nesse sistema, os equipamentos terminais são os telefones dos assinantes, enquanto o equipamento de comutação responsável pelos enlaces é a central telefônica.
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Tipos de Centrais Telefônicas:
- Central Telefônica Pública: Serve uma determinada área ou bairro de uma cidade, conectando os ramais dos assinantes.
- Central Telefônica Privada: Utilizada em empresas, escritórios ou residências. Pode ser um PBX (Private Branch Exchange), que opera apenas com ramais internos, ou um PABX (Private Automatic Branch Exchange), que possui ramais e circuitos troncos para conexão com a central da empresa concessionária. Telefones convencionais e a central telefônica ainda podem ser analógicos. Quando o sistema é digital, como no ISDN (Integrated Services Digital Network), o aparelho telefônico é específico para esse padrão.
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Comunicações via Internet: Redes públicas e privadas de empresas (redes corporativas) suportam comunicações em voz via Internet por meio do roteamento da conversação baseado no IP (Protocolo de Internet). Este sistema é conhecido como VoIP (Voice over IP) ou telefonia IP.
2. Sistema comunicações por fibra ótica
3. Sistema de telefonia móvel celular
Um sistema de telefonia móvel celular é constituído por rádios móveis, terminais dos usuários conhecidos como telefones celulares, e ERBs (Estações Rádio Base), que são fixas. Cada ERB cobre uma determinada área ou célula do sistema. As ERBs não cobrem superfícies com áreas iguais nem com formatos semelhantes; áreas urbanas e suburbanas são cobertas por várias ERBs. O sistema pode ser expandido para outras áreas de interesse, como rodovias e zonas rurais, com a instalação de um maior número de ERBs.
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Central de Comutação e Controle (CCC): É o "cérebro" do sistema, responsável pela comutação das ligações e pelo controle de todas as ERBs do sistema.
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Mobilidade do Usuário: A mobilidade do usuário é garantida pelo enlace contínuo entre seu aparelho e a ERB da célula em que se encontra. Quando o usuário sai de uma célula e entra em outra, o serviço é transferido de uma ERB para a outra, processo conhecido como handoff. A capacidade da célula é limitada e determinada pelo número de canais de rádio disponíveis na ERB.
4. Sistema de telefonia fixa celular
5. Sistema rádio em HF (High Frequency)
O sistema de rádio em HF é um sistema monocanal utilizado para alcançar longas distâncias, geralmente superiores a 100 km, na faixa de 3 a 30 MHz, sem a necessidade de estações repetidoras. É empregado em diversas aplicações, como sistemas militares, navegação aérea e marítima, e rádio-amadores, em telegrafia manual, AM/DSB (Amplitude Modulation / Double Sideband), SSB (Single Sideband), voz ou dados.
Além dessas aplicações, o espectro de HF também é utilizado por sistemas de radiodifusão em AM, na faixa de ondas curtas, para a transmissão de sinais analógicos de voz e música, com a largura de banda de áudio limitada a 5 kHz.
A principal irradiação é direcionada para a região da ionosfera, que está a cerca de 80 km da superfície terrestre e atua como uma camada refletora para as ondas de rádio. Dependendo do ângulo de incidência, as ondas podem retornar à Terra em um fenômeno conhecido como "salto" ou "reflexão ionosférica".
6. Sistema rádio em visibilidade
O sistema rádio em visibilidade opera na faixa de micro-ondas e é utilizado para transmitir informações a longas distâncias por meio de repetições sucessivas do sinal. Para isso, utiliza-se uma rede de estações radiorrepetidoras e antenas instaladas no topo de torres, geralmente localizadas a cerca de 50 km de distância uma da outra, para superar a curvatura da Terra. A designação "rádio em visibilidade" ou "micro-ondas em visibilidade" se deve ao fato de que, do alto de uma torre, um observador posicionado na antena pode "ver" a antena da torre próxima.
Os sistemas de rádio em visibilidade frequentemente transportam uma grande quantidade de informações, utilizando canais multiplexados em uma única onda portadora. Sistemas de baixa capacidade podem operar em frequências mais baixas, como UHF. Atualmente, enlaces entre pontos distantes de até 2 km, sem obstruções no percurso, podem ser realizados usando equipamentos de transceptor a laser. Obstruções no percurso incluem elevações naturais do terreno, edificações e florestas, que podem dificultar ou impedir a propagação das ondas.
7. Sistema de comunicações por tropodifusão
Faixa de Frequência e Alcance: Opera na faixa de 900 MHz a 2 GHz e é usado para estabelecer enlaces entre dois pontos distantes de 100 a cerca de 400 km, aproveitando a reflexão das ondas na parte superior da troposfera.
Fenômeno da Tropodifusão: A tropodifusão ou espalhamento troposférico ocorre na parte alta da troposfera, entre a superfície da Terra e a tropopausa, a cerca de 10 km de altura. Nesta região, os elétrons estão em constante agitação, formando uma camada turbulenta capaz de refletir uma pequena fração da energia das ondas irradiadas por uma antena transmissora terrestre na faixa de frequência mencionada.
Aplicações e Características: Apesar de ser menos utilizado em comparação com outros sistemas, a tropodifusão é eficiente em regiões onde outros sistemas terrestres são tecnicamente inviáveis, como na Região Amazônica, devido à densa floresta, grandes volumes de água e grandes distâncias. As emissões são realizadas com potências que variam de 50 W a 50 kW, utilizando antenas de grande porte e pesadas, que podem chegar a duas toneladas.
8. Sistema de comunicações por satélite
Um satélite de comunicações é, essencialmente, uma estação radiorrepetidora (radiorelay) posicionada no espaço para irradiar ondas de rádio sobre uma área da Terra. O acesso ao satélite é múltiplo, permitindo que, a partir de qualquer ponto dentro da área de cobertura, sejam estabelecidos enlaces via satélite entre estações terrenas.
Antenas e Refletores: Normalmente, as antenas são montadas em refletores parabólicos para garantir alta direcionalidade e ganho elevado. Os diâmetros dos refletores variam, com tamanhos típicos de 60 cm para recepção de sinais digitais de televisão, até 30 m, encontrados em centros de comunicações principais de sistemas satelitais.
Órbitas dos Satélites: Os satélites estão posicionados em três tipos diferentes de órbitas:
- Órbita Baixa (LEO - Low Earth Orbit): Distante da Terra de 150 a aproximadamente 1.500 km.
- Órbita Média (MEO - Medium Earth Orbit): Distante da Terra de 20.000 a 25.000 km.
- Órbita Geossíncrona (GEO - Geostationary Orbit): No plano do equador terrestre, a 36.000 km de distância da Terra. Neste tipo de órbita, o satélite permanece sobre um ponto fixo da superfície da Terra, acompanhando seu movimento de rotação.
9. Internet
A Internet, também conhecida como a rede mundial de computadores (World Wide Web), é um vasto e complexo sistema internacional de comunicações digitais.
- Rede: Uma rede é a infraestrutura que permite a comunicação entre sistemas e dispositivos.
Equipamento Terminal: O equipamento terminal mais comum é o computador pessoal (PC - Personal Computer). O acesso à Internet é feito através de um provedor, e a conexão pode ser estabelecida por diferentes meios, incluindo linha telefônica, cabo coaxial, fibra óptica ou rádio, com a possibilidade de uso de satélites. - Tipos de Dados: A Internet suporta a troca de mensagens de texto, fotografias, áudio e vídeo. O áudio e o vídeo são captados por microfones e câmeras, respectivamente, e digitalizados no PC. No entanto, o vídeo pode ser limitado a cenas com pouco movimento devido à largura de banda disponível, que pode ser menor do que a necessária para transmissão de vídeo de alta qualidade.
- Taxa de Transmissão: A taxa de transmissão, medida em bits por segundo (bits/s), varia conforme o tipo de canal utilizado e o sistema de acesso (como linha telefônica discada, sistema inteligente ou outros).
10. Sistema de ondas portadoras sobre linhas de potência
Neste sistema, as comunicações são realizadas por ondas de rádio moduladas por canais de voz ou dados, transmitidas através dos cabos da rede elétrica de alta tensão. Além de conduzir eletricidade, esses cabos também atuam como meio para a transmissão das ondas de rádio na faixa de 24 a 500 kHz.
- Transmissão: A energia de radiofrequência (RF) gerada pelo transmissor é aplicada ao cabo da rede elétrica por meio de um capacitor especial de alta tensão, que isola e permite a passagem do sinal.
- Aplicações: Em escala menor, sistemas de ondas portadoras podem ser usados em aplicações domésticas e em escritórios, utilizando cabos de 127 ou 220 volts para transmitir sinais de voz ou música ambiente. Em outros pontos conectados à mesma rede, dispositivos receptores captam e reproduzem essas informações. Outro uso comum é em sistemas de intercomunicadores.
- Termos Técnicos: O serviço de transmissão de sinais modulados sobre a rede elétrica é conhecido em inglês como powerline carrier.
11. Sistema de radiodifusão (broadcasting)
Os sistemas de radiodifusão são utilizados para transmitir sinais de rádio em AM, FM e televisão, visando a comunicação com o público por meio de voz, música e imagens.
- Radiodifusão em AM (Amplitude Modulation): Opera na faixa de 535 a 1.605 kHz, com potências a partir de 100 watts. Os sinais de áudio são limitados a 5 kHz. Este sistema é mais adequado para a transmissão de voz e menos indicado para música, devido à sua limitação na qualidade do som. As antenas transmissoras são geralmente torres verticais, e as ondas irradiadas propagam-se predominantemente sobre a superfície da Terra, recebendo o nome de onda terrestre.
- Radiodifusão em FM (Frequency Modulation): Opera na faixa de 88 a 108 MHz, com potências da ordem de 15 kW. Os sinais de áudio podem atingir até 15 kHz, permitindo uma qualidade superior de reprodução em comparação com o AM. As transmissões podem ser feitas em "mono" ou "estéreo" (dois canais de áudio), sendo o FM mais adequado para a música devido à sua maior qualidade sonora.
Classificação dos sistemas
Os sistemas de comunicações podem ser classificados de acordo com seu propósito e uso. A seguir, estão os principais tipos:
- Comercial: Sistema administrado por uma empresa, geralmente privada, que oferece serviços de telecomunicações mediante pagamento. Exemplo: provedores de telefonia e internet.
- Governamental: Sistema pertencente a órgãos governamentais, como forças armadas, polícias e outros departamentos estatais. Exemplo: sistemas de comunicações militares e de emergência.
- Privado: Sistema de caráter particular, destinado a atender os interesses de indivíduos, grupos de pessoas ou empresas. Exemplo: sistemas de comunicações para serviços de radiotáxi ou redes corporativas privadas.
- Amador: Sistema de comunicações desenvolvido por radioamadores para atividades de lazer e utilidade pública, sem fins lucrativos. Exemplo: estações de rádio amador e comunicações entre entusiastas.
- Experimental: Sistema montado para fins de experimentação e testes. Exemplo: sistemas de televisão digital ou novos métodos de transmissão em fase de avaliação.
- De Pesquisa: Sistema utilizado para obter informações de caráter científico. Geralmente empregado para estudar fenômenos como ruído elétrico, formação de dutos, etc. Exemplo: experimentos científicos com comunicações via rádio para estudar a propagação de ondas.
Quanto à abrangência territorial
A classificação dos sistemas de comunicações quanto à abrangência territorial é fundamental para entender o alcance e a cobertura de diferentes tipos de redes.
- Local: Sistema que está restrito a uma área específica e limitada. Exemplo: redes de comunicações de uma cidade ou um campus universitário.
- Regional: Sistema que cobre uma região dentro de um país, abrangendo várias cidades ou áreas maiores. Exemplo: redes de comunicação que servem estados ou províncias.
- Nacional ou Doméstico: Sistema que abrange todo o território de um país, fornecendo cobertura nacional. Exemplo: redes de telefonia e internet que operam em todo um país.
- Internacional: Sistema que se estende além das fronteiras de um país, conectando diferentes nações. Exemplo: a Internet e sistemas de comunicação que suportam chamadas internacionais.
Quanto à utilização
- Militar: Sistema destinado exclusivamente ao uso de tropas e órgãos militares. Exemplos incluem redes rádio militares utilizadas pelas Forças Armadas (Marinha, Exército e Aeronáutica) para comunicação segura e operações.
- Civil: Sistema de uso geral pela sociedade civil, abrangendo diferentes categorias, tais como:
- Comercial: Sistemas administrados por empresas privadas que cobram pelos serviços de telecomunicações. Exemplos incluem redes de telefonia móvel e fixa, provedores de internet, e serviços de transmissão de rádio e TV.
- Privado: Sistemas de comunicação de caráter particular que atendem aos interesses de indivíduos, grupos ou empresas. Exemplos são sistemas de comunicação em empresas privadas e redes de comunicação para radiotáxis.
- Amador: Sistemas desenvolvidos por radioamadores para atividades de lazer e utilidade pública, sem fins lucrativos. Exemplo: rádios amadores e redes de comunicação de rádio para fins recreativos e de emergência.
Requisitos de Desempenho do Sistema
- Confiabilidade: Refere-se à continuidade das comunicações e à certeza da efetivação correta do enlace. Os enlaces de comunicações devem ser mantidos sem interrupções. Em casos de falhas totais ou parciais, um sistema de backup deve garantir a continuidade das comunicações.
- Qualidade: Determinada pela relação sinal/ruído e pela distorção. A qualidade do sinal recebido deve ser suficientemente alta para assegurar a clareza e a precisão das comunicações.
- Segurança das Comunicações: Inclui medidas para proteger os enlaces e evitar que mensagens sejam entendidas por pessoas não autorizadas, além de prevenir interferências indesejadas, sejam elas acidentais ou intencionais, especialmente em comunicações via rádio.
- Rapidez de Resposta: Tempo decorrido desde a ação inicial do assinante até a efetivação do enlace. Embora todo sistema automatizado tenha um certo grau de inércia, o retardo deve ser minimizado para garantir uma resposta ágil.
- Flexibilidade: Capacidade de disponibilizar enlaces entre diferentes sistemas e suportar diversos tipos de sinais, como voz, vídeo e dados. A flexibilidade garante que o sistema possa se adaptar a diferentes necessidades e condições.
- Duplicação dos Meios: Implementação de redundância para garantir a continuidade das comunicações em caso de falhas de equipamento ou acidentes que possam interromper o funcionamento do sistema, como incêndios, inundações ou desabamentos.